（天津專用）2020高考物理二輪復習 專題提升訓練15 光學（含解析）

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1、專題提升訓練15　光學 一、單項選擇題(本題共3小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的) 1.(2019·天津和平區(qū)二模)與早期的電纜傳輸信息相比,光纖通信具有各方面壓倒性的優(yōu)勢。根據(jù)傳輸效率的考量,目前光纖信號傳輸主要采用以下三種波長的激光:850 nm、1 310 nm、1 550 nm,均大于紅光波長(630~760 nm)。下列關于光纖的相關說法正確的有(　　) A.光纖通信利用的是光的全反射原理 B.光纖中的激光能使熒光物質發(fā)光 C.若用紅光照射某光電管能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象,光纖中的激光一定也可以 D.若換用可見光傳輸信號,其在光纖中的傳播速度比現(xiàn)有的三種

2、激光更快 答案:A 解析:全反射的條件是光從光密介質進入光疏介質,入射角大于等于臨界角,光纖通信中,內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率,光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射,故A正確;激光的波長大于紅光,頻率低,不能使熒光物質發(fā)光,故B錯誤;激光的波長大于紅光,則頻率小于紅光,根據(jù)光電效應現(xiàn)象可知,紅光照射發(fā)生光電效應現(xiàn)象,則激光不一定發(fā)生,故C錯誤;可見光的波長短,頻率高,傳播速度小,故D錯誤。 2.(2019·天津南開區(qū)月考)如圖所示,一束復合光沿半徑方向從A點射入半圓形玻璃磚,在O點發(fā)生反射和折射,a、b為折射光,c為反射光。下列說法正確的有(　　) A.用a、b光分別照射同一單

3、縫做衍射實驗,a光的中央亮紋比b光的中央亮紋窄 B.單色光a通過玻璃磚所需的時間小于單色光b通過玻璃磚所需的時間 C.保持復合光沿半徑方向入射到O點,若入射點由A向B緩慢移動,則c光逐漸變暗 D.用a、b光分別照射同一光電管,只有一種光能引起光電效應,則一定是a光 答案:B 解析:a光的偏折程度比b光的小,所以玻璃對a光的折射率較小,故a光的頻率小,波長長,所以用a、b光分別照射同一單縫做衍射實驗,a光的中央亮紋比b光的中央亮紋寬,衍射現(xiàn)象明顯,故A錯誤;a光的折射率小于b光的折射率,由v=cn分析可知,a光在玻璃中的傳播速度大于b光在玻璃中的傳播速度,故單色光a通過玻璃磚所需的時間

4、小于單色光b通過玻璃磚所需的時間,故B正確;入射點由A向B緩慢移動,光線射到直邊的入射角增大,反射光增強,折射光減弱,則知c光逐漸變亮,故C錯誤;a光的折射率小于b光的折射率,所以a光的頻率小于b光的頻率,故用a、b光分別照射同一光電管,只有一種光能引起光電效應,則一定是b光,故D錯誤。 3.一束平行光照射在雙縫上,在縫后屏上得到干涉條紋,下列說法不正確的是(　　) A.增大雙縫到屏的距離,條紋間距變大 B.入射光波長變短,光強不變,條紋間距不變 C.入射光頻率變化時條紋間距跟著變化 D.在水里做該實驗,同樣條件下的條紋間距會變化 答案:B 解析:根據(jù)Δx=ldλ可得增大雙縫

5、到屏的距離l,條紋間距變大,故A正確;入射光的強度與入射光的波長無關,故入射光的強度改變,但波長變短時,條紋間距減小,故B不正確;入射光的頻率改變時,入射光的波長就發(fā)生改變,則條紋間距會隨之發(fā)生改變,故C正確;在水里做雙縫干涉實驗,使光的傳播速度變小,由于光的頻率不變,所以波長變小,故條紋間距變小,故D正確。 二、多項選擇題(本題共3小題,在每小題給出的四個選項中,有多個選項是符合題目要求的) 4.(2019·福建泉州模擬)下列說法正確的是(　　) A.波的圖像表示介質中“某個質點”在“各個時刻”的位移 B.當波源與觀察者相互遠離時,觀察到的波頻率變小 C.肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折

