北京专用2019版高考物理一轮复习第十五章光学全章闯关检测.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第十五章 光学 时间 :50分钟 分值 :100分 一、选择题 (每小题 6分 ,共 60分 ) 1.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上 ,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出 ,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下 ,出射光线侧移距离最大的是 ( ) A.红光以 30 的入射角入射 B.红光以 45 的入射角入射 C.紫光以 30 的入射角入射 D.紫光以 45 的入射角入射 答案 D 侧移距离是指出射光线与原入射方向的垂直距离。同一种光线 ,玻璃对其的折射率相等 ,入射角越大侧移距离越大 ,即 B项侧移距离大于 A,D项侧移距离大于 C项。在入射

2、角相同时 ,折射率越大 ,侧移距离越大 ,所以紫光以 45 的入射角入射时 ,侧移距离最大 ,即 D项正确。 2.如图所示 ,一束单色光射入一玻璃球体 ,入射角为 60, 已知光线在玻璃球内经一次反射后 ,再次折射回到空气中时与入射光线平行 ,此玻璃的折射率为 ( ) A. B.1.5 C. D.2 答案 C 其光路图如图所示 ,由几何关系知 r=30, 折射率 n= = ,故 C正确。 3.如图所示 ,将一个半圆形玻璃砖置于空气中 ,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心 O时 ,下列情况不可能发生的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 答案 A 光从空气射入玻璃中时 ,在界面处发生反射和折射现象

3、 ,且折射角小于入射角 ,故 A不可能发生 ,B可能发生。光从玻璃射入空气中时 ,在界面处肯定发生反射现象 ,如果入射角等于或大于临界角 ,则可能发生全反射现象 ,故 C、 D选项都是可能的。综合以上分析可知本题答案为 A。 4.两束单色光线 a、 b以相同的角度从某种玻璃射入空气 ,发现 a发生了全反射、 b没有发生全反射 ,则下列说法中正确的是 ( ) A.光线 a的波长较大 B.玻璃对光线 a的折射率较大 C.光线 b的临界角较小 D.光线 b在玻璃中的速度较小 答案 B 由题意知 a的临界角小于 b的临界角 ,由 sin C= 知 a的折射率大于 b的折射率 ,则 a的频率大 ,波长短

4、 ,再由 n= 可得 vaC 时能发生全反射 ,因 此只有橙、红光不能全反射 ,这两种光在 AC面上同时发生折射和反射 ,故选项 A和 B均错误 ;其【 精品教育资源文库 】 余四种光线经 AC 面反射后射到 BC 面而折射 ,橙、红光虽折射但同时也有反射光射到 BC面 ,因各色光折射率不同形成六色彩色光带 ,故选项 C对而选项 D错误。 二、非选择题 (共 40分 ) 11.(4分 )某同学利用 “ 插针法 ” 测定玻璃的折射率 ,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后 ,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。 此玻璃的折射率计算式为 n= (用图中的 1、 2表示 ); 如果有几块宽度大小不同

5、的平行玻璃砖可供选择 ,为了减小误差 ,应选用 宽度 (填 “ 大 ” 或 “ 小 ”) 的玻璃砖来测量。 答案 大 解析 根据折射率定义可知 n= = ; 玻璃砖宽度大些 ,光线穿过时的侧移量就会大些 ,故插针时便于观察和插准。 12.(6分 )现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片 E等光学元件 ,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置 ,用以测量红光的波长。 (1)本实验的实验步骤有 : 取下遮光筒左侧的元件 ,调节光源高度 ,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮 ; 按合理顺序在光具座上放置各光学元件 ,并使各元件的中心位于遮光筒 的轴线上 ; 用米

6、尺测量双缝到屏的距离 ; 用测量头 (其读数方法同螺旋测微器 )测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤 时还应注意 和 。 (2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐 ,将该亮纹定为第 1条亮纹 ,此时手轮上的示数如图 (a)所示。然后同方向转动测量头 ,使分划板中心刻线与第 6条亮纹中心对齐 ,记下此时图 (b)中手轮上的示数为 mm,求得相邻亮纹的间距 x= mm。 【 精品教育资源文库 】 (3)已知双缝间距 d为 2.010 -4 m,测得双缝到屏的距离 l为 0.700 m,由计算式 = ,求得所测红光的波长为 nm。 答案 (1)见解析 (2)13.870 2.310 (3)

7、6.610 2(或 660) 解析 (1)在操作步骤 时还应注意的事项有 :放置单缝、双缝时 ,必须使缝平行 ;单缝、双缝间距离大约为 510 cm。 (2)图 (b)读数为 x2=13.5 mm+37.00.01 mm=13.870 mm, 图 (a)读数为 x1=2.0 mm+32.00.01 mm=2.320 mm 所以相邻亮纹间距 x= = mm=2.310 mm (3)由条纹间距离公式 x= 得 = ,代入数值得 =6.610 -7 m=6.610 2 nm 13.(15 分 )光具有波粒二象性 ,光子的能量 E=h, 其中频率 表征波的特征。在爱因斯坦提出光子说之后 ,法国物理学家

8、德布罗意提出了光子动量 p与光波波长 的关系 = 。若某激光管以 P=60 W的功率发射波长 =663 nm 的光束 ,试根据上述理论计算 : (1)该管在 1 s内发射出多少个光子 ? (2)若该管发射的光束被某黑体表面吸收 ,那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力 F为多大 ? 答案 (1)210 20 (2)210 -7 N 解析 (1)由能量守恒定律得 Pt=n ,可得 n=210 20个 (2)对光子由动量定理 ,可得 Ft=(p2-p1)n,可得 F=-210 -7 N 由牛顿第三定律知黑体表面所受作用力 F=-F=210 -7 N。 【 精品教育资源文库 】 14.(15分 )

9、如图所示 ,一个半径为 r的圆木板静止在水面上 ,在圆木板圆心 O的正下方 H= r处有一点光源 S,已知水的折射率 n= 。 (1)求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角。 (2)若要在水面上方观察不到点光源 S所发出的光 ,则应将点光源 S至少竖直向上移多大的距离 ?(结果可用根式表示 ) 答案 (1)45 (2)( -1)r 解析 (1)设入射角为 1,折射角为 2,则 tan 1= 即 1=30 = 联立 式得 2=45 (2)若在水面上方观察不到点光源所发出的光 ,则入射到圆木板边缘的光线将发生全反射 ,设临界角为 C,点光源 S离圆心的距离为 h,则由 sin C= 得 C=45 由几何关系 tan C= 得 h=r 则点光源 S至少上移 h=( -1)r