《(課改地區(qū)專用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 專題一 光及其應(yīng)用章末檢測(cè) 新人教版》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(課改地區(qū)專用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 專題一 光及其應(yīng)用章末檢測(cè) 新人教版(9頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題一 光及其應(yīng)用
章末檢測(cè)
(時(shí)間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本大題共10小題,每小題5分,共50分,其中1~6題為單項(xiàng)選擇題,7~10題為多項(xiàng)選擇題。)
1.關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,正確的說(shuō)法是( )
A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快
B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射
C.在岸邊觀察前方水中的一條魚(yú),魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深
D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距較窄
解析 光在介質(zhì)中的傳播速度v=,其中n是折射率,由于藍(lán)光折射率大于紅光折射率,所以藍(lán)光傳播速度比紅光慢,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播時(shí),才可能發(fā)生全反射
2、,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;視深h和實(shí)際深度H關(guān)系為h=,所以魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深,選項(xiàng)C正確;條紋間距Δx=λ,由于紅光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng),所以紅光得到的條紋間距較寬,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
答案 C
2.與通常觀察到的月全食不同,小虎同學(xué)在一天晚上觀看月全食時(shí),看到整個(gè)月亮是暗紅的。小虎畫(huà)了月全食的示意圖,并提出了如下猜想,其中最為合理的是( )
圖1
A.地球上有人用紅色激光照射月球
B.太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球
C.太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球
D.太陽(yáng)光中的紅光在月球表面形成干涉條紋
解析 月全食時(shí)不可能有人用很大能量的紅色激光照射月球,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;只有地球擋住了太陽(yáng)光
3、,才能形成月全食,不會(huì)是太陽(yáng)光照射到地球,再反射到月球上,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球,符合物理原理,故C項(xiàng)正確;太陽(yáng)光中的紅光在月球表面不滿足形成干涉的條件,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 C
3.如圖2所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn),圖甲為用黃光照射時(shí)的結(jié)果,a為中央亮條紋,a′為相鄰亮條紋;圖乙為換用另一種單色光照射的結(jié)果,a為中央亮條紋,a′為相鄰亮條紋,兩次實(shí)驗(yàn)中雙縫間距和雙縫到屏的距離相等,以下說(shuō)法正確的是( )
圖2
A.乙圖可能是用紅光照射,表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)
B.乙圖可能是用藍(lán)光照射,表明藍(lán)光波長(zhǎng)較長(zhǎng)
C.乙圖可能是用藍(lán)光照射,表明藍(lán)光波長(zhǎng)較短
D.乙圖可能是用
4、紅光照射,表明紅光波長(zhǎng)較短
解析 由題圖知圖甲中條紋間距大,由Δx=λ可知,在l和d相同的情況下,Δx大,則λ大;Δx小,則λ小,所以乙圖中所用單色光波長(zhǎng)較短,因藍(lán)光比黃光波長(zhǎng)短,故選項(xiàng)C正確。
答案 C
4.如圖3所示,一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑垂直ab面入射,有光線從ab面射出。以O(shè)點(diǎn)為圓心,將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí),恰好沒(méi)有光線從ab面射出,則該玻璃磚的折射率為( )
圖3
A. B.
C. D.
解析 玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)θ角,法線也轉(zhuǎn)過(guò)θ角,則光線的入射角為θ,此時(shí)恰好發(fā)生全反射,因而臨界角C=θ。所以n==,選項(xiàng)B正確。
答案 B
5.如圖
5、4所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí),出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ。已知棱鏡頂角為α,則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為( )
