2025 選考專題高考 物理 （川陜青寧蒙新晉豫）第12講　光學(xué)含答案

2025選考專題高考物理（川陜青寧蒙新晉豫）第12講光學(xué)含答案第12講光學(xué)【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【關(guān)鍵能力】了解光本質(zhì)的認(rèn)知過程,高中物理光學(xué)內(nèi)容主要包括三部分:第一部分是幾何光學(xué),把光的傳播抽象成光線模型并遵循直線傳播原理、反射定律、折射定律;第二部分是波動光學(xué),是在光的干涉、光的衍射、光的偏振等現(xiàn)象分析基礎(chǔ)上把光傳播本質(zhì)理解為電磁波模型;第三部分是在光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)等現(xiàn)象基礎(chǔ)上理解光的波粒二象性.題型1幾何光學(xué)1.基本知識:兩個公式與常見光學(xué)元件模型(1)公式:①折射定律:sinθ1sinθ2=n(2)常見光學(xué)元件模型:平行玻璃磚、等腰三棱鏡、小水珠形成虹和霓等.2.解題技巧(1)根據(jù)題意畫出光路圖,特別是畫出臨界光線,同時(shí)畫光路圖注意利用光路可逆性、對稱性.(2)能把生活語言轉(zhuǎn)化為物理表述:理解看見與看不見,剛好有亮點(diǎn)與剛好照不到等語言,并將其轉(zhuǎn)化為光路.(3)學(xué)會尋找?guī)缀侮P(guān)系.例1[2023·湖北卷]如圖所示,楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°,OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d,垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°.不考慮多次反射,OQ邊上有光射出部分的長度為 ()A.12d B.2C.d D.2d【技法點(diǎn)撥】本題為求解發(fā)(遮)光長度或者面積類型的題目,解題關(guān)鍵在于根據(jù)折射率找到全反射的臨界光線.例2[2023·山東卷]一種反射式光纖位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)微小位移測量,其部分原理簡化如圖所示.兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為n(n<2),M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行.激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體,經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面,N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關(guān).(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ,求θ的正弦值;(2)被測物體自上而下微小移動,使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應(yīng)范圍(只考慮在被測物體表面反射一次的光線).【導(dǎo)思】(1)“最大”一詞說明是光學(xué)中的臨界問題,如何確定臨界光線?(2)“剛能接收”與“恰好全部被照亮”分別對應(yīng)的光線如何畫?【遷移拓展】1.[2024·江西南昌模擬]如圖所示,一透明介質(zhì)的橫截面為等腰三角形ABC,∠B=∠C=30°,P、Q分別為AB、AC邊上的點(diǎn),且AP=2BP,CQ=2AQ.一細(xì)光束平行于BC邊從P點(diǎn)射入透明介質(zhì),經(jīng)BC邊反射后,又從AC邊上的Q點(diǎn)平行于BC邊射出,則介質(zhì)對光的折射率為 ()A.52 B.6C.2 D.32.[2024·廣東卷]如圖所示,紅綠兩束單色光同時(shí)從空氣中沿同一路徑以θ角從MN面射入某長方體透明均勻介質(zhì),折射光束在NP面發(fā)生全反射,反射光射向PQ面.若θ逐漸增大,兩束光在NP面上的全反射現(xiàn)象會先后消失.已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率.下列說法正確的是 ()A.在PQ面上,紅光比綠光更靠近P點(diǎn)B.θ逐漸增大時(shí),紅光的全反射現(xiàn)象先消失C.θ逐漸增大時(shí),入射光可能在MN面發(fā)生全反射D.θ逐漸減小時(shí),兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大題型2光的波動性1.光的干涉(1)雙縫干涉中確定明暗條紋的方法是看單色光從該處到雙縫的路程差,滿足路程差是半波長奇數(shù)倍的對應(yīng)暗條紋,滿足路程差是半波長偶數(shù)倍的對應(yīng)亮條紋.