2023年上海高三物理模拟卷汇编：光学

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一、单选题
1．（2023·上海虹口·统考二模）一束红光经过狭缝在光屏上得到如图所示的图样，由此可知（ ）
A．该图样属于红光的干涉图样
B．狭缝宽度必远大于红光波长
C．光沿直线传播只是近似规律
D．换用紫光照射，条纹间距变宽
【答案】C
【详解】A．由图可以看到，其条纹的特点是中央条纹最宽最亮，且条纹间距不相等，所以图为衍射图样，而不是干涉图样，故A不符合题意；
B．由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长少得多时能发生明显衍射现象，故B不符合题意；
C．只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播，光沿直线传播只是近似规律，故C符合题意；
D．由衍射图样的特征可知，中央亮条纹的宽度与入射光的波长和单缝宽窄有关，入射光波长越长，单缝越窄，中央亮条纹的宽度越大，而红光的波长比紫光的波长要长，换用紫光照射，条纹间距变窄，故D不符合题意。
故选C。
2．（2023·上海虹口·统考二模）太赫兹波是频率介于微波与红外线之间的电磁波，其（ ）
A．光子的能量比红外线更多
B．比红外线更加容易发生衍射现象
C．由真空进入玻璃介质时波长不变
D．与微波在真空中的传播速度不同
【答案】B
【详解】A．光子能量表达式
可知太赫兹波的光子能量小于红外线的光子能量，故A错误；
B．太赫兹波频率小于红外线频率，可知太赫兹波波长大于红外线波长，则太赫兹波比红外线更加容易发生衍射现象，故B正确；
C．太赫兹波由真空进入玻璃介质时，频率不变，速度变小，则波长变小，故C错误；
D．太赫兹波与微波在真空中的传播速度相同，故D错误。
故选B。
3．（2023·上海金山·统考二模）双缝干涉实验中将光源从紫光改为红光，其他条件不变，得到的干涉条纹间距不同，是由于两种色光的（ ）
A．传播速度不同B．振动方向不同
C．强度不同D．频率不同
【答案】D
【详解】在相同条件下做干涉实验时，两种光得到的条纹间距不同，根据可知是因为光的波长不一样，根据可知是因为光的频率不同，其他条件无关。
故选D。
4．（2023·上海静安·统考二模）单色光分别入射到直径为dA和dB的圆孔，形成如图所示的图A和图B，由图可知（ ）
A．A图是衍射图像，dAB．A图是干涉图像，dA>dB
C．B图是衍射图像，dAD．B图是干涉图像，dA>dB
【答案】A
【详解】对衍射现象的研究表明，光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以近似认为光是沿直线传播的。但是，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，题中A图发生明显衍射现象，故dA故选A。
5．（2023·上海宝山·统考二模）如图A、B，分别为a、b两束单色光经过相同双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则（ ）
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的光子能量大于b光的光子能量
C．在相同条件下，a光比b光更容易发生明显的衍射现象
D．若a光照射某金属能发生光电效应，则b光照射该金属也一定能发生光电效应
【答案】B
【详解】A．根据条纹间距公式
可知，a光的波长小于b光的波长，A错误；
B．根据波长与频率的关系可知，a光的频率大于b光的频率，根据光子能量表达式
可知a光的光子能量大于b光的光子能量，B正确；
C．根据发生明显衍射的条件：狭缝或障碍物的尺寸与光的波长差不多或远小于光波的波长，可知波长越长越容易发生衍射，所以在相同条件下，b光比a光更容易发生明显的衍射现象，C错误；
C．因为a光的光子能量大于b光的光子能量，所以若a光照射某金属能发生光电效应，则b光照射该金属不一定能发生光电效应，D错误。
故选B。
6．（2023·上海静安·统考二模）下列实验中，能证实光具有粒子性的是（ ）
A．α粒子散射实验B．光电效应实验
C．光的单缝衍射实验D．光的双缝干涉实验
【答案】B
【详解】A．α粒子散射实验说明原子具有核式结构，与光的性质没有关系，A错误；
B．光电效应实验证实光具有粒子性，B正确；
CD．光的单缝衍射实验和光的双缝干涉实验都说明光具有波动性，CD错误。
故选B。
7．（2023·上海青浦·统考二模）白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的（ ）
A．速度不同B．强度不同C．振幅不同D．频率不同
【答案】D
【详解】光的颜色是由频率决定，不同色光的波长不相同，故频率也不相同，所以白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。
故选D。
8．（2023·上海崇明·统考二模）如图在双缝干涉实验中，光源S到两缝、距离相等，用绿色光实验可观察屏上出现条纹。为增大屏上的条纹间距，下列方法可行的是（ ）
A．仅稍微向下移动光源SB．仅增大双缝、间距
C．仅增大屏到双缝的距离D．仅改换用频率更高色光
【答案】C
【详解】双缝干涉条纹间距满足
A．仅稍微向下移动光源S，S到S1的距离将略大于到S2的距离，根据几何关系可知，此时从S发出的光经过S1和S2后到达光屏时在O点略向上的位置才能满足光程差为零，同理可知其他满足干涉增强和干涉减弱的特定光程差位置也将略微上移，即光屏上干涉条纹整体略微上移，但条纹间距不变，故A不符合题意；
B．仅增大双缝、间距，即d增大，可知条纹间距减小，故B不符合题意；
C．仅增大屏到双缝的距离，即L增大，可知条纹间距增大，故C符合题意；
