文档文本内容
专题 14 光学 相对论
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
注重对光学基础概念与核心规律的深
考点1 光学 2021、2022、2023、2024、2025 度挖掘，强化光的折射定律、全反射条
件、光的干涉和衍射现象等知识的综合运
用。一方面，结合生活中的光传播现象，
如海市蜃楼、筷子在水中 “弯折”，考
查折射定律及折射率的相关计算；另一方
面，通过分析光的干涉条纹间距、衍射图
样特征，考查考生对光的波动性的理解，
常将几何光学与物理光学知识相结合，如
利用折射、反射知识分析干涉、衍射实验
中的光路。此外，对光的偏振、色散等现
象的考查，也注重与实际应用相联系，如
通过偏振光在摄影、液晶显示中的应用，
考查考生对偏振概念的理解。
能力要求上，突出逻辑推理与几何运
用。考生需依据给定的光学情境，如光线
考点2 相对论 2022
在介质中的传播路径、干涉衍射图样，运
用相关物理规律进行推理分析，判断光的
传播方向、计算相关物理量。面对复杂的
光学问题，能借助几何知识，如三角函
数、相似三角形等，处理光线在不同介质
中的折射、反射问题，理解光学元件对光
路的改变。实验探究能力的考查力度也在
加大，要求考生设计实验验证光的折射定
律、研究光的干涉现象，如利用双缝干涉
实验测量光的波长，处理实验数据并分析
误差，注重实验原理的迁移应用，如将光
的干涉实验拓展到薄膜干涉现象的研究。考点01 光学
1．（2025·北京·高考）下列现象属于光的衍射的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹 B．通过一条狭缝看日光灯观察到彩色条纹
C．肥皂膜在日光照射下呈现彩色 D．水中的气泡看上去特别明亮
2．（2025·北京·高考）“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”除了夜深人静的原因，从波传播的角度分
析，特定的空气温度分布也可能使声波传播清明致远。声波传播规律与光波在介质中传播规律类似。类比
光线，用“声线”来描述声波的传播路径。地面上方一定高度S处有一个声源，发出的声波在空气中向周
围传播，声线示意如图（不考虑地面的反射）。已知气温越高的地方，声波传播速度越大。下列说法正确
的是（ ）
A．从M点到N点声波波长变长
B．S点气温低于地面
C．忽略传播过程中空气对声波的吸收，则从M点到N点声音不减弱
D．若将同一声源移至N点，发出的声波传播到S点一定沿图中声线NMS
3．（2024·北京·高考）某同学测量玻璃的折射率，作出了如图所示的光路图，测出了入射角i和折射角
r，则此玻璃的折射率n = 。
4．（2023·北京·高考）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ）
A．偏振现象 B．衍射现象 C．干涉现象 D．全反射现象
5.（2022·北京·高考）下列现象能说明光是横波的是（ ）
A．光的衍射现象 B．光的折射现象
C．光的偏振现象 D．光的干涉现象6.（2021·北京·高考）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具
有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、
光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接
近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到
的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。
下列说法正确的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小
7.（2021·北京·高考）如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色
光。下列说法正确的是（ ）
A．这是光的干涉现象
B．在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
考点02 相对论
8．（2022·北京·高考）利用物理模型对问题进行分析，是重要的科学思维方法。
（1）某质量为m的行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，在近日点速度为v，在远日点速度为v。求从近日点
1 2
到远日点过程中太阳对行星所做的功W；
r3
（2）设行星与恒星的距离为r，请根据开普勒第三定律（ =k）及向心力相关知识，证明恒星对行星的
T2
作用力F与r的平方成反比；
（3）宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍。设想地球“流
浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样。地球绕太阳公转的周期为T，绕此恒
1
T
2
星公转的周期为T，求 。
2 T
11．（2025·北京朝阳·二模）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。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在玻璃中的传播速率a光大于b光
C．在玻璃中a光的波长大于b光的波长
D．若a光可使某种金属发生光电效应，则b光一定能
2．（2025·北京昌平·二模）我国智能驾驶汽车进入快速发展期。某车载雷达系统可以发出激光和超声波
（频率高于20kHz的声波）信号，下列说法正确的是（ ）
A．激光与超声波都是横波
B．激光与超声波都是纵波
C．激光与超声波都能发生衍射
D．激光与超声波都可在真空中传播
3．（24-25高三·北京海淀·一模（期中））关于光的应用，下列说法正确的是（ ）
A．照相机镜头的增透膜应用了光的衍射原理
B．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个增透膜应用了全反射现象
D．光经过刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是由于光的衍射
4．（2025·北京昌平·二模）如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调
节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（
）A．甲光的光子能量最大
B．用乙光照射时饱和光电流最大
C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大
