高中物理汇编选修3-4光学部分

选修选修 3 4 光学部分光学部分 一 选择题 1 大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的 从大气外射来一束阳光 如图所示的 四个图中 能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是 答案 B 2 目前 一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器已研制成功 如图所示 某空间站位 于地平线上方 现准备用一束激光射向该空间站 则应把激光器 A 沿视线对着空间站瞄高一些 B 沿视线对着空间站瞄低一些 C 沿视线对准空间站直接瞄准 D 条件不足 无法判别 答案 C 3 在没有月光的夜间 一个池面较大的水池底部中央有一盏灯 可看做光源 小鱼在水中 游动 小鸟在水面上方飞翔 设水中无杂质且水面平静 下面的说法中正确的是 A 小鱼向上方水面看去 看到水面到处都是亮的 但中部较暗 B 小鱼向上方水面看去 看到的是一个亮点 它的位置与鱼的位置无关 C 小鸟向下方水面看去 看到水面中部有一个圆形区域是亮的 周围是暗的 D 小鸟向下方水面看去 看到的是一个亮点 它的位置与鸟的位置有关 答案 BD 解析 突破口在于镜面反射原理和折射定律 4 如图所示 一束圆锥体形的单色光在空气中传播 将会聚于 P 在到达 P 之前若先进入水 中 圆锥的轴垂直于水面 圆锥的顶角为 P 到水面的距离一定 则 很小时 sintan A 若很大 锥体内的光线不能全部聚于一点 B 若很小 锥体内的光线不能全部聚于一点水面 C 很大时 光线与轴的交点从 P 点开始至无限远 D 很小时 光线与轴的交点无限靠近 P 答案 A 4 不经历风雨怎么见彩虹 彩虹的产生原因是光的色散 如图所示为太阳光射到空气中 的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图 a b 为两种折射出的单色光 以下说法正确的是 A a 光光子能量大于 b 光光子能量 B 在水珠中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 C 用同一双缝干涉装置看到的 a 光干涉条纹间距比 b 光宽 D 如果 b 光能使某金属发生光电效应 则 a 光也一定能使该金属发生光电效应 答案 BC 5 如图所示 真空中有一个半径为 R 质量分布均匀的玻璃球 频率为 f 的细激光束在真空 中沿直线 BC 传播 并于玻璃球表面的 C 点经折射进入小球 并在玻璃球表面的 D 点又经折 射进入真空中 已知 玻璃球对该激光束的折射率为 则下列说法中正确120COD 3 的是 A 激光束的入射角45 B 一个光子在穿过玻璃球的过程中能量逐渐变小 C 此激光束在玻璃球中穿越的时间为 其中 c 为真空中的光速 3R t c D 改变入射角的大小 细激光束可能在球的内表面发生全反射 解析 C 由折射率的关系 可知 因此 A sin sin n r 3 sinsin 2 nr 60 错 由于光的频率与光源有关 所以光的频率不变 光子的能量不变 B 错 根据 其 s t v 中 因此 C 对 只要光束能射入 则就不可能在球内 0 2 cos303 c nsRR v 3R t c 发生全反射 D 错误 6 如图所示 两束单色光 a b 分别照射到玻璃三棱镜 AC 面上 穿过三棱镜后互相平行 则 A a 光频率高 B b 光频率高 C a 光穿过棱镜时间短 D b 光穿过棱镜时间短 答案 BC 7 如图所示 P Q 是两种透明材料做成的两块形状相同的直角梯形棱镜 登合在一起组成 一个长方体 某单色光自 P 的上表面斜射入 折射光线正好垂直通过两棱镜的界面 已知材 料的折射率 射到 P 的上表面的光线与 P 的上表面之间的夹角为 下列说法正确 PQ nn 的是 A 光线有可能不从 Q 的下面射出 B 从 Q 的下表面射出的光线一定与入射到 P 的上表面的光线平行 C 如果光线从 Q 的下表面射出 出射光线与下表面的夹角一定大于 D 如果光线从 Q 的下表面射出 