2025届高考物理二轮复习：第13讲　光学-专项训练 （含解析）

2025届高考物理二轮复习：第13讲　光学-专项训练
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.[2024·学军中学模拟] 光创造了色彩斑斓的世界.下列四种现象中,从应用光的原理上来说,不同于其他三个的是 (　)
A
B
C
D
2.[2024·学军中学模拟] 关于波粒二象性,下列说法正确的是 (　)
A.普朗克通过对黑体辐射的研究,提出光子的概念
B.爱因斯坦通过对光电效应的研究,提出了能量子的概念
C.德布罗意运用类比、对称的思想,提出了物质波的概念
D.康普顿发现X射线通过石墨散射时,散射光中出现波长大于入射波长的成分,说明光具有波动性
3.[2024·杭州模拟] 如图,一束激光在折射率自上而下逐渐变化的某材料中沿曲线传播,亮度左暗右亮.下列说法正确的是 (　)
A.激光从材料左端射入
B.材料的折射率自上而下逐渐减小
C.增加材料上下高度,光线能从上表面射出
D.增加材料左右长度,可能会形成对称的光路
4.如图甲所示,一均匀玻璃体上部为半球,下部为圆柱,已知半球的半径和圆柱的半径均为R,圆柱体高度也为R,在圆柱体的底部中心O点放一点光源,球冠上发光部分的表面积S=πR2(已知球冠表面积的计算公式为S=2πRh,R为球的半径,h为球冠的顶端到球冠底面圆心的高度,如图乙所示),不计二次反射后的光线折射,该玻璃对光的折射率为 (　)
A. B.
C. D.2
5.[2024·舟山模拟] 如图甲、乙所示是某同学在做光的单缝衍射和杨氏双缝干涉实验时,利用光照强度传感器测得的条纹相对光强I随水平距离x的分布图像.下列有关光的干涉和衍射现象说法正确的是 (　)
A.甲发生的是干涉现象,乙发生的是衍射现象
B.无论发生甲、乙哪种现象,当只减小单缝宽度时,两现象条纹间距均变大
C.当所用光线由红光变成蓝光时,甲现象条纹间距变大,乙现象条纹间距减小
D.发生甲现象时,说明光没有沿直线传播
6.[2024·嘉兴模拟] 如图所示,过玻璃球球心的平面内,一束红、蓝复合光入射到玻璃球表面.a、b是该复合光经两次折射和一次反射后的出射光,则a、b两种光判断错误的是 (　)
A.a一定是蓝光
B.b一定是蓝光
C.从玻璃球出射的折射角相等
D.b在玻璃中传播时间一定长
7.北京正负电子对撞机是我国的一座重大科学装置.正负电子对撞机是一种高能物理实验设备,它的作用是通过将正电子和负电子加速到接近光速,然后让它们碰撞,以探索宇宙的基本结构和性质.动能大小均为Ek的一对正、负电子相向运动发生对撞并湮灭,产生一对光子.已知正、负电子的静止质量均为m,光在真空中的传播速度为c,则所产生的一个光子的动量大小为 (　)
A. B.mc
C.-mc D.+mc
8.(不定项)[2024·温州模拟] 分别用波长为λ和3λ的光照射同一种金属,打出的光电子的最大初速度之比为2∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,那么下列说法正确的是 (　)
A.该种金属的逸出功为
B.该种金属的截止频率为
C.当用波长为3λ的光来照射这种金属时,加上的正向电压,则光电流一定饱和
D.如果用波长为2λ的光来照射这种金属,加上的反向电压,则光电流一定为零
9.(不定项)[2024·舟山模拟] 如图所示,分别用a、b两束单色光照射阴极K均可产生光电流.调节滑片P,当光电流恰好减小到零时,对应的电压表示数分别为Ua、Ub,已知UaA.a光的光照强度比b光的光照强度要弱
B.a光的光子动量小于b光的光子动量
C.若a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置得到干涉图样,则a光条纹间距小
