2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：第13講　光學(xué)-專項(xiàng)訓(xùn)練 【含答案】

2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：第13講光學(xué)-專項(xiàng)訓(xùn)練1.[2024·學(xué)軍中學(xué)模擬]光創(chuàng)造了色彩斑斕的世界.下列四種現(xiàn)象中,從應(yīng)用光的原理上來說,不同于其他三個(gè)的是 ()ABCD2.[2024·學(xué)軍中學(xué)模擬]關(guān)于波粒二象性,下列說法正確的是 ()A.普朗克通過對黑體輻射的研究,提出光子的概念B.愛因斯坦通過對光電效應(yīng)的研究,提出了能量子的概念C.德布羅意運(yùn)用類比、對稱的思想,提出了物質(zhì)波的概念D.康普頓發(fā)現(xiàn)X射線通過石墨散射時(shí),散射光中出現(xiàn)波長大于入射波長的成分,說明光具有波動(dòng)性3.[2024·杭州模擬]如圖,一束激光在折射率自上而下逐漸變化的某材料中沿曲線傳播,亮度左暗右亮.下列說法正確的是 ()A.激光從材料左端射入B.材料的折射率自上而下逐漸減小C.增加材料上下高度,光線能從上表面射出D.增加材料左右長度,可能會(huì)形成對稱的光路4.如圖甲所示,一均勻玻璃體上部為半球,下部為圓柱,已知半球的半徑和圓柱的半徑均為R,圓柱體高度也為R,在圓柱體的底部中心O點(diǎn)放一點(diǎn)光源,球冠上發(fā)光部分的表面積S=πR2(已知球冠表面積的計(jì)算公式為S=2πRh,R為球的半徑,h為球冠的頂端到球冠底面圓心的高度,如圖乙所示),不計(jì)二次反射后的光線折射,該玻璃對光的折射率為 ()A.2 B.3C.233 D5.[2024·舟山模擬]如圖甲、乙所示是某同學(xué)在做光的單縫衍射和楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),利用光照強(qiáng)度傳感器測得的條紋相對光強(qiáng)I隨水平距離x的分布圖像.下列有關(guān)光的干涉和衍射現(xiàn)象說法正確的是 ()A.甲發(fā)生的是干涉現(xiàn)象,乙發(fā)生的是衍射現(xiàn)象B.無論發(fā)生甲、乙哪種現(xiàn)象,當(dāng)只減小單縫寬度時(shí),兩現(xiàn)象條紋間距均變大C.當(dāng)所用光線由紅光變成藍(lán)光時(shí),甲現(xiàn)象條紋間距變大,乙現(xiàn)象條紋間距減小D.發(fā)生甲現(xiàn)象時(shí),說明光沒有沿直線傳播6.[2024·嘉興模擬]如圖所示,過玻璃球球心的平面內(nèi),一束紅、藍(lán)復(fù)合光入射到玻璃球表面.a、b是該復(fù)合光經(jīng)兩次折射和一次反射后的出射光,則a、b兩種光判斷錯(cuò)誤的是 ()A.a一定是藍(lán)光B.b一定是藍(lán)光C.從玻璃球出射的折射角相等D.b在玻璃中傳播時(shí)間一定長7.北京正負(fù)電子對撞機(jī)是我國的一座重大科學(xué)裝置.正負(fù)電子對撞機(jī)是一種高能物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備,它的作用是通過將正電子和負(fù)電子加速到接近光速,然后讓它們碰撞,以探索宇宙的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì).動(dòng)能大小均為Ek的一對正、負(fù)電子相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生對撞并湮滅,產(chǎn)生一對光子.已知正、負(fù)電子的靜止質(zhì)量均為m,光在真空中的傳播速度為c,則所產(chǎn)生的一個(gè)光子的動(dòng)量大小為 ()A.Ekc C.Ekc-mc D.E8.(不定項(xiàng))[2024·溫州模擬]分別用波長為λ和3λ的光照射同一種金屬,打出的光電子的最大初速度之比為2∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的是 ()A.該種金屬的逸出功為?cB.該種金屬的截止頻率為cC.當(dāng)用波長為3λ的光來照射這種金屬時(shí),加上?c3eλ的正向電壓D.如果用波長為2λ的光來照射這種金屬,加上?c2eλ的反向電壓9.(不定項(xiàng))[2024·舟山模擬]如圖所示,分別用a、b兩束單色光照射陰極K均可產(chǎn)生光電流.