高考总复习专题试卷——光学与相对论（总分：100分时间：90分钟）一、本题共12小题；每小题3分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得3分，选不全的得1.5分，有选错或不答的得0分．1、下列几种说法中：（1）所有惯性系中基本规律都是等价的；（2）在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；（3）在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同。其中哪些说法是正确的（）A．只有（1）（2）是正确的B．只有（1）（3）是正确的C．只有（2）（3）是正确的D．三种说法都的正确的2、在狭义相对论中，下列哪些说法是正确的（）（1）一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速（2）质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对状态而改变的（3）惯性系中的观察者观察一个与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。A．（1）（3）是正确的B．（1）（2）是正确的C．（1）（2）（3）是正确的D．（2）（3）是正确的3、（北京东城区2022年三模）下列有关光现象的说法中正确的是()A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大D．光的偏振现象说明光是一种纵波4、（北京东城区2022年最后一卷）ⅠⅡⅢEFGH如图所示，有三块截面为等腰直角三角形的透明材料（图中I、II、III）恰好拼成一个正方形棱镜.从E点垂直于边射入的单色光在F处发生全反射，在G、H连续发生两次折射后射出.若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v1、v2、v3，下列关系式中正确的是（）A．v3>v1>v2B．v2>v3>v1C．v3>v2>v1D．v1>v2>v35、（北京朝阳区2022年一模）一束可见光射到置于空气中的平行玻璃砖上，穿过玻璃砖后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A.红光B.黄光C.绿光D.紫光6、（黄冈、襄樊、孝感、宜昌、荆州2022届联考）如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平等共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则并于光屏上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是()-8-/8A．光屏上光的亮度保持不变B．光屏上光的亮度会时亮时暗C．光屏上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线D．光屏上只有一条亮线随偏振动转动而转动7、现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图所示，反光膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是（）A．15°B．30°C．45°D．60°8．如图所示是光的双缝干涉的示意图,下列说法中正确的是()①单缝S的作用是为了增加光的强度.②双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源.③当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二条暗条纹.④当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为长λ时,产生中央亮条纹.A.① B.①② C.②④ D.②③ABC紫红dd9、（江苏省九名校2022年第二次联考）如图所示，截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是（）A．紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B．紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C．红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D．红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽AB30ºC10、（北京朝阳区2022届期末考）如图所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面AB上，棱镜材料的折射率为1.414，这条光线从BC边射出棱镜后的光线与界面BC的夹角为()A.30ºB.45ºC.60ºD.90º单色光baO如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出。则该玻璃砖的折射率为A．B．C．D．θ11、（北京西城区2022年二模）如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出。则该玻璃砖的折射率为()-8-/8A．B．C．D．12、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示，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膜，当光垂直入射后，从上往下看的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：（１）任意一条明纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度相等（２）任意相邻明纹或暗纹所对应的薄膜厚度恒定；现若在图甲装置中抽去一张纸片，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：（ ）Ａ．变疏Ｂ．变密Ｃ．不变Ｄ．消失图乙图甲二、本题共4小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答13、(4分)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是．14、(6分)学校开展研究性学习，某研究性学习小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示．在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值。这样只要根据P所插的位置，就可直接读出液体折射率的值．则（1）若，OP3与OC的夹角为，则P3处所对应的折射率的值为________．（2）图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？__________．（3）作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为_________．15、(6分)在用双缝干涉测光的波长的实验中：⑴已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm-8-/8，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如下左图所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如下右图所示。这两次示数依次为0.640mm和______mm。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_______nm。⑵一下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离0101505102530A．增大单缝和双缝之间的距离B．增大双缝和光屏之间的距离C．将红色滤光片改为绿色滤光片D．增大双缝之间的距离16、(4分)1947年，在用乳胶研究高空宇宙射线时，发现了一种不稳定的基本粒子，称作介子，质量约为电子质量的273.27倍，它带有一个电子电量的正电荷或负电荷，称作π+或π-．若参考系中π±介子处于静止，它们的平均寿命为π=2.56×10-8s，设π±介子以0.9c速率运动，则从实验室参考系观测到该粒子的平均寿命是。三、本题共4小题，共44分；解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位17、（10分）（2022年山东省高考冲刺预测卷）如图所示，是一种折射率n=1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小，82615205画出此束光线射出棱镜后的方向，要求写出简要的分析过程。（不考虑返回到AB和BC面上的光线）。18、（10分）（徐州市2022届摸底考试）如图所示，某透明液体深1m，一束与水平面成300角的光线照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为450。试求：450300①该液体的折射率；②进入液面的光线经多长时间可以照到底面。-8-/819、（12分）（2022宁夏高考）一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角q。20、（12分）（威海市2022年质检）如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A=30º.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜.BACdMN（1）红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？（2）为了使红光能从AC面射出棱镜，n1应满足什么条件？（3）若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离.-8-/8答案一、本题共12小题；每小题3分，共36分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得3分，选不全的得1.5分，有选错或不答的得0分．题号123456789101112答案DCCDDBDDCDABA二、本题共4小题，共20分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答13、C(4分)14、（1）1．73（2分）（2）P4（2分）（3）1（2分）15、（1）10．295（2分）、536（2分）；（2）B（2分）16、5.87×10-8s(4分)三、本题共4小题，共44分；解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位17、（10分）解析：由折射率（2分）得AB面上的折射角r=30°（2分）由几何关系得，BC面上的入射角θ=45°（2分）全反射临界角C=arcsin，光在BC面上发生全反射（2分）光路如图所示。（2分）18、（10分）解析：①因为入射角(1分)折射角(1分)所以(2分)②光在液体中传播的速度时:-8-/8位移m(2分)速度m/s(2分)所以:s(2分)19、（12分）解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，∠COB=α。又由△OBC知sinα=(2分)设光线在C点的折射角为β，由折射定律得(2分)由①②式得(2分)由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图)为30°。(2分)由折射定律得(2分)因此解得(2分)BACdMN∟r1r2╮)20、(12分)解析：（1）v红=C/n1(2分)v紫=C/n2(2分)∴v红/v紫=n2/n1(1分)-8-/8（2）C>30ºsinC=∴n1<2………………（3分）（3）(1分)(1分)Δx=d(tanr2－tanr1)=d(2分)-8-/8