(2)薄膜干涉的兩個考查點(diǎn):①利用薄膜干涉條紋間距來檢驗(yàn)“薄膜”的厚度變化,厚度變化越快,則干涉條紋間距越小,條紋越窄;②利用薄膜厚度是單色光的波長的四分之一來制作干涉相消的增透膜.2.光的衍射(1)判斷衍射現(xiàn)象是否明顯的方法是比較障礙物或小孔(縫)的尺寸與光的波長的大小關(guān)系,尺寸比波長小得越多,衍射現(xiàn)象越明顯.(2)衍射條紋和干涉條紋的區(qū)分:條紋間距相等的是干涉條紋,條紋間距從中央往兩側(cè)變小的是衍射條紋.(3)衍射條紋和干涉條紋的共性:縫(或縫間距)越小,光的波長越大,則條紋間距越大.例3[2024·遼寧卷]某同學(xué)自制雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置:在紙板上割出一條窄縫,于窄縫中央沿縫方向固定一根拉直的頭發(fā)絲形成雙縫,將該紙板與墻面平行放置,如圖所示.用綠色激光照射雙縫,能夠在墻面上觀察到干涉條紋.下列做法可以使相鄰兩條亮條紋中心間距變小的是 ()A.換用更粗的頭發(fā)絲B.換用紅色激光照雙縫C.增大紙板與墻面的距離D.減小光源與紙板的距離例4[2024·湖南岳陽模擬]如圖甲所示,將兩塊平板玻璃M、N放在水平桌面上,并在兩塊玻璃之間右側(cè)邊緣墊上兩個木塊,用平行單色光豎直向下照射玻璃板,就會在玻璃板上方看到如圖乙所示的明暗相間的條紋,下列說法正確的是 ()A.圖乙中的條紋是M的上表面、N的下表面兩列反射光發(fā)生干涉的結(jié)果B.在任意一條明條紋的下方,空氣薄膜的厚度都是均勻變化的C.如果撤掉一個木塊,則條紋間距增大D.若改用頻率更高的單色光進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則條紋間距會更大【技法點(diǎn)撥】薄膜干涉的圖樣是薄膜的兩個表面反射光形成的干涉條紋,條紋的寬度和間距與膜的厚度有關(guān).本題中撤掉一個木塊后空氣膜厚度會變小,導(dǎo)致干涉圖樣中同一處對應(yīng)的明條紋級數(shù)減小,條紋向遠(yuǎn)離“劈尖”尖端的方向移動.例5(多選)[2024·廣西卷]如圖所示,S為單色光源,S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上,一部分通過平面鏡反射到光屏上.從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的,由此形成了兩個相干光源.設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l,a?l,鏡面與光屏垂直,單色光波長為λ,下列說法正確的是 ()A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為l2B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為laC.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中此時(shí)單色光的波長變?yōu)閚λD.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,則該液體的折射率為l2【遷移拓展】1.(多選)[2024·山東菏澤模擬]以下說法正確的是 ()A.泊松亮斑是由光的衍射形成的B.將托馬斯·楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置放進(jìn)水中,條紋間距會變大C.用一個偏振片來觀察某光源發(fā)出的光,在垂直光的傳播方向上旋轉(zhuǎn)偏振片時(shí),發(fā)現(xiàn)光的強(qiáng)度發(fā)生變化,說明該光是偏振光D.為增加透射光的強(qiáng)度,在眼鏡、相機(jī)等鏡片表面涂有一層“薄膜”,使光學(xué)系統(tǒng)成像更清晰,這是利用了薄膜前后表面反射光相互干涉的原理2.[2024·湖北襄陽模擬]有兩種透明物質(zhì)甲、乙,知道其中一種為玻璃,另一種為水晶.某同學(xué)利用如圖所示裝置根據(jù)光的干涉原理對甲、乙兩種物質(zhì)進(jìn)行鑒別,該同學(xué)上網(wǎng)查得水晶的折射率略大于玻璃的折射率,他先后把透明物質(zhì)甲和乙放置在雙縫和屏幕之間(充滿之間的區(qū)域),通過單縫S0的某種單色光經(jīng)過雙縫S1、S2后在屏幕上形成明暗相間的條紋,測得兩次實(shí)驗(yàn)中兩相鄰亮條紋的間距分別為x甲和x乙,且x甲<x乙,已知雙縫和屏幕的間距遠(yuǎn)大于雙縫間的距離,下列說法正確的是 ()A.透明物質(zhì)甲為水晶B.光在甲中的傳播速度大于在乙中的傳播速度C.該單色光在透明物質(zhì)甲、乙中傳播時(shí)的波長之比為xD.透明物質(zhì)甲、乙對該單色光的折射率之比為x題型3波粒二象性1.對光電效應(yīng)的特別提醒(1)能否發(fā)生光電效應(yīng),不取決于光的強(qiáng)度而取決于光的頻率.