6、射現(xiàn)象造成的 D.狹義相對論認為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的 答案:BD 解析:波的圖像表示介質中“各個質點”在“某個時刻”的位移,選項A錯誤;根據(jù)多普勒效應可知,當波源與觀察者相互遠離時,觀察到的波頻率變小,選項B正確;肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象造成的,選項C錯誤;狹義相對論認為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的,選項D正確。 5.(2019·山西聯(lián)考)下列說法正確的是(　　) A.日光燈是紫外線的熒光效應的應用 B.單擺在做受迫振動時,它的周期等于單擺的固有周期 C.機械波從一種介質進入另一種介質后,它的頻率保持不變 D.麥克斯韋第一次用

7、實驗證實了電磁波的存在 答案:AC 解析:日光燈是紫外線的熒光效應的應用,故A正確;單擺在做受迫振動時,它的周期等于驅動力的周期,故B錯誤;機械波的頻率由波源決定,和介質無關,故C正確;麥克斯韋預言了電磁波的存在,赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在,故D錯誤。 6.(2019·浙江嘉興質檢)一束白光從水中射入真空的折射光線如圖所示,若保持入射點O不變而逐漸增大入射角,下述說法中正確的是(　　) A.若紅光射到P點,則紫光在P點上方 B.若紅光射到P點,則紫光在P點下方 C.紫光先發(fā)生全反射,而紅光后發(fā)生全反射 D.當紅光和紫光都發(fā)生全反射時,它們的反射光線會射到水底的同一點

8、 答案:BCD 解析:同一種介質對紫光的折射率大,而對紅光的折射率小,同一入射角時,紫光的折射角大,所以紫光在P點下方,A錯誤,B正確;同理,紫光的臨界角小,紫光先達到臨界角發(fā)生全反射,紅光后達到臨界角發(fā)生全反射,C正確;根據(jù)光的反射定律,紅光和紫光都發(fā)生全反射時,反射光線的傳播方向一致,所以它們的反射光線射到水底時是在同一點,D正確。 三、計算題(本題共2小題,須寫出規(guī)范的解題步驟) 7.(2019·河南開封模擬)在水平桌面上有一個倒立的玻璃圓錐,其頂點恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖所示。有一半徑為r=0.1 m的圓柱形平行光束垂直入射到

9、玻璃圓錐上表面,光束的中心軸與圓錐的軸重合,已知玻璃的折射率為n=1.73。 (1)光線1能不能在圓錐的側面B點發(fā)生全反射? (2)光線1經(jīng)過圓錐側面B點后射到桌面上某一點所用的總時間是多少?(結果保留三位有效數(shù)字) 答案:(1)能　(2)1.58×10-9 s 解析:(1)由題知臨界角C滿足sinC=1n=11.73≈0.6 則30°C,光線1能在B點發(fā)生全反射。 (2)如圖所示,由幾何關系得: lBE=lEF=2rsin60°=3r 光在玻璃中的速度v=cn 所以總時間t=lBEv+lEFc≈1.58×10-9s。 8.(201

10、9·廣東佛山質檢)如圖所示,跳水比賽的1 m跳板伸向水面,右端點距水面高1 m,A為右端點在水底正下方的投影,水深h=4 m,若跳水館只開了一盞黃色小燈S,該燈距跳板右端水平距離x=4 m,離水面高度h0=4 m,現(xiàn)觀察到跳板水下陰影右端點B到A的距離AB=133 m。求: (1)該黃色光在水中的折射率; (2)若在水底A處放一物體,則站在跳板右端向下看,該物體看起來在水下多深處。 答案:(1)43　(2)3 m 解析:(1)如圖所示,由幾何關系可知lGS=x2+(h0-1)2=5m,lSClGS=lSJlSD,得lSD=203m,則lDJ=163m,故lAE=163m-4m=43m,lBE=lAB-lAE=3m。則有sini=45,sinr=35,由折射定律可知n=sinisinr=43。 (2)如圖所示,設A的視深為h',從A上方看,光的入射角及折射角均很小,sinθ≈tanθ ∠D'OC=∠BA'O=α,∠AOD=∠BAO=β 由折射定律n=sinαsinβ≈tanαtanβ=hh'=43 得h'=3m。 - 4 -