阶段滚动检测卷(4) 电场和磁场-【百强名校168优化组合卷】2026年高考物理高三二轮复习卷

章末检测卷(十三)　光　学 (时间:75分钟　分值:100分) 一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.能说明光是横波的是(　　) A.A B.B C.C D.D 2.(2025·黑龙江模拟)如图所示,一束白光照射到等边三棱镜的M点,经折射后在右侧竖直屏上的a、b两点之间形成彩色光带,不考虑光在三棱镜中的反射,可以推断出(　　) A.照射到a点的光频率最小 B.照射到b点的光在三棱镜中传播时间最短 C.相同条件下,照射到b点的光衍射现象最明显 D.增大白光在M点的入射角,照射到b点的光最先消失 3.(2025·山东潍坊开学考)线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。利用单缝衍射实验装置可以测量金属的线膨胀系数。如图是该实验的装置示意图,挡光片a固定,挡光片b放置在待测金属棒上端,让激光通过a、b间的平直狭缝后在光屏上形成衍射图样。已知中央亮条纹宽度D、单缝宽度d、光的波长λ、缝到屏的距离L,满足关系式D=λ。关于该实验,下列说法正确的是(　　) A.激光通过狭缝后在光屏上可以形成明暗相间的等距条纹 B.其他实验条件不变,使用频率更大的激光,中央亮条纹宽度变大 C.其他实验条件不变,对金属棒加温,中央亮条纹宽度变大 D.其他实验条件不变,增大光屏到狭缝的距离,中央亮条纹宽度变小 4.劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。干涉条纹有如下特点:(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图甲所示装置中再加上一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹将(　　) A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失 5.(2024·山东济宁模拟)如图所示,缝光源S与平面镜M平行。某次实验,S发射波长为400 nm的单色光,光屏上形成干涉条纹,虚线OO'上方的第3条亮条纹出现在N处。不考虑半波损失,下列说法正确的是(　　) A.光屏上的干涉条纹与平面镜垂直 B.若撤去平面镜M,光屏上不再出现明暗相间的条纹 C.若将平面镜M右移一小段距离,光屏上的条纹间距将变大 D.若S发射波长为600 nm的单色光,光屏上N处将出现第2条亮条纹 6.(2025·广西柳州模拟)光导管作为一种高效的光传输装置,在现代科技和生活中发挥着重要作用。如图所示,一单色光在截面中心线位置以与水平中心线成45°角的方向进入光导管,恰好在MN表面发生全反射。已知光导管长度为L,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是(　　) A.单色光的折射角的正弦值为 B.光导管对该单色光的折射率为 C.光在光导管中的传播速度为c D.光在光导管中的传播时间为 7.为了装点夜景,常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示,水下有一点光源S,同时发出两种不同颜色的a光和b光,在水面上形成了一个有光射出的圆形区域,俯视如图乙所示,环状区域只有b光,中间小圆为复色光,下列说法正确的是(　　) A.a光发生全反射的临界角大 B.a光在真空中的传播速度更大 C.水对a光的折射率小于对b光的折射率 D.用同一装置做双缝干涉实验,b光条纹间距更大 二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。 8.光的干涉现象在生活中有许多应用。图甲所示是利用干涉现象检查平面平整度的装置,下列说法正确的是(　　) A.图甲中上板是待检测的光学元件,下板是标准样板 B.若换用波长更长的单色光,其他条件不变,则图乙中的干涉条纹变疏 C.若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹,条纹弯曲说明被检查的平面在此处出现了凹陷 D.如图丁所示,把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,单色光从上方竖直射下,从上往下看凸透镜,可以看到等间距的明暗相间的同心圆环 9.如图所示是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D点射出,出射光线平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是(　　) A.此玻璃的折射率为 B.