2023高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試專題強(qiáng)化練十六幾何光學(xué)與物理光學(xué)

專題強(qiáng)化練(十六)幾何光學(xué)與物理光學(xué)1．以下現(xiàn)象不屬于衍射的是()A．白光經(jīng)過狹窄的單縫得到彩色圖樣B．白光照射肥皂膜呈現(xiàn)出彩色圖樣C．光照射刀片的陰影輪廓模糊不清D．光照射不透明圓盤的陰影中心出現(xiàn)亮斑解析：白光照射單縫后，在光屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣是光的薄膜干涉現(xiàn)象，B正確；光照射刀片的陰影輪廓模糊不清是光的衍射造成的，C錯(cuò)誤；白光照射不透明的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑是光的衍射現(xiàn)象造成的，D錯(cuò)誤．故選B.答案：B2．劈尖干涉是一種薄膜干涉，如圖所示，將一塊平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夾入兩張紙片，當(dāng)單色光從上方入射后，從上往下可以看到干涉條紋．則()A．干涉條紋是由a、b上表面反射的光疊加產(chǎn)生的B．相鄰的暗條紋對應(yīng)位置下方的空氣膜厚度差不同C．若抽去一張紙片，條紋變密D．若某亮條紋發(fā)生彎曲，該亮條紋對應(yīng)位置的空氣膜厚度仍相等解析：干涉條紋是由于a下表面和b上表面反射光疊加產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤；劈尖干涉條紋特點(diǎn)，任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相鄰的明條紋或者暗條紋對應(yīng)的薄膜厚度差恒定，故B錯(cuò)誤，D正確；干涉條紋光程差Δx＝2d，即光程差為空氣層厚度的2倍，當(dāng)滿足Δx＝nλ時(shí)，表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋間的空氣厚度為eq\f(λ,2)，若抽去一張紙傾角減小，故亮條紋之間距離增大，因此干涉條紋變疏，故C錯(cuò)誤．故選D.答案：D3．一束單色光穿過兩塊兩面平行的玻璃磚，出射光線與入射光線的位置關(guān)系可能正確的是()ABCD解析：一束單色光穿過兩塊玻璃磚，分別經(jīng)過兩次從空氣中射入到玻璃，和兩次從玻璃射入空氣的折射，且兩塊玻璃磚的兩面都是平行的，根據(jù)折射定律可知，最后的出射光線與最初的入射光線平行，B、C錯(cuò)誤．光由空氣斜射進(jìn)入玻璃磚，折射光線、入射光線在空氣和玻璃磚兩種介質(zhì)中，折射角小于入射角；當(dāng)光再由玻璃磚斜射進(jìn)入空氣時(shí)，折射角大于入射角，故最后的出射光線應(yīng)該位于最初的入射光線延長線的左側(cè)，A正確，D錯(cuò)誤．故選A.答案：A4．如圖所示為一光導(dǎo)纖維的示意圖．光纖內(nèi)芯的折射率為n(n>1.1)，外套的折射率為1.1.已知光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射時(shí)的臨界角為C，且sinC＝eq\f(1.1,n).為使光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射，光在光纖一端端面由空氣直接射入內(nèi)芯時(shí)的入射角θ應(yīng)滿足()A．sinθ≤eq\r(n2－1.21) B．sinθ≥1.1eq\r(n2－1)C．sinθ≤eq\f(10,11)eq\r(n2－1) D．sinθ≤1.1eq\r(1－\f(1,n2))解析：若光在內(nèi)芯和外套界面恰能發(fā)生全反射，則在端面入射時(shí)eq\f(sinθ,sinα)＝n在內(nèi)芯與外套發(fā)生全反射時(shí)sin(90°－α)＝sinC＝eq\f(1.1,n)，解得sinθ＝eq\r(n2－1.21)，則光在光纖一端端面由空氣直接射入內(nèi)芯時(shí)的入射角θ應(yīng)滿足sinθ≤eq\r(n2－1.21)，故選A.答案：A5.(2022·浙江卷)如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓心O點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細(xì)光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形成的．當(dāng)入射光束a繞O點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過小角度Δθ時(shí)，b、c、d也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，則()A．光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于ΔθB．光束c逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于ΔθC．光束d順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度大于ΔθD．光束b、c之間的夾角減小了2Δθ解析：設(shè)入射光線a的入射角為α，則反射角為α，光束c的折射角為β，光束d的反射角也為β，入射光束a繞O點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過小角度Δθ時(shí)，入射角變?yōu)棣痢洌溅う龋?由反射定律可知反射角等于入射角，則光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度等于Δθ，故A錯(cuò)誤；由折射定律有eq\f(sinα,sinβ)＝n>1，eq\f(sin（α＋Δθ）,sin（β＋Δθ′）)＝n>1，可得Δθ′<Δθ，即光束c逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于Δθ，故B正確；光束d的反射角變化與光束c的折射角變化相等，則光束d順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于Δθ，故C錯(cuò)誤；光束b順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度等于Δθ，光束c逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度小于Δθ，則光速b、c之間的夾角減小的角度小于2Δθ，故D錯(cuò)誤；故選B.