人教版高中物理选修第11章光学知识点巩固习题及答案

人教版高中物理选修第11章光学知识点巩固习题及答案第1页共1页人教版高中物理选修第11章光学知识点巩固习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）1.一束光线从空气射入水中，下列说法正确的是A.光线的传播方向一定发生改变B.光线的传播速度一定减小C.水的折射率一定大于空气的折射率D.光线的波长一定变长参考答案：B2.关于全反射，下列说法正确的是A.只有光从光密介质射入光疏介质时才能发生全反射B.全反射只能发生在光从光疏介质射入光密介质时C.全反射和反射都是光的波动性表现D.全反射和折射都是光的波动性表现参考答案：A3.一束单色光从空气射入玻璃砖，下列说法正确的是A.入射角增大，折射角一定增大B.折射角减小，入射角一定减小C.入射角增大，折射率一定增大D.折射率减小，入射角一定减小参考答案：A4.关于透镜，下列说法正确的是A.凸透镜对光线有发散作用，凹透镜对光线有会聚作用B.凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用C.凸透镜和凹透镜都能成实像D.凸透镜和凹透镜都能成虚像参考答案：B5.一物体放在凸透镜前，物体距离透镜20cm时，成倒立放大的实像，则该凸透镜的焦距可能是A.10cmB.15cmC.20cmD.30cm参考答案：B6.关于显微镜，下列说法正确的是A.显微镜的放大倍数等于物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积B.显微镜的放大倍数等于物镜放大倍数与目镜放大倍数的和C.显微镜只能观察放大的虚像D.显微镜只能观察放大的实像参考答案：A7.关于望远镜，下列说法正确的是A.开普勒望远镜的物镜是凹透镜，目镜是凸透镜B.开普勒望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜C.开普勒望远镜只能观察放大的虚像D.开普勒望远镜只能观察放大的实像参考答案：B8.一束光线通过一个光学系统后，光线的传播方向不变，则该光学系统可能是A.一个凸透镜B.一个凹透镜C.一个平面镜D.一个棱镜参考答案：C9.关于光学仪器的放大率，下列说法正确的是A.放大率越大，观察到的物体越大B.放大率越大，观察到的物体越小C.放大率越大，观察到的物体距离越近D.放大率越大，观察到的物体距离越远参考答案：A10.关于光学现象，下列说法正确的是A.光的反射是光的波动性表现B.光的折射是光的粒子性表现C.光的全反射是光的波动性表现D.光的衍射是光的粒子性表现参考答案：C二、填空题（共10小题，每题2分）1.光的反射中，反射角等于入射角，反射光线与入射光线分居法线两侧。参考答案：法线2.一束光从空气射入水中，折射角小于入射角，说明水的折射率______空气的折射率。参考答案：大于3.焦距为10cm的凸透镜，当物体距离透镜20cm时，成像为倒立、______的实像。参考答案：缩小4.眼睛的近点距离约为10cm，远点距离为无限远，说明正常眼睛的明视距离是______cm。参考答案：255.光的衍射现象中，障碍物或孔的尺寸与光的波长______时，容易观察到明显的衍射现象。参考答案：接近6.光的偏振现象说明光是一种______波。参考答案：横7.用绿光照射某种金属表面，能发生光电效应，改用紫光照射该金属表面，一定能发生光电效应，说明紫光的频率______绿光的频率。参考答案：大于8.棱镜对光线有______作用，使不同色光偏折的角度不同。参考答案：色散9.显微镜的物镜和目镜都是凸透镜，物镜成放大的______像，目镜成放大的______像。参考答案：倒立、放大；正立、放大10.光的干涉现象中，两列光波的路程差为半波长的奇数倍时，出现______条纹。参考答案：暗三、判断题（共10小题，每题2分）1.光的反射现象中，反射角总是等于入射角。参考答案：√2.全反射是光从光密介质射入光疏介质时，一定发生的光现象。参考答案：×3.玻璃的折射率是1.5，则光在玻璃中的传播速度是光在真空中传播速度的1.5倍。参考答案：×4.棱镜对光线有发散作用。参考答案：×5.放大镜是利用凸透镜成放大实像的原理制成的。参考答案：×6.照相机是利用凸透镜成缩小实像的原理制成的。参考答案：√7.物体放在凸透镜焦点上，透镜不能成像。参考答案：×8.光的衍射现象表明光具有波动性。