2019-2020年高二物理竞赛模拟习题之《波动光学》(含答案)

高二物理竞赛（9）几何光学和波动光学班级：_____________ 姓名：_________________ 座号：_____________一、一平凸透镜焦距为f，其平面上镀了银，现在其凸面一侧距它2f处，垂直于主轴放置一高为H的物，其下端在透镜的主轴上（如图所示）。

（1）用作图法画出物经镀银透镜所成的像，并标明该像是虚、是实；（2）用计算法求出此像的位置和大小。

二、有一水平放置的平行平面玻璃板H，厚3.0cm，折射率n=1.5。

在其下表面下2.0cm处有一小物S；在玻璃扳上方有一薄凸透镜L，其焦距f=30cm，透镜的主轴与玻璃板面垂直；S位于透镜的主轴上，如图所示。

若透镜上方的观察者顺着主轴方向观察到S的像就在S处，问透镜与玻璃板上表面的距离为多少？三、一束平行光沿薄平凸透镜的主光轴入射，经透镜折射后，会聚于透镜f=48cm处，透镜的折射率n=1.5。

若将此透镜的凸面镀银，物置于平面前12cm处，求最后所成像的位置。

四、图中，三棱镜的顶角α为60°，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为f=30.0cm的两个完全相同的凸透镜L1和L2。

若在L1的前焦面上距主光轴下方y=14.3cm处放一单色点光源S，已知其像S 与S对该光学系统是左右对称的。

试求该三棱镜的折射率。

五、两个薄透镜L1和L2共轴放置，如图所示。

已知L1的焦距f1=f，L2的焦距f2=-f，两透镜间距离也是f。

小物体位于物面P上，物距u1=3f。

（1）小物体经这两个透镜所成的像在L2的__________边，到L2的距离为_________，是__________倍（虚或实）、____________像（正或倒），放大率为_________________；（2）现在把两透镜位置调换，若还要给定的原物体在原像处成像，两透镜作为整体应沿光轴向____________边移动距离_______________。

这个新的像是____________像（虚或实）、______________像（正或倒），放大率为________________。

2019-2020年高二上学期期末模拟物理试题 含答案一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48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4分，选不 全的得2分，有选错或不答的得0分。

） 1.如图，两圆环AB 置于同一水平面上，其中A 为均匀带电绝缘环，B 为导体环，当A 以如图方向转动时，B 中产生如图方向的感应电流，则( ) A.A 可能带正电且转速变小 B.A 可能带正电且转速增大 C.A 可能带负电且转速变小 D.A 可能带负电且转速增大2.如图所示，虚线a 、b 、c 表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等。

实线为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M 、N 是这条轨迹上的两点，则下面说法中正确的是( ) A.三个等势面中，a 的电势最高B.对于M 、N 两点，带电粒子通过M 点时电势能较大C.对于M 、N 两点，带电粒子通过M 点时动能较大D.带电粒子由M 运动到N 时，加速度增大3.将电荷由静止释放，只在电场力的作用下运动时，下面的说法正确的是( )A.无论是正电荷还是负电荷，总是由低电势点向高电势点运动B.无论是正电荷还是负电荷，总是由高电势点向低电势点运动C.无论是正电荷还是负电荷，总是向电势能变小的方向运动D.无论是正电荷还是负电荷，总是向电势能变大的方向运动 4.如图所示，B 、C 、D 三点都在以点电荷+Q 为圆心，半径为r 的圆弧上，将一试探电荷从A 点分别移到B 、C 、D 各点时，电场力做功是( ) A. B. C. D.5.在如图所示电路中，R 1、R 2、R 3均为可变电阻。

当开关S闭合后，两平行金属板M 、N 间有一带电液滴正好处于静 止状态，为使带电液滴向上做加速运动，可采取的措施是( ) A.增大R 1 B.减小R 2 C.减小R 3 D.增大M 、N 间距6.一直流电动机正常工作时两端的电压为U ，通过的电流为I ，电动机线圈的电阻为r 。

【波动光学训练题答案】1、用尖劈空气膜的干涉测微丝的直径。

如图所示，两块平面玻璃一端互相接触，另一端夹着待测的微丝，微丝与接触棱平行，用单色（5893Ǻ）平行光垂直照射在玻璃上，两块玻璃间的空气膜对光产生等厚干涉，测量出28.880mm L =，用显微镜读出30条干涉条纹（亮纹）的间距为 4.295mm x ∆=，求金属微丝的直径。