D.若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气,a光发生全反射的临界角大
10.[2024·长兴中学模拟] 如图所示,平行玻璃砖下表面镀有反射膜,两束细平行单色光a、b从空气斜射到玻璃砖上表面,入射点分别为O1、O2,两光线刚好从玻璃砖上表面同一点P射出,已知玻璃砖对a、b两单色光的折射率均大于.下列说法中正确的是 (　)
A.在玻璃中b光的传播速度比a光大
B.若a、b两束光通过同一个双缝干涉装置,则b光对应的条纹间距较大
C.若a、b两束光同时从玻璃砖上表面射入,则a光比b光先从P点射出
D.增大b光的入射角,当b光从玻璃砖上表面射出时,有可能发生全反射
11.[2024·台州模拟] 屏幕上有一面积为A(面积较小)的光能接收器,光能接收器正上方距离为d处有功率恒定的点光源S,光能接收器接收到的光能功率为P,现在屏幕上方距离为2d处增加一个与屏幕平行的平面镜,不考虑光经平面镜反射及传输时的能量损失.则下列说法正确的是 (　)
A.点光源S的辐射功率为
B.放上平面镜后,接收器接收到的光能功率为P
C.放上平面镜后,接收器接收到的光能功率为P
D.放上平面镜后,屏幕上会出现明暗相间的直条纹
12.[2024·山东卷] 检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹.若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是 (　)
A.滚珠b、c均合格
B.滚珠b、c均不合格
C.滚珠b合格,滚珠c不合格
D.滚珠b不合格,滚珠c合格
参考答案与详细解析
1.B　[解析] 水中明亮的气泡、光纤通讯、海市蜃楼均是由于光的全反射形成的,只有立体电影是利用光的偏振,故选B.
2.C　[解析] 普朗克通过对黑体辐射的研究,提出了能量子的概念,而爱因斯坦通过对光电效应现象的研究,提出了光子的概念,故A、B错误;德布罗意运用类比、对称的思想首先提出了物质波的猜想,而电子衍射实验证实了他的猜想,故C正确;康普顿发现X射线通过石墨散射时,散射光中出现波长大于入射波长的成分,这需要用动量解释,说明光具有粒子性,D错误.
3.D　[解析] 右端光强度大,则激光从材料右端射入,故A错误;光从右向左传播过程中,光线与法线夹角越来越大,说明材料的折射率自下而上逐渐减小;增加材料左右长度,当光线的入射角合适时,光线在某个界面发生全反射,向下偏折后,从光疏介质进入光密介质,可能会形成对称的光路,故B错误,D正确;增加材料上下高度,光线发生偏折的次数增多,入射角越来越大,必然会出现入射角大于临界角,发生全反射,光线不能从上表面射出,故C错误.
4.D　[解析] 球冠上发光部分的表面积S=πR2,已知球冠表面积的计算公式为S=2πRh,则πR2=2πRh,如图,分析几何关系知h=R-Rcos α,联立解得cos α=,结合图知α=60°,由图可知α=2β,则β=30°,根据题意知,入射角为β=30°时恰好发生全反射,则该玻璃对光的折射率为n==2,故D正确.
5.D　[解析] 单缝衍射实验中,中间条纹宽度最大且最亮,可知中间光强最强,而在双缝干涉实验中,形成的明暗条纹间距相等,根据干涉的叠加原理可知,明条纹中心处光强最强,因此可判断,图甲发生的是衍射现象,图乙发生的是干涉现象,故A错误;单缝衍射中,只减小单缝宽度时,甲现象条纹间距变大,而双缝干射中条纹间距Δx=λ,式中d为双缝宽度,则可知,条纹间距与单缝宽度无关,故B错误;由于红光波长大于蓝光波长,当所用光线由红光变成蓝光时,单缝衍射中,中央明纹宽度与波长成正比,可知甲现象条纹间距变小,而双缝衍射中条纹间距Δx=λ,可知乙现象条纹间距减小,故C错误;甲现象为光的衍射,即光绕过障碍物继续传播,可知发生甲现象时,说明光没有沿直线传播,故D正确.
