专题17 光学 电磁波 相对论 题组2-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

专题17　题组二 1.解析　单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格，C正确。 答案　C 2.解析　根据条纹间距公式Δx＝λ 可得λ＝ 根据pe＝ 可得pe＝ 故A正确； 根据动能和动量的关系Ek＝ 结合A可得Ek＝ 故B错误； 光子的能量E＝W0＋Ek＝W0＋ 故C错误； 光子的动量p＝mc 光子的能量E＝mc2 联立可得p＝ 则光子的动量p＝＋ 故D正确。 故选AD。 答案　AD 3.解析　根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有Δx＝λ，由题图知Δx乙＝2Δx甲，则d乙＝d甲，故选B。 答案　B 4.解析　肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力，表面张力和黏滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。故选AB。 答案　AB 5.解析　(1)由折射定律可知，全反射的临界角满足 sin C＝＝ 设未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆的半径为r，由几何关系sin C＝ 代入数据解得r＝ mm 根据S＝πr2 所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为S≈1.0×10－5 m2。 (2)当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为 t1＝＋＝＋＝ 滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短时间为 t2＝＋＝＋＝ 故t2－t1＝＝ s≈3.3×10－13s。 答案　(1)1.0×10－5m2　(2)3.3×10－13s 6.解析　(1)根据题意得出光路图如图所示 根据几何关系可得sin α＝，cos γ＝，α＝β 可得β＝45°，γ＝30° 根据折射定律n＝＝。 (2)发生全反射的临界角满足sin C＝ 可得C＝45° 要使激光能在圆心O点发生全反射，激光必须指向O点射入，如图所示 只要入射角大于45°，即可发生全反射，则使激光能在圆心O点发生全反射，入射光线与x轴之间夹角的范围(0，45°]，由对称性可知，入射光线与x轴之间夹角的范围还可以为[135°，180°)。 答案　(1)　(2)见解析 7.解析　(1)设光在三棱镜中的折射角为α，则根据折射定律有n＝ 根据几何关系可得α＝30° 代入数据解得sin θ＝0.75。 (2)作出单色光线第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图所示 由几何关系可知FE上从P点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有 sin C＝ 设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有 l＝Rsin C 又xPE＝ 联立解得xPE＝R 故光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为。 答案　(1)0.75　(2) 8.解析　由题意可知做出光路图如图所示 光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据n＝ 有sin r＝ 则折射角为30°； ∠BMO＝60°，因为∠B＝45°，所以光在BC面的入射角为 θ＝90°－＝15° 根据反射定律可知∠MOA＝2θ＝30° 根据几何关系可知∠BAO＝30°，即△MAO为等腰三角形，则＝ 又因为△BOM与△CAO相似，故有＝ 由题知AB＝AC＝l 联立可得BM＝AC＝l 所以M到A点的距离为x＝MA＝l－BM＝l。 答案　l 9.解析　(1)由题意可知每个光子的动量为p＝ 每个光子的能量为E＝hν＝h。 (2)卫星离太阳中心的距离为R，离太阳中心距离为R的球面的表面积为S球＝4πR2 单位面积上的功率为P0＝ 太阳辐射硬X射线的总功率P＝S球P0 联立解得P＝＝。 答案　(1)p＝，E＝h　(2) 10.解析　当入射角达到45°时，恰好到达临界角C，根据 sin C＝，可得液体的折射率n＝＝＝，由于n＝，可知激光在液体中的传播速度v＝＝c。 答案　　c 11.解析　(1)发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收，考虑射到屏障顶端的光射到透明介质和空气界面，折射后从界面射向空气，由题意可知θ＝60°，则r＝＝30°，在介质中的入射角为i，则＝n，解得sin i＝ ，由几何关系sin i＝，解得d＝ mm≈1.55 mm 。 (2)若视角度θ刚好被扩为180°，则＝90°，此时光线在界面发生全反射，此时光线在界面处的入射角sin C＝＝，解得C＝30°，此时发光像素单元发光点距离屏障的距离为x1＝dtan C＝ mm，像素单元宽度x最小为x＝2＝ mm≈0.35 mm。 答案　(1)1.55 mm　(2)0.35 mm 12.解析　(1)从O点射入时，设入射角为α，折射角为β。根据题中所给数据可得： sin α＝＝ sin β＝＝ 再由折射定律可得玻璃砖的折射率： n＝＝。 (2)当入射角为45°时，设折射角为γ，由折射定律： n＝ 可求得γ＝30° 再设此玻璃砖上下表面的夹角为θ，光路图如下： 而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有 sin C＝ 解得C＝45° 由几何关系可知：θ＋30°＝C 即玻璃砖上下表面的夹角：θ＝15°。 答案　(1)　(2)15° 13.解析　根据光的折射定律有n＝ 根据光的全反射规律有sin θ＝ 联立解得sin θ＝。 答案　 学科网（北京）股份有限公司 $色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.2xXk.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.(2024山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠α与待测滚珠 b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条 纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是() b 图甲 图乙 A.滚珠b、c均合格 B.滚珠b、c均不合格 C.滚珠b合格，滚珠c不合格 D.滚珠b不合格，滚珠c合格 2.(多选)2023浙江卷)有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W。当紫外光照射该材 料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距 为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为△x。己知电子质量为m,普朗克常量为h,光 速为c,则() A.电子的动量p。=hLd B.电子的动能Ek=hL22md2△x2 C.光子的能量E=Wo十chLd△x D.光子的动量p=W0c+h2L22cmd2△x2 3.(2023江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示， 改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变 为原来的() A.13倍 B.12倍 C.2倍 D.3倍 4.