解：本题中可近似认为折射线垂直于下底面，则光程差 0122d λδ=-第k 级亮纹满足 01022d k λλ-= 第()k m +级亮纹满足 0202()2d k m λλ-=+两式相减得 21022d d m λ-= 故 2102md d d λ∆=-= 而 tan d xα∆=∆ 这样得 0202 5.9410mm 2m Lm L d D L x x xλλ-∆====⨯∆∆∆2、如图（a ）所示，在洛埃镜试验中，点光源S 早镜平面上方2mm 处，反射镜位于光源与屏镜正中间，镜长40cm l =，屏到光源的距离1.5m D =，波长为5000 Ǻ。

试求（1）条纹间距；（2）屏幕上干涉条纹的范围； （3）干涉条纹间距数。

解：（1）洛埃镜中，点光源S 和它在平面镜中的像S '构成两相干光源，故在屏幕上形成的条纹间距0.1875(mm)ldλ∆== （2）设干涉区域的下、上端离平面镜与屏交点的距离分别为1y 、2y ，如图（b）所示，由相似三L1y图（b ）S屏2yS∙A M B屏图（a ）角形知识得1222D l y D l l -=-+， 2222D lly D l -+=- 分别解得 1 1.16(m m )y =， 2 3.46(m m)y = （3）干涉条纹间距数为 2112.25y y n x-==∆3、为了减少从玻璃上表面反射光成分，在玻璃表面上敷一层薄膜，薄膜的折射率小于玻璃的折射率。

在入射光包含波长1700nm λ=和2420nm λ=的情况下，为使这两种波长的反射光被最大限度减弱，在玻璃表面上敷上折射率为43n =的薄膜。

人教版高二物理暑假专练：波动光学一、单选题（共28分）1.一束单色光由空气传入水中，该单色光的（）A.速度变大B.速度不变C.频率变大D.频率不变【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．根据可知单色光由空气传入水中波速变小，故AB错误；CD．光波属于电磁波，其频率与介质无关，单色光从一种介质进入另介质，频率不变，故C错误，D正确。

故选D。

2.雨后太阳光入射到空中的水滴中能形成彩虹。

设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，出射时分解成各种单色光，这种现象属于（）A.光的直线传播B.光的衍射C.光的干涉D.光的色散【答案】D【解析】【分析】【详解】太阳光是各种颜色光的复色光，当太阳光照射水滴时，由于水对不同颜色的光的折射率不同，则偏折程度不同，于是从水滴射出的光的出射方向不同，可分解为各种单色光，这种现象叫光的色散现象。

故选D。

3.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若绿光在界面上恰好发生全反射，则下列判断正确的是（）A.黄光一定能发生全反射B.红光一定能发生全反射C.黄光在水中的波长比红光在水中的波长长D.这三种单色光相比，红光在水中传播的速率最大【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．红、黄、绿三种单色光，红光的折射率最小，绿光的折射率最大，则根据可知，红光的临界角最大，绿光的临界角最小，若绿光在界面上恰好发生全反射，则红光和黄光都不能发生全反射，选项AB错误；C．根据，红光的折射率最小，频率最小，则在水中的波长最长，选项C错误；D．根据，红光的折射率最小，可知在水中传播的速率最大，选项D正确；故选D。

4.如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，下列判断正确的是（）A.玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率B.不断增大入射角，b光先发生全反射现象C.在真空中a光的波长大于b光的波长D.遇到障碍物时，a光更容易发生衍射【答案】A【解析】【分析】【详解】A．由图可知玻璃对a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确；B．根据折射定律可知a光的临界角比b光的小，逐渐增大入射角，a光先达到的临界角，则a光先发生全反射，故B错误；C．在真空中，a、b光传播速度相同，根据由于a光的频率大于对b光的频率，故a光的波长较小，故C错误；D．波长越大，越容易发生衍射，故b光更容易发生衍射，故D错误。

高二物理光的波动性测试题及答案The document was prepared on January 2, 2021高二物理同步测试（8）—光的波动性本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分.满分100分，考试用时60分钟.第Ⅰ卷（选择题，共40分）一、选择题（每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。

）1．表面有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样，这两种现象（）A．都是色散现象B．前者是干涉现象，后者是色散现象C．都是干涉现象D．前者是色散现象，后者是干涉现象2．下列几种技术中，应用光的干涉原理的是（）A．杨氏双缝实验测光波波长B．用分光镜进行光谱分析C．在磨制平面时，检查加工表面平整度D．在医疗中用伦琴射线进行透视3．将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏灯的前面，眼睛通过偏振片看到的光很弱。

