高考物理二輪復(fù)習(xí)精講精練專題12 光學(xué)（精練）（解析版）

專題12光學(xué)（精練）一、單項(xiàng)選擇題1．豎立的櫥窗玻璃比一般的玻璃厚，小紅想測量它的厚度，于是用一支激光筆發(fā)出的激光束照射玻璃，入射角為SKIPIF1<0，如圖所示，反射后在足夠長的豎直木板上出現(xiàn)了幾個亮度逐漸減弱但間隔均勻的亮斑，已知該玻璃折射率SKIPIF1<0為1.5，則下面說法正確的是（）A．逐漸增大SKIPIF1<0到某一角度（SKIPIF1<0），亮斑會突然消失B．增加木板與玻璃的距離，亮斑間距不變C．減小SKIPIF1<0角，相鄰亮斑間距會增大D．僅換用頻率較小的激光，木板上相鄰亮斑間的距離減小【答案】B【詳解】光路圖如圖所示A．光線OC是經(jīng)過界面直接反射的光線，入射角小于SKIPIF1<0，隨入射角增大，光線OC射到紙板上的光斑不會消失。光線BD是經(jīng)過折射、反射、再折射射到紙板上的光線，入射角小于SKIPIF1<0，根據(jù)全反射條件和幾何知識可知，在B點(diǎn)不會發(fā)生全反射，亮斑不會消失，故A錯誤；B．由光路圖和幾何知識可知，OC和BD平行，增加木板與玻璃的距離，亮斑間距不變，故B正確；C．根據(jù)折射定律有SKIPIF1<0由幾何關(guān)系有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0減小SKIPIF1<0角，相鄰亮斑間距會減小，故C錯誤；D．換用頻率較小的激光，折射率減小，根據(jù)C中結(jié)論可知木板上相鄰亮斑間的距離增大，故D錯誤。故選B。2．如圖甲所示，某種油量計是由許多透明等厚的薄塑料片疊合而成的，每個薄片的形狀如圖乙所示，其底部為等腰直角三角形，薄片的長度不等。把這一油量計固定在油箱內(nèi)，通過觀察窗口可以清晰看到油量計的上表面有一條明暗分界線，從而可知箱內(nèi)剩余油的多少。已知塑料的折射率為n，當(dāng)油箱中有半箱油時，油量計的上表面（）A．左暗右明，且SKIPIF1<0 B．左明右暗，且SKIPIF1<0C．光線由塑料射入油中時將發(fā)生全反射 D．剩余油越多，明暗分界線越靠近右側(cè)【答案】B【詳解】AB．當(dāng)油箱中有半箱油時，在右側(cè)塑料薄片插入油中，因?yàn)橛偷恼凵渎蚀笥谒芰系恼凵渎剩饩€在塑料