(多选)2021浙江卷)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法 正确的是() 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 6.ZxXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 A过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形 B.肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D.将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90° 二、非选择题 5.(2025·云南卷)用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底 部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射， 可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5， 盖玻片厚度d=2.0mm,盖玻片与物镜的间距h=0.20mm,不考虑光在盖玻片中的多次反射. 取真空中光速c=3.0×108m/s,元=3.14。 物镜 间隙 盖玻片 图甲填充前 物镜 油层 盖玻片 0 图乙填充后 (1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）： (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为(、2，求2一1（结果保留2位有效 数字)。 6.(2025·安徽卷)如图所示，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴 重合。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P 点到x轴的距离为2)2R,P、Q间的距离为3R。 0 0 (1)求玻璃砖的折射率； 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 (2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反 射，求入射光线与x轴之间夹角的范围。 7.(2024山东卷)某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R;直角 三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R,∠FEG=30°。横截面所在 平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱 镜对该单色光的折射率均为1.5。 (1)求sin0: (②2)以角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入 射点D(图中未标出)到E点距离的范围。 8.(2023·全国乙卷)如图，一折射率为2的棱镜的横截面为等腰直角三角形△ABC,AB=AC =1,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱 镜.若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距离。 9.(2023·江苏卷)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是 波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对 着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R, 普朗克常量为h.光速为c,求： ·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 (1)每个光子的动量p和能量E: (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。 10.(2022广东卷)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气， 其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终 指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光 束。己知光在空气中的传播速度为c.求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度o。 空气 激光器 45°液体 11.(2022湖南卷)如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂 直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制。（可视角度定义为某像素单元发出 的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)透明介质的折射率=2，屏障间隙L=0.8 mm。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。 空气 0 透明介质 防窥屏 一L 发光像素单元 (1)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度控制为60°，求屏障的高度d; (2)若屏障高度d=1.0mm,且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多 少时，其可视角度θ刚好被扩为180°。（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素 单元) 12.(2021·全国卷1)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两 个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和O'分别是入射点和出射点，如 图(a)所示。测得玻璃砖厚度为h=15.0mm,A到过O点的法线OM的距离AM=10.0mm,M 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 到玻璃砖的距离MO=20.0mm,O'到OM的距离为s=5.0mm。 A -M B 0 0'.C D (a) (b) (1)求玻璃砖的折射率： (2)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图b)所 示。光从上表面入射，入时角从0逐渐增大，达到45°时、玻璃砖下表面的出射光线恰好消 失。求此玻璃砖上下表面的夹角。 13.(2021·广东卷)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发 工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为α，折射角为B; 光从P点射向外侧N点.刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角0的正 弦值表达式。 M B 外侧 挡风玻璃 光源P 接收器Q 内侧 ·独家授权侵权必究