D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽
5．（2025·北京东城·二模）如图甲所示，用激光照射一个小钢球，光屏上出现如图乙所示的图样，在阴影
中心有一个小亮斑。这种现象是光的（ ）
A．衍射现象 B．偏振现象
C．折射现象 D．多普勒效应
6．（2025·北京东城·二模）机械波在介质中传播时会受到介质的阻碍作用，介质密度ρ与波在介质中的传
播速度u的乘积称为波阻z，即z=ρu。波阻大的介质称为波密介质，波阻小的介质称为波疏介质。当一列
简谐波自介质1垂直入射至介质2，在边界上同时发生反射和透射，反射系数R与透射系数T分别为
(z −z ) 2 4z z
R= 1 2 和 T= 1 2 ，其中z 、z 分别为机械波在介质1、2中的波阻；反射系数R等于反射波的强
(z +z ) 2 (z +z ) 2 1 2
1 2 1 2
度与入射波的强度之比，透射系数T等于透射波的强度与入射波的强度之比。下表给出了部分介质对声波
在其中传播时的波阻。已知空气的密度约为1kg/m3，水的密度为1×103kg/m3。下列说法正确的是（
）
波阻
介质
z/(kg⋅ m−2 ⋅s−1)
空气 4.16×102水 1.48×106
蓖麻油 1.36×106
脂肪 1.36×106
肌肉 1.63×106
岩石 大于10×106
A．声波垂直入射到波阻相差很小的两介质界面上，主要发生反射现象
B．声波由空气垂直入射到岩石壁，主要发生透射
C．声波由空气垂直入射到水面，主要发生透射，传播速度变大
D．用超声波检查身体时，在探头与皮肤之间涂蓖麻油可以增大透射系数
7．（2025·北京丰台·二模）现有一束单色光以相同的入射角θ，射入甲、乙两种介质中，折射光线如图所
示（β <β ）。下列说法正确的是（ ）
1 2
A．介质甲折射率较大
B．光在介质甲中传播速度较大
C．光在介质甲中波长较大
D．光从甲介质射向空气，发生全反射的临界角较大
8．（24-25高三下·北京海淀·二模）在如图所示的平面内，光束a从介质斜射向空气，出射光为b、c两束
单色光。关于b、c两束单色光，下列说法正确的是（ ）A．介质对b光的折射率较大
B．在介质中，b光的传播速度较大
C．发生全反射时，b光的临界角较小
D．若两束光都能使某种金属发生光电效应，则b光产生光电子的最大初动能较大
9．（2025·北京西城·一模）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，下列说法正确的是（ ）
A．这是干涉现象
B．这是衍射现象
C．该现象说明光具有粒子性
D．该现象说明光是横波
10．（2025·北京西城·二模）如图所示，用绿光照射单缝S，光通过有两条狭缝S 和S 的双缝后，在光屏P
1 2
上观察到明暗相间的条纹。若要增大相邻条纹间距，可以（ ）
A．仅增大S 与S 的间距
1 2
B．仅增大单缝与双缝的距离
C．仅增大双缝与光屏的距离
D．仅将绿光换为紫光
11．（2025·北京通州·一模）如图所示，由红光与黄光组成的双色光，从空气斜射向一块平行玻璃砖，在
上表面经折射分成两束单色光a、b，并都从下表面斜射出去。下列说法正确的是（ ）A．a光为红光
B．在真空中，a光的速度更快
C．a、b光射出玻璃砖时，两束光线平行
D．a、b光分别照射同一个双缝装置，a光产生的干涉条纹更宽
12．（2025·北京四中顺义分校·零模）两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金
属时没有光电子逸出，则两束光由空气射入玻璃砖中（ ）
A．a光的频率小于b光的频率
B．玻璃砖对a光的折射率较大
C．在玻璃砖中a光的传播速度大于b光的传播速度
D．两种单色光由玻璃射入空气时，b光的临界角较小
13．（2025·北京东城·一模）如图所示，一束复色光沿半径方向射向半圆形玻璃砖，经折射后射出到空气
中。该复色光由红、蓝两种单色光组成。下列说法正确的是（ ）
A．a光是红光，b光是蓝光
B．在该玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．该玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定能
14．（2025·北京东城·一模）如图所示是双缝干涉实验装置，用绿色激光照射双缝时，光屏上有明暗相间
的条纹。若其他条件不变，则下列说法正确的是（ ）
A．减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小
B．减小光源到双缝的距离，条纹间距变大C．换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变大
D．换用红色激光照射双缝，条纹间距变小
15．（24-25高三下·北京海淀·一模（期中））关于光现象及应用，下列说法正确的是（ ）
A．佩戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的折射
B．医学上用光纤制成内窥镜做人体内部检查，是利用了光的偏振
C．雨后太阳光入射到水滴形成彩虹，是由于光的干涉
D．光经过针尖时，其影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹，是由于光的衍射
16．（2025·北京西城·一模）光具有力学效应，该效应可以从动量的角度进行分析：光子的动量为p=ℎ
λ
（h为普朗克常量，λ为光的波长），当光与物体相互作用时，会发生动量的传递，物体的动量随时间发生
变化，表明物体受到了力的作用。通常情况下，光照射到物体表面时，会对物体产生推力，将其推离光
源。有些情况下，光也能对物体产生光学牵引力，使物体“逆光而上”。光学牵引实验中，科学家使用特
殊设计的激光束照射透明介质微粒，使微粒受到与光传播方向相反的力，实现了对介质微粒的操控。下列
说法正确的是（ ）
A．光从真空垂直介质表面射入介质，光子的动量不变
B．光子动量的变化量与光射入介质时的入射角度无关
C．光学牵引力的大小与介质微粒的折射率及所用的激光束有关
D．介质微粒所受光学牵引力的方向与光束动量变化量的方向相同
17．（24-25高三下·北京海淀·一模（期中））某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长。该同学调整好
实验装置后，分别用图所示的氢原子在可见光区的四条谱线中的H 和H 两条谱线的光照射双缝。已知氢
β γ
1 1 1
原子四条谱线的波长λ满足
λ
=R
∞
(
22
−
n2
) (n=3、4、5、6)，其中n=3对应H
α
，R
∞
为常量）。在干涉
图样中，条纹间距较小的是谱线 所对应的光形成的。（选填“H ”或
β
“H”）
γ