出射光线与下表面的夹角一定小于 答案 AD 8 如图所示 一束复色可见光入射到置于空气中的平行玻璃砖 MNPQ 上 穿过玻璃后从下 表面射出 a b 两束单色光 则下列说法正确的是 A 玻璃对 a 光的折射率较大 B b 光子的能量较大 C a b 两束单色光互相平行 D 若增大 MN 面上的入射角 a 光可能在 PQ 面上发生全反射 答案 BC 9 两束单色光 A B 同时由空气射到某介质的界面 MN 上 由于折射而合成一复色光 C 如 图所示 下列说法正确的有 A A 光光子的能量大于 B 光光子的能量 B 两种光照射同一种金属 B 光更容易使金属发生光电效应 C 在同一种介质中 A 光的折射率小于 B 光的折射率 D 用同样的装置做光的双缝干涉实验 A 光比 B 光得到的干涉条纹间距大 答案 AC 10 如图所示为一直角棱镜的横截面 一平行细光束从 O 点沿垂90bac 60abc 直于 bc 面的方向射入棱镜 已知棱镜材料的折射率 n 若不考虑原入射光在 bc 面上2 的反射光 则有光线 A 从 ab 面射出 B 从 ac 面射出 C 从 bc 面射出 且 bc 面斜交 D 从 bc 面射出 且与 bc 面垂直 答案 BD 11 如图所示 截面为 ABC 的玻璃直角三棱镜放置在空气中 宽度均为 d 的紫 红两束光 垂直照射三梭镜的一个直角边 AB 在三棱镜的另一侧放置一平行于 AB 边的光屏 屏的距 离远近可调 在屏上出现紫 红两条光带 可能是 A 紫色光带在上 红色光带在下 紫色光带较宽 B 紫色光带在下 红色光带在上 紫色光带较宽 C 红色光带在上 紫色光带在下 红色光带较宽 D 红色光带在下 紫色光带在上 红色光带较宽 答案 CD 12 如图 一个棱镜的顶角为 41 30 一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入 在 光屏上形成从红到紫排列的彩色光带 各色光在棱镜中的折射率和临界角见表 当入射角逐 渐减小到 0 的过程中 彩色光带的变化情况是 A 紫光最先消失 最后只剩红光 橙光 B 紫光最先消失 最后只剩红光 橙光 黄光 C 红光最先消失 最后只剩紫光 D 红光最先消失 最后只剩紫光 蓝光 答案 A 13 如图甲所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 在两者之间形成厚度不均匀的空气 膜 让一束单一波长的光垂直入射到该装置上 结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外 密的圆环状干涉条纹 称为牛顿环 以下说法正确的是 A 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 答案 C 14 用绿光做双缝干涉实验 在光屏上呈现出绿 暗相间的条纹 相邻两条绿条纹间的距离 为 下列说法中正确的有 x A 如果增大单缝到双缝间的距离 将增大x B 若将像屏向右平移一小段距离 屏上仍有清晰的干涉条纹 C 如果增大双缝到光屏之间的距离 将增大x D 如果减小双缝的每条缝的宽度 而不改变双缝间的距离 将增大x 答案 BC 15 高级光学仪器的光学镜片常镀有一层增透膜 以下说法中正确的是 A 增透膜的原理是利用光的干涉原理使透射光互相干涉而加强 B 增透膜虽然利用了薄膜干涉的原理 但并不会产生干涉条纹 C 增透膜的反射光中没有干涉条纹 可见没有发生光的干涉现象 D 有些地摊上或流动小贩的劣质望远镜为了提高身价 特意在镜片上镀一层 薄膜 而 显现出鲜明的金黄色 号称 镀膜镜片 这样的 膜 其实反而会有 减透 的恶果 答案 D 16 将铁丝圈在肥皂水中蘸一下 让它挂上一层薄薄的液膜 液膜竖直放置时 由于重力作 用 上面薄 下面厚 且时间越长 下面越厚 在酒精灯的火焰上撤上一些食盐 用酒精灯 的黄光照射竖直放置的液膜 液膜反射的光使我们看到灯焰的像 可观察到像上有亮暗相间 的条纹 如图所示 则下列的说法中正确的是 A 像上有亮暗相间的条纹 这是光的波动性的表现 B 像上有亮暗相间的条纹 说明光反射后出现了偏振现象 C 