专题04 光学版块大综合（竞赛强基）真题考前训练 【高中物理竞赛真题强基计划真题考前适应性训练】 （全国竞赛强基计划专用）原卷版

试卷第=page11页，共=sectionpages33页专题04光学版块大综合（竞赛+强基）真题考前训练【高中物理竞赛真题+强基计划真题考前适应性训练】（全国竞赛+强基计划专用）一、单选题1．（2022·全国·高二竞赛）对一定波长的垂直入射光，衍射光栅的屏幕上只能出现零级和一级主极大。欲使屏幕上出现更高级次的主极大，应该（）A．换一个光栅常数较大的光栅 B．换一个光栅常数较小的光栅C．将光栅向靠近屏幕的方向移动 D．将光栅向远离屏幕的方向移动2．（2022·全国·高二竞赛）一单色平行光束垂直照射在宽度为1.0mm的单缝上，在缝后放一焦距为2.0m的会聚透镜。已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2.0mm，则入射光波长约为（1nm=10−9m）（）A．100nm B．400nmC．500nm D．600nm3．（2022春·天津河西·高二天津市新华中学竞赛）在折射率n3=1.60的玻璃片表面镀一层折射率n2=1.38的MgF2薄膜作为增透膜。为了使波长为=500nm（1nm=10-9m）的光，从折射率n1=1.00的空气垂直入射到玻璃片上的反射尽可能地减少，MgF2薄膜的厚度e至少是（）A．250nm B．181.2nm C．125nm D．90.6nm4．（2022·全国·高二竞赛）在调节分光计望远镜光轴与载物台转轴垂直时，若从望远镜视场中看到自准直反射镜正反二面反射回来的自准直像如下图（

）所示，则说明望远镜光轴与载物台转轴垂直。A．A B．B C．C D．D5．（2022·全国·高二竞赛）一束光强为I0的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45°角，则穿过两个偏振片后的光强I为（）A． B．C． D．二、多选题6．（2022·全国·高二竞赛）请选择出正确的表达式（  ）A． B．C． D．7．（2020·全国·校联考模拟预测）杨氏双缝干涉实验中，双缝距光屏8cm，现将光屏靠近双缝，屏上原来3级亮纹依旧为亮纹，则移动的距离可能为（）A．4.8 B．4 C．3.4 D．38．（2022·全国·高二竞赛）牛顿环实验将测量式由化为的主要原因是（

）A．消除干涉级次K的不确定性引起的系统误差B．为了测量更加方便C．避免了因干涉中心斑纹是非理想点而给测量干涉条纹半径带来的误差D．避免了读数显微镜读数的螺距差。9．（2022·全国·高二竞赛）请选出下列说法中的正确者（  ）A．在记录测量数据时，其有效位数既不能多写，也不能少写，应根据仪器的精度来定。B．某测量值的不确定度只取一位，而且位于小数点后第二位，当测量值与其不确定度取相同的单位时，测量结果应保留到小数点后第二位C．表示测量结果的三要素是测量结果最佳值、不确定度和单位D．测量结果的有效数字越多，测量结果的准确度就越高10．（2022·全国·高二竞赛）在调节分光计时，如果发现望远镜中观察到的狭缝像模糊不清，可能原因是（

）A．平行光管和望远镜不在同一轴线上B．平行光管出射的不是平行光C．望远镜的光轴与分光计的中心轴不垂直D．望远镜没有聚焦到无穷远11．（2022·全国·高二竞赛）在测量金属丝的杨氏模量实验中，常需预加2kg的负荷，其目的是（  ）A．消除摩擦力B．使测量系统稳定，金属丝铅直C．拉直金属丝，避免将拉直过程当作伸长过程进行测量D．消除零误差。12．（2022·全国·高二竞赛）在调节分光计时，要求把望远镜调焦到无穷远，现目镜已调好，若从望远镜视场中看到自准直反射镜反射回来的自准直像如下图____所示，则说明望远镜已调焦到无穷远（  ）A． B． C． D．三、填空题13．（2022·全国·高二竞赛）用波长为600nm的单色光做双缝干涉实验，双缝间距为0.3mm，在离双缝1m距离的屏上观察到相邻明纹的间距为___________mm。用同样的单色光入射由两块平板玻璃构成的空气劈尖，劈尖角为1.510–4rad，相邻明纹的间距为___________mm。14．（2021·全国·高三强基计划）两块非常长的光滑挡板围成一个夹角为10°的三角形区域，一小球沿着角平分线方向的初速度入射，设球与挡板间的碰撞是弹性的，则球与挡板一共会发生___________次碰撞。15．（2022·全国·高二竞赛）两相干光叠加形成一明条纹的干涉条件是：____________。利用非定域干涉测激光波长的计算公式是：______________________，并指出式中各物理量的意义：___________________。16．（2022春·天津河西·高二天津市新华中学竞赛）如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和S2，发出波长为的光。A是它们连线的中垂线上的一点。若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的相位差=___________。若已知=500nm，n=1.5，A点恰为第四级明纹中心，则e=___________nm。（1nm=10-9m）