光线从B到D需用时 C.该玻璃球的临界角为45° D.若增大∠ABD,光线可能在DM段发生全反射现象 10.(2025·湖南师大附中月考模拟)如图所示,公园修建了一个截面为等腰梯形的水池,水池坡面的倾角为α,在注满水的情况下,一束平行光照射到水面,折射光线与反射光线恰好垂直,该平行光与水面的夹角θ=37°,sin 37°=0.6,则(　　) A.水对该光的折射率为 B.若改变入射角,使cos θ=,A点入射的光恰好能够照到水池底角B点,则水池坡面的倾角α=60° C.减小θ角大小使得入射角达到临界角时,由于全反射,光将照不进水中 D.若水池深 m,将一点光源放入池底中央,水面足够宽、不考虑多次反射,则点光源照亮水面的面积为S=9π m2 三、非选择题:本题共5小题,共54分。 温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注 11.(7分)(2025·浙江湖州月考)甲、乙两位同学利用“插针法”来测量平行玻璃砖折射率。 (1)甲同学用如图甲所示的装置进行实验,为了减小误差,下列操作正确的是　　　　。  A.没有刻度尺时,可以将玻璃砖界面当尺子画界线 B.玻璃砖的前后两个侧面务必平行 C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 (2)甲同学测得θ1、θ2,及平行玻璃砖宽度d(真空中光速为c),光通过玻璃砖的时间为　　　　　　(用所测得的物理量表示)。  (3)甲同学正确画出玻璃砖的两个折射面aa'和bb'后,不慎移动玻璃砖,使它向上平移了一点(如图丁所示),之后插针等操作都正确无误,并仍以aa'和bb'为折射面画光路图,所得折射率n的值将　　　　(1分)(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (4)乙同学完成光路图后,以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO'延长线于C点,过A点和C点作法线的垂线,与法线的交点分别为B点和D点,如图乙所示。用刻度尺分别测量CD的长度x和AB的长度y,改变入射角,得到多组x和y的数据。作出y-x图像,如图丙所示。可计算得玻璃砖的折射率为　　　　。  12.(9分)(2024·山东枣庄模拟)用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示,仪器有:光具座、光源、单缝、双缝、滤光片、遮光筒、毛玻璃屏、测量头(图中未画出)等。 (1)如图甲所示安装好仪器,先调整光源的位置,使光源发出的光沿　　　　　　(1分)方向进入遮光筒并照亮光屏;再放置单缝和双缝,使缝相互　　　　(1分)(选填“平行”或“垂直”),再安置好滤光片,通过测量头观察屏上的单色光的双缝干涉图样。  (2)图甲中滤光片的位置是　　　(选填“①”“②”或“③”)。  (3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该条纹记为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图乙所示。然后同方向转动测量头手轮,使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,该示数为　　　　 mm。  (4)已知双缝间距为4.00×10-4 m,测得双缝到屏的距离为1.00 m,则测得该光的波长为　　　　 (3分)nm(结果保留3位有效数字)。  13.(10分)为了从军事工事内部观察外面的目标,工事壁上开有一长方形孔,设工事壁厚d=20 cm,孔的宽度L=20 cm,孔内嵌入折射率n=的玻璃砖,如图所示。试问: (1)(5分)嵌入玻璃砖后,工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少? (2)(5分)要想使外界180°范围内的景物全被观察到,则应嵌入折射率最小为多大的玻璃砖? 14.(12分)(2025·江苏南京模拟)如图所示,一束单色光从AB中点沿垂直于直角三棱镜AB边的方向射入棱镜,在AC边发生全发射后再从BC边射出棱镜,出射光线恰好与AC平行,已知 ∠A=60°,AC=2L,光在真空中的速度为c。求: (1)(5分)该棱镜的折射率n; (2)(7分)该单色光在棱镜中传播的时间t(不考虑光在BC边上的反射)。 15.(16分)(2025·山东押题卷)如图所示,长为L的平面镜水平放置,右端立有足够长的竖直荧光屏,左端正上方高为a=L处有一激光源S,由S发出的一激光束经平面镜中点P反射后照射到荧光屏上的A1点。现紧贴平面镜上表面放置一厚度为d=L的长方体透明介质,发现此激光束经透明介质折射后照射到荧光屏上的A2点(图中未画出)。