(2)光電效應(yīng)中的“光”不是特指可見光,也包括不可見光.(3)逸出功的大小由金屬本身決定,與入射光無關(guān).(4)光電子不是光子,而是電子.2.對波粒二象性的理解(1)光的波動性是光本身的一種屬性,不是光子之間相互作用產(chǎn)生的,光的波動性不同于宏觀概念的波.(2)德布羅意提出物質(zhì)波的觀點(diǎn)被實(shí)驗(yàn)證實(shí),表明電子、質(zhì)子、原子等粒子不但具有粒子的性質(zhì),而且具有波的性質(zhì).例6(多選)[2024·河北石家莊模擬]波粒二象性是微觀世界的基本特征.下列對波粒二象性的實(shí)驗(yàn)及說法正確的是 ()A.光的衍射(圖甲)揭示了光具有粒子性B.光電效應(yīng)(圖乙)揭示了光的波動性,同時(shí)表明光子具有能量C.康普頓效應(yīng)(圖丙)揭示了光的粒子性,同時(shí)表明光子除了有能量還有動量D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(圖丁),證實(shí)了電子的波動性,質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動性【技法點(diǎn)撥】本題考查波粒二象性,記住典型的粒子性現(xiàn)象和波動性現(xiàn)象:光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)揭示了粒子性,干涉、衍射、偏振揭示了波動性.例7[2024·海南卷]利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng),閉合單刀雙擲開關(guān)S1,用頻率為ν1的光照射光電管,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表的示數(shù)剛好為0,此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1,已知電子電荷量為e,普朗克常量為h,下列說法正確的是 ()A.其他條件不變,增大光強(qiáng),電壓表示數(shù)增大B.改用比ν1更大頻率的光照射,調(diào)整電流表的示數(shù)為零,此時(shí)電壓表示數(shù)仍為U1C.其他條件不變,使開關(guān)接S2,電流表示數(shù)仍為零D.光電管陰極材料的截止頻率νc=ν1-eU【遷移拓展】1.[2024·北京卷]產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學(xué)獎,阿秒(as)是時(shí)間單位,1as=1×10-18s,阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時(shí)間在阿秒量級的極短閃光,提供了阿秒量級的超快“光快門”,使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能.設(shè)有一個持續(xù)時(shí)間為100as的阿秒光脈沖,持續(xù)時(shí)間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期.取真空中光速c=3.0×108m/s,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,下列說法正確的是 ()A.對于0.1mm寬的單縫,此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時(shí),阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C.此阿秒光脈沖可以使能量為-13.6eV(-2.2×10-18J)的基態(tài)氫原子電離D.為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程,阿秒光脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于電子的運(yùn)動周期2.[2024·廣東湛江模擬]光伏發(fā)電是提供清潔能源的方式之一,光伏發(fā)電的原理是光電效應(yīng).演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,a、b、c三種光照射光電管得到的三條電流表與電壓表示數(shù)之間的關(guān)系曲線如圖乙所示,下列說法正確的是 ()A.若b光為綠光,則a光可能是紫光B.a光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動能一定小于b光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動能C.單位時(shí)間內(nèi)a光照射光電管發(fā)出的光電子比c光照射光電管發(fā)出的光電子少D.