2023高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十六几何光学与物理光学

专题强化练(十六)几何光学与物理光学1．以下现象不属于衍射的是()A．白光经过狭窄的单缝得到彩色图样B．白光照射肥皂膜呈现出彩色图样C．光照射刀片的阴影轮廓模糊不清D．光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑解析：白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，A错误；白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的薄膜干涉现象，B正确；光照射刀片的阴影轮廓模糊不清是光的衍射造成的，C错误；白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，D错误．故选B.答案：B2．劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片，当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹．则()A．干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的B．相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同C．若抽去一张纸片，条纹变密D．若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空气膜厚度仍相等解析：干涉条纹是由于a下表面和b上表面反射光叠加产生的，故A错误；劈尖干涉条纹特点，任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相邻的明条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，故B错误，D正确；干涉条纹光程差Δx＝2d，即光程差为空气层厚度的2倍，当满足Δx＝nλ时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹间的空气厚度为eq\f(λ,2)，若抽去一张纸倾角减小，故亮条纹之间距离增大，因此干涉条纹变疏，故C错误．故选D.答案：D3．一束单色光穿过两块两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线的位置关系可能正确的是()ABCD解析：一束单色光穿过两块玻璃砖，分别经过两次从空气中射入到玻璃，和两次从玻璃射入空气的折射，且两块玻璃砖的两面都是平行的，根据折射定律可知，最后的出射光线与最初的入射光线平行，B、C错误．光由空气斜射进入玻璃砖，折射光线、入射光线在空气和玻璃砖两种介质中，折射角小于入射角；当光再由玻璃砖斜射进入空气时，折射角大于入射角，故最后的出射光线应该位于最初的入射光线延长线的左侧，A正确，D错误．故选A.答案：A4．如图所示为一光导纤维的示意图．光纤内芯的折射率为n(n>1.1)，外套的折射率为1.1.已知光在内芯和外套界面发生全反射时的临界角为C，且sinC＝eq\f(1.1,n).为使光在内芯和外套界面发生全反射，光在光纤一端端面由空气直接射入内芯时的入射角θ应满足()A．sinθ≤eq\r(n2－1.21) B．sinθ≥1.1eq\r(n2－1)C．sinθ≤eq\f(10,11)eq\r(n2－1) D．sinθ≤1.1eq\r(1－\f(1,n2))解析：若光在内芯和外套界面恰能发生全反射，则在端面入射时eq\f(sinθ,sinα)＝n在内芯与外套发生全反射时sin(90°－α)＝sinC＝eq\f(1.1,n)，解得sinθ＝eq\r(n2－1.21)，则光在光纤一端端面由空气直接射入内芯时的入射角θ应满足sinθ≤eq\r(n2－1.21)，故选A.答案：A5.(2022·浙江卷)如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点，发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的．当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，b、c、d也会随之转动，则()A．光束b顺时针旋转角度小于ΔθB．光束c逆时针旋转角度小于ΔθC．光束d顺时针旋转角度大于ΔθD．光束b、c之间的夹角减小了2Δθ解析：设入射光线a的入射角为α，则反射角为α，光束c的折射角为β，光束d的反射角也为β，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时，入射角变为α′＝Δθ＋α.由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角度等于Δθ，故A错误；由折射定律有eq\f(sinα,sinβ)＝n>1，eq\f(sin（α＋Δθ）,sin（β＋Δθ′）)＝n>1，可得Δθ′<Δθ，即光束c逆时针旋转角度小于Δθ，故B正确；光束d的反射角变化与光束c的折射角变化相等，则光束d顺时针旋转角度小于Δθ，故C错误；光束b顺时针旋转角度等于Δθ，光束c逆时针旋转角度小于Δθ，则光速b、c之间的夹角减小的角度小于2Δθ，故D错误；故选B.