2025届高考物理二轮复习：第13讲　光学-专项训练 【含答案】

2025届高考物理二轮复习：第13讲光学-专项训练1.[2024·学军中学模拟]光创造了色彩斑斓的世界.下列四种现象中,从应用光的原理上来说,不同于其他三个的是 ()ABCD2.[2024·学军中学模拟]关于波粒二象性,下列说法正确的是 ()A.普朗克通过对黑体辐射的研究,提出光子的概念B.爱因斯坦通过对光电效应的研究,提出了能量子的概念C.德布罗意运用类比、对称的思想,提出了物质波的概念D.康普顿发现X射线通过石墨散射时,散射光中出现波长大于入射波长的成分,说明光具有波动性3.[2024·杭州模拟]如图,一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播,亮度左暗右亮.下列说法正确的是 ()A.激光从材料左端射入B.材料的折射率自上而下逐渐减小C.增加材料上下高度,光线能从上表面射出D.增加材料左右长度,可能会形成对称的光路4.如图甲所示,一均匀玻璃体上部为半球,下部为圆柱,已知半球的半径和圆柱的半径均为R,圆柱体高度也为R,在圆柱体的底部中心O点放一点光源,球冠上发光部分的表面积S=πR2(已知球冠表面积的计算公式为S=2πRh,R为球的半径,h为球冠的顶端到球冠底面圆心的高度,如图乙所示),不计二次反射后的光线折射,该玻璃对光的折射率为 ()A.2 B.3C.233 D5.[2024·舟山模拟]如图甲、乙所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时,利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像.下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是 ()A.甲发生的是干涉现象,乙发生的是衍射现象B.无论发生甲、乙哪种现象,当只减小单缝宽度时,两现象条纹间距均变大C.当所用光线由红光变成蓝光时,甲现象条纹间距变大,乙现象条纹间距减小D.发生甲现象时,说明光没有沿直线传播6.[2024·嘉兴模拟]如图所示,过玻璃球球心的平面内,一束红、蓝复合光入射到玻璃球表面.a、b是该复合光经两次折射和一次反射后的出射光,则a、b两种光判断错误的是 ()A.a一定是蓝光B.b一定是蓝光C.从玻璃球出射的折射角相等D.b在玻璃中传播时间一定长7.北京正负电子对撞机是我国的一座重大科学装置.正负电子对撞机是一种高能物理实验设备,它的作用是通过将正电子和负电子加速到接近光速,然后让它们碰撞,以探索宇宙的基本结构和性质.动能大小均为Ek的一对正、负电子相向运动发生对撞并湮灭,产生一对光子.已知正、负电子的静止质量均为m,光在真空中的传播速度为c,则所产生的一个光子的动量大小为 ()A.Ekc C.Ekc-mc D.E8.(不定项)[2024·温州模拟]分别用波长为λ和3λ的光照射同一种金属,打出的光电子的最大初速度之比为2∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,那么下列说法正确的是 ()A.该种金属的逸出功为ℎcB.该种金属的截止频率为cC.当用波长为3λ的光来照射这种金属时,加上ℎc3eλ的正向电压D.如果用波长为2λ的光来照射这种金属,加上ℎc2eλ的反向电压9.(不定项)[2024·舟山模拟]如图所示,分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流.调节滑片P,当光电流恰好减小到零时,对应的电压表示数分别为Ua、Ub,已知Ua<Ub.下列说法正确的是 ()A.a光的光照强度比b光的光照强度要弱B.a光的光子动量小于b光的光子动量C.若a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置得到干涉图样,则a光条纹间距小D.若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气,a光发生全反射的临界角大10.[2024·长兴中学模拟]如图所示,平行玻璃砖下表面镀有反射膜,两束细平行单色光a、b从空气斜射到玻璃砖上表面,入射点分别为O1、O2,两光线刚好从玻璃砖上表面同一点P射出,已知玻璃砖对a、b两单色光的折射率均大于2.下列说法中正确的是 ()A.在玻璃中b光的传播速度比a光大B.若a、b两束光通过同一个双缝干涉装置,则b光对应的条纹间距较大C.若a、b两束光同时从玻璃砖上表面射入,则a光比b光先从P点射出D.增大b光的入射角,当b光从玻璃砖上表面射出时,有可能发生全反射11.[2024·台州模拟]屏幕上有一面积为A(面积较小)的光能接收器,光能接收器正上方距离为d处有功率恒定的点光源S,光能接收器接收到的光能功率为P,现在屏幕上方距离为2d处增加一个与屏幕平行的平面镜,不考虑光经平面镜反射及传输时的能量损失.则下列说法正确的是 ()A.点光源S的辐射功率为4B.放上平面镜后,接收器接收到的光能功率为54C.放上平面镜后,接收器接收到的光能功率为109D.放上平面镜后,屏幕上会出现明暗相间的直条纹12.[2024·山东卷]检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹.若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是 ()A.滚珠b、c均合格B.滚珠b、c均不合格C.