2025屆高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)與測(cè)試專(zhuān)題強(qiáng)化練十四幾何光學(xué)與物理光學(xué)

專(zhuān)題強(qiáng)化練(十四)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(guò)狹窄的單縫得到彩色圖樣B．白光照耀肥皂膜呈現(xiàn)出彩色圖樣C．光照耀刀片的陰影輪廓模糊不清D．光照耀不透亮圓盤(pán)的陰影中心出現(xiàn)亮斑解析：白光照耀單縫后，在光屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，A項(xiàng)錯(cuò)誤；白光照耀肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣是光的薄膜干涉現(xiàn)象，B項(xiàng)正確；光照耀刀片的陰影輪廓模糊不清是光的衍射造成的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；白光照耀不透亮的小圓盤(pán)，在圓盤(pán)陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑是光的衍射現(xiàn)象造成的，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B.答案：B2．如圖所示的4種明暗相間的條紋分別是紅光、藍(lán)光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣(黑色部分表示亮條紋)．在下面的4幅圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫解析：雙縫干涉條紋是等間距的，而單縫衍射條紋除中心亮條紋最寬、最亮之外，兩側(cè)條紋亮度、寬度都漸漸減小，因此1、3為雙縫干涉條紋，2、4為單縫衍射條紋．雙縫干涉條紋的寬度(即相鄰亮、暗條紋間距)Δx＝eq\f(l,d)λ，紅光波長(zhǎng)比藍(lán)光波長(zhǎng)長(zhǎng)，則紅光干涉條紋間距大于藍(lán)光干涉條紋間距，即1、3分別對(duì)應(yīng)于紅光和藍(lán)光．而在單縫衍射中，當(dāng)單縫寬度肯定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射越明顯，即中心條紋越寬越亮，2、4分別對(duì)應(yīng)于紫光和黃光．綜上所述，1、2、3、4四個(gè)圖中亮條紋的顏色依次是：紅、紫、藍(lán)、黃，B正確．答案：B3．一束單色光穿過(guò)兩塊兩面平行的玻璃磚，出射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)的位置關(guān)系可能正確的是()解析：一束單色光穿過(guò)兩塊玻璃磚，分別經(jīng)過(guò)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，依據(jù)折射定律可知，最終的出射光線(xiàn)與最初的入射光線(xiàn)平行，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤．光由空氣斜射進(jìn)入玻璃磚，折射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)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，故最終的出射光線(xiàn)應(yīng)當(dāng)位于最初的入射光線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)的左側(cè)，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)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干脆射入內(nèi)芯時(shí)的入射角θ應(yīng)滿(mǎn)意()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干脆射入內(nèi)芯時(shí)的入射角θ應(yīng)滿(mǎn)意sinθ≤eq\r(n2－1.21)，故選A.答案：A5．(2024·江蘇卷)用某種單色光進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，在屏上視察到的干涉條紋如圖甲所示，變更雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線(xiàn)是亮紋中心的位置．則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的()A．eq\f(1,3)倍 B．eq\f(1,2)倍C．2倍 D．3倍解析：依據(jù)雙縫干涉的條紋間距與波長(zhǎng)關(guān)系有Δx＝eq\f(L,d)λ，由題圖知Δx乙＝2Δx甲，則d乙＝eq\f(1,2)d甲，故選B.答案：B6．(多選)某半導(dǎo)體激光器放射波長(zhǎng)為1.5×10－6m，功率為5.0×10－3W的連續(xù)激光．已知可見(jiàn)光波長(zhǎng)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(xiàn)B．是紅外線(xiàn)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(zhǎng)的大小大于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，屬于紅外線(xiàn)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)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項(xiàng)錯(cuò)誤．每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)n＝eq\f(Pt,E)＝3.8×1016.故D項(xiàng)正確．故選BD.答案：BD7．(多選)一位潛水愛(ài)好者在水下活動(dòng)時(shí)，利用激光器向岸上救援人員放射激光信號(hào)，設(shè)激光光束與水面的夾角為α，如圖所示．他發(fā)覺(jué)只有當(dāng)α大于41°時(shí)，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，下列說(shuō)法正確的是()A．水的折射率為eq\f(1,sin41°)B．水的折射率為eq\f(1,sin49°)C．當(dāng)他以α＝60°向水面放射激光時(shí)，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°D．