如果将其中一个偏振片旋转1800，在旋转过程中会观察到（）A．灯光逐渐增强，然后又逐渐减弱B．灯光逐渐增强，然后又逐渐减弱到零C．灯光逐渐增强，没有减弱现象D．灯光逐渐增强，再减弱，然后又增强到最亮4．用单色光做杨氏双缝干涉实验时，若把其中一缝遮住，则屏上（）A．呈现跟原来完全相同的条纹B．呈现明暗相间的条纹，中央亮条纹较宽较亮C．呈现跟原来相同的条纹，但亮度减半D．没有条纹5．雷达是利用无线电波的回波来探测目标方向和距离的一种装置，雷达的天线犹如喊话筒，能使电脉冲的能量集中向某一方向发射；接收机的作用则与人耳相仿，用以接收雷达发射机所发出电脉冲的回波。

测速雷达主要是利用多普勒效应原理，可由回波的频率改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。

以下说法正确的是（）A．雷达发射的是不连续的电磁波B．雷达用的是微波波段的无线电波C．目标离雷达天线而去时，反射信号频率将高于发射信号频率D．目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率6．下列说法正确的是（）A．在观察光的衍射实验中，如图所示的明暗相间图样是圆孔的衍射图样B ．紫外线的波长比伦琴射线的波长长，有很强的热效应和荧光效应C ．电磁波中最容易发生衍射的是γ射线D ．当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的7．A 与B 是两束平行的单色，它们从空气射入水中的折射角分别为A r 、B r ，若B A r r ，则（ ）A ．在空气中A 的波长大于B 的波长B ．在水中A 的传播速度大于B 的传播速度C ．A 的频率大于B 的频率D ．在水中A 的波长小于B 的波长8．为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。

波动光学【知识点】 一、光的干涉 1、 光波定义 光波是某一波段的电磁波，是电磁量E 和H 的空间的传播． 2、 光的干涉定义 满足一定条件的两束（或多束）光波相遇时，在光波重叠区域内，某些点合光强大于分光强之和，在另一些点合光强小于分光强之和，因而合成光波的光强在空间形成强弱相间的稳定分布，称为光的干涉现象，光波的这种叠加称为相干叠加，合成光波的光强在空间形成强弱相间的稳定分布称为干涉条纹，其中强度极大值的分布称为明条纹，强度极小值的分布称为暗条纹． 3、 相干条件表述 两束光波发生相干的条件是：频率相同，振动方向几乎相同，在相遇点处有恒定的相位差． 4、 光程差与相位差定义 两列光波传播到相遇处的光程之差称为光程差；两列光波传播到相遇处的相位之差称为相位差． 5、 双光束干涉强度公式表述 在满足三个相干条件时，两相干光叠加干涉场中各点的光强为12I I I ϕ=++∆ 式中，相位差122()πϕϕϕδλ∆=--保持恒定，若120I I I ==，则2002(1cos )4cos 2I I I ϕϕ∆=+∆= 6、 杨氏双缝干涉实验实验装置与现象 如图1所示，狭缝光源S 位于对称轴线上，照明相距为a 的两个狭缝1S 和2S ，在距针孔为D 的垂轴平面上观察干涉图样，装置放置在空气(1)n =中，结构满足,,sin tan d D D x θθ≈．在近轴区内，屏幕上的是平行、等间距的明暗相间的直条纹，屏幕上P 点的光程差δ为 21sin xr r d d Dδθ=-≈≈ 相应明暗纹条件是(21)2k x d D k λδλ⎧⎪==⎨+⎪⎩，干涉加强，，干涉减弱， 干涉条纹的位置是0,1,2,(21)2D k dx k D k d λλ⎧⎪⎪==±±⎨⎪+⎪⎩，明纹中心位置，，暗纹中心位置，式中，整数k 称为干涉级数，用以区别不同的条纹． 7、 薄膜干涉实验装置 如图2所示，扩展单色光源照射到薄膜上反射光干涉的情况，光源发出的任一单条光线经薄膜上下两个面反射后，形成两条光线○1、○2，在实验室中可用透镜将它们会聚在焦平面处的屏上进行观察，在膜的上下两个表面反射的两束光线○1和○2的光程差为22λδ=21S S图1图 23n二、光的衍射 1、光的衍射现象定义 一束平行光通过一狭缝K ，在其后的屏幕上将呈现光斑，若狭缝的宽度比波度大得多时，屏幕E 上的光斑和狭缝完全一致，如图3（a ）所示，这时可成光沿直线传播的；若缝宽与光波波长可以相比拟时，在屏幕E 上的光斑亮度虽然降低，但光斑范围反而增大，如图3（b ）所示的明暗相间的条纹，这就是光的衍射现象，称偏离原来方向传播的光为衍射光．2、惠更斯-菲涅耳原理表述 任何时刻波面上的每一点都可以作为子波的波源，从同一波面上各点发出的子波在空间相遇时，可以相互叠加产生干涉． 3、菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射定义 光源到障碍物，或障碍物到屏的距离为有限远，这类衍射称为菲涅尔衍射；光源到障碍物，以及障碍物到屏的距离都是无限远，这时入射光和衍射光均可视为平行光，这类衍射称为夫琅禾费衍射．三、光的偏振 1、光的偏振性定义 光波是电磁波，其电矢量称为光矢量，在垂直于传播方向的平面内，光矢量E 可能具有的振动状态(矢量端点的轨迹)，称为光的偏振态．光矢量的振动方向与光传播方向所组成的平面称为振动面． 2、偏振光定义 振动方向具有一定规则的光波，称为偏振光。

