高中物理《光學》練習題（附答案解析）

高中物理《光學》練習題（附答案解析）

學校:姓名:班級：

一、單選題

1.下列說法正確的是（）

A.愛因斯坦提出光子的能量與光的波長成正比，即E=

B.法拉第預言電磁波的存在，赫茲則通過實驗捕捉到電磁波

C.原子從低能級向高能級躍遷時放出光子

D.由c=X/可知，頻率越大的電磁波，在真空中波長越小

2.首位通過實驗捕捉到電磁波的科學家是（）

A.赫茲B.法拉第C.麥克斯韋D.奧斯特

3.關于電磁波和麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（）

A.電磁波是一種物質，可以在真空中傳播

B.電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場

C.變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場

D.均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的電場

4.下列器件中，利用電流熱效應工作的是（）

A.微波爐B.電視機C.電風扇D.電飯鍋

5.如圖所示，。0'是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，A、B是關于。0'軸等距離且平行的兩束不

同單色細光束，從玻璃射出后相交于OO'下方的P點，由此可以得出的結論是（）

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平行表面后，B光側移量大

C.分別照射同一光電管，若B光能引起光電效應，A光一定也能

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，一定是A光

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6.某種透明玻璃圓柱體橫截面如圖所示，。點為圓心，一束單色光從A點射入，經(jīng)B點射出圓柱體。下列

說法正確的是（）

A.光線進入玻璃后頻率變大

B.若。增大，a可能變小

C.若0增大，光線在圓柱體內(nèi)可能會發(fā)生全反射

D.若9增大，光線由A點至第一次射出時間變短

7.下列說法正確的是（）

A.光子的能量跟它的頻率成反比

B.隨著溫度的升高，熱輻射中波長較短的成分越來越強

C.一小段通電直導線所受磁場力的方向就是導線所在處的磁場方向

D.只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產(chǎn)生電磁波

8.如圖所示，由兩種單色光組成的復色光，通過足夠大的長方體透明材料后分成a、b兩束，則（）

B.遇到障礙物時，b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

C.在該透明材料中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度

D.從該透明材料射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較大

二、多選題

9.下列關于電磁波的說法不正確的是（）

A.只要空間某處有變化的電場和磁場，就會在其周圍產(chǎn)生電磁場，從而形成電磁波

B.任何變化的磁場周圍一定有電場

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C.能說明光具有波粒二象性的現(xiàn)象是光的反射和光電效應

D.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度不同

10.電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。下列有關電磁波的說法正確的是（）

A.赫茲通過實驗捕捉到了電磁波

B.空間只有一種頻率的電磁波

C.電磁波需要介質才能傳播

D.電磁波是一種物質，具有能量

11.氫原子能級圖如圖所示，氫原子從〃=4的能級向”=2的能級躍遷時輻射出可見光a,從〃=3的能級向

〃=2的能級躍遷時輻射出可見光b,已知可見光光子能量范圍為1.62eV:3.1leV,則（）

nE/eV

OO-------------------0

4---------------------0.85

3---------------------1.54

2--------------------3.4

-13.6

A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出7射線

B.氫原子從n=4的能級向〃=3的能級躍遷時會輻射出紫外線

C.在水中傳播時，a光比b光的速度小

D.氫原子在〃=2能級時可吸收能量不小于3.4eV的光子而發(fā)生電離

12.《夢溪筆談》是中國科學技術史上的重要文獻，書中對彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨

則有之”。如圖是彩虹成因的簡化示意圖，設水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在

過此截面的平面內(nèi)，a、b是兩種不同頻率的單色光，下列說法正確的是（）

A.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹

B.水滴對a光的臨界角小于對b光的臨界角

C.在水滴中，a光的波長大于b光的波長

D.a、b光分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距較小

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三、填空題

13.電磁波包含了7射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的排列順序是

14.丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流會產(chǎn)生磁場；英國物理學家發(fā)現(xiàn)了磁場可以產(chǎn)生電流，而從理