滚珠b合格,滚珠c不合格D.滚珠b不合格,滚珠c合格参考答案与详细解析1.B[解析]水中明亮的气泡、光纤通讯、海市蜃楼均是由于光的全反射形成的,只有立体电影是利用光的偏振,故选B.2.C[解析]普朗克通过对黑体辐射的研究,提出了能量子的概念,而爱因斯坦通过对光电效应现象的研究,提出了光子的概念,故A、B错误;德布罗意运用类比、对称的思想首先提出了物质波的猜想,而电子衍射实验证实了他的猜想,故C正确;康普顿发现X射线通过石墨散射时,散射光中出现波长大于入射波长的成分,这需要用动量解释,说明光具有粒子性,D错误.3.D[解析]右端光强度大,则激光从材料右端射入,故A错误;光从右向左传播过程中,光线与法线夹角越来越大,说明材料的折射率自下而上逐渐减小;增加材料左右长度,当光线的入射角合适时,光线在某个界面发生全反射,向下偏折后,从光疏介质进入光密介质,可能会形成对称的光路,故B错误,D正确;增加材料上下高度,光线发生偏折的次数增多,入射角越来越大,必然会出现入射角大于临界角,发生全反射,光线不能从上表面射出,故C错误.4.D[解析]球冠上发光部分的表面积S=πR2,已知球冠表面积的计算公式为S=2πRh,则πR2=2πRh,如图,分析几何关系知h=R-Rcosα,联立解得cosα=12,结合图知α=60°,由图可知α=2β,则β=30°,根据题意知,入射角为β=30°时恰好发生全反射,则该玻璃对光的折射率为n=1sinβ=2,故5.D[解析]单缝衍射实验中,中间条纹宽度最大且最亮,可知中间光强最强,而在双缝干涉实验中,形成的明暗条纹间距相等,根据干涉的叠加原理可知,明条纹中心处光强最强,因此可判断,图甲发生的是衍射现象,图乙发生的是干涉现象,故A错误;单缝衍射中,只减小单缝宽度时,甲现象条纹间距变大,而双缝干射中条纹间距Δx=Ldλ,式中d为双缝宽度,则可知,条纹间距与单缝宽度无关,故B错误;由于红光波长大于蓝光波长,当所用光线由红光变成蓝光时,单缝衍射中,中央明纹宽度与波长成正比,可知甲现象条纹间距变小,而双缝衍射中条纹间距Δx=Ldλ,可知乙现象条纹间距减小,故C错误;甲现象为光的衍射,即光绕过障碍物继续传播,可知发生甲现象时,说明光没有沿直线传播,故D6.A[解析]由题意可得,红、蓝复合光在玻璃球中的光路图如图所示,b光的偏折程度较大,说明玻璃球对b光的折射率较大,则b光的波长较小,频率较大,则b应是蓝光,a是红光,A错误,符合题意,B正确,不符合题意;由光路可逆性原理可知,a、b两种光从玻璃球出射的折射角相等,C正确,不符合题意;由光路图可知,b光在玻璃球中的运动路程大于a光在玻璃球中的运动路程,玻璃球对b光的折射率较大,由v=cn可知,b光在玻璃球中的传播速度小于a光在玻璃球中传播速度,因此b在玻璃中传播时间较长,D正确,不符合题意7.D[解析]设光子的动量为p,根据能量守恒定律有2(Ek+mc2)=2ε,而光子的能量为ε=hν=pλν=pc,则p=Ekc+mc,故选8.BD[解析]打出的光电子的最大初速度之比为2∶1,则打出的光电子的最大初动能之比为4∶1,根据Ek=hν-W0,有ℎcλ-W0∶ℎc3λ-W0=4∶1,解得W0=ℎc9λ,则截止频率νc=W0ℎ=c9λ,故A错误,B正确;当用波长为3λ的光来照射这种金属时,由于阴极和阳极板结构不明确等多种因素,无法计算光电流达到饱和时的正向电压,需要实验来确定,故C错误;如果用波长为2λ的光来照射这种金属,有hc2λ-W0=eUc,解得Uc9.BD[解析]根据题意可知,a光对应的遏止电压小于b光对应的遏止电压,根据动能定理结合爱因斯坦光电效应方程可知eUc=hν-W0=hcλ-W0,可得νa<νb,λa>λb,根据已知条件只能判断两者的频率关系,无法判断光照强度的强弱关系,故A错误;a光的波长大于b光的波长,根据p=ℎλ,可知a光的光子动量小于b光的光子动量,故B正确;a光的波长大于b光的波长,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Ldλ可知,若a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置得到干涉图样,则a光条纹间距大,故C错误;光的频率越小,则折射率越小,根据临界角公式sinC=1n,可知临界角越大,所以若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气,则a光发生全反射的临界角大,10.C[解析]设a、b两单色光的入射角为α,玻璃砖厚度为h,折射角分别为θ1、θ2,作出光路图如图所示,由于两光线刚好从玻璃砖上表面同一点P射出,则有2htanθ1>2htanθ2,可知θ1>θ2,根据n1=sinαsinθ1=cv1,n2=sinαsinθ2=cv2,可知v1>v2,即在玻璃中b光的传播速度比a光小,A错误;在玻璃中b光的传播速度比a光小,则在玻璃中b光的波长比a光小,根据Δx=Ldλ可知,若a、b两束光通过同一个双缝干涉装置,则b光对应的条纹间距较小,B错误;a、b两束光在玻璃砖中传播的时间分别为t1=2ℎcosθ1v1=2ℎcosθ1csinθ1sinα=4ℎsinαcsin2θ1,t2=2ℎcosθ2v2=2ℎcosθ2csinθ2sinα=4ℎsinαcsin2θ2,由于玻璃砖对a、b两单色光的折射率均大于2,根据sinC=1n<22=sin45°,有C<45°,11.C[解析]依题意,可得P=P辐射A4πd2,解得P辐射=4πd2AP,故A错误;放上平面镜后,接收器接收到