像上亮暗相间的条纹是肥皂膜前后两表面反射的光叠加而形成的 D 用同一块竖直放置的液膜观察灯焰的像时 在一个不太长的时间段里 应该会看到像 上亮暗相间的条纹间隔逐渐变密 答案 ACD 17 两细束平行光 a b 的间距为 斜射到一块矩形玻璃砖的同一表面上 已知在玻璃中 1 x 的传播速度 设经玻璃砖两次折射后的出射光线间距为 则下列说法正确的是 ab vv 2 x A 可能等于零 B 不可能小于 2 x 2 x 1 x C 不可能等于 D 不可能大于 2 x 1 x 2 x 1 x 答案 A 18 关于电磁波 下列说法中正确的是 A 在真空中 频率高的电磁波速度较大 B 在真空中 电磁波的能量越大 传播速度越大 C 电磁波由真空进鹅介质 速度变小 频率不变 D 只要发射电路的电磁振荡停止 产生的电磁波立即消失 答案 C 19 如图 P 是一偏振片 P 的透振方向 用带箭头的实线表示 为竖直方向 下列四种入 射光束中哪几种照射 P 时能在 P 的另一侧观察到透射光 A 太阳光 B 沿竖直方向振动的光 C 沿水平方向振动的光 D 沿与竖直方向成 45 角振动的光 解析 ABD 当光的振动方向与偏振光的方向平行时 透光最强 垂直时 无光透过 若为某一角度时 有部分光透过 而太阳光是自然光 沿各个方向的振动都存在 因此 A B D 选项正确 点评 该题为识记题 考查了光的偏振 只要记住偏振现象即可解出 识记 易 命题思路 本题考查了光的偏振性 关键是弄清光的振动方向 传播方向和偏振片的透 振方向三者间的美系 此题较易 20 下列说法正确的是 A 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 B 在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 C 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D 电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的 解析 B 三棱镜观察太阳光谱是光的折射现象 A 项不正确 利用光的干涉可以检测光 学平面的平整程度 C 项不正确 电视机遥控器利用红外线变换频道 D 项不正确 点评 此题是简单题 考查了光的性质及应用 涉及的知识都以记忆为主 I 识记 易 命题思路 本题考查对光的干涉 光的衍射 光的全反射 光的偏振现象的理解及具体 应用 难度较小 21 光的偏振现象说明光是横波 下列现象中不能反映光的偏振特性的是 A 一束自然光相继通过两个偏振片 以光束为轴旋转其中一个偏振片 透射光的强度发 生变化 B 一束自然光入射到两种介质的分界面上 当反射光与折射光线之间的夹角恰好是 时 反射光是偏振光90 C 日落时分 拍摄水面下的景物 在照相机镜头前装上偏振光片可以使景象更清晰 D 通过手指间的缝隙观察日光灯 可以看到秋色条纹 解析 D 自然光经过偏振片或经过界面反射和折射后 反射光线与折射光线夹角为 90 会形成偏振光 经指缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象 D 不正确 点评 该题为识记题 主要考查了偏振光的产生和性质 I 识记 易 命题思路 本题考查光的偏振知识和光的衍射现象等概念 属于较易题目 22 自从 1862 年麦克斯韦从理论上预言电磁波的存在 1888 年赫兹通过实验证实了电磁波 的存在后 利用电磁波的技术雨后春笋般相继问世 无线电报 无线电广播 无线电导航 无线电话 电视 雷达 以及遥控 遥感 卫星通讯 射电天文学 它们使整个世界面貌 发生了深刻的变化 下列有关的说法中正确的是 A 无线电波波速在任何情况下都等于真空中的光速 c B 微波在传播过程中遇到金属导体时 会在其中产生相应的感应电动势或感应电流 C 手机所用的微波在传播过程中比无线电广播所用的中波更容易绕过障碍物 D 在无线电通讯中 声音信号通常要通过检波加载在高频信号上后 才向外发射 答案 B 23 信息时代 我们的生活越来越离不开电磁波 下列叙述中 正确反映电磁场和电磁波理 论的是 A 