参考答案：√9.光的偏振现象表明光是一种横波。参考答案：√10.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点。参考答案：√四、简答题（共8小题，每题2分）1.简述光的折射现象的基本规律。参考答案：光的折射现象的基本规律包括光的折射定律，即入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线和折射光线分居法线两侧；入射角和折射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比（斯涅尔定律）；光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。2.解释全反射现象发生的条件。参考答案：全反射现象发生的条件包括：光从光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角。当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线将全部反射回光密介质，这种现象称为全反射。3.列举三种常见的光学仪器及其主要利用的光学原理。参考答案：常见的光学仪器及其主要利用的光学原理包括：望远镜，利用透镜或反射镜成像，原理是光的折射或反射；显微镜，利用透镜成像，原理是光的折射；照相机，利用透镜成像，原理是光的折射；棱镜，利用光的色散，原理是光的折射。4.说明透镜成像的规律，包括凸透镜和凹透镜的成像特点。参考答案：透镜成像的规律包括：凸透镜成像规律，当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像；当物距介于1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像。凹透镜成像规律，无论物距如何，都成正立、缩小的虚像。5.描述光的干涉现象及其产生的条件。参考答案：光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，发生叠加而使某些区域的光波加强、某些区域的光波减弱的现象。产生条件包括：光源是相干光源，即两列光的频率相同、相位差恒定；光波在相遇区域发生叠加。6.分析光的衍射现象及其与光的波动性的关系。参考答案：光的衍射现象是指光在遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物或小孔传播的现象。光的衍射现象与光的波动性有关，它是光的波动性的重要表现。光的衍射现象在光学仪器中有重要的应用，如衍射光栅、衍射透镜等。7.简述偏振现象及其在生活中的应用。参考答案：偏振现象是指光波振动方向的限制现象。偏振现象的产生条件包括：光源是非偏振光，即光波的振动方向是随机的；偏振片，可以选取向量方向，使光波振动方向通过偏振片后变为定向振动。偏振现象在生活中的应用包括：偏振眼镜，可以减少反射光的干扰；液晶显示器，利用偏振现象控制光的通过。8.解释激光的特性和主要应用领域。参考答案：激光的特性和主要应用领域包括：激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性等特性。激光的主要应用领域包括：激光切割、激光焊接、激光医疗、激光通信、激光雷达等。五、应用题（共8小题，每题3分）1.一束光线以30°入射角从空气射入折射率为1.5的玻璃砖，求折射角的大小。请写出计算过程。参考答案：22°2.一物体放在凸透镜前20厘米处，凸透镜的焦距为10厘米，求像距和像的性质（放大或缩小，正立或倒立）。参考答案：像距为40厘米，倒立放大3.一人站在平面镜前2米处，镜子里的像距离人多少米？参考答案：4米4.一束光线从空气射入水中，入射角为60°，水的折射率为1.33，求折射角的大小。参考答案：35.5°5.一物体放在凹透镜前15厘米处，凹透镜的焦距为20厘米，求像距和像的性质。参考答案：像距为-6厘米，正立缩小6.一束光线通过一个由两个焦距分别为10厘米和15厘米的凸透镜组成的透镜组，求透镜组的等效焦距。参考答案：12厘米7.一束光线通过一个由一个凸透镜和一个凹透镜组成的透镜组，凸透镜焦距为10厘米，凹透镜焦距为20厘米，两者相距5厘米，求光线通过透镜组后的偏转角度。参考答案：偏转角度约为8.5°8.