調(diào)節(jié)滑片P,當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí),對應(yīng)的電壓表示數(shù)分別為Ua、Ub,已知Ua<Ub.下列說法正確的是 ()A.a光的光照強(qiáng)度比b光的光照強(qiáng)度要弱B.a光的光子動(dòng)量小于b光的光子動(dòng)量C.若a、b兩束單色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置得到干涉圖樣,則a光條紋間距小D.若a、b兩束單色光都從同一玻璃磚射向空氣,a光發(fā)生全反射的臨界角大10.[2024·長興中學(xué)模擬]如圖所示,平行玻璃磚下表面鍍有反射膜,兩束細(xì)平行單色光a、b從空氣斜射到玻璃磚上表面,入射點(diǎn)分別為O1、O2,兩光線剛好從玻璃磚上表面同一點(diǎn)P射出,已知玻璃磚對a、b兩單色光的折射率均大于2.下列說法中正確的是 ()A.在玻璃中b光的傳播速度比a光大B.若a、b兩束光通過同一個(gè)雙縫干涉裝置,則b光對應(yīng)的條紋間距較大C.若a、b兩束光同時(shí)從玻璃磚上表面射入,則a光比b光先從P點(diǎn)射出D.增大b光的入射角,當(dāng)b光從玻璃磚上表面射出時(shí),有可能發(fā)生全反射11.[2024·臺州模擬]屏幕上有一面積為A(面積較小)的光能接收器,光能接收器正上方距離為d處有功率恒定的點(diǎn)光源S,光能接收器接收到的光能功率為P,現(xiàn)在屏幕上方距離為2d處增加一個(gè)與屏幕平行的平面鏡,不考慮光經(jīng)平面鏡反射及傳輸時(shí)的能量損失.則下列說法正確的是 ()A.點(diǎn)光源S的輻射功率為4B.放上平面鏡后,接收器接收到的光能功率為54C.放上平面鏡后,接收器接收到的光能功率為109D.放上平面鏡后,屏幕上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的直條紋12.[2024·山東卷]檢測球形滾珠直徑是否合格的裝置如圖甲所示,將標(biāo)準(zhǔn)滾珠a與待測滾珠b、c放置在兩塊平板玻璃之間,用單色平行光垂直照射平板玻璃,形成如圖乙所示的干涉條紋.若待測滾珠與標(biāo)準(zhǔn)滾珠的直徑相等為合格,下列說法正確的是 ()A.滾珠b、c均合格B.滾珠b、c均不合格C.滾珠b合格,滾珠c不合格D.滾珠b不合格,滾珠c合格參考答案與詳細(xì)解析1.B[解析]水中明亮的氣泡、光纖通訊、海市蜃樓均是由于光的全反射形成的,只有立體電影是利用光的偏振,故選B.2.C[解析]普朗克通過對黑體輻射的研究,提出了能量子的概念,而愛因斯坦通過對光電效應(yīng)現(xiàn)象的研究,提出了光子的概念,故A、B錯(cuò)誤;德布羅意運(yùn)用類比、對稱的思想首先提出了物質(zhì)波的猜想,而電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他的猜想,故C正確;康普頓發(fā)現(xiàn)X射線通過石墨散射時(shí),散射光中出現(xiàn)波長大于入射波長的成分,這需要用動(dòng)量解釋,說明光具有粒子性,D錯(cuò)誤.3.D[解析]右端光強(qiáng)度大,則激光從材料右端射入,故A錯(cuò)誤;光從右向左傳播過程中,光線與法線夾角越來越大,說明材料的折射率自下而上逐漸減小;增加材料左右長度,當(dāng)光線的入射角合適時(shí),光線在某個(gè)界面發(fā)生全反射,向下偏折后,從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),可能會(huì)形成對稱的光路,故B錯(cuò)誤,D正確;增加材料上下高度,光線發(fā)生偏折的次數(shù)增多,入射角越來越大,必然會(huì)出現(xiàn)入射角大于臨界角,發(fā)生全反射,光線不能從上表面射出,故C錯(cuò)誤.4.D[解析]球冠上發(fā)光部分的表面積S=πR2,已知球冠表面積的計(jì)算公式為S=2πRh,則πR2=2πRh,如圖,分析幾何關(guān)系知h=R-Rcosα,聯(lián)立解得cosα=12,結(jié)合圖知α=60°,由圖可知α=2β,則β=30°,根據(jù)題意知,入射角為β=30°時(shí)恰好發(fā)生全反射,則該玻璃對光的折射率為n=1sinβ=2,故5.D[解析]單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,中間條紋寬度最大且最亮,可知中間光強(qiáng)最強(qiáng),而在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,形成的明暗條紋間距相等,根據(jù)干涉的疊加原理可知,明條紋中心處光強(qiáng)最強(qiáng),因此