答案：B6．某同学欲探测某种环境下是否有频率高于7.73×1014Hz的电磁波辐射，利用光电效应现象自制了一个探测器，如图所示．当环境中含有高于此频率的电磁波时灵敏电流表有示数．下表给出了几种金属的极限频率．则()金属钨钙钠钾铷νc/(×1014Hz)10.957.735.535.445.15A．发生光电效应的金属板应该选用金属钙B．如果发生光电效应的金属板选择金属钠，则电流表有示数时，环境中一定含有频率高于7.73×1014Hz的电磁波C．要想提高仪器的灵敏度，电流表选灵敏一些的，两板间距选适当大一些的D．如果在两板间加上“左正右负”的电压，效果会更好解析：根据题表数据可知金属钙的极限频率为7.73×1014Hz，只有当环境中有高于7.73×1014Hz的电磁波辐射时，才能使光电子从钙板中逸出，从而使灵敏电流表有示数，所以发生光电效应的金属板应该选用金属钙，故A正确；根据题表数据可知金属钠的极限频率为5.53×1014Hz，如果发生光电效应的金属板选择金属钠，则电流表有示数时，环境中一定含有频率高于5.53×1014Hz的电磁波，不一定含有频率高于7.73×1014Hz的电磁波，故B错误；要想提高仪器的灵敏度，电流表选灵敏一些的，且为了能够使光电子能够更易到达阳极，两板间距应选适当小一些的，故C错误；如果在两板间加上“左负右正”的电压，光电子受到向右的电场力，更易到达阳极，效果会更好，故D错误．故选A.答案：A7.(多选)透明烧杯中装有适量的水和食用油，现将一根筷子竖直插入到烧杯内的左侧，在一定的角度观察发现筷子被“折断”成多节，如图所示，则()A．食用油的折射率比水大B．光从食用油向水中传播时频率减小C．光从食用油向水中传播时，达到一定角度后会发生全反射D．当筷子竖直放置于烧杯正中间时，筷子不会被“折断”解析：由题图偏折情况可知，光线在食用油中偏折程度比在水中大，则食用油的折射率大于水的折射率，故A正确；光在不同介质中传播，频率不变，故B错误；光从光密介质进入光疏介质，当入射角大于临界角时，会发生全反射，故C正确；当筷子竖直放置于烧杯正中间时，来自浸入水中的筷子的光几乎垂直地射到水与空气的界面，射出的光线偏折较小，所以筷子看上去仍然是直的，感觉筷子不会被“折断”，故D正确．故选ACD.答案：ACD8．(多选)某半导体激光器发射波长为1.5×10－6m，功率为5.0×10－3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，该激光器发出的()A．是紫外线B．是红外线C．光子能量约为1.3×10－18JD．光子数约为每秒3.8×1016个解析：波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．光子能量E＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,1.5×10－6)J＝1.326×10－19J．故C错误．每秒钟发出的光子数n＝eq\f(Pt,E)＝3.8×1016.故D正确．故选BD.答案：BD9．如图所示，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R＝10cm，长为L＝100cm.一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离d＝4cm，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为r＝8cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出．光速为c＝3×108m/s；求：(1)玻璃对该单色光的折射率；(2)该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间．解析：(1)由题意可知，光线AB从圆柱体左端面射入，在柱体侧面发生全反射．sini＝eq\f(r,\r(r2＋d2))＝eq\f(2,\r(5))，n＝eq\f(sini,sinθ)，sinC＝eq\f(1,n)，sinθ＝cosC＝eq\r(1－sin2C)，得n＝eq\f(3,5)eq\r(5).(2)折射光BD在玻璃圆柱体内传播路程最长，因而传播时间最长．s＝eq\f(L,sinC)＝nL，v＝eq\f(c,n)，t＝eq\f(s,v)＝eq\f(n2L,c)＝6×10－9s.答案：(1)eq\f(3,5)eq\r(5)(2)6×10－9s10．(2022·全国甲卷)如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点．在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离．解析：光线在M点发生折射有sin60°＝nsinθ，由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则sinC＝eq\f(1,n)，C＝9