論上確定電和磁本質關系的是英國物理學家______o（兩空均選填“庫侖”、“法拉第”、“韋伯”或“麥克

斯韋”）

四、實驗題

15.某同學用插針法測定玻璃的折射率。如圖所示，他用兩折射面平行的玻璃磚進行實驗。

（1）為了提高準確度，《與？及巴與舄之間的距離應適當______（填“大些”或“小些”）。

（2）若入射角4太大，則折射光線______（填"會”或“不會”）在平行玻璃磚的下表面發(fā)生全反射。

16.在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上（如圖甲所示）,

并選用縫間距為d的雙縫。從儀器注明的規(guī)格可知，毛玻璃屏與雙縫間的距離為L,接通電源使光源正常工

作，發(fā)出白光。

濾

凸

光

光

透

源

片

鏡

一

（1）組裝儀器時，若將單縫和雙縫均沿豎直方向分別固定在a處和b處，則目鏡中―

A.可觀察到水平方向的干涉條紋

B.可觀察到豎直方向的干涉條紋

C.看不到干涉現(xiàn)象

（2）若取下紅色濾光片，其他實驗條件不變，則在目鏡中

A.觀察不到干涉條紋

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B.可觀察到明暗相間的白條紋

C.可觀察到彩色條紋

(3)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可。

A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動

C.將屏向遠離雙縫的方向移動D.使用間距稍大些的雙縫

(4)若實驗中在像屏上得到的干涉圖樣如圖乙所示，毛玻璃屏上的分劃板刻線在圖乙中A、B位置時，游

標卡尺的讀數(shù)分別為治、X2,則入射的單色光波長幾=o

五、解答題

17.根據(jù)電磁波譜，指出波長為4687m、GZxlOln和2、10毋01的電磁波分別為哪種類型的電磁波。

18.如圖所示為一個用折射率〃=2.4的透明介質做成的四棱柱ABCQ-44GR,其中小區(qū)=90。，

ZA5C=6O。，/8CD=9O。?，F(xiàn)有一平行光束垂直于四棱柱側面ABB|A入射，已知AZ)=J§cm,M=2cm,

AB=6cm,求：

(1)從側面A84A入射到面8CCg上的光線經(jīng)第一次反射后的反射光線與面CDRG的夾角：

(2)面8CC內(nèi)上的發(fā)光面積。

19.如圖所示，一束光線。從正方體透明冰磚的上表面。點射入，4。的投影。。垂直于正方體右側面，入

射角為45°,冰磚的折射率為行，試回答：

①光線進入冰磚后能否在側面上發(fā)生全反射

②若冰磚的厚度為百m,光在真空傳播的速度為c=3.0x108m/s，求這束光線在冰磚中傳播所用的最短時間。

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參考答案與解析：

1.D

【詳解】A.愛因斯坦提出光子的能量與光的頻率成正比，即有

E=hv

A錯誤；

B.麥克斯韋預言電磁波的存在，赫茲則通過實驗捕捉到電磁波，B錯誤;

C.根據(jù)波爾理論，原子從低能級向高能級躍遷時吸收光子，C錯誤；

D.根據(jù)