可判斷,圖甲發(fā)生的是衍射現(xiàn)象,圖乙發(fā)生的是干涉現(xiàn)象,故A錯(cuò)誤;單縫衍射中,只減小單縫寬度時(shí),甲現(xiàn)象條紋間距變大,而雙縫干射中條紋間距Δx=Ldλ,式中d為雙縫寬度,則可知,條紋間距與單縫寬度無關(guān),故B錯(cuò)誤;由于紅光波長大于藍(lán)光波長,當(dāng)所用光線由紅光變成藍(lán)光時(shí),單縫衍射中,中央明紋寬度與波長成正比,可知甲現(xiàn)象條紋間距變小,而雙縫衍射中條紋間距Δx=Ldλ,可知乙現(xiàn)象條紋間距減小,故C錯(cuò)誤;甲現(xiàn)象為光的衍射,即光繞過障礙物繼續(xù)傳播,可知發(fā)生甲現(xiàn)象時(shí),說明光沒有沿直線傳播,故D6.A[解析]由題意可得,紅、藍(lán)復(fù)合光在玻璃球中的光路圖如圖所示,b光的偏折程度較大,說明玻璃球?qū)光的折射率較大,則b光的波長較小,頻率較大,則b應(yīng)是藍(lán)光,a是紅光,A錯(cuò)誤,符合題意,B正確,不符合題意;由光路可逆性原理可知,a、b兩種光從玻璃球出射的折射角相等,C正確,不符合題意;由光路圖可知,b光在玻璃球中的運(yùn)動(dòng)路程大于a光在玻璃球中的運(yùn)動(dòng)路程,玻璃球?qū)光的折射率較大,由v=cn可知,b光在玻璃球中的傳播速度小于a光在玻璃球中傳播速度,因此b在玻璃中傳播時(shí)間較長,D正確,不符合題意7.D[解析]設(shè)光子的動(dòng)量為p,根據(jù)能量守恒定律有2(Ek+mc2)=2ε,而光子的能量為ε=hν=pλν=pc,則p=Ekc+mc,故選8.BD[解析]打出的光電子的最大初速度之比為2∶1,則打出的光電子的最大初動(dòng)能之比為4∶1,根據(jù)Ek=hν-W0,有?cλ-W0∶?c3λ-W0=4∶1,解得W0=?c9λ,則截止頻率νc=W0?=c9λ,故A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)用波長為3λ的光來照射這種金屬時(shí),由于陰極和陽極板結(jié)構(gòu)不明確等多種因素,無法計(jì)算光電流達(dá)到飽和時(shí)的正向電壓,需要實(shí)驗(yàn)來確定,故C錯(cuò)誤;如果用波長為2λ的光來照射這種金屬,有hc2λ-W0=eUc,解得Uc9.BD[解析]根據(jù)題意可知,a光對應(yīng)的遏止電壓小于b光對應(yīng)的遏止電壓,根據(jù)動(dòng)能定理結(jié)合愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知eUc=hν-W0=hcλ-W0,可得νa<νb,λa>λb,根據(jù)已知條件只能判斷兩者的頻率關(guān)系,無法判斷光照強(qiáng)度的強(qiáng)弱關(guān)系,故A錯(cuò)誤;a光的波長大于b光的波長,根據(jù)p=?λ,可知a光的光子動(dòng)量小于b光的光子動(dòng)量,故B正確;a光的波長大于b光的波長,根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=Ldλ可知,若a、b兩束單色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置得到干涉圖樣,則a光條紋間距大,故C錯(cuò)誤;光的頻率越小,則折射率越小,根據(jù)臨界角公式sinC=1n,可知臨界角越大,所以若a、b兩束單色光都從同一玻璃磚射向空氣,則a光發(fā)生全反射的臨界角大,10.C[解析]設(shè)a、b兩單色光的入射角為α,玻璃磚厚度為h,折射角分別為θ1、θ2,作出光路圖如圖所示,由于兩光線剛好從玻璃磚上表面同一點(diǎn)P射出,則有2htanθ1>2htanθ2,可知θ1>θ2,根據(jù)n1=sinαsinθ1=cv1,n2=sinαsinθ2=cv2,可知v1>v2,即在玻璃中b光的傳播速度比a光小,A錯(cuò)誤;在玻璃中b光的傳播速度比a光小,則在玻璃中b光的波長比a光小,根據(jù)Δx=Ldλ可知,若a、b兩束光通過同一個(gè)雙縫干涉裝置,則b光對應(yīng)的條紋間距較小,B錯(cuò)誤;a、b兩束光在玻璃磚中傳播的時(shí)間分別為t1=2?cosθ1v1=2?cosθ1csinθ1sinα=4?sinαcsin2θ1,t2=2?cosθ2v2=2?cosθ2csinθ2sinα=4?sinαcsin2θ2,由于玻璃磚對a、b兩單色光的折射率均大于2,根據(jù)sinC=1n<22=sin45°,有C<45°,11.C[解析]依題意,可得P=P輻射A4πd2,解得P輻射=4πd2AP,故A錯(cuò)誤;放上平面鏡后,接收器接收到