若用強(qiáng)度相同的a、b光照射該光電管,則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等第12講光學(xué)題型1例1C[解析]設(shè)光線SN在OQ界面的入射角為α,折射角為β,由幾何關(guān)系可知α=30°,則由折射定律得n=sinβsinα=2,光源S發(fā)出的光線射出OQ界面的臨界情況為剛好發(fā)生全反射,光路圖如圖所示,光線在A、B兩點(diǎn)剛好發(fā)生全反射,OQ邊上在A、B之間有光線射出,由sinC=1n=22,得發(fā)生全反射的臨界角為45°,作SC垂直O(jiān)Q于點(diǎn)C,由幾何關(guān)系可知AB=2AC=2CS=例2(1)n2-1(2)d22?[解析](1)由于激光在M內(nèi)發(fā)生全反射,故sinα≥1根據(jù)幾何關(guān)系α+β=90°可得sinβ≤n根據(jù)折射定律有sinθsin可以得到最大偏角的正弦值為sinθ=n(2)當(dāng)激光剛好能被N下端面接收時(shí),對應(yīng)被測物體的距離b1=d而激光能全部照亮N下端面時(shí),對應(yīng)被測物體的距離b2=d而由sinθ=n可知tanθ=n2-1則玻璃絲下端面到被測物體距離的范圍為d22?n2【遷移拓展】1.D[解析]作P點(diǎn)關(guān)于BC邊的對稱點(diǎn)P',過Q點(diǎn)作BC邊的垂線QQ',連接P'Q',使P'Q'∥BC,作出如圖所示的光路圖,根據(jù)幾何關(guān)系可得∠P'QC=∠A=120°,θ=∠P'QC-90°=30°,從AC射出的折射角為α=90°-30°=60°,根據(jù)折射定律,透明介質(zhì)對光的折射率為n=sinαsinθ=sin60°sin30°2.B[解析]在MN面上,光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),無論入射角怎樣增大,均不會發(fā)生全反射現(xiàn)象,C錯誤;設(shè)紅光和綠光在MN面上的折射角分別為θ紅和θ綠,由光的折射定律有sinθsinθ紅=n紅,sinθsinθ綠=n綠,θ逐漸減小時(shí),θ紅和θ綠均逐漸減小,D錯誤;因n紅<n綠,可知紅光在介質(zhì)中的折射角更大,即θ紅>θ綠,設(shè)紅光和綠光在NP面上發(fā)生全反射的入射角分別為i紅和i綠,由幾何關(guān)系可知i紅+θ紅=90°,i綠+θ綠=90°,由于θ紅>θ綠,故i紅<i綠,由全反射的臨界角公式sinC=1n可知,紅光的全反射臨界角更大,即C紅>C綠,θ逐漸增大時(shí),先達(dá)到i紅<C紅,后達(dá)到i綠<C綠,即紅光在NP面上的全反射現(xiàn)象先消失,B正確;設(shè)兩束光射到MN面上的點(diǎn)為A,紅光和綠光射到NP面上的點(diǎn)分別為B紅、B綠,射到PQ面上的點(diǎn)分別為D紅、D綠,由幾何關(guān)系得D紅P+AN=NPtanθ紅,D綠P+AN=NPtanθ綠,由于θ紅>θ綠,故D紅P>題型2例3A[解析]根據(jù)干涉條紋間距公式Δx=ldλ可知,換用更粗的頭發(fā)絲,會使雙縫間距d變大,則相鄰兩條亮條紋中心間距Δx變小,故A正確;換用紅色激光照雙縫,會使波長λ變長,則相鄰兩條亮條紋中心間距Δx變大,故B錯誤;增大紙板與墻面的距離,即l變大,則相鄰兩條亮條紋中心間距Δx變大,故C錯誤;減小光源與紙板的距離,不會影響相鄰兩條亮紋中心間距Δx,故D錯誤例4C[解析]這些明暗相間的條紋間距相等,是M的下表面、N的上表面兩列反射光發(fā)生干涉的結(jié)果,A錯誤;在任意一條明條紋的下方,兩列反射光的光程差都相等,所以空氣薄膜的厚度都相等,B錯誤;光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射,并發(fā)生干涉,從而形成干涉條紋.設(shè)空氣膜頂角為θ,d1、d2處為兩相鄰亮條紋,如圖所示,則此兩處的光程分別為r1=2d1,r2=2d2,光程差Δr=r2-r1=λ,所以d2-d1=λ2,設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為Δx,則由幾何關(guān)系得d2-d1Δx=tanθ,即Δ例5AD[解析]根據(jù)光的反射對稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a,根據(jù)條紋間距公式可知Δx=ldλ=l2aλ,故A正確,B錯誤;若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,光的頻率不變,根據(jù)λf=c,v=λ1f=cn,其中c為在真空中的光速,則λ1=λn,故C錯誤;若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,根據(jù)條紋間距公式有Δx=l2aλ2,可得λ2=2aΔxl,結(jié)合C選項(xiàng)的分析可知λ2【遷移拓展】1.ACD[解析]泊松亮斑是光繞過障礙物形成的,屬于光的衍射現(xiàn)象,A