高中物理《光学》练习题（附答案解析）

高中物理《光学》练习题（附答案解析）

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一、单选题

1.下列说法正确的是（）

A.爱因斯坦提出光子的能量与光的波长成正比，即E=

B.法拉第预言电磁波的存在，赫兹则通过实验捕捉到电磁波

C.原子从低能级向高能级跃迁时放出光子

D.由c=X/可知，频率越大的电磁波，在真空中波长越小

2.首位通过实验捕捉到电磁波的科学家是（）

A.赫兹B.法拉第C.麦克斯韦D.奥斯特

3.关于电磁波和麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）

A.电磁波是一种物质，可以在真空中传播

B.电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场

C.变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场

D.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围一定产生均匀变化的电场

4.下列器件中，利用电流热效应工作的是（）

A.微波炉B.电视机C.电风扇D.电饭锅

5.如图所示，。0'是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于。0'轴等距离且平行的两束不

同单色细光束，从玻璃射出后相交于OO'下方的P点，由此可以得出的结论是（）

A.在同种玻璃中传播，A光的传播速度一定大于B光

B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，B光侧移量大

C.分别照射同一光电管，若B光能引起光电效应，A光一定也能

D.以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是A光

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6.某种透明玻璃圆柱体横截面如图所示，。点为圆心，一束单色光从A点射入，经B点射出圆柱体。下列

说法正确的是（）

A.光线进入玻璃后频率变大

B.若。增大，a可能变小

C.若0增大，光线在圆柱体内可能会发生全反射

D.若9增大，光线由A点至第一次射出时间变短

7.下列说法正确的是（）

A.光子的能量跟它的频率成反比

B.随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越强

C.一小段通电直导线所受磁场力的方向就是导线所在处的磁场方向

D.只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波

8.如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（）

B.遇到障碍物时，b光更容易发生明显的衍射现象

C.在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度

D.从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大

二、多选题

9.下列关于电磁波的说法不正确的是（）

A.只要空间某处有变化的电场和磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波

B.任何变化的磁场周围一定有电场

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C.能说明光具有波粒二象性的现象是光的反射和光电效应

D.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度不同

10.电磁波为信息的传递插上了翅膀。下列有关电磁波的说法正确的是（）

A.赫兹通过实验捕捉到了电磁波

B.空间只有一种频率的电磁波

C.电磁波需要介质才能传播

D.电磁波是一种物质，具有能量

11.氢原子能级图如图所示，氢原子从〃=4的能级向”=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从〃=3的能级向

〃=2的能级跃迁时辐射出可见光b,已知可见光光子能量范围为1.62eV:3.1leV,则（）

nE/eV

OO-------------------0

4---------------------0.85

3---------------------1.54

2--------------------3.4

-13.6

A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出7射线

B.氢原子从n=4的能级向〃=3的能级跃迁时会辐射出紫外线

C.在水中传播时，a光比b光的速度小

D.氢原子在〃=2能级时可吸收能量不小于3.4eV的光子而发生电离

12.《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨

则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在

过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是（）

A.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹

B.水滴对a光的临界角小于对b光的临界角

C.在水滴中，a光的波长大于b光的波长

D.a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距较小

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三、填空题

13.电磁波包含了7射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是

14.丹麦物理学家奥斯特发现了电流会产生磁场；英国物理学家发现了磁场可以产生电流，而从理

论上确定电和磁本质关系的是英国物理学家______o（两空均选填“库仑”、“法拉第”、“韦伯”或“麦克

斯韦”）

四、实验题

15.某同学用插针法测定玻璃的折射率。如图所示，他用两折射面平行的玻璃砖进行实验。

（1）为了提高准确度，《与？及巴与舄之间的距离应适当______（填“大些”或“小些”）。

（2）若入射角4太大，则折射光线______（填"会”或“不会”）在平行玻璃砖的下表面发生全反射。

16.在“用双缝干涉实验测量光的波长”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）,

并选用缝间距为d的双缝。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝间的距离为L,接通电源使光源正常工