圖4
A. B.
C. D.
解析 由幾何關(guān)系可知入射角i=,折射角β=,所以該棱鏡的折射率n=,A正確。
答案 A
6.如圖5所示,兩束激光a、b從水面下射向A點(diǎn),光線經(jīng)折射后合成一束光,則正確的是( )
圖5
A.在水中激光a的波速比激光b的波速小
B.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)時(shí),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距
C
6、.用同一單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)時(shí),b光的衍射現(xiàn)象更加明顯
D.當(dāng)a、b兩束光以相同的入射角從水中射到A點(diǎn),入射角從0開(kāi)始逐漸增大,最先消失的是a光
解析 激光a在水中的折射率較小,所以激光a在水中的波速比激光b的波速大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a光的波長(zhǎng)長(zhǎng),故用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)時(shí),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距,a光的衍射現(xiàn)象更加明顯,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)a、b兩束光以相同的入射角從水中射到A點(diǎn),入射角從0開(kāi)始逐漸增大,最先消失的是b光,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 B
7.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,其振動(dòng)能量與振幅無(wú)關(guān)
B.全息照相
7、的拍攝利用了光的干涉原理
C.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的,與光源和觀察者的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)
D.醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來(lái)進(jìn)行手術(shù),主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點(diǎn)
解析 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的振幅由振動(dòng)能量決定,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;全息照相利用了光的干涉原理,B項(xiàng)正確;根據(jù)愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的光速不變?cè)恚芍狢項(xiàng)正確;因?yàn)榧す饩哂辛炼雀?、能量大的特點(diǎn),醫(yī)學(xué)上用其作“光刀”來(lái)進(jìn)行手術(shù),所以D項(xiàng)正確。
答案 BCD
8.如圖6是a、b兩光分別經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則( )
圖6
A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大
B.在同種均勻介質(zhì)中,
8、a光的傳播速度比b光的小
C.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大
D.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角小
解析 由圖可知a光的干涉條紋間距小于b光,由Δx=λ可知,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng),a光的頻率大于b光的頻率,a光的折射率大于b光的折射率,由n=可知,在同種介質(zhì)中傳播時(shí)a光的傳播速度較小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;由sin C=可知,從同種介質(zhì)中射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光的臨界角小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
答案 BD
9.如圖7為某復(fù)色光自水中射向空氣分成a、b兩光束的示意圖。下列說(shuō)法中正確的是( )
圖7
A.在水中光速較大的為a光束
B.在水中光速較大
9、的為b光束
C.水對(duì)a光束的折射率較大
D.水對(duì)b光束的折射率較大
解析 光從水中射向空氣,由圖可知,a光在水中的折射率小,由n=,故a光在水中傳播速度較大,故選項(xiàng)A、D正確,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。
答案 AD
10.如圖8所示,一束復(fù)色光從空氣中沿半圓玻璃磚半徑方向射入,從玻璃磚射出后分成a、b兩單色光,則( )
圖8
A.玻璃磚對(duì)a光的折射率為
B.玻璃磚對(duì)a光的折射率為1.5
C.b光的頻率比a光大
D.b光在玻璃中的傳播速度比a光大
解析 由折射率的定義n=可知a光的折射率為=,由題圖可知b光的折射率大于a光的折射率,即b光的頻率比a光的頻率大,在玻璃中b光的傳播
10、速度比a光的小。
答案 AC
二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題,共10分)
11.(5分)如圖9所示,用某種透光物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC;在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2,在AB面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P1的像________,再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4,使P3______________,P4______________。記下P3、P4的位置,移去大頭針和三棱鏡,過(guò)P3、P4的位置作直線與AB面相交于D,量出該直線與AB面的夾角為45°。則該透光物質(zhì)的折射率n=____________,并在圖中畫(huà)出正確完整的光路圖。
