2011高三物理一轮复习 第14章 光学 章末高效整合练习题

本栏目内容 学生用书中以活页形式单独装订成册 一 选择题 本题共 10 个小题 每小题 4 分 共 40 分 1 下列实际的例子中 应用的物理原理表明光是波动的是 A 在磨制各种镜面或其他光学平面时应用干涉法检查平面的平整程度 B 拍摄水面下的物体时 在照相机镜头前装一片偏振滤光片 可以使景像清晰 C 一窄束白光通过三棱镜色散得到彩色的光带 D 利用光照射到光电管上产生光电流 进行自动控制 答案 AB 2 如右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板上表面是否平的装置 a 为标准样板 b 为待测厚玻璃板 所用单色光是用普通光源加滤光片产 生的 检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加 而成 A a 的上表面和 b 的下表面 B a 的上 下表面 C a 的下表面和 b 的上表面 D b 的上 下表面 解析 本题是薄膜干涉的应用 错误的选项是理解为检查的样品是 b 干涉是发 生在 b 的上下表面 实际上干涉发生在 a 与 b 之间的空气膜上下表面的反射光相遇的区 域 答案 C 3 如下图所示 让白炽灯发出的光通过偏振片 P 和 Q 以光的传播方向为轴旋转偏振 片 P 和 Q 可以看到透射光的强度会发生变化 这是光的偏振现象 这个实验表明 A 光是电磁波 B 光是一种横波 C 光是一种纵波 D 光是概率波 答案 B 4 如右图所示 在暗室中从单色点光源 S 直接射到屏 PP 上的一束光在 Sa 和 Sd 之 间 从 S 射到平面镜 MN 再反射到屏 PP 上的另一束光在 Mb 和 Nc 之间 S 是 S 在平面 镜 MN 中的像 这时屏 PP 上是否可能出现明暗相间的条纹 若可能 在哪个区域内 A 不可能 B 可能 出现在 a b 之间 C 可能 出现在 b c 之间 D 可能 出现在 c d 之间 答案 C 5 在双缝干涉实验中 双缝到光屏上 P 点的距离之差 x 0 6 m 若分别用频率为 f1 5 0 1014Hz 和 f2 7 5 1014Hz 的单色光垂直照射双缝 则 P 点出现明 暗条纹的情况 是 A 用频率为 f1的单色光照射时 出现明条纹 B 用频率为 f2的单色光照射时 出现明条纹 C 用频率为 f1的单色光照射时 出现暗条纹 D 用频率为 f2的单色光照射时 出现暗条纹 解析 根据 c f 可得两种单色光的波长分别为 1 m 0 6 m c f1 3 108 5 1014 2 m 0 4 m c f2 3 108 7 5 1014 与题给的条件 x 0 6 m 比较可知 x 1 x 2 3 2 故用频率为 f1的单色光照射双缝时 P 点出现明条纹 用频率为 f2的单色光照射双缝 时 P 点出现暗条纹 该题的正确答案是 A D 答案 AD 6 2010 年我国 嫦娥奔月 工程将完成载人登月计划 假设 月球上的两名宇航员之间利用光导纤维进行通讯联系 如右图所示 一条圆柱形的光导纤维 长为 L 它的玻璃芯的折射率为 n1 外层 材料的折射率为 n2 光在空气中的传播速度为 c 若光从它的一端 射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为 t 这时全反射的临界角 C 满足 sin C 则下列说法中正确的是 n2 n1 A n1 n2 t B n1n2 t D n1sin 3 2 1 23 1 n 3 3 30 即 C 30 所以在 F 点 不会发生全反射 B 选项错误 光从空气进入棱镜 频率 f 不变 波速 v 减小 所以 减小 C 选项正确 由上述计算结果 作出光路图 可知 D v f 选项错误 答案 AC 10 如右图所示 有一光束与界面成 45 入射角射到半径为 R 的半 玻璃球的球心 O 点处 折射光束与界面夹角为 60 现让光线向界面方向 偏转 同时旋转半玻璃球且保持半玻璃球上表面始终水平 则出射光线 照亮玻璃球的最大截面积是 A B R2 2 R2 2 C D 2 R2 2 3 R2 2 解析 当光束以 45 角入射时 折射角为 30 n 当光线向界面靠近 sin 45 sin 30 2 时 当入射角等于 90 时 折射光线照亮玻璃球的截面积最大 此时折射角 45 被照 亮的截面半径 r Rsin 45 R 被照亮的最大截面积 S r2 故 B 选项正确 2 2 R2 2 答案 B 二 非选择题 本题共 5 个小题 共 60 分 11 10 分 1801 