2019-2020年高考物理总复习 2.2光的波动性考题演练（含解析）1. (xx·江苏高考)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到甲图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图所示。

他改变的实验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源【解析】选B。

根据Δx=λ,其中l是双缝到光屏之间的距离,d是双缝之间的距离,λ是波长,又c=λν,ν是频率,B选项正确。

2.(xx·大纲版全国卷)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589nm的光,在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。

图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为()A.2.06×10-7mB.2.06×10-4mC.1.68×10-4mD.1.68×10-3m【解题指南】解答本题应明确以下两点：(1)知道决定光的干涉条纹间距的因素,记住其公式Δx=λ。

(2)单位的统一。

【解析】选C。

由Δx=λ可得：d=λ=×589×10-9m=1.68×10-4m,所以选项C正确。

3.(xx·大纲版全国卷)下列现象中,属于光的衍射的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：(1)熟悉常见光现象的形成原因。

(2)知道什么是光的衍射现象。

【解析】选B。

光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时,光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象是光的衍射现象,通过一个狭缝观察日光灯看到彩色条纹,就是光的衍射现象,B对;雨后天空出现的彩虹是光的色散现象,是由光的折射形成的,A错;海市蜃楼现象是光的折射现象,C 错;日光照射在肥皂膜上出现的彩色条纹,是光的干涉现象,D错。

高中物理专题练习：波动光学1．由两个不同光源发出的两束白光，在叠加区域中不会产生干涉现象，这是因为A．白光是由很多不同波长的光组成的；B．两个光源发射的光的强度不同；C．这两个光源是相互独立且不相干的光源；D．由两个不同光源发出的光不能有相同的频率。

2．如图所示，在扬氏双缝干涉实验中，如果点是第一级暗纹所在位置，则光程差为A．；B．；C．；D．。

3．光波的衍射没有声波显著，是由于A．光是电磁波；B．光的波长比声波小得多；C．光有颜色；D．光速比声速大。

4．根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强决定于波阵面上所有面积元发出的子波各自传到P点的A．振动振幅之和；B．光强之和；C．振动振幅和的平方；D．振动的相干叠加。

5．光栅常量变小时，下列正确说法是A．衍射条纹间距变大，条纹宽度变大；B．衍射条纹间距变大，条纹宽度变小；C．衍射条纹间距变小，条纹宽度变小；D．衍射条纹间距变小，条纹宽度变大。

6．自然光以布儒斯特角入射到透明介质的表面时，下面正确的陈述为A．反射线和折射线是平行的；B．反射线和入射线是垂直的；C．反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光；D．折射光是线偏振光。

7．的黄绿光射入折射率为的玻璃中，则该光在玻璃中的波长为8．在杨氏双缝干涉实验中，如果缩短双缝间的距离，下列陈述正确的是A．相邻明（暗）间距离减小；B．相邻明（暗）纹间距增大；C．相邻明（暗）纹间距不变；D．不能确定相邻明（暗）纹间距的变化情况。

9．牛顿环实验装置是用一平凸透镜置于一平板玻璃上。

今以平行单色光从上向下垂直入射，并从上向下观察，看到有许多明暗相间的同心圆环，这些圆环的特点为A.接触点是暗的，同心圆环是等距离的；B．接触点是明的，同心圆环是不等距离的；C．接触点是明的，同心圆环是等距离的；D．接触点是暗的，同心圆环是不等距离的。

10．观察屏上的单缝夫琅禾费衍射花样，如入射光波长变大时，中央明纹宽度A．变小；B．变大；C．不变；D．由其他情况决定。