可知，頻率越大的電磁波，在真空中波長越小，D正確。

故選Do

2.A

【詳解】首位通過實驗捕捉到電磁波的科學家是赫茲，A正確。

故選Ao

3.A

【詳解】A.電磁波是一種物質，可以在真空中傳播，故A正確；

B.變化電場周圍才一定產(chǎn)生磁場，變化磁場周圍才一定產(chǎn)生電場，故B錯誤；

CD.均勻變化的電場周圍將產(chǎn)生恒定的磁場，均勻變化的磁場周圍將產(chǎn)生恒定的電場，故CD錯誤。

故選A。

4.D

【詳解】A,微波爐主要是利用高頻電磁波加熱食物，A錯誤；

B.電視機主要是把電磁信號轉化為聲、光的設備，B錯誤；

C.電風扇是把電能轉化為機械能的設備，C錯誤；

D.電飯鍋是利用電流熱效應加熱食物，D正確。

故選D。

5.C

【詳解】A.由題圖可得，A光的折射角大于B光的折射角，則在同種玻璃中傳播，A光的折射率大于B光

的折射率。由公式v=￡得，在同種玻璃中傳播，A光的傳播速度一定小于B光的傳播速度，故A錯誤；

n

B.由于玻璃對A光的折射率大于B光的折射率，則根據(jù)折射定律可得，以相同角度斜射到同一玻璃板透過

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平行表面后，A光側移量大，故B錯誤；

C.B光的折射率小，則其頻率較小，若A、B光分別照射同一光電管，若B光能引起光電效應，A光一定

也能，故C正確；

D.A光的折射率大于B光的折射率，則A光發(fā)生全反射的臨界角小于B光發(fā)生全反射的臨界角，B光比較

不容易發(fā)生全反射，故以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能有到一種光時，一定是B光，故D

錯誤。

故選Co

6.D

【詳解】A.光在不同介質中傳播時頻率不變，故A錯誤；

BC.由幾何知識可得，光線在A點折射角等于它在B點入射角，根據(jù)光路可逆性，A點入射角。等于它在B

點折射角a,由于入射角不可能為90，所以光線在A點折射角不可能為臨界角C,B點入射角也不可能為C,

光線在圓柱體內(nèi)不可能發(fā)生全反射，故BC均錯誤；

D.若。增大，光線在A點折射角增大，根據(jù)幾何知識可得，光線在玻璃內(nèi)傳播路程減小，光線由A點至第

一次射出時間變短，故D正確。

故選D.

7.B

【詳解】A.由公式￡=加，可知光子的能量跟它的頻率成正比，A項錯誤；

B.隨著溫度的升高，熱輻射中輻射強度極大值向波長較短的方向移動，即波長較短的成分越來越強，B項

正確；

C.一小段通電直導線所受磁場力的方向與導線所在處的磁場方向垂直，C項錯誤；

D.只有周期性非均勻變化的電場或磁場，才會在其周圍產(chǎn)生電磁波，D項錯誤。

故選B。

8.B

【詳解】A.發(fā)生干涉的條件之一是兩束光頻率相同，由圖可知，兩束光在介質中的折射率的關系

%>%

折射率越大，光的波長越小，頻率越大，故A錯誤；

B.波長越長時，越容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，b光波長較大，更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B正確；

C.根據(jù)公式

C

n=-

v

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可得

Va<Vb

故C錯誤；

D.根據(jù)臨界角與折射率的關系

1

n=------

sinC

可得

ca<ch

故D錯誤。

故選B。

9.AC

【詳解】A.只有振蕩電場或振蕩磁場，才會交替產(chǎn)生，形成電磁波，A錯誤：

B.根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，任何變化的磁場周圍一定有電場，B正確；

C.光的反射說明光具有類似于實物粒子的特性，光電效應現(xiàn)象說明光又具有粒子性，C錯誤；

D.可見光是電磁波，超聲波是振動產(chǎn)生的機械波，傳播速度是不同的，D正確。

故選AC。

10.AD

【詳解】A.麥克斯韋理論預測了電磁波的存在，赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，A正確；

B.空間有很多不同頻率的電磁波，B錯誤：

C.電磁波傳播不需要介質，在真空中就能傳播，C錯誤；

D.電磁波是一種看不見、摸不著的特殊的物質形態(tài)，其具有能量，D正確。

故選AD?