一人站在远处看一个高2米的物体，物体距离人10米，眼睛距离物体2米，求人眼看到的物体的视角。参考答案：视角约为0.2°标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：B解析：光线从空气射入水中，如果入射角大于等于临界角，会发生全反射，此时传播方向发生改变；如果入射角小于临界角，会发生折射，传播方向发生改变。光在介质中的传播速度v=c/n，其中c是光在真空中的速度，n是介质的折射率，因此光线从空气射入水中，传播速度一定减小。水的折射率一定大于空气的折射率。光在介质中的波长λ=v/f，其中f是光的频率，由于频率不变，速度减小，因此波长一定变短。故B正确，A、C、D错误。2.参考答案：A解析：全反射是指光从光密介质射入光疏介质时，入射角大于等于临界角时发生的光现象。全反射只能发生在光从光密介质射入光疏介质时，故A正确，B错误。反射是光的波动性表现，折射是光的粒子性表现，故C、D错误。3.参考答案：A解析：根据折射定律n=sini/sinr，入射角增大，折射角一定增大，故A正确。折射角减小，入射角不一定减小，还可能折射率增大，故B错误。折射率是介质本身的属性，与入射角无关，故C、D错误。4.参考答案：B解析：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，故A错误，B正确。凸透镜和凹透镜都能成实像和虚像，故C、D错误。5.参考答案：B解析：根据凸透镜成像规律，物体距离透镜20cm时，成倒立放大的实像，则2f20cmf，即10cmf20cm，故B正确，A、C、D错误。6.参考答案：A解析：显微镜的放大倍数等于物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积，故A正确，B错误。显微镜能观察放大的倒立虚像，故C错误。D错误。7.参考答案：B解析：开普勒望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，故A错误，B正确。开普勒望远镜能观察放大的倒立虚像，故C错误。D错误。8.参考答案：C解析：一个凸透镜或凹透镜都会使光线的传播方向发生改变，故A、B错误。一个平面镜能使光线的传播方向不变，故C正确。一个棱镜能使光线发生色散，传播方向发生改变，故D错误。9.参考答案：A解析：放大率越大，观察到的物体越大，故A正确，B错误。放大率与观察到的物体距离无关，故C、D错误。10.参考答案：C解析：光的反射是光的波动性表现，故A正确。光的折射是光的粒子性表现，故B错误。光的全反射是光的波动性表现，故C正确。光的衍射是光的粒子性表现，故D错误。二、填空题1.参考答案：法线解析：光的反射定律指出，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射角等于入射角，且反射光线与入射光线分居法线两侧，这是光的反射现象的基本特征。2.参考答案：大于解析：根据折射定律，当光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角，水的折射率大于空气的折射率，因此折射角小于入射角。3.参考答案：缩小解析：根据凸透镜成像规律，当物体距离透镜大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，物体距离透镜20cm，大于2倍焦距10cm，因此成像为倒立、缩小的实像。4.参考答案：25解析：眼睛的近点距离是眼睛能看清的最近距离，约为10cm，远点距离是眼睛能看清的最远距离，为无限远，正常眼睛的明视距离是近点距离和远点距离的平均值，即(10cm+∞)/2=25cm。5.参考答案：接近解析：光的衍射现象是指光绕过障碍物或通过小孔后发生的传播现象，当障碍物或孔的尺寸与光的波长接近时，容易观察到明显的衍射现象。6.参考答案：横解析：光的偏振现象是指光波的振动方向被限制在某一平面内的现象，这说明光是一种横波，横波的振动方向垂直于波的传播方向。7.参考答案：大于解析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，用绿光照射某种金属表面能发生光电效应，说明绿光的频率大于该金属的极限频率，改用紫光照射该金属表面，紫光的频率大于绿光的频率，一定能发生光电效应。8.参考答案：色散解析：棱镜对光线有色散作用，当白光通过棱镜时，不同色光由于折射率不同，偏折的角度不同，从而形成彩色光带。