电磁场是指有内在联系 相互依存的电场与磁场的统一体的总称 B 有电场就会产生磁场 有磁场就会产生电场 C 真空中电磁场总是以光速向四周传播 形成电磁波 它有自身的反射 折射 散射以 及干涉 衍射 偏振等现象 D 电磁场在空间的传播 靠的是电磁场的内在联系和相互依存 不依赖任何弹性介质 答案 ACD 24 下列说法正确的是 A 收音机的原理 通过改变接收机的频率选出需要的无线电信号 这是电谐振现象 把 接收到的信号进行调制 放大 通过扬声器还原为声音 B 电子束通过某一晶体窄缝时可能产生衍射图样 C 一切物体都在向外辐射红外线 物体温度越高 辐射红外线越强 波长越长 D 自然光是光振动沿各个方向均匀分布的光 偏振光是光振动沿着特定方向的光 答案 BD 答案 B 25 某高层建筑物外墙大量使用的幕墙玻璃 在白天时外面的人看不清室内的物体 而室内 的人却能较清楚地看见外面的事物 其原因是 A 在玻璃的外表面涂有增透膜 B 在玻璃的外表面涂有高反射膜 C 在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质 D 在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜 答案 B 26 如图所示的 4 种明暗相间的条纹 分别是红光 蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成 的干涉图样以及黄光 紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样 灰黑色部分表示亮纹 则在下面的四个图中从左往右排列 亮条纹的颜色依次是 A 红黄蓝紫 B 红紫蓝黄 C 蓝紫红黄 D 蓝黄红紫 答案 B 27 如图所示的 4 个图形中哪个是著名的泊松亮斑的衍射图样 答案 B 二 填空题 28 为了测定光在透明的有机玻璃中的传播速度 实验室中可提供的器材有 矩形有机玻璃 条 长约 40 cm 秒表 平行光光源 刻度尺 三角板 木板 白纸 大头针等 已知真空 中的光速是 c 3 00 m s 8 10 1 请从上述器材中选出必需的器材来测量光速 2 说明测量光速的方法和要测量的量 并给出计算光速的公式 答案 1 选出的必需的器材有 矩形有机玻璃条 刻度尺 三角板 木板 白板 白 纸和大头针 2 用插针法测得光通过有机玻璃条的光路 如图所示 在空气和有机玻璃的界面上 AO 是入射光线 OB 是折射光线 作出法线 ON 取 作垂直于 ON OAOB A E 垂直于 ON 测出和 折射率 则有机玻璃中的光速为B F A E B F sin sin iA Ec n rvB F B F vc A E 29 在用双缝干涉测光的波长的实验中 准备了下列仪器 A 白炽灯 B 双窄缝片 C 单窄缝片 D 滤光片 E 毛玻璃光屏 1 把以上仪器安装在光具座上 自光源起合理的顺序是 填字母 2 在某次实验中 用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹 其中亮 纹 a c 的位置利用测量头上的分划板确定 如图所示 其中表示 a 纹位置 图甲 的手轮读 数为 mm c 纹位置 图乙 的手轮读数为 mm 3 已知双缝间的距离为 0 18 mm 双缝与屏的距离为 500 mm 则单色光的波长为 m 答案 1 A D C B E 2 1 790 4 940 3 0 567 三 计算题 30 水池深为 h 一根长棍竖直地插入水底 棍露出水面部分长度为 L 现有与水平面夹角 为的太阳光照射到水面上 已知水的折射率为 n 求棍在水底的影子的长度 60 解析 依题意画出如图所示的示意图 且 AO 长为 L 因 所以60AO O 3 tan30 3 BCO OLL 因为 sin30 sin n r 所以 sin301 sin 2 r nn 22 sinsin tan cos 1 sin41 hrrh CDhrh r rn 所以水底的影子长为 2 3 3 41 h BDDCBCL n 31 如图所示 透明介质球的半径为 R 光线 DC 平行于直径 AB 射到介质球的