11.CD

【詳解】A.Y射線的產(chǎn)生機理是原子核受激發(fā)，是原子核變化才產(chǎn)生的，故A錯誤；

B.紫外線屬于賴曼系，是氫原子從各高能級向”=1的能級躍遷時輻射出的，所以是氫原子從〃=4的能級

向〃=1的能級躍遷時輻射出的，故B錯誤；

C.根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n=4向n=2躍遷時輻射光子的能量大于從n=3向n=2躍遷時輻射光子的能量,

根據(jù)e=可知可見光a的光子頻率大于b,所以在水中a的折射率大于b的折射率，再由

v=￡

n

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可得在水中傳播時，a光比b光的速度小，故C正確；

D.欲使n=2的能級的氫原子發(fā)生電離，吸收的能量一定不小于3.4eV,故D正確。

故選CD。

12.ABD

【詳解】A.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生折射時，不同顏色光折射率不同，偏折程度不同而形成彩虹，即

發(fā)生色散而形成彩虹，故A正確；

B.第一次折射時，入射角相同，a光的折射角較小，根據(jù)〃=理可知，a光的折射率較大，根據(jù)sinC=，

sinrn

可知，水滴對a光的臨界角小于對b光的臨界角，故B正確；

C.因為a光的折射率較大，所以a光頻率較大，波長較短，故C錯誤；

D.根據(jù)-=4%可知，雙縫條紋間距與波長成正比，a光波長較短，則條紋間距較小，故D正確。

a

故選ABDo

13.無線電波紅外線紫外線Y射線

【詳解】[1][2][3][4]電磁波譜按照波長從大到小的順序依次是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X

射線和Y射線。

14.法拉第麥克斯韋

【詳解】[1][2]英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，證明了由磁場可以產(chǎn)生電流；英國物理學家麥

克斯韋建立了電磁場理論，從理論上確定電和磁本質關系，并預言了電磁波的存在。

15.大些不會

【詳解】（1）[1]為了提高準確度，4與尸2及8與B之間的距離應適當大些。

（2）[2]根據(jù)光路可逆原理，折射光不會在平行玻璃磚的下表面發(fā)生全反射。

16.BCBD##DB（*一斗”

6L

【詳解】（1）[1]因為該實驗是雙縫干涉實驗，a是單縫，b是雙縫，單縫、雙縫均是豎直放置，則觀察到

的是豎直方向的干涉條紋，故B正確，AC錯誤。

故選Bo

（2）[2]若取下紅色濾光片，則觀察到的是白光的干涉圖樣，白光干涉條紋中間為白色，兩側為彩色的條

紋，故AB錯誤，C正確。

故選Co

（3）[3]若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，需要減小條紋間距，由公式加=々丸可知，需要減小雙縫到

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屏的距離L或增大雙縫間的距離d,故AC錯誤，BD正確。

故選BDo

(4)[4]由圖乙知A、B之間有6個條紋寬度，則

又知

AA^_A

d

兩式聯(lián)立得

GF一

6L

17.無線電波中的長波，紫外線，紅外線

【詳解】如圖所示為電磁波譜

無線電波可見工

■筋友1，卜線口紫外%x。,讖丫轆

波長/m1021010-2io-4io-6io*io-'o10小

?!有—ne

收音機電視紅夕隧理療儀紫夕酸消毒燈X射線膠片伽馬刀

由電磁波譜可知，波長為4687m的電磁波為無線電波中的長波，波長為6.2xl(f7m的電磁波為紫外線，波長

為2xl(f6m的電磁波為紅外線。

18.(1)60°；(2)3cm2

【詳解】(1)根據(jù)題意，在四棱柱橫截面上畫出光路圖，如圖所示

由幾何關系可知

ZADC-120°

可得8面入射光線的入射角為30。,貝I」從側面ABgA入射到面BCG4上的光線經(jīng)第一次反射后的反射光

線與面CDDC的夾角為60。。

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(2)根據(jù)題意，由公式可得

sinC=—<-

2.42

可知，臨界角小于30。，根據(jù)折射定律和反射定律畫出截面上的光路圖，如圖所示

可知，光線從AF段入射，可以從B。段射出，光線從所段入射，無論是經(jīng)反射，還是直接照射到BC,

在BC上的入射角均大于臨界角，不能從BC上射出，由于