9.参考答案：倒立、放大；正立、放大解析：显微镜的物镜成放大的倒立实像，目镜成放大的正立虚像，这是显微镜成像的基本原理。10.参考答案：暗解析：光的干涉现象中，两列光波的路程差为半波长的奇数倍时，两列波发生相消干涉，出现暗条纹。三、判断题1.参考答案：√解析：光的反射定律指出，反射光线、入射光线与法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角。这是光学中的基本定律，适用于所有反射现象，包括镜面反射和漫反射。2.参考答案：×解析：全反射发生的条件是光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角。当入射角小于临界角时，会发生部分反射和部分折射，而不是全反射。因此，全反射不是一定发生的光现象，只有在满足特定条件时才会发生。3.参考答案：×解析：光在介质中的传播速度v与介质的折射率n的关系是v=c/n，其中c是光在真空中的传播速度。玻璃的折射率是1.5，意味着光在玻璃中的传播速度是光在真空中传播速度的1/1.5，即约0.67倍，而不是1.5倍。4.参考答案：×解析：棱镜对光线的作用取决于棱镜的形状和光线的入射角度。当光线通过棱镜时，会发生折射，通常情况下，光线会向棱镜的底面偏折，即向棱镜的较厚部分偏折。因此，棱镜对光线有会聚作用，而不是发散作用。5.参考答案：×解析：放大镜是利用凸透镜成放大虚像的原理制成的。当物体放在凸透镜的一倍焦距以内时，凸透镜会形成正立、放大的虚像。如果物体放在凸透镜的二倍焦距以外，则会形成倒立、缩小的实像。6.参考答案：√解析：照相机是利用凸透镜成缩小实像的原理制成的。当物体放在凸透镜的二倍焦距以外时，凸透镜会形成倒立、缩小的实像。照相机正是利用这一原理，通过调整镜头的位置和焦距，将远处的物体成像在相机的感光元件上。7.参考答案：×解析：物体放在凸透镜焦点上时，光线经过透镜后将平行于主光轴传播，不会汇聚成像。因此，透镜不能成像。只有当物体放在凸透镜的焦点以外时，才会形成实像。8.参考答案：√解析：光的衍射现象是指光在遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物或小孔传播的现象。这是波动特有的现象，表明光具有波动性。衍射现象在日常生活中并不常见，因为光的波长通常非常短，但通过实验可以观察到光的衍射现象。9.参考答案：√解析：光的偏振现象是指光波的振动方向被限制在某一平面内的现象。这是横波特有的现象，因为横波的振动方向垂直于波的传播方向。光的偏振现象表明光是一种横波，而不是纵波。10.参考答案：√解析：激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点。相干性好意味着激光束中的光波具有相同的频率和相位，平行度好意味着激光束的发散角非常小，亮度高意味着激光束的能量集中在一个很小的区域内。这些特点使得激光在许多领域都有广泛的应用，如激光切割、激光焊接、激光测距等。四、简答题1.参考答案：光的折射现象的基本规律包括光的折射定律，即入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射光线和折射光线分居法线两侧；入射角和折射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比（斯涅尔定律）；光从光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角；光从光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角。解析：本题考查光的折射现象的基本规律。光的折射定律是光学中的基本定律之一，它描述了光在通过两种不同介质界面时发生偏折的现象。斯涅尔定律是折射定律的数学表达式，它定量地描述了入射角和折射角之间的关系。光的折射现象还伴随着光速的变化，光在光密介质中的速度小于在光疏介质中的速度。这些规律在日常生活中有广泛的应用，如透镜成像、棱镜分光等。2.参考答案：全反射现象发生的条件包括：光从光密介质射入光疏介质；入射角大于或等于临界角。当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线将全部反射回光密介质，这种现象称为全反射。解析：本题考查全反射现象发生的条件。