作，发出白光。

滤

凸

光

光

透

源

片

镜

一

（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则目镜中―

A.可观察到水平方向的干涉条纹

B.可观察到竖直方向的干涉条纹

C.看不到干涉现象

（2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中

A.观察不到干涉条纹

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B.可观察到明暗相间的白条纹

C.可观察到彩色条纹

(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可。

A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动

C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距稍大些的双缝

(4)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游

标卡尺的读数分别为治、X2,则入射的单色光波长几=o

五、解答题

17.根据电磁波谱，指出波长为4687m、GZxlOln和2、10毋01的电磁波分别为哪种类型的电磁波。

18.如图所示为一个用折射率〃=2.4的透明介质做成的四棱柱ABCQ-44GR,其中小区=90。，

ZA5C=6O。，/8CD=9O。。现有一平行光束垂直于四棱柱侧面ABB|A入射，已知AZ)=J§cm,M=2cm,

AB=6cm,求：

(1)从侧面A84A入射到面8CCg上的光线经第一次反射后的反射光线与面CDRG的夹角：

(2)面8CC内上的发光面积。

19.如图所示，一束光线。从正方体透明冰砖的上表面。点射入，4。的投影。。垂直于正方体右侧面，入

射角为45°,冰砖的折射率为行，试回答：

①光线进入冰砖后能否在侧面上发生全反射

②若冰砖的厚度为百m,光在真空传播的速度为c=3.0x108m/s，求这束光线在冰砖中传播所用的最短时间。

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参考答案与解析：

1.D

【详解】A.爱因斯坦提出光子的能量与光的频率成正比，即有

E=hv

A错误；

B.麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹则通过实验捕捉到电磁波，B错误;

C.根据波尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时吸收光子，C错误；

D.根据

可知，频率越大的电磁波，在真空中波长越小，D正确。

故选Do

2.A

【详解】首位通过实验捕捉到电磁波的科学家是赫兹，A正确。

故选Ao

3.A

【详解】A.电磁波是一种物质，可以在真空中传播，故A正确；

B.变化电场周围才一定产生磁场，变化磁场周围才一定产生电场，故B错误；

CD.均匀变化的电场周围将产生恒定的磁场，均匀变化的磁场周围将产生恒定的电场，故CD错误。

故选A。

4.D

【详解】A,微波炉主要是利用高频电磁波加热食物，A错误；

B.电视机主要是把电磁信号转化为声、光的设备，B错误；

C.电风扇是把电能转化为机械能的设备，C错误；

D.电饭锅是利用电流热效应加热食物，D正确。

故选D。

5.C

【详解】A.由题图可得，A光的折射角大于B光的折射角，则在同种玻璃中传播，A光的折射率大于B光

的折射率。由公式v=£得，在同种玻璃中传播，A光的传播速度一定小于B光的传播速度，故A错误；

n

B.由于玻璃对A光的折射率大于B光的折射率，则根据折射定律可得，以相同角度斜射到同一玻璃板透过

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平行表面后，A光侧移量大，故B错误；

C.B光的折射率小，则其频率较小，若A、B光分别照射同一光电管，若B光能引起光电效应，A光一定

也能，故C正确；

D.A光的折射率大于B光的折射率，则A光发生全反射的临界角小于B光发生全反射的临界角，B光比较

不容易发生全反射，故以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能有到一种光时，一定是B光，故D

错误。

故选Co

6.D

【详解】A.光在不同介质中传播时频率不变，故A错误；

BC.由几何知识可得，光线在A点折射角等于它在B点入射角，根据光路可逆性，A点入射角。等于它在B

点折射角a,由于入射角不可能为90，所以光线在A点折射角不可能为临界角C,B点入射角也不可能为C,

光线在圆柱体内不可能发生全反射，故BC均错误；

D.若。增大，光线在A点折射角增大，根据几何知识可得，光线在玻璃内传播路程减小，光线由A点至第

一次射出时间变短，故D正确。

故选D.

7.B

【详解】A.由公式£=加，可知光子的能量跟它的频率成正比，A项错误；

B.随着温度的升高，热辐射中辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即波长较短的成分越来越强，B项

