高考物理二轮复习光学作业（5）

- 1 - 2021 届新高考物理二轮复习光学精炼（5） 1.在电磁波谱中,红外线、可见光和 X 射线三个波段的波长大小关系是( ) A.可见光的波长最长,红外线的波长最短 B.红外线的波长最 长,X 射线的波长最短 C.红外线的波长最长,可见光的波长最短 D.可见光的波长最 长,X 射线波长最短 2.下列说法正确的是( ) A.海市蜃楼是光发生干涉的结果 B.照相机镜头的增透膜,应用了光的衍射原理 C.用双缝干涉实验装置观察白光的干涉现象,中央条纹是红色的 D.肥皂膜上看到的彩色条纹是膜内、外表面的反射光干涉的结果 3.如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通 过光屏 M 上的小孔照射到固定不动的偏振片 P 上，再使偏振片 Q 绕轴匀速转动一 周，则关于光屏 N 上光的亮度变化情况，下列说法正确的是( ) A.光屏 N 上光的亮度保持不变 B.光屏 N 上只有一条亮线随偏振片转动而转动 C.光屏 N 上有两条与偏振片 P Q、 透振方向对应的亮线 D.光屏 N 上光的亮度会时亮时暗 4.某学校探究性学习小组的同学用 A B、 两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同 的半径方向射入同一块截面为半圆形的玻璃砖,光线都是由圆心 O 沿OC 方向射出, 如图所示。则下列说法正确的是( ) - 2 - A.在同一双缝干涉实验装置中,A 光的条纹间距较大 B.A 光穿过玻璃砖所需时间较短 C.若 A 光能使某金属发生光电效应,则 B 光一定也能使其发生光电效应 D.在该玻璃砖中 A 光的临界角比 B 光的临界角小 5.用卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象时( ) A.中央条纹宽而亮，两侧条纹窄而暗 B.若已知   红紫 ，用紫光做光源时观察到的条纹比用红光做光源时观察到的条纹 宽 C.用黄光做光源时，中央呈亮条纹，两侧是宽度不等明暗相间的条纹 D.若将狭缝宽度由 0.5 mm 缩小到 0.2 mm，条纹间距变宽，亮度变暗 6.利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法正确的是( ) A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝 B.将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D.测量过程中误将 5 个条纹间距数成 6 个，波长测量值偏大 7.如图所示, OBCD 为半圆柱形玻璃的横截面, OD 为水平直径,一束复合光从 OD 面 沿 AO 方向从真空射入玻璃中,在玻璃中分为两束单色光 a b、 ,其中 a 光沿 OB 方向 从 B 点射出,b 光沿OC 方向射出,B 点与 C 点等高。下列说法正确的是( ) - 3 - A.a 光光子的动量小于 b 光光子的动量 B. a b、 单色光在玻璃中传播的时间相等 C. a b、 单色光从玻璃出射时的光线是平行的 D. a b、 单色光分别用同一实验装置做双缝干涉实验时,a 光相邻亮条纹中心之间的 距离较小 8.下列说法正确的是（ ） A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a 光在水珠中传播的速度一 定大于b 光在水珠中传播的速度 B.图乙是一束单色光进入上、下表面平行的玻璃砖后传播的示意图，当入射角i 逐 渐增大到某一值后不会再有光线从 bb 面射出 C.图丙是双缝干涉示意图。若只减小屏到挡板间的距离 L，两相邻亮条纹间距 x 将 增大 D.图丁中的 M N、 是偏振片，P 是光屏，当 M 固定不动，缓慢转动 N 时，光屏 P 上的光将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 9.如图是一段因拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射 到上边界 O 点并射出光纤，进入真空中时，入射角为 30°，折射角为 53° （sin53 0.8° ），则( ) - 4 - A.此光纤的折射率为 0.625 B.该单色光在光纤中的传播速度为 81.875 10 m/s C.减小单色光在 O 点的入射角可以提高光能传输效率 D. 同一单色光在此光纤内发生全反射时对应的临界角等于在圆柱形光纤内发 生全反射时对应的临界角 10.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光 具座上，如图甲所示，并选用缝间距 0.2 mmd  的双缝屏。从仪器注明的规格可知， 像屏与双缝屏间的距离 700 mmL  。接通电源使光源正常工作。 （1） M N P、 、 三个光学元件依次为__________。 A.滤光片、单缝片、双缝片 B.滤光片、双缝片、单缝片 C.偏振片、单缝片、双缝片 D.双缝片、偏振片、单缝片 （2）对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取的方法有 ________。 A.减小双缝间距离 B.增大单缝的宽度 C.减小透镜与光源的距离 D.增大双缝到屏的距离 （3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度。某同学调整手轮后， 从测量头的目镜看去，第 1 次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图中的数字是该 同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数为 1 1.16 mmx  ；接着再转 动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为 2x __________mm。 - 5 - （4）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹）的距离 x ，进 而计算得到这种色光的波长  ________nm。 （5）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分 划板竖线未对齐，如图己所示。