已知透明介质的折射率n=,光在真空中的速度为c,不考虑光在各界面的多次反射。求: (1)(8分)A1与A2的距离; (2)(8分)放入透明介质前后,激光束照射到荧光屏所用的时间差。 学科网（北京）股份有限公司 $学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 章末检测卷（十三）光学 答案速查 题号 6 9 10 答案 BDD D BCAD BD 1.C横波和纵波都能发生全反射，不能确定光是横波还是纵波，故A不符合题意：干涉和衍射是所 有波的特性，光能发生干涉和衍射，说明光具有波动性，但不能确定光是横波还是纵波，故B、D不 符合题意：光的偏振现象说明光的振动方向与传播方向垂直，即说明光是横波，故C符合题意。] 2A[光的频率越大，三棱镜对其折射率越大，则经三棱镜折射后偏折越明显，由题图可知照射到光 屏上α点的光频率最小，照射到b点的光频率最大，A正确，照射到b点的光频率最大，三棱镜对其 折射率n最大，在介质中的传播速度)号，则传播速度最小，由题图可知照射到b点的光在三棱镜 中通过的路程最大，所以用时最长，B错误：相同条件下，波长越长，衍射现象越明显，照射到b点的 光频率最大，波长最小，衍射现象最不明显，C错误：根据几何关系可知，增大白光在M点的入射角， 经折射后所有光线在右侧界面的入射角均减小，不可能发生全反射，D错误。] 3.C激光通过狭缝后在光屏上得到的是中间宽、两侧窄的明暗相间的条纹，故A错误：根据D兰 入，其他实验条件不变，使用频率更大的激光，则激光的波长变小，中央亮条纹宽度变小，故B错误：根 据D告入，其他实验条件不变，对金属棒加温，则单缝宽度d变小，中央亮条纹宽度变大，故C正确： 根据D入，其他实验条件不变，增大光屏到狭缝的距离L,则中央亮条纹宽度变大，故D错误。] 4.B从空气膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差△x2,即光程差为空气薄膜厚 度的2倍，当光程差△x=(n为整数)时为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为号2，增加 一张纸片后空气薄膜的倾角变大、厚度增大，则相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变小，干涉条纹 变密，故B正确。1 ·独家授权侵权必究· ©学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 5.D「缝光源S与平面镜M平行，故得到的干涉条纹与缝和平面镜都平行，故A错误：若撤去平面 镜M,通过单缝光线会发生衍射，仍然可以观察到明暗相间的条纹，故B错误：可将单缝及其在平面 镜中的像视为双缝，由双缝干涉条纹间距△x入，其中2h,可得△x=入，将平面镜M右移一小段 距离，不影响光源的像的位置和1的大小，则光屏上的条纹间距不变，故C错误由A六得二是 8号，即3A2A2,波长为400nm时，第3条亮条纹与雾级亮条纹间距为3A,所以波长为600 nm时，在N处应出现第2条亮条纹，故D正确。1 6D[由几何关系可知C-90,由折射定律可得m,由全反射临界角公式可得品 a0一，联立解得sin一马，，故A、B错误由号，解得光在光导管中的传播速度为 3C, 光在光导管中传播的路程为5血L,则光在光导管中的传播时间为一号影，故C错误，D正 2 确。1 7D[作出光路图，如图所示。在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界 角，由于a光照射的面积较小，则知a光的临界角较小，故A错误：光在真空中的传播速度相等，故B 错误；根据临界角公式sinC-,可知n>m,即水对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；因 为a光的折射率大，故a光波长短，又由双缝干涉条纹间距公式△x=入，可知用同一装置做双缝干涉 实验，b光条纹间距更大，故D正确。] 空气 水 点光源S 8BC题图甲中上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A错误：相邻亮条纹之间，空气膜的 厚度差等于半个波长，若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则题图乙中的干涉条纹变疏，故B 正确：题图丙中条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，应是被检查的平面在此处出现了凹陷，故C正 确：空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，光程差是半波长的偶数倍为亮条纹，是半波长 ·独家授权侵权必究· ©学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 的奇数倍为暗条纹，空气膜的厚度变化从中心向周围越来越快，则可以看到内疏外密的亮暗相间的 同心圆环，故D错误。] 