當(dāng)他以α＝60°向水面放射激光時(shí)，岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角大于60°解析：他發(fā)覺(jué)只有當(dāng)α大于41°時(shí)，岸上救援人員才能收到他發(fā)出的激光光束，則說(shuō)明α＝41°時(shí)激光恰好發(fā)生全反射，則sin(90°－41°)＝eq\f(1,n)，則n＝eq\f(1,sin49°)，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確；當(dāng)他以α＝60°向水面放射激光時(shí)，入射角i1＝30°，則依據(jù)折射定律有nsini1＝sini2，折射角i2大于30°，則岸上救援人員接收激光光束的方向與水面夾角小于60°，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選BC.答案：BC8．(多選)美國(guó)物理學(xué)家密立根曾經(jīng)是愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)理論的質(zhì)疑者之一，他通過(guò)測(cè)量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，由此算出普朗克常量h，并與普朗克依據(jù)黑體輻射得出的h相比較，以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦方程式的正確性．已知電子電量為1.6×10－19C，普朗克常量為6.63×10－34J·s.若某次試驗(yàn)中得到如圖所示的Uc－ν圖像，則下列說(shuō)法正確的是()A．該金屬的截止頻率與入射光的頻率無(wú)關(guān)B．遏止電壓Uc與入射光的頻率和強(qiáng)弱都有關(guān)C．由圖像可知普朗克常量約為6.67×10－34J·sD．試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論是錯(cuò)誤的解析：截止頻率是光照耀金屬時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低頻率，由金屬材料本身確定，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，A項(xiàng)正確；入射光的頻率越高，光電子的初動(dòng)能就越大，則遏止電壓就越高，頻率相等時(shí)，入射光的強(qiáng)弱確定了電流的強(qiáng)弱，遏止電壓與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦光電方程得hν＝eq\f(1,2)mv2＋W0，光電子的動(dòng)能在遏止電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)中全部轉(zhuǎn)換為電勢(shì)能，不能到達(dá)陽(yáng)極從而形成電流，即hν＝eUc＋W0整理得UC＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)圖像的斜率eq\f(h,e)＝eq\f(ΔUC,Δν)＝0.417×10－14V·s，代入電子電量得h＝6.67×10－34J·s，C項(xiàng)正確；試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論是正確的，D項(xiàng)錯(cuò)誤．故選AC.答案：AC9.(2024·廣東韶關(guān)一模)如圖所示，半圓形玻璃磚半徑為R，直徑AB與熒光屏MN(足夠大)平行且相距為2R.頻率相同的兩束平行光a、b均以53°角同時(shí)射入玻璃磚，a光從圓心O入射，恰好從半圓弧的三等分點(diǎn)D射出，b光從半圓弧的中點(diǎn)C射出．不考慮光在半圓弧上的反射，sin53°＝0.8，求：(1)玻璃磚的折射率；(2)熒光屏上兩光點(diǎn)之間的距離．(結(jié)果可用根號(hào)表示)解析：(1)依據(jù)題設(shè)條件作出光路圖，如圖所示，探討a光，入射角為θ1＝53°，折射角為θ2＝30°，依據(jù)折射定律可得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(8,5)＝1.6.(2)依據(jù)光路圖可知，a、b兩束光打到熒光屏上的點(diǎn)P1、P2的距離為d＝P1P2＝Rtan53°－2Rtan30°＝eq\f(4－2\r(3),3)R.答案：(1)n＝1.6(2)eq\f(4－2\r(3),3)R10．如圖所示，直角三棱鏡ABC置于空氣中，一細(xì)束單色光從直角三棱鏡的AC面的中點(diǎn)垂直射入，進(jìn)入三棱鏡后在AB面恰好發(fā)生全反射，已知∠ABC＝30°，AC邊長(zhǎng)等于L.MN為一光屏，且與BC邊垂直．懇求出：(1)該三棱鏡的折射率n；(2)最終打在光屏上的光斑到B點(diǎn)的距離s.解析：(1)由幾何關(guān)系可知光線(xiàn)在AB面上的入射角為60°，由臨界角公式可知sin60°＝eq\f(1,n)，得n＝eq\f(2\r(3),3).(2)光線(xiàn)在BC面上的E點(diǎn)同時(shí)發(fā)生反射和折射，投射到光屏上的PQ兩點(diǎn)．且由幾何關(guān)系可得線(xiàn)段BE＝eq\f(\r(3),3)L.在E點(diǎn)發(fā)生反射現(xiàn)象時(shí)，依據(jù)幾何關(guān)系光斑P點(diǎn)到B點(diǎn)的距離BP＝BEtan60°＝L，在E點(diǎn)發(fā)生折射時(shí)，由n＝eq\f(sinα,sin30°)，可得sinα＝eq\f(\r(3),3)，BQ＝eq\f(BE,tanα)＝eq\f(\r(6),3)L.答案：(1)eq\f(2\r(3),3)(2)eq\f(\r(6),3)L11．如圖，某種防窺屏由透亮介質(zhì)和對(duì)光完全汲取的屏障構(gòu)成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可實(shí)現(xiàn)對(duì)像素單元可視角度θ的限制(可視角度θ定義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍)．透亮介質(zhì)的折射率n＝2，屏障間隙L＝0.8mm.發(fā)光像素單元緊貼屏下，位于相鄰兩屏障的正中間．不考慮光的衍射．(1)若把發(fā)光像素單元視為點(diǎn)光源，要求可視角度θ限制為60°，求屏障的高度d；(2)若屏障高度d＝1.0mm，且發(fā)光像素單元的寬度不能忽視，求像素單元寬度x最小為多少時(shí)，其可視角度θ剛好被擴(kuò)為180°(只要看到像素單元的隨意一點(diǎn)，即視為能看到該像素單元)．解析：(1)發(fā)光像素單元射到屏障上的光被完全汲取，考慮射到屏障頂端的光射到透亮介質(zhì)和空氣界面，折射后從界面射向空氣，由題意可知θ＝60°，則r＝eq\f(θ,2)＝30°，在介質(zhì)中的入射角為i，則eq\f(sinr,sini)＝n，解得sini＝eq\f(1,4).由幾何關(guān)系sini＝eq\f(\f(L,2),\r(d2＋（\f(L,2)）2))，解得d＝eq\r(2.4)mm≈1.55mm.(2)若視角度θ剛好被擴(kuò)