若要使两者对齐，该同学应___________。 A.仅左右转动透镜 B.仅旋转滤光片 C.仅拨动拨杆 D.仅旋转测量头 答案以及解析 1.答案：B 解析：电磁波谱中,按波长逐渐减小的顺序依次为无线电波、红外线、可见光、紫 外线、X 射线等,故红外线、可见光和 X 射线中，红外线的波长最长,X 射线的波长 最短,故 B 正确. 2.答案：D 解析：海市蜃楼是光发生全反射的结果,选项 A 错误;照相机镜头的增透膜,应用了 光的干涉原理,选项 B 错误;用双缝干涉实验装置观察白光的干涉现象,中央条纹是 - 6 - 白色的,选项 C 错误;肥皂膜上看到的彩色条纹是膜内、外表面的反射光干涉的结 果,选项 D 正确. 3.答案：D 解析：太阳光沿轴线通过光屏 M 上的小孔照射到固定不动的偏振片 P 上，再使偏 振片 Q 绕轴匀速转动一周，当偏振片 P 与偏振片 Q 垂直时，光屏 N 上没有亮度， 则光屏 N 上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮，所以光屏 N 上光的亮度会时亮时暗， 故 AB 错误，D 正确；光屏 N 上不可能有两条与偏振片 P Q、 透振方向对应的亮线， 故 C 错误。 4.答案：D 解析：根据折射定律及题图知 A 光的折射率大,即 A 光频率大,波长短,由双缝干涉 条纹间距公式 lx d   知 A 光的条纹间距较小,A 错误;光在介质中的传播速度为 cv n  ,可见在玻璃砖中 A 光的速度比 B 光的小,所以 A 光穿过玻璃砖所需时间较 长,B 错误;因 A 光光子的能量大于 B 光光子的能量,若 A 光能使某金属原子发生光 电效应,则 B 光不一定使其发生光电效应,C 错误;A 光折射率大,由临界角公式 1sinC n  可知,A 光临界角较小,D 正确。 5.答案：ACD 解析：对于衍射条纹的特征由 12 个字可以概括：“中宽边窄”、“中亮边暗”、 “中白边彩”，其中“中白边彩”只适合于白光光源，A 正确；用不同的单色光做 光源，波长越长则屏上观察到的条纹越宽，B 错误；用同一光源时，中央亮纹两侧 的明暗条纹是对称的，宽度不相等，C 正确；由光的衍射知 D 正确。 6.答案：AB 解析：滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源， 双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故 A 正确；将滤光片由紫色的换 成红色的，波长λ变长，根据双缝于涉条纹的间距公式 Lx d   知，条纹间距 x 增 大，故 B 正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，由 Lx d   可知与 x 无关，故干 涉条纹间距不变，故 C 错误；测量过程中，把 5 个条纹间距数成 6 个，导致 x 变 - 7 - 小，则波长测量值偏小，D 错误。 7.答案：BD 解析：由光路图可知,玻璃对a光的偏折作用大于对b光的偏折作用,故 ,a b a bn n    , 光子动量 h hp c    ,故 a bp p ,A 选项错误。单色光在入射的过程中,设入射角为α, 折射角为β，根据折射定律 sin sin n   ,单色光在玻璃中传播的速度 cv n  ,知单色光在玻 璃中传播的时间 2 sin 2 sinR Rt v c    ,所以 a b、 两种单色光在玻璃中传播的时间相 等,B 选项正确。若 OD BC、 是平行玻璃砖的上下表面,则出射光线是平行的,此题中 出射点 B C、 处的界面不是水平的,故出射方向不平行,C 选项错误。由于 a b  ,结 合双缝干涉条纹间距公式 lx d   可知, a bx x   ,D 选项正确。 8.答案：A 解析：根据折射率和光的传播速度之间的关系 cn v  可以知道，折射率越大，传播 速度越小，从图甲可以看出，b 在水珠中偏折得厉害，即b 的折射率大于 a 的折 射率，则 a 在水珠中的传播速度大于b 在水珠中的传播速度，故 A 正确。当入射 角i 逐渐增大时，折射角逐渐增大，因为折射角小于入射角，不论入射角如何增大， 玻璃砖中的光线都不会消失，故肯定有光线从 bb 面射出，故 B 错误。根据 Lx d   可以知道只减小屏到挡板间的距离 L，两相邻亮条纹间距 x 将减小，所以 C 错误。 只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故 D 错误。 9.答案：BD 解析：此光纤的折射率为 sin53 1.6sin30n  ° ° ，故 A 错误；该单色光在光纤中的传播速 度为 81.875 10 m/scv n    ，故 B 正确；减小单色光在 O 点的入射角时，反射光减弱， 折射光增强，降低了光能传输效率，故 C 错误；临界角与光纤的形状无关，所以 同一单色光在此光纤内的临界角与圆柱形光纤的临界角相同，故 D 正确。 - 8 - 10.答案：（1）A （2）AD （3）15.02 （4）660 （5）D 解析：（1）双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白 炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成线光源，再通过双缝形成干涉条 纹。故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，选 A。 （2）根据相邻亮条纹间的距离为 Lx d   ，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距 离，可减小双缝间距离或增大双缝到屏的距离，AD 正确，BC 错误。 （3）题图戊中，游标卡尺的主尺读数为 15 mm，游标读数为 0.02 mm 1=0.02 mm ， 所以最终读数为 2 15.02 mmx  。 （4）两个相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离 2 1 15.02 1.16 mm 2.31mm6 6 x xx      ， 根据 Lx d   ，得 3 3 3 2.31 10 0.2 10 m700 10 xd L           76.6 10 m 660 nm   。 （5）旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故选 D。