6.A　[解析] 由题意可得,红、蓝复合光在玻璃球中的光路图如图所示,b光的偏折程度较大,说明玻璃球对b光的折射率较大,则b光的波长较小,频率较大,则b应是蓝光,a是红光,A错误,符合题意,B正确,不符合题意;由光路可逆性原理可知,a、b两种光从玻璃球出射的折射角相等,C正确,不符合题意;由光路图可知,b光在玻璃球中的运动路程大于a光在玻璃球中的运动路程,玻璃球对b光的折射率较大,由v=可知,b光在玻璃球中的传播速度小于a光在玻璃球中传播速度,因此b在玻璃中传播时间较长,D正确,不符合题意.
7.D　[解析] 设光子的动量为p,根据能量守恒定律有2(Ek+mc2)=2ε,而光子的能量为ε=hν=pλν=pc,则p=+mc,故选D.
8.BD　[解析] 打出的光电子的最大初速度之比为2∶1,则打出的光电子的最大初动能之比为4∶1,根据Ek=hν-W0,有∶=4∶1,解得W0=,则截止频率νc==,故A错误,B正确;当用波长为3λ的光来照射这种金属时,由于阴极和阳极板结构不明确等多种因素,无法计算光电流达到饱和时的正向电压,需要实验来确定,故C错误;如果用波长为2λ的光来照射这种金属,有h-W0=eUc,解得Uc=,由于>Uc,所以加上的反向电压,则光电流一定为零,选项D正确.
9.BD　[解析] 根据题意可知,a光对应的遏止电压小于b光对应的遏止电压,根据动能定理结合爱因斯坦光电效应方程可知eUc=hν-W0=h-W0,可得νa<νb,λa>λb,根据已知条件只能判断两者的频率关系,无法判断光照强度的强弱关系,故A错误;a光的波长大于b光的波长,根据p=,可知a光的光子动量小于b光的光子动量,故B正确;a光的波长大于b光的波长,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,若a、b两束单色光分别经过同一双缝干涉装置得到干涉图样,则a光条纹间距大,故C错误;光的频率越小,则折射率越小,根据临界角公式sin C=,可知临界角越大,所以若a、b两束单色光都从同一玻璃砖射向空气,则a光发生全反射的临界角大,故D正确.
10.C　[解析] 设a、b两单色光的入射角为α,玻璃砖厚度为h,折射角分别为θ1、θ2,作出光路图如图所示,由于两光线刚好从玻璃砖上表面同一点P射出,则有2htan θ1>2htan θ2,可知θ1>θ2,根据n1==,n2==,可知v1>v2,即在玻璃中b光的传播速度比a光小,A错误;在玻璃中b光的传播速度比a光小,则在玻璃中b光的波长比a光小,根据Δx=λ可知,若a、b两束光通过同一个双缝干涉装置,则b光对应的条纹间距较小,B错误;a、b两束光在玻璃砖中传播的时间分别为t1===,t2===,由于玻璃砖对a、b两单色光的折射率均大于,根据sin C=<=sin 45°,有C<45°,则2θ2<2θ1<2C<90°,sin 2θ211.C　[解析] 依题意,可得P=P辐射,解得P辐射=P,故A错误;放上平面镜后,接收器接收到的光能功率为P'=P+P辐射=P,故B错误,C正确;放上平面镜后,屏幕上会出现明暗相间的以光能接收器为圆心的同心圆条纹,故D错误.
12.C　[解析] 单色平行光垂直照射平板玻璃,从两平板玻璃间形成的空气膜的上、下界面(即上玻璃板的下表面和下玻璃板的上表面)反射的光在上玻璃上表面发生干涉,形成干涉条纹,光的路程差为空气膜厚度的两倍,根据光的干涉知识可知,同一条干涉条纹位置处光的路程差相等,所以滚珠a的直径与滚珠b的相等,即滚珠b合格,而不同的干涉条纹位置处光的路程差不同,所以滚珠a的直径与滚珠c的不相等,即滚珠c不合格,C正确.