年 托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波 的性质 1834 年 洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果 称 洛埃镜实验 1 洛埃镜实验的基本装置如右图所示 S 为单色光源 M 为 一平面镜 试用平面镜成像作图法画出 S 经平面镜反射后的光与 直接发出的光在光屏上相交的区域 2 设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a 和 L 光的波长为 在光屏上形成干涉条纹 写出相邻两条亮纹 或暗纹 间距离 x 的表达式 答案 1 如图所示 2 x 因为 d 2a 所以 x L d L 2a 12 10 分 用双缝干涉测光的波长 实验装置如图甲所示 已知单缝与双缝间的距离 L1 100 mm 双缝与屏的距离 L2 700 mm 双缝间距 d 0 25 mm 用测量头来测量亮纹中 心的距离 测量头由分划板 目镜 手轮等构成 转动手轮 使分划板左右移动 让分划 板的中心刻线对准亮纹的中心 如图乙所示 记下此时手轮上的读数 转动测量头 使分 划板中心刻线对准另一条亮纹的中心 记下此时手轮上的读数 1 分划板的中心刻线分别对准第 1 条和第 4 条亮纹的中心时 手轮上的读数如图丙所 示 则对准第 1 条时读数 x1 mm 对准第 4 条时读数 x2 mm 2 写出计算波长 的表达式 用符合表示 nm 答案 1 2 190 7 868 2 676 d x2 x1 3L2 13 12 分 一半径为 R 的 1 4 球体放置在水平桌面上 球体由折 射率为的透明材料制成 现有一束位于过球心 O 的竖直平面内的 3 光线 平行于桌面射到球体表面上 折射入球体后再从竖直表面射出 如上图所示 已知入射光线与桌面的距离为R 2 求出射角 3 解析 设入射光线与 1 4 球体的交点为 C 连接 OC OC 即为入射点的法线 因 此 图中的角 为入射角 过 C 点作球体水平表面的垂线 垂足为 B 依题意 COB 又由 OBC 知 sin 3 2 设光线在 C 点的折射角为 由折射定律得 sin sin 3 由 式得 30 由几何关系知 光线在球体的竖直表面上的入射角 如图 为 30 由折射定律得 sin sin 1 3 因此 sin 3 2 解得 60 答案 60 14 14 分 用某一单色光做双缝干涉实验时 已知双缝间距离为 0 25 mm 在距离双 缝为 1 2 m 处的光屏上 测得 5 条亮纹间的距离为 7 5 mm 1 求这种单色光的波长 2 若用这种单色光照射到增透膜上 已知增透膜对这种光的折射率为 1 3 则增透膜 的厚度应取多少 解析 1 根据公式 x l d 由题意 x 10 3 m x n 1 7 5 5 1 l 1 2 m d 0 25 10 3 m x m d l 0 25 10 3 7 5 10 3 1 2 4 3 9 10 7 m 2 根据公式 n c v c f v f n m 3 0 10 7 m n 3 9 10 7 1 3 故增透膜厚度 d 7 5 10 8 m 1 4 答案 1 3 9 10 7 m 2 7 5 10 8 m 15 14 分 一般认为激光器发出的是频率为 的 单色光 实际上它的频率并不是真正单一的 激光频率 是它的中心频率 它所包含的频率范围是 也称频率宽度 让单色光照射到薄膜表 面 一部分从前表面射出 这部分称为甲光 其余的进入薄膜内部 其中的一小部分从薄膜后表面反射回来 并从前表面射出 这部分 称乙光 甲 乙这两部分光叠加而产生干涉 称为薄膜干涉 乙光与甲光相比要多在薄膜 中传播一小段时间 t 理论和实践都证明 能观察到明显的干涉现象的条件是 t 的最大 值 tm与 的乘积近似等于 1 即只有满足 tm 1 才会观察到明显的稳定的干涉现 象 已知红宝石激光器发出激光 4 32 1014Hz 它的频率宽度为 8 0 109 Hz 让 这束单色光由空气斜射到折射率 n 的液膜表面 射入时与液膜表面成 45 角 如上图所 2 示 1 求从 O 点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速率 2 估算在图所示的情景下 能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度 dm 解析 1 设从 O 点射入薄膜中的光线的折射角为 r 根据折射定律有 n sin 45 sin r 所以折射角为 r arcsin