正確;將托馬斯·楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置放進(jìn)水中,根據(jù)n=λ0λ可知,光的波長變小,結(jié)合條紋間距與波長之間的關(guān)系Δx=Ld2.A[解析]雙縫干涉時(shí),相鄰兩亮條紋的間距Δx=Ldλ,λ為光在介質(zhì)中傳播時(shí)的波長,介質(zhì)對光的折射率n=cv=λ0λ,其中v為光在介質(zhì)中傳播時(shí)的速度,λ0為光在真空中傳播時(shí)的波長,因x甲<x乙,故有λ甲<λ乙,v甲<v乙,即透明物質(zhì)甲為水晶,A正確,B錯誤;根據(jù)Δx=Ldλ可知λ甲λ乙=x甲x乙,C錯誤;據(jù)題型3例6CD[解析]光的衍射(圖甲)揭示了光具有波動性,選項(xiàng)A錯誤;光電效應(yīng)(圖乙)揭示了光的粒子性,同時(shí)表明光子具有能量,選項(xiàng)B錯誤;康普頓效應(yīng)(圖丙)揭示了光的粒子性,同時(shí)表明光子除了有能量還有動量,選項(xiàng)C正確;電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(圖丁),證實(shí)了電子的波動性,質(zhì)子、中子及原子、分子均具有波動性,選項(xiàng)D正確.例7D[解析]當(dāng)開關(guān)接S1時(shí),由愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU1=hν1-W0,故其他條件不變時(shí),增大光強(qiáng),電壓表的示數(shù)不變,故A錯誤;若改用比ν1更大頻率的光照射時(shí),調(diào)整電流表的示數(shù)為零,而金屬的逸出功不變,故遏止電壓變大,即此時(shí)電壓表示數(shù)大于U1,故B錯誤;其他條件不變時(shí),使開關(guān)接S2,是加速電壓,又hν1>W0,可發(fā)生光電效應(yīng),故電流表示數(shù)不為零,故C錯誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU1=hν1-W0,其中W0=hνc,聯(lián)立解得,光電管陰極材料的截止頻率為νc=ν1-eU1【遷移拓展】1.C[解析]此阿秒光脈沖的波長為λ≤cT=30nm<550nm,由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時(shí),衍射現(xiàn)象越明顯知,波長為550nm的可見光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯,故A錯誤;由ε=hcλ知,阿秒光脈沖的光子能量大,故總能量相等時(shí),阿秒光脈沖的光子數(shù)更少,故B錯誤;阿秒光脈沖的光子能量最小值ε=hν=?T=6.6×10-18J>2.2×10-18J,故此阿秒光脈沖可以使能量為-13.6eV(-2.2×10-182.B[解析]由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0及eU=Ek解得eU=hν-W0,即光束照射同一塊金屬時(shí)只要遏止電壓一樣,入射光的頻率就一樣,遏止電壓越大,入射光的頻率越大,可知a光和c光的頻率一樣,且均小于b光的頻率,若b光為綠光,則a光不可能是紫光,A錯誤;由題圖乙可知Uc1>Uc2,根據(jù)Ek=eU可知,a光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動能小于b光照射光電管發(fā)出光電子的最大初動能,B正確;對于a、c兩束頻率相同的光來說,入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多,則單位時(shí)間內(nèi)a光照射光電管發(fā)出的光電子比c光照射光電管發(fā)出的光電子多,C錯誤;對a、b兩束不同頻率的光來說,光強(qiáng)相同是單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子的總能量相等,因?yàn)閎光的光子頻率較高,每個光子的能量較大,所以單位時(shí)間內(nèi)照射到光電管單位面積上的光子數(shù)較少,即單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光電子數(shù)較少,D錯誤.第12講光學(xué)時(shí)間|40min1.[2024·江蘇蘇州模擬]下列實(shí)驗(yàn)不能用光的粒子性解釋的是 ()A.黑體輻射 B.光電效應(yīng)C.康普頓效應(yīng) D.電子束衍射2.[2024·山東濟(jì)南模擬]中國科學(xué)家2023年2月26日在國際上刊文宣布,通過我國高海拔宇宙線觀測站“拉索”,在人類歷史上首次找到能量高于1億億電子伏特的宇宙線起源天體.