全反射是光在通过两种不同介质界面时发生的一种特殊现象，它只发生在光从光密介质射入光疏介质的情况下。临界角是入射角增大到一定程度时，折射角达到90度的入射角，此时折射光线沿界面传播。当入射角大于临界角时，光线将全部反射回光密介质，这种现象称为全反射。全反射在光纤通信、棱镜等光学器件中有重要的应用。3.参考答案：常见的光学仪器及其主要利用的光学原理包括：望远镜，利用透镜或反射镜成像，原理是光的折射或反射；显微镜，利用透镜成像，原理是光的折射；照相机，利用透镜成像，原理是光的折射；棱镜，利用光的色散，原理是光的折射。解析：本题考查常见的光学仪器及其主要利用的光学原理。望远镜和显微镜是常用的放大仪器，它们利用透镜或反射镜成像，原理是光的折射或反射。照相机利用透镜成像，原理是光的折射。棱镜利用光的色散，原理是光的折射。这些光学仪器在日常生活和科学研究中都有广泛的应用。4.参考答案：透镜成像的规律包括：凸透镜成像规律，当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像；当物距介于1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像。凹透镜成像规律，无论物距如何，都成正立、缩小的虚像。解析：本题考查透镜成像的规律。凸透镜和凹透镜是两种常见的透镜，它们成像的规律不同。凸透镜成像规律是：当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像；当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像；当物距介于1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像。凹透镜成像规律是：无论物距如何，都成正立、缩小的虚像。这些规律在光学仪器中有重要的应用。5.参考答案：光的干涉现象是指两列或多列光波在空间相遇时，发生叠加而使某些区域的光波加强、某些区域的光波减弱的现象。产生条件包括：光源是相干光源，即两列光的频率相同、相位差恒定；光波在相遇区域发生叠加。解析：本题考查光的干涉现象及其产生的条件。光的干涉现象是光的波动性的重要表现，它是指两列或多列光波在空间相遇时，发生叠加而使某些区域的光波加强、某些区域的光波减弱的现象。产生条件包括：光源是相干光源，即两列光的频率相同、相位差恒定；光波在相遇区域发生叠加。光的干涉现象在光学仪器中有重要的应用，如干涉仪、光学薄膜等。6.参考答案：光的衍射现象是指光在遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物或小孔传播的现象。光的衍射现象与光的波动性有关，它是光的波动性的重要表现。光的衍射现象在光学仪器中有重要的应用，如衍射光栅、衍射透镜等。解析：本题考查光的衍射现象及其与光的波动性的关系。光的衍射现象是指光在遇到障碍物或小孔时，会绕过障碍物或小孔传播的现象。光的衍射现象与光的波动性有关，它是光的波动性的重要表现。光的衍射现象在光学仪器中有重要的应用，如衍射光栅、衍射透镜等。光的衍射现象是光的波动性的重要证据，它表明光具有波动性。7.参考答案：偏振现象是指光波振动方向的限制现象。偏振现象的产生条件包括：光源是非偏振光，即光波的振动方向是随机的；偏振片，可以选取向量方向，使光波振动方向通过偏振片后变为定向振动。偏振现象在生活中的应用包括：偏振眼镜，可以减少反射光的干扰；液晶显示器，利用偏振现象控制光的通过。解析：本题考查偏振现象及其在生活中的应用。偏振现象是指光波振动方向的限制现象。偏振现象的产生条件包括：光源是非偏振光，即光波的振动方向是随机的；偏振片，可以选取向量方向，使光波振动方向通过偏振片后变为定向振动。偏振现象在生活中的应用包括：偏振眼镜，可以减少反射光的干扰；液晶显示器，利用偏振现象控制光的通过。偏振现象在光学仪器中有重要的应用，如偏振光显微镜、偏振光干涉仪等。8.参考答案：激光的特性和主要应用领域包括：激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性等特性。激光的主要应用领域包括：激光切割、激光焊接、激光医疗、激光通信、激光雷达等。解析：本题考查激光的特性和主要应用领域。激光具有高亮度、高方向性、高单色性、高相干性等特性。激光的主要应用领域包括：激光切割、激光焊接、