2019版物理一輪作業(yè)：第十五章光學(xué) 全章闖關(guān)檢測(cè)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第十五章光學(xué)時(shí)間:50分鐘分值:100分一、選擇題(每小題6分,共60分）1.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上,經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出，出射光線相對(duì)于入射光線側(cè)移了一段距離.在下列情況下,出射光線側(cè)移距離最大的是（）A。紅光以30°的入射角入射B。紅光以45°的入射角入射C。紫光以30°的入射角入射D.紫光以45°的入射角入射答案D側(cè)移距離是指出射光線與原入射方向的垂直距離。同一種光線，玻璃對(duì)其的折射率相等，入射角越大側(cè)移距離越大，即B項(xiàng)側(cè)移距離大于A,D項(xiàng)側(cè)移距離大于C項(xiàng).在入射角相同時(shí),折射率越大,側(cè)移距離越大，所以紫光以45°的入射角入射時(shí)，側(cè)移距離最大,即D項(xiàng)正確。2.如圖所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行,此玻璃的折射率為（)A。2 B.1.5 C。3 D.2答案C其光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系知r=30°,折射率n=sin60°sin30°3.如圖所示,將一個(gè)半圓形玻璃磚置于空氣中，當(dāng)一束單色光入射到玻璃磚的圓心O時(shí)，下列情況不可能發(fā)生的是（)答案A光從空氣射入玻璃中時(shí),在界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,且折射角小于入射角，故A不可能發(fā)生,B可能發(fā)生。光從玻璃射入空氣中時(shí)，在界面處肯定發(fā)生反射現(xiàn)象,如果入射角等于或大于臨界角，則可能發(fā)生全反射現(xiàn)象,故C、D選項(xiàng)都是可能的。綜合以上分析可知本題答案為A。4。兩束單色光線a、b以相同的角度從某種玻璃射入空氣,發(fā)現(xiàn)a發(fā)生了全反射、b沒(méi)有發(fā)生全反射，則下列說(shuō)法中正確的是（）A。光線a的波長(zhǎng)較大B。玻璃對(duì)光線a的折射率較大C。光線b的臨界角較小D.光線b在玻璃中的速度較小答案B由題意知a的臨界角小于b的臨界角，由sinC=1n知a的折射率大于b的折射率，則a的頻率大，波長(zhǎng)短,再由n=cv可得va〈v5。對(duì)于紅、綠、藍(lán)三種單色光,下列表述正確的是()A。紅光頻率最高B。藍(lán)光頻率最高C。綠光光子能量最小D.藍(lán)光光子能量最小答案B紅、綠、藍(lán)三種單色光，頻率最高的是藍(lán)光,最低的是紅光，由E=hν可知藍(lán)光光子能量最大,紅光光子能量最小。6。中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí)，唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫(xiě)道：“雨色映日而為虹".從物理學(xué)角度看,虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光,則兩光(）A。在同種玻璃中傳播,a光的傳播速度一定大于b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后，b光側(cè)移量大C.分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能D。以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是a光答案C根據(jù)光路圖可知,a光的折射率大于b光的折射率.由n=cv7。如圖所示，用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)。欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大,可以()A.改用紅光照射B.改用紫光照射C.延長(zhǎng)綠光照射時(shí)間D.增加綠光照射強(qiáng)度答案B由Ek=hν-W可知,欲使光電子最大初動(dòng)能增大，應(yīng)改用頻率更大的光照射，紫光頻率大于綠光頻率，綠光頻率大于紅光頻率，故改用紫光照射，可使光電子的最大初動(dòng)能增大，A不正確，B正確;Ekm與綠光照射的時(shí)間和強(qiáng)度無(wú)關(guān),C、D都不正確。8。用某種頻率的光照射鋅板,使其發(fā)射出光電子.為了增大光電子的最大初動(dòng)能，下列措施可行的是(）A。增大入射光的強(qiáng)度B.增加入射光的照射時(shí)間C。換用頻率更高的入射光照射鋅板D。換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的入射光照射鋅板答案C由光電效應(yīng)方程Ek=hν—W知光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率與光電材料的逸出功，而與入射光的強(qiáng)度、照射時(shí)間無(wú)關(guān)，可見(jiàn)增大入射光的頻率即降低入射光的波長(zhǎng)，可增大光電子的最大初動(dòng)能，C正確。9.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出()A。甲光的頻率大于乙光的頻率B。乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C。乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能答案B由于是同一光電管,因而不論對(duì)哪種光,極限頻率和金屬的逸出功相同，對(duì)于甲、乙兩種光,反向遏止電壓相同，因而頻率相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤;丙光對(duì)應(yīng)的反向遏止電壓較大，因而丙光的頻率較高,波長(zhǎng)較短,對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能較大，故C、D均錯(cuò),只有B項(xiàng)正確。10。某直角棱鏡頂角θ=41.3°,由下表內(nèi)各種色光組成的一窄光束以垂于直角邊AB的方向射入棱鏡,如圖所示。下表中給出了棱鏡對(duì)各種色光的折射率和臨界角,下列說(shuō)法正確的是（)色光紫光藍(lán)光綠光黃光橙光紅光折射率1.5321.5281。5191。5171.5141.513臨界角40.75°40。88°41.77°41.23°41。34°41。37°A。只有橙光、紅光和黃光從棱鏡的AC面射出B.只有紫光、藍(lán)光、綠光和黃光從棱鏡的AC面射出C.若在BC的下方放一光屏，從BC出射的光在光屏上將會(huì)形成一彩色光帶D.只有紫光、藍(lán)光、綠光和黃光從BC射出并在光屏上形成彩色光束答案C由圖可知在AC界面處的入射角θ=41.30°,由全反射的條件可知,當(dāng)入射角θ〉C時(shí)能發(fā)生全反射,因此只有橙、紅光不能全反射,這兩種光在AC面上同時(shí)發(fā)生折射和反射，故選項(xiàng)A和B均錯(cuò)誤;其余四種光線經(jīng)AC面反射后射到BC面而折射，橙、紅光雖折射但同時(shí)也有反射光射到BC面，因各色光折射率不同形成六色彩色光帶，故選項(xiàng)C對(duì)而選項(xiàng)D錯(cuò)誤.二、非選擇題（共40分）11。（4分）某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。①此玻璃的折射率計(jì)算式為n=（用圖中的θ1、θ2表示);②如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差,應(yīng)選用寬度（填“大"或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量。