答案：B6．某同學(xué)欲探測某種環(huán)境下是否有頻率高于7.73×1014Hz的電磁波輻射，利用光電效應(yīng)現(xiàn)象自制了一個(gè)探測器，如圖所示．當(dāng)環(huán)境中含有高于此頻率的電磁波時(shí)靈敏電流表有示數(shù)．下表給出了幾種金屬的極限頻率．則()金屬鎢鈣鈉鉀銣νc/(×1014Hz)10.957.735.535.445.15A．發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板應(yīng)該選用金屬鈣B．如果發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板選擇金屬鈉，則電流表有示數(shù)時(shí)，環(huán)境中一定含有頻率高于7.73×1014Hz的電磁波C．要想提高儀器的靈敏度，電流表選靈敏一些的，兩板間距選適當(dāng)大一些的D．如果在兩板間加上“左正右負(fù)”的電壓，效果會(huì)更好解析：根據(jù)題表數(shù)據(jù)可知金屬鈣的極限頻率為7.73×1014Hz，只有當(dāng)環(huán)境中有高于7.73×1014Hz的電磁波輻射時(shí)，才能使光電子從鈣板中逸出，從而使靈敏電流表有示數(shù)，所以發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板應(yīng)該選用金屬鈣，故A正確；根據(jù)題表數(shù)據(jù)可知金屬鈉的極限頻率為5.53×1014Hz，如果發(fā)生光電效應(yīng)的金屬板選擇金屬鈉，則電流表有示數(shù)時(shí)，環(huán)境中一定含有頻率高于5.53×1014Hz的電磁波，不一定含有頻率高于7.73×1014Hz的電磁波，故B錯(cuò)誤；要想提高儀器的靈敏度，電流表選靈敏一些的，且為了能夠使光電子能夠更易到達(dá)陽極，兩板間距應(yīng)選適當(dāng)小一些的，故C錯(cuò)誤；如果在兩板間加上“左負(fù)右正”的電壓，光電子受到向右的電場力，更易到達(dá)陽極，效果會(huì)更好，故D錯(cuò)誤．故選A.答案：A7.(多選)透明燒杯中裝有適量的水和食用油，現(xiàn)將一根筷子豎直插入到燒杯內(nèi)的左側(cè)，在一定的角度觀察發(fā)現(xiàn)筷子被“折斷”成多節(jié)，如圖所示，則()A．食用油的折射率比水大B．光從食用油向水中傳播時(shí)頻率減小C．光從食用油向水中傳播時(shí)，達(dá)到一定角度后會(huì)發(fā)生全反射D．當(dāng)筷子豎直放置于燒杯正中間時(shí)，筷子不會(huì)被“折斷”解析：由題圖偏折情況可知，光線在食用油中偏折程度比在水中大，則食用油的折射率大于水的折射率，故A正確；光在不同介質(zhì)中傳播，頻率不變，故B錯(cuò)誤；光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射，故C正確；當(dāng)筷子豎直放置于燒杯正中間時(shí)，來自浸入水中的筷子的光幾乎垂直地射到水與空氣的界面，射出的光線偏折較小，所以筷子看上去仍然是直的，感覺筷子不會(huì)被“折斷”，故D正確．故選ACD.答案：ACD8．(多選)某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.5×10－6m，功率為5.0×10－3W的連續(xù)激光．已知可見光波長的數(shù)量級(jí)為10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，該激光器發(fā)出的()A．是紫外線B．是紅外線C．光子能量約為1.3×10－18JD．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個(gè)解析：波長的大小大于可見光的波長，屬于紅外線．故A錯(cuò)誤，B正確．光子能量E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,1.5×10－6)J＝1.326×10－19J．故C錯(cuò)誤．每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)n＝eq\f(Pt,E)＝3.8×1016.故D正確．故選BD.答案：BD9．如圖所示，有一玻璃圓柱體，橫截面半徑為R＝10cm，長為L＝100cm.一點(diǎn)光源在玻璃圓柱體中心軸線上的A點(diǎn)，與玻璃圓柱體左端面距離d＝4cm，點(diǎn)光源向各個(gè)方向發(fā)射單色光，其中射向玻璃圓柱體從左端面中央半徑為r＝8cm圓面內(nèi)射入的光線恰好不會(huì)從柱體側(cè)面射出．光速為c＝3×108m/s；求：(1)玻璃對該單色光的折射率；(2)該單色光通過玻璃圓柱體的最長時(shí)間．解析：(1)由題意可知，光線AB從圓柱體左端面射入，在柱體側(cè)面發(fā)生全反射．sini＝eq\f(r,\r(r2＋d2))＝eq\f(2,\r(5))，n＝eq\f(sini,sinθ)，sinC＝eq\f(1,n)，sinθ＝cosC＝eq\r(1－sin2C)，得n＝eq\f(3,5)eq\r(5).(2)折射光BD在玻璃圓柱體內(nèi)傳播路程最長，因而傳播時(shí)間最長．s＝eq\f(L,sinC)＝nL，v＝eq\f(c,n)，t＝eq\f(s,v)＝eq\f(n2L,c)＝6×10－9s.答案：(1)eq\f(3,5)eq\r(5)(2)6×10－9s10．(2022·全國甲卷)如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面，M為AB邊的中點(diǎn)．在截面所在平面內(nèi)，一光線自M點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離．解析：光線在M點(diǎn)發(fā)生折射有sin60°＝nsinθ，由題知，光線經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則sinC＝eq\f(1,n)，C＝9