11、
圖9
解析 在AB面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P1的像被P2的像擋住,再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像以及P3。則知P1、P2在入射光線上,P3、P4在出射光線上,連接P1、P2作為入射光線,連接P3、P4作為出射光線,再作出折射光線,如圖。由幾何知識(shí)得到入射角i=30°,又折射角r=45°,則折射率n==;畫(huà)出光路圖如圖。
答案 被P2的像擋住 擋住P1、P2的像 擋住P1、P2的像以及P3 光路圖見(jiàn)解析
12.(5分)“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖10甲所示。測(cè)量頭由分劃
12、板、目鏡、手輪等構(gòu)成。
圖10
(1)如圖乙所示,移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪,使分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋的中心,記下此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x1。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板的中心刻線向右移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)第4條亮紋的中心,此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x2如圖丙所示,則讀數(shù)x2=________mm。
(2)已知雙縫與屏的距離為L(zhǎng),雙縫間距為d。計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ=________。(用題目中給出的字母表示)
(3)對(duì)于某種單色光,為增加相鄰亮紋間的距離,可采取________或________的方法。
答案 (1)0.350 (2) (3)減小雙縫間距離 增大雙縫到屏的距離
三、計(jì)算題(本大題
13、共4小題,共40分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)
13.(10分)頻率為6×1014Hz的激光從S1和S2投射到屏上,若屏上的點(diǎn)P到S1與到S2的路程差為3×10-6 m,那么點(diǎn)P處是亮條紋還是暗條紋?設(shè)O為到S1和S2的路程相等的點(diǎn),則PO間有幾條暗條紋、幾條亮條紋?(不含O、P兩點(diǎn)處)
解析 單色光的波長(zhǎng)λ== m=5×10-7m,
路程差為Δr=3×10-6m,==12,
即路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍,P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋,而O點(diǎn)處為中央亮條紋,所以,在PO間有5條亮條紋,6條暗條紋。
答案 亮條紋 6條暗條紋,5條亮條紋
14.(10分)如圖11,一玻璃工件
14、的上半部是半徑為R的半球體,O點(diǎn)為球心;下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體,圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入,該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。
圖11
解析 如圖所示,根據(jù)光路的對(duì)稱性與光路的可逆性知,
與入射光線相對(duì)于OC軸對(duì)稱的出射光線一定與入射光線平行,故從半球面射入的折射光線,將從圓柱體中心C點(diǎn)反射。
設(shè)光線在半球面的入射角為i,折射角為r,由折射定律有:sin i=nsin r;
由正弦定理有:=
由幾何關(guān)系,入射點(diǎn)的法線與OC的夾角為i。設(shè)入射光線與O
15、C的距離為L(zhǎng),由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有:sin i=;
由以上幾式解得:sin r=,n=≈1.43。
答案 1.43
15.(10分)由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光,所以光導(dǎo)纖維中用激光作為高速傳輸圖象信息的載體,要使射到粗細(xì)均勻的圓形光導(dǎo)纖維一個(gè)端面上的激光束都能從另一個(gè)端面射出,而不會(huì)從側(cè)壁“泄漏”出來(lái),光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多少?
解析 設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維前端的入射角為θ1,折射角為θ2,折射光線射向側(cè)面時(shí)的入射角為θ3,如圖所示。由折射定律n=
由幾何關(guān)系θ2+θ3=90°,則sin θ2=cos θ3
由全反射臨界角公式sin θ3=,故cos
16、 θ3=
要保證從端面射入的任何光線都能發(fā)生全反射,
應(yīng)有θ1=90°,sin θ1=1
故n====
解得n=
答案
16.(10分)如圖12為用某種透明材料制成的一塊柱體形棱鏡的水平截面圖,F(xiàn)D為圓周,圓心為O。某單色光線a從AB面入射,入射角θ1=60°,它射入棱鏡后射在BF面上的O點(diǎn)并恰好不從BF面射出。求:
圖12
(1)該棱鏡對(duì)單色光線a的折射率n。
(2)改用波長(zhǎng)λ更長(zhǎng)的單色光線b從AB面入射,入射角同樣為θ1=60°時(shí),判斷單色光線b能從BF面射出嗎?說(shuō)出理由。
解析 由題意畫(huà)出光路圖如圖所示。
(1)設(shè)光線在AB面的折射角為θ2,折射光線與OD的夾角為C,則n=
光線在BF面恰好發(fā)生全反射,則sin C=
由圖可知:θ2+C=90°,聯(lián)立解得n≈1.3
(2)改用波長(zhǎng)λ更長(zhǎng)的單色光線b,則棱鏡對(duì)單色光b的折射率n變小。由n=判斷,θ1相同時(shí)θ2變大;由圖判斷BF面上的入射角變小,由sin C=判斷C變大,因此單色光線b能從BF面射出。
答案 (1)1.3 (2)見(jiàn)解析
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