9.AD「由几何关系可知，光线从D点射出过程，入射角和折射角分别为∠ABD=30°，= 2∠ABD-60,则此玻璃的折射率为n器V5,故A正确：由几何关系可知，BD长度为s= 2RCos30°V3R,光在玻璃球内传播的速度为o=号，所以光线从B到D需用的时间为仁是=8，故B 错误：由临界角公式可得smC青-号号，则临界角C459,故C错误光线沿B弘M入射时，入射角等 于45°，大于临界角，所以增大∠ABD,光线可能在DM段发生全反射现象，故D正确。] 10.BD[设入射角为01，折射角为02，又已知折射光线和反射光线垂直，037°，所以01=53°，02=37°， 由折射定律可得品：手，A错误根据品8-手，os0=sim,得sim-,可得0,309，根据几 何关系可得-90°-02=60°，B正确：全反射针对的是光从光密介质射向光疏介质，C错误：当水中点光 源射向水面时，若达到临界角C,则光线会发生全反射，所以光照亮水面的区域为一个半径为r的圆， 如图所示， 水面 h 池底 这时入射角等于临界角C,由几何关系可得sinC-+r,其中sinC,可得3m, 则S=元2=9元m2,D正确。] dsin e 11.答案(1)C(2)sn92co82(3)不变(4)1.6 解析(1)用玻璃砖界面当尺子画界面会增大实验误差，且容易损坏玻璃砖，故A错误；即使玻璃砖 的前后两个侧面不平行，但只要操作正确，也不会产生误差，故B错误：插在玻璃砖同侧的两枚大头 针间的距离尽量大些，这样可以减小确定光线方向时产生的误差，故C正确。 (2)由几何知识可得，光在玻璃砖中传播的距离为 ·独家授权侵权必究◆ ©学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.Gom○ 您身边的互联网+教辅专家 s=cos e2 光在玻璃砖中的速度为0号 csin 02 dsin 0 光通过平行玻璃砖的时间仁号=cin cos日2。 (3)如图所示，实线表示玻璃砖向上平移后实际的光路图，虚线表示以aa'、bb为折射面作的光路图， 由图可看出，画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律m器可知，测出 的折射率没有变化，即测出的n值将不变。 (4)根据折射率定义式可得nA0架 in∠DOC =长=1.6。 12.答案(1)遮光筒的轴线平行(2)①(3)15.770(4)620 解析(1)要想形成稳定的干涉图样需要光沿遮光筒的轴线进入遮光筒，单缝、双缝需要相互平行。 (2)滤光片应置于光源和单缝之间，故应置于①位置。 (3)题图丙中螺旋测微器读数为 x2=15.5mm+27.0×0.01mm=15.770mmo (4)题图乙中螺旋测微器读数为：3mm+37.0×0.01mm-3.370mm,则△x-1.550mm 由△x可知1=2，解得=620nm。 13.答案(1)120°(2)2 解析(1)工事内部的人从玻璃砖左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。 玻璃砖 则有tanP片-后 ·独家授权侵权必究。 色学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.Gom○ 您身边的互联网+教辅专家 可得B=30° 由折射定律有器-V5,解得a60° 则视野的张角最大为2a=120°。 (2)要使视野的张角为1809，则光线从空气射入玻璃砖时最大入射角为90°，由折射定律有器， 解得Kmin-2o 14.答案( 1520 解析(1)作出完整的光路图如图所示。 根据几何关系可知，α=30° 因为出射光线与4C平行，所以y60,由n器，可得5。 (2)根据几何关系可知OP+PO-Lsin60+i0 6 光在棱镜内传播速度为0；-后 光在棱镜内传播的时间号，解得是。 15.答案1片L(2 解析(1)放入透明介质前后的光路图如图所示， 荧光屏 d 平面镜 根据折射定律有 sng 根据几何知识有tan仔善 O0=L-(a-d)tan 0-2dtan a ·独家授权侵权必究 ©学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.Gom○ 您身边的互联网+教辅专家 oQ △h-dana,联立可得△h-年L。 (2)激光束在介质中的传播速度w= 放入介质前有12。，可得杂 放入介质后，有h品+2d+a品 35L 可得2张，则所用时间差为△1设。 ·独家授权侵权必究