专题17 光学 电磁波 相对论 题组1-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 专题17 题 班级： 光学 电磁波相对论 组 姓名： 学号： 一、选择题 1.(2025山东卷)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S、S2关于OO'轴对 称，光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO轴置于双缝左侧，单色平行光沿OO 轴方向入射在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于双缝右侧，P、P2透振方向平行。 保持P1不动，将P2绕OO轴转动90°的过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的 是() 光屏 A.条纹间距不变，亮度减小 B.条纹间距增大，亮度不变 C.条纹间距减小，亮度减小 D.条纹间距不变，亮度增大 2.(2025·黑吉辽蒙卷)如图所示，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界 面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则() 激光 进液口 气体 气体 液束流 A激光在甲中的频率大 B.激光在乙中的频率大 C用甲时全反射临界角大 D.用乙时全反射临界角大 3.(2025·广西卷)如图，在扇形玻璃EOG中，OE⊥OF,可见光分别从E点沿EM、EN射 向真空。该玻璃对可见光的折射率为2，则() ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 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 真空 玻璃 0 A沿EM的光发生全反射，沿EN的光不发生全反射 B.沿EM的光不发生全反射，沿EN的光发生全反射 C.沿EM、EN的两束光都发生全反射 D.沿EM、EN的两束光都不发生全反射 4.(2025河南卷)折射率为2的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入 射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角 为（不考虑光线在圆柱内的反射）() 459 A.0° B.15° C.30° D.45 5.(2024吉林卷)某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上出一条窄缝，于窄缝中央沿 缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光 照射双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的 是() 头发丝 墙面 光源 纸板 A换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照射双缝 C增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 6.(2024新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年 诺贝尔化学奖，不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红 光，下列说法正确的是() A蓝光光子的能量大于红光光子的能量 B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量 C在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 7.(多选)2024江西卷)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的 是() A光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B.透镜的作用是使光更集中 C.单缝的作用是获得线光源 D.双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数月越多 8.(多选)2024湖南卷)1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实 验)，平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微 小角度日，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是() 光屏 s… 0 7wx1.0.A 平面镜 A沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B.沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C.若0=0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D.若0=0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 9.(多选)(2023·湖南卷)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激 光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当a大于41时，岸上救援人 员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是() 岸上救援人员 水面 潜水爱好者峰一激光器 A.水的折射率为1sm41° B.水的折射率为1sin49 C当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小 于60 D.当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大 于60° 10.(2023江苏卷)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过 程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是() ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 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 太阳光线 太阳光线 地球表面 地球表面 7nnnn77777777 太阳光线 太阳光线 地球表面 地球表面 7ZZ1777777777777777777 77zzzzzz7777777 D 11.(多选)(2023·全国甲卷)等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab=ac。一平行于bc边 的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲 光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是() a 甲 A.甲光的波长比乙光的长 B.甲光的频率比乙光的高 C,在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大 D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 E.在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大 12.(2022山东卷)柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心，半径为R的14 圆，左侧是直角梯形，AP长为R,AC与CO的夹角为45°，AC的中点为B。