正确；

C.一小段通电直导线所受磁场力的方向与导线所在处的磁场方向垂直，C项错误；

D.只有周期性非均匀变化的电场或磁场，才会在其周围产生电磁波，D项错误。

故选B。

8.B

【详解】A.发生干涉的条件之一是两束光频率相同，由图可知，两束光在介质中的折射率的关系

%>%

折射率越大，光的波长越小，频率越大，故A错误；

B.波长越长时，越容易发生明显衍射现象，b光波长较大，更容易发生明显的衍射现象，故B正确；

C.根据公式

C

n=­

v

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可得

Va<Vb

故C错误；

D.根据临界角与折射率的关系

1

n=------

sinC

可得

ca<ch

故D错误。

故选B。

9.AC

【详解】A.只有振荡电场或振荡磁场，才会交替产生，形成电磁波，A错误：

B.根据麦克斯韦的电磁场理论，任何变化的磁场周围一定有电场，B正确；

C.光的反射说明光具有类似于实物粒子的特性，光电效应现象说明光又具有粒子性，C错误；

D.可见光是电磁波，超声波是振动产生的机械波，传播速度是不同的，D正确。

故选AC。

10.AD

【详解】A.麦克斯韦理论预测了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，A正确；

B.空间有很多不同频率的电磁波，B错误：

C.电磁波传播不需要介质，在真空中就能传播，C错误；

D.电磁波是一种看不见、摸不着的特殊的物质形态，其具有能量，D正确。

故选AD«

11.CD

【详解】A.Y射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，故A错误；

B.紫外线属于赖曼系，是氢原子从各高能级向”=1的能级跃迁时辐射出的，所以是氢原子从〃=4的能级

向〃=1的能级跃迁时辐射出的，故B错误；

C.根据跃迁规律可知从n=4向n=2跃迁时辐射光子的能量大于从n=3向n=2跃迁时辐射光子的能量,

根据e=可知可见光a的光子频率大于b,所以在水中a的折射率大于b的折射率，再由

v=£

n

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可得在水中传播时，a光比b光的速度小，故C正确；

D.欲使n=2的能级的氢原子发生电离，吸收的能量一定不小于3.4eV,故D正确。

故选CD。

12.ABD

【详解】A.雨后太阳光入射到水滴中发生折射时，不同颜色光折射率不同，偏折程度不同而形成彩虹，即

发生色散而形成彩虹，故A正确；

B.第一次折射时，入射角相同，a光的折射角较小，根据〃=理可知，a光的折射率较大，根据sinC=，

sinrn

可知，水滴对a光的临界角小于对b光的临界角，故B正确；

C.因为a光的折射率较大，所以a光频率较大，波长较短，故C错误；

D.根据-=4%可知，双缝条纹间距与波长成正比，a光波长较短，则条纹间距较小，故D正确。

a

故选ABDo

13.无线电波红外线紫外线Y射线

【详解】[1][2][3][4]电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X

射线和Y射线。

14.法拉第麦克斯韦

【详解】[1][2]英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，证明了由磁场可以产生电流；英国物理学家麦

克斯韦建立了电磁场理论，从理论上确定电和磁本质关系，并预言了电磁波的存在。

15.大些不会

【详解】（1）[1]为了提高准确度，4与尸2及8与B之间的距离应适当大些。

（2）[2]根据光路可逆原理，折射光不会在平行玻璃砖的下表面发生全反射。

16.BCBD##DB（*一斗”

6L

【详解】（1）[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，单缝、双缝均是竖直放置，则观察到

的是竖直方向的干涉条纹，故B正确，AC错误。

故选Bo

（2）[2]若取下红色滤光片，则观察到的是白光的干涉图样，白光干涉条纹中间为白色，两侧为彩色的条

纹，故AB错误，C正确。

故选Co

（3）[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式加=々丸可知，需要减小双缝到

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屏的距离L或增大双缝间的距离d,故AC错误，BD正确。

故选BDo

(4)[4]由图乙知A、B之间有6个条纹宽度，则

又知

AA^_A

d

两式联立得

GF一

6L

17.无线电波中的长波，紫外线，红外线

【详解】如图所示为电磁波谱

无线电波可见工

■筋友1，卜线口紫外%x。,谶丫辘

波长/m1021010-2io-4io-6io*io-'o10小

?!有—ne

收音机电视红夕隧理疗仪紫夕酸消毒灯X射线胶片伽马刀

由电磁波谱可知，波长为4687m的电磁波为无线电波中的长波，波长为6.2xl(f7m的电磁波为紫外线，波长

为2xl(f6m的电磁波为红外线。

18.(1)60°；(2)3cm2

【详解】(1)根据题意，在四棱柱横截面上画出光路图，如图所示

由几何关系可知

ZADC-120°

可得8面入射光线的入射角为30。,贝I」从侧面ABgA入射到面BCG4上的光线经第一次反射后的反射光

线与面CDDC的夹角为60。。

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(2)根据题意，由公式可得

sinC=—<-

2.42

可知，临界角小于30。，根据折射定律和反射定律画出截面上的光路图，如图所示

可知，光线从AF段入射，可以从B。段射出，光线从所段入射，无论是经反射，还是直接照射到BC,

在BC上的入射角均大于临界角，不能从BC上射出，由于