D．仅改换用频率更高色光，即λ减小，可知条纹间距减小，故D不符合题意。
故选C。
9．（2023·上海奉贤·统考二模）把酒精灯火焰放在铁丝圈上的竖立的肥皂膜前。发现在肥皂膜上观察到火焰的反射像上有彩色条纹，且上疏下密分布，如图，由此推测肥皂膜竖直方向侧向截面图可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成的干涉条纹，在入射光为复色光时，出现彩色条纹，因为重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，由于干涉条纹的间距上疏下密，故越向下肥皂膜厚度变化越来越大。
故选C。
10．（2023·上海徐汇·统考二模）某同学在相同条件下用激光分别照射S1、S2、S3、S4四片光学片，得到如图条纹，可知（ ）
A．S1、S2均为单缝片，S1缝宽较大B．S1、S2均为双缝片，S1缝距较大
C．S3、S4均为单缝片，S3缝宽较大D．S3、S4均为双缝片，S3缝距较大
【答案】C
【详解】单缝衍射条纹的中央亮条纹的宽度大于两侧的条纹的宽度，形成的衍射条纹为间距不等的亮条纹；光的双缝干涉条纹是等宽度等亮度明暗相间的条纹。根据条纹间距与波长的关系式
可知，双缝干涉时，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大；根据单缝衍射的图样特点可知，做单色光单缝衍射实验时，当光的波长一定，单缝越宽，中央亮纹越窄，故选C。
11．（2023·上海徐汇·统考二模）某车载雷达系统同时向四周发射毫米级波长的无线电波L1和频率1014Hz数量级的红外激光L2，可知L1与L2的波长之比约为（ ）
A．1017：1B．1011：1C．106：1D．103：1
【答案】D
【详解】频率1014Hz数量级的红外激光波长的数量级为
可知L1与L2的波长之比约为
故选D。
12．（2023·上海杨浦·统考二模）粒子（ ）
A．具有波动性B．能量与波长成正比
C．可以被电场加速D．原子核外电子受激发产生
【答案】A
【详解】A．粒子既具有粒子性，又具有波动性，故A正确；
B．粒子能量与频率成正比，与波长成反比，故B错误；
C．粒子呈电中性，不能被电场加速，故C错误；
D．粒子是原子核受激发产生的，故D错误。
故选A。
13．（2023·上海奉贤·统考二模）一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是
A．圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象
B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象
C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象
D．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象
【答案】B
【详解】光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故B正确；故选B．
二、填空题
14．（2023·上海长宁·统考二模）生活中电磁波的使用非常普遍，医院里常用_____对病房和手术室进行消毒，飞机场常用_____对行李进行安全检查。（选填“无线电波”、“红外线”、“紫外线”、“X射线”、“γ射线”）
【答案】 紫外线 X射线
【详解】[1][2]医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，飞机场常用X射线对行李进行安全检查。
15．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考二模）下列光现象中，属于光的干涉现象的是___________，属于光的衍射现象的是___________。
A．肥皂液膜上呈现的彩色条纹
B．全新剃须刀片的影子边缘模糊不清
C．泊松亮斑
D．用标准样板和单色光检查平面的平整度
E．将指缝与白炽灯的灯丝平行，通过指缝看到明暗相间的条纹
【答案】 AD/DA BCE
【详解】[1]光的干涉是指两列频率相同、相位差恒定的光在空间相遇时相互叠加，使得某些区域振动加强，某些区域振动减弱的现象，肥皂液膜上呈现的彩色条纹是由于液膜前表面的入射光和后表面的反射光叠加形成的，属于薄膜干涉；而用标准样板和单色光检查平面的平整度，也属于光的干涉。
故选AD。
[2]光的衍射是指光遇到障碍物还可以继续向前传播的现象，全新剃须刀片的影子边缘模糊不清、将指缝与白炽灯的灯丝平行，通过指缝看到明暗相间的条纹，属于单缝衍射；而泊松亮斑属于圆盘衍射。
故选BCE。
16．（2023·上海浦东新·统考二模）利用图示装置中的激光照射细铜丝，在抽丝过程中对铜丝的粗细实施自动控制。这一技术利用了光的______现象，如果发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变______（选填“粗”或“细”）。
【答案】 衍射 细
【详解】[1][2]当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细。
三、实验题
17．（2023·上海杨浦·统考二模）在双缝干涉实验中，双缝的作用是________________。如果遮闭其中一条缝，光屏上条纹的变化情况为：________________。
【答案】 形成相干光源 仍有明暗相间的条纹，但中央亮纹亮且宽，其余亮纹亮度迅速减弱
【详解】[1][2]在双缝干涉实验中，双缝的作用是形成相干光源，如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的单缝衍射条纹，光屏上仍有明暗相间的条纹，但中央亮纹亮且宽，其余亮纹亮度迅速减弱。