已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,電子的電荷量e=-1.6×10-19C,人眼能看見的最高能量的可見光為頻率ν=7.8×1014Hz的紫光,該紫光光子能量為 ()A.3.2eV B.1.2×10-4eVC.5.2×10-19eV D.8.3×10-38eV3.如圖所示為研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,用頻率為ν的光照射陰極K,從陰極K逸出的光電子可向各個方向運(yùn)動.某同學(xué)進(jìn)行了如下操作:(1)用頻率為ν1的光照射光電管,此時(shí)微安表中有電流,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使微安表示數(shù)恰好變?yōu)?,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1.(2)用頻率為ν2的光照射光電管,重復(fù)(1)中的步驟,記下電壓表的示數(shù)U2.已知電子的電荷量為e.下列說法正確的是 ()A.為了使微安表的示數(shù)為零,實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器的滑片P應(yīng)該向b端移動B.根據(jù)題中數(shù)據(jù)可以得到普朗克常量為h=eC.若僅降低(1)中的光照強(qiáng)度,則微安表最初讀數(shù)減小,遏止電壓會變小D.滑動變阻器的滑片位于b端時(shí),流過微安表的電流方向是從上往下4.[2024·河北張家口模擬]某同學(xué)做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),用波長為λ0的激光照射雙縫,墻上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3級亮條紋(中央亮條紋為第0級亮條紋).當(dāng)他改用另一種激光照射雙縫時(shí),P點(diǎn)變?yōu)榈?級亮條紋,則該激光的波長為 ()A.34λ0 B.λC.14λ0 D.435.[2024·湖北武漢模擬]在研究光電效應(yīng)中,當(dāng)不同頻率的光照射某種金屬時(shí),以遏止電壓Uc為縱坐標(biāo),入射光波長的倒數(shù)1λ為橫坐標(biāo),作出Uc-1λ圖像如圖所示.其橫軸截距為a,縱軸截距為-b,元電荷為e,光速為c.則 (A.普朗克常量為beB.該金屬的截止頻率為1C.該金屬的逸出功為beD.遏止電壓Uc與入射光波長的倒數(shù)1λ6.[2024·廣東廣州模擬]如圖所示是以O(shè)為圓心、AB為直徑的透明圓盤截面,一束激光從空氣中平行AB由C點(diǎn)射入圓盤,在B點(diǎn)反射后從D點(diǎn)平行AB射出.已知圓盤半徑和AC距離相等,則該圓盤對激光的折射率為()A.1.5B.2C.2D.37.[2024·湖南株州模擬]如圖所示,平靜的水面上漂浮一塊厚度不計(jì)的圓形木板.一條小魚以0.5m/s的水平速度勻速游過,其運(yùn)動軌跡正好在木板直徑的正下方,離水面的高度h=0.4m.小魚從木板下方游過的過程中木板始終保持靜止,在水面上任意位置看不到小魚的時(shí)間為1s.已知水的折射率為43,7≈2.65,則圓形木板的直徑約為 (A.0.91m B.1.41mC.1.91m D.2.41m8.(多選)[2024·遼寧大連模擬]如圖所示,在屏幕MN的下方有一截面為等邊三角形的透明介質(zhì),三角形邊長為l,頂點(diǎn)與屏幕接觸于C點(diǎn),底邊AB與屏幕MN平行.激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)O,恰好發(fā)生全反射,光線最后照射在屏幕MN上的E點(diǎn)(圖中未畫出).已知光在真空中的傳播速度為c,下列說法正確的是 ()A.光在透明介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角為30°B.該透明介質(zhì)的折射率為2C.光在透明介質(zhì)中的傳播速度為32D.光從射入AB面開始到射到E點(diǎn)的時(shí)間為4+9.[2024·河北邢臺模擬]如圖所示,一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光線從一平行玻璃磚的上表面以入射角θ射入,穿過玻璃磚自下表面射出.已知該玻璃磚對紅光的折射率為1.5,設(shè)紅光與藍(lán)光穿過玻璃磚所用的時(shí)間分別為t1和t2.下列說法正確的是 ()A.玻璃磚對藍(lán)光的折射率小于1.5B.下表面射出的紅光、藍(lán)光一定平行C.若將θ增大,紅光有可能在下表面發(fā)生全反射D.若將θ從0°增大至90°的過程中,t2始終大于t110.[2024·北京順義區(qū)模擬]1899年,蘇聯(lián)物理學(xué)家列別捷夫首先從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光射到物體表面上時(shí)會產(chǎn)生壓力”.