a、b两种频 率的细激光束，垂直AB面入射，器件介质对a,b光的折射率分别为1.42、1.40，保持光的 入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在PM面全反射后，从OM面出射的光是（不 考虑三次反射以后的光)() R 450 0 A.仅有a光 B.仅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以 13.(多选)(2022山东卷)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝 S、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得 到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是( S 乙 独家授权侵权必究 色学科网书城四 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 A图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射 B遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大 C照射两条狭缝时，增加L,其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S,到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处 一定是暗条纹 14.(2021·浙江卷)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射 点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射 光束a、反射光束b、出射光束c和d小、己知光束a和b间的夹角为90°，则() P A.光盘材的折射率n=2 B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二 C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度 D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度 二、非选择题 15.(2025·福建卷)(1)为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验：某次射入激光，测 得数据如图甲所示，则糖水的折射率为 (2)改变糖水浓度，记录数据如表： n 1.32 1.34 1.35 1.38 1.42 n/% 10% 20% 30% 40% 50% 将30%的数据在图乙中描点后并连线，糖水浓度每增加10%，折射率的增加值为 (保留两位有效数字)。 1.42 1.38 1.34 1.30 1020304050n/% 图甲 图乙 16.(2024湖北卷)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 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 0 A A p M'M B 图(a) y/mm 45 4(0 35 25 20 15 10 15202530x/mm 图(b) ①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB',交点为O。将半圆柱体玻璃砖的 平直边紧贴AA',并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图()所示。 ②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。 ③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。 ④分别过M、P作BB的垂线M、PP,M'、P'是垂足，并用米尺分别测量、PP 的长度x和y。 ⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像， 如图b)所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。 A入射角越小，误差越小 B激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差 C选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 (2)根据yx图像，可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。 (3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果 (选 填“偏大”“偏小”或“不变”)。 17.(2025山东卷)由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件下表面圆弧以O点 ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 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 为圆心，上表面圆弧以O点为圆心，两圆弧的半径及O、O两点间距离均为R,点A、B、C 在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与OO'平行，到OO的距离均为910R。 0 ·E 0 B R 1)B点与OO'的距离为3)2R,单色光线从B点平行于OO'射入介质，射出后恰好经过O '点，求介质对该单色光的折射率： (②)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，并垂直CH射出，出射点在GE 的延长线上，E点在OO上，O'、E两点间的距离为2)2R,空气中的光速为c,求该光在介 质中的传播时间t。 18.(2021·河北卷)将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上 下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A,设圆心处入射角为，当 0=60°时，A右侧恰好无光线射出；当0=30°时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A 的圆心相比下移h,不考虑多次反射，求： (1)半圆柱体对该单色光的折射率； (2)两个半圆柱体之间的距离d。 19.(2021·湖南卷)我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传 播。身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞， 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.ZxXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 直径为1.0cm、深度为1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深 度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质， 不考虑光在透明介质中的反射。 ()若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？ (②)周期性若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？ ·独家授权侵权必究· 专题17　题组一 1.解析　根据干涉条纹间距公式Δx＝λ可知当P2旋转时，L、d、λ均不变，故条纹间距不变；随着P2的旋转，透过P2的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小，故A正确。 答案　A 2.解析　激光在不同介质中传播时，其频率不变，故A、B错误；根据sin C＝，甲的折射率比乙的大，则用乙时全反射临界角大，故C错误，D正确。 答案　D 3. 