答案①cos解析①根據(jù)折射率定義可知n=sin(90°-②玻璃磚寬度大些，光線穿過(guò)時(shí)的側(cè)移量就會(huì)大些，故插針時(shí)便于觀察和插準(zhǔn)。12。(6分)現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。（1）本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度,使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮;②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭（其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器）測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離。在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意和。

(2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖(a）所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊,記下此時(shí)圖（b）中手輪上的示數(shù)為mm,求得相鄰亮紋的間距Δx=mm。

（3）已知雙縫間距d為2.0×10—4m,測(cè)得雙縫到屏的距離l為0。700m，由計(jì)算式λ=，求得所測(cè)紅光的波長(zhǎng)為nm。

答案（1）見(jiàn)解析(2）13。8702。310（3）dΔxl解析(1)在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí),必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為5～10cm。（2)圖(b）讀數(shù)為x2=13。5mm+37。0×0.01mm=13.870mm，圖(a)讀數(shù)為x1=2。0mm+32。0×0.01mm=2。320mm所以相鄰亮紋間距Δx=x2-x(3)由條紋間距離公式Δx=ldλ得λ=dΔxl,代入數(shù)值得λ=6。6×1013.(15分)光具有波粒二象性，光子的能量E=hν，其中頻率ν表征波的特征。在愛(ài)因斯坦提出光子說(shuō)之后，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出了光子動(dòng)量p與光波波長(zhǎng)λ的關(guān)系λ=hp(1）該管在1s內(nèi)發(fā)射出多少個(gè)光子？（2）若該管發(fā)射的光束被某黑體表面吸收，那么該黑體表面所受到的光束對(duì)它的作用力F為多大？答案（1）2×1020（2）2×10-7N解析(1）由能量守恒定律得Pt=nhcλ,可得n=2×1020(2）對(duì)光子由動(dòng)量定理,可得F't=（p2-p1）n，可得F'=—2×10-7N由牛頓第三定律知黑體表面所受作用力F=-F'=2×10-7N。14.(15分)如圖所示，一個(gè)半徑為r的圓木板靜止在水面上，在圓木板圓心O的正下方H=3r處有一點(diǎn)光源S，已知水的折射率n=2。(1)求沿圓木板邊緣出射的折射光線的折射角。（2)若要在水面上方觀察不到點(diǎn)光源S所發(fā)出的光,則應(yīng)將點(diǎn)光源S至少豎直向上移多大的距離?(結(jié)果可用根式表示)答案（1）45°（2)（3—1)r解析（1)設(shè)入射角為θ1，折射角為θ2，則tanθ1=r3即θ1=30°②sinθ1聯(lián)立①②③式得θ2=45°④(