和大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞類似,光射到物體表面上時(shí)將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力,這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的探測器,利用太陽光的“光壓”為探測器提供動力,以使太陽光對太陽帆的壓力超過太陽對探測器的引力,將太陽系中的探測器送到太陽系以外.假設(shè)質(zhì)量為m的探測器正朝遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動,帆面的面積為S,且始終與太陽光垂直,探測器到太陽中心的距離為r,不考慮行星對探測器的引力.已知:單位時(shí)間內(nèi)從太陽單位面積輻射的電磁波的總能量與太陽絕對溫度的四次方成正比,即P0=σT4,其中T為太陽表面的溫度,σ為常量.引力常量為G,太陽的質(zhì)量為M,太陽的半徑為R,光子的動量p=hλ,光速為c.下列說法正確的是 (A.常量σ的單位為kgB.t時(shí)間內(nèi)探測器在r處太陽帆受到太陽輻射的能量4πR2tP0SC.若照射到太陽帆上的光一半被太陽帆吸收一半被反射,探測器太陽帆的面積S至少為2D.若照射到太陽帆上的光全部被太陽帆吸收,探測器在r處太陽帆受到的太陽光對帆的壓力R11.[2024·山東青島模擬]光纖通訊已成為現(xiàn)代主要的有線通信方式.現(xiàn)有一長為1km,直徑為d=0.2mm的長直光纖,一束單色平行光從該光纖一端沿光纖方向射入,經(jīng)過5×10-6s在光纖另一端接收到該光束.求:(1)光纖的折射率;(2)如圖所示該光纖繞圓柱轉(zhuǎn)彎,若平行射入該光纖的光在轉(zhuǎn)彎處均能發(fā)生全反射,求該圓柱體半徑R的最小值.12.[2024·湖北武漢模擬]如圖所示,半徑為R的半球形玻璃磚置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點(diǎn).一細(xì)束單色光經(jīng)球心O從空氣中攝入玻璃磚內(nèi)(入射面即紙面),入射角為45°,出射光線射在桌面上B點(diǎn)處,測得AB之間的距離為12R.現(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移,平移到E點(diǎn)時(shí),恰好在球面上D點(diǎn)發(fā)生全反射,(不考慮光線在玻璃體內(nèi)的多次反射)求(1)玻璃磚的折射率n;(2)OE的距離.第12講光學(xué)1.D[解析]黑體輻射、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)都說明光具有粒子性,能用光的粒子性解釋,故A、B、C錯誤;電子束衍射說明電子具有波動性,不能用光的粒子性解釋,故D正確.2.A[解析]根據(jù)愛因斯坦的光子說,可得E0=hν=5.17×10-19J,則紫光光子能量可表示為E0=5.17×10-191.6×10-3.B[解析]滑片P向b端滑動,微安表中的電流會增大或保持不變,故A錯誤;設(shè)材料的逸出功為W,由光電效應(yīng)方程可得eU1=hν1-W,eU2=hν2-W,解得h=eU1-U2ν1-ν2,故B正確;用頻率為ν1的光照射陰極K,微安表中有電流,說明發(fā)生了光電效應(yīng),降低光照強(qiáng)度,仍然能發(fā)生光電效應(yīng),只是電流會變小,光電子的最大初動能不變,遏止電壓不變,故C錯誤;滑動變阻器的滑片位于b端時(shí),A端電勢高,光電子做加速運(yùn)動,光電子從K4.A[解析]假設(shè)雙縫間距為d,雙縫到光屏的距離為L,O、P間距為x,兩種激光干涉條紋間距分別為Δx1=x3,Δx2=x4,由Δx=Ldλ可得λλ0=Δx2Δx1=345.C[解析]根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知Uc=heν-W0e=hce·1λ-W0e,D錯誤;由題可知hce=ba、W0e=b,解得h=beac、W0=be,截止頻率為ν6.D[解析]已知圓盤半徑和AC距離相等,則△AOC為等邊三角形,而∠ACB=90°,由幾何知識得∠ABC=∠OCB=30°,而入射角i與∠AOC相等,由幾何知識得i=∠AOC=60°,由折射定律得n=sin60°sin30°=3,故7.B[解析]根據(jù)題意可知,當(dāng)小魚反射的光在木板邊緣水面上發(fā)生全反射時(shí),則在水面上看不到小魚,如圖所示,根據(jù)全反射的臨界角公式可得sinC=1n=34,則tanC=377,在水面之上看不到小魚時(shí)小魚運(yùn)動的位移x=vt=0.5m,結(jié)合幾何關(guān)系可知tanC=d2-x2h,解得d8.BCD[解析]畫出光路圖如圖所示,在界面AC恰好發(fā)生全反射,由幾何關(guān)系可知全反射臨界角C=i=60°,則折射率n=1sinC=233,故A錯