解析　过M点和N点分别作出两界面的法线，设EM光线的入射角为θ，EN光线的入射角为α，如图所示，则在等腰三角形OEM中，∠EOM＋2θ＝180°，又∠EOM＜90°，则θ＞45°，同理，在等腰三角形OEN中，∠EON＋2α＝180°，又∠EON＜90°，则α＞45°，根据全反射临界角公式sin C＝得C＝45°，由于α和θ均大于C，故沿EM、EN的两束光都发生全反射，C正确。 答案　C 4.解析　设光线射入圆柱体时的折射角为θ，根据光的折射定律可知n＝ 解得θ＝30° 如图所示，根据几何关系可知光线射出圆柱体时的入射角 i＝θ＝30° 则法线与竖直方向的夹角α＝θ＋i＝60° 根据光的折射定律可知n＝ 解得光线射出圆柱体时的折射角r＝45° 光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为β＝α－r＝15° 故B正确。 答案　B 5.解析　 相邻亮条 纹中心间 距公式 Δx＝λ 换用更粗的头发丝，则双缝间距d增大 Δx变小 A正确 换用红色激光照射双缝，即光的波长λ增大 Δx变大 B错误 增大纸板与墙面的距离，即L增大 Δx变大 C错误 减小光源与纸板的距离 Δx不变 D错误 答案　A 6.解析　 答案　A 7.解析　光具座上的双缝应该在单缝和遮光筒之间，先通过单缝得到线光源，然后通过双缝得到两列完全相同的相干光，A错误，C正确；透镜的作用是使射向滤光片的光更集中，B正确；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，双缝间距d越小，则条纹间距Δx越大，测量头中观察到的条纹数目越少，D错误。 答案　BC 8.解析　作出S关于平面镜对称的点S′，如图1所示，则S和S′相当于双缝干涉实验中的双缝，若沿AO向左略微平移平面镜，则双缝间距减小，双缝到屏的距离增大，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距增大，干涉条纹移动，A错误；若沿OA向右略微平移平面镜，则双缝间距d增大，双缝到屏的距离l减小，结合双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知干涉条纹间距减小，B正确；若θ＝0°，作出S关于平面镜对称的点S″，如图2所示，可知无论是沿OA向右略微平移平面镜，还是沿AO向左略微平移平面镜，S和S″的位置均不变，则干涉条纹不移动，干涉条纹间距不变，C正确，D错误。 答案　BC 9.解析　AB.他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α ＝ 41°时激光恰好发生全反射，则 sin(90°－41°)＝ 则n＝ A错误，B正确； CD.当他以α＝60°向水面发射激光时，入射角i1 ＝30°，则根据折射定律有nsin i1 ＝ sin i2 折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确，D错误。故选BC。 答案　BC 10.解析　根据折射定律n上sin θ上＝n下sin θ下 由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下>n上，则θ下逐渐减小，画出光路图如下 则从高到低θ下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。故选A。 答案　A 11.解析　ABD.根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示 由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c＝fλ可知，乙光的波长短，A正确，B、D错误； C.根据v＝可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确； E.根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。 故选ACE。 答案　ACE 12.解析　当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。 当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为α，由几何关系得α＝45°根据全反射临界角公式得sin Ca＝＝＜，sin Cb＝＝＞，两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为Ca＜45°＜Cb，故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正确，BCD错误。 答案　A 13.解析　由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式Δx＝λ可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。 答案　ACD 14.解析　如图所示 由几何关系可得入射角为i＝45°，折射角为γ＝30° 根据折射定律有n＝＝＝，所以A错误； 根据v＝＝c，所以B错误； 光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处的光还有反射光线，所以C错误； 光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；故选D。 答案　D 15.解析　(1)根据题图甲由几何关系可知，入射角的正弦值sin i＝，折射角的正弦值sin r＝，根据折射定律得n＝＝。 (2)将(30%，1.35)数据在题图乙中描点并连线时，应使尽可能多的点落在线上，其余点均匀分布在线两则，如图所示，由图可知，糖水浓度每增加10%，折射率增加值为Δn＝＝0.020。 答案　(1)　(2)见解析图　0.020 16.解析　(1)在本实验中，为了减小测量误差，入射角应适当大些，因为入射角越大，折射角也越大，则入射角和折射角的测量误差都会减小，从而使折射率测量的误差减小，A错误；与插针法测量相比，激光的平行度好，能更准确地确定入射光线和折射光线，从而更有利于减小实验误差，B正确；选择圆心O点作为入射点，是因为便于计算，并不是因为此处的折射现象最明显，C错误。 (2)设入射角为α、折射角为β、半圆弧轮廓线半径(玻璃砖半径)为R，则由几何关系可知sin α＝＝、sin β＝＝，根据折射定律可得玻璃砖的折射率n＝＝，结合题图(b)可知yx图像的斜率为该玻璃砖的折射率，故该玻璃砖的折射率n＝＝1.58。 (3)由(2)问分析可知折射率的表达式中没有半圆弧轮廓线半径R，所以轮廓线半径的测量误差对实验结果没有影响，即折射率的测量结果不变。 答案　(1)B　(2)1.58(1.56～1.60均可)　(3)不变 17.解析　(1)单色光线轨迹如图所示 根据题意可知B点与OO′的距离为R，OB＝R，所以 sin θ1＝＝ 可得θ1＝60° 又因为射出后恰好经过O′点，O′点为该光学器件上表面圆弧的圆心，则该单色光在上表面垂直入射，光路不变；因为OB＝OO′＝R，所以根据几何关系可知θ2＝30° 介质对该单色光的折射率n＝＝＝。 (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质，第一次射出介质的点为D，且O′E＝R，可知 sin θ＝＝ 由于sin θ＝>sin C＝＝ 所以光线在上表面D点发生全反射，轨迹如图所示 根据几何关系，光在介质中传播的距离为 L＝2＝R 光在介质中传播的速度为v＝＝ 所以光在介质中的传播时间t＝＝＝。 答案　(1)　(2) 18.解析　(1)光从半圆柱体A射入，满足从光密介质到光疏介质，当θ＝60°时发生全反射，有sin θ＝，解得n＝。 (2)当入射角θ＝30°，经两次折射从半圆柱体B的半径出射，设折射角为γ，光路如图 由折射定律有sin θ·n＝sin γ 有几何关系有tan γ＝ 联立解得d＝。 答案　(1)　(2) 19.解析　(1)根据题意作出如下光路图 当孔在人身高一半时有 tan θ ＝ ＝ ≈ ，sin θ ＝ 0.8， tan α ＝ ＝，sin α ＝ 由折射定律有n ＝ ≈1.38。 (2)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图 根据几何关系有n′＝≈1.7。 答案　(1)1.38　(2)1.7 学科网（北京）股份有限公司 $