17．（2022·全国·高二竞赛）在电子束实验中，开机时若示波管上看不见光点，如果仪器正常，那么可能的原因是_______________，励磁电流只有调到零时才能换向，其原因是________________。18．（2022·全国·高三统考竞赛）有一物（其厚度和宽度可忽略）不易或不宜接近。可以用下面的方法测其高度：在离此物适当距离L处，竖立一屏幕，让一个薄凸透镜在此物和屏幕之间移动，使该物（可视为傍轴小物）在屏幕上两次分别呈现出清晰实像；测得两次像高分别为与。已知物高垂直于光轴。该物体高度为______________；该透镜焦距为__________________。四、解答题19．（2022·全国·高二竞赛）一双缝，缝距d=0.40mm，两缝宽度都是a=0.080mm，用波长为=480nm（1nm=10-9m）的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距f=2.0m的透镜求：（1）在透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距l；（2）在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目N和相应的级数。20．（2022·全国·高二竞赛）一束波长=589nm的平行光垂直照射到宽度a=0.40mm的单缝上，缝后放一焦距f=1.0m的凸透镜，在透镜的焦平面处的屏上形成衍射条纹。（1）求第三级明纹离中央明纹中心的距离；（2）对第三级明纹，单缝处相应波阵面分为几个半波带？（3）求中央明纹的宽度。21．（2022·全国·高二竞赛）如图所示，一束自然光以布儒斯特角iB=60入射石英玻璃表面，被其反射。可以通过在入射光路中垂直加入偏振片的方式，使反射光消失。偏振片的偏振化方向应为___________（选填平行于纸面、或垂直于纸面、或与纸面成某角度）。22．（2022春·天津河西·高二北京师范大学天津附属中学竞赛）薄钢片上有两条紧靠的平行细缝，用波长＝546.1nm（1nm=10-9m）的平面光波正入射到钢片上。屏幕距双缝的距离为D＝2.00m，测得中央明条纹两侧的第五级明条纹间的距离为x＝12.0mm。（1）求两缝间的距离；（2）从任一明条纹（记作0）向一边数到第20条明条纹，共经过多大距离？（3）如果使光波斜入射到钢片上，条纹间距将如何改变？23．（2022春·天津河西·高二天津市新华中学竞赛）用波长为500nm（）的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈形膜上。在观察反射光的干涉现象中，距劈形膜棱边的A处是从棱边算起的第四条暗条纹中心。（1）求此空气劈形膜的劈尖角；（2）改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明条纹还是暗条纹？（3）在第（2）问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹？几条暗纹？24．（2022·江苏·高三统考竞赛）波长为的单色光照射下的杨氏双缝干涉实验装置中，在观察屏上可看到干涉条纹。双缝的间距为，双缝到观察屏的距离为，问：（1）条纹的间距是多少？今将一个厚度为的薄玻璃片放在上缝后面，发现条纹移动了个周期，问：（2）条纹是向上移动还是向下移动，为什么？（3）玻璃的折射率是多少？（4）再将一个折射率为的薄云母片放在下缝后面，发现条纹恢复到末加玻璃片前的位置，则云母片的厚度是多少？25．（2022·全国·高三竞赛）考虑这样一种“光栅”，它们像寻常的衍射光栅一样有密集分布的条纹，用于遮挡光线。我们所使用的光的波长的尺度远小于条纹的细节，所以实际上无法观察到衍射现象。当一束均匀的平行光垂直射入光栅时，光栅背后的光屏上会展示出条纹。它们不是光的干涉或衍射条纹，暗纹的出现仅仅是因为本应到达该处的光被光栅上的条纹遮挡。当我们远远地观看光屏时，因为眼睛的辨别能力有限（即条纹间距远小于Rayleigh判据的要求），实际上观察到的是一片亮度随空间分布的光斑，越暗的地方条纹越密。我们定义观察到的光斑在处的亮度为，在处取的一块小面积（虽然很小，但其尺度远大于条纹的细节）上未被条纹遮挡的部分的面积占比。（1）现在我们制作了两个相同的光栅，光栅上均匀分布着平直的条纹，条纹宽度都为d，条纹之间的间隙都为p。现在将两个光栅倾斜摆放，使得它们的条纹与x轴的夹角分别为θ和-θ。两个光栅关于y轴对称。将这两个倾斜摆放的光栅贴在一起后得到一个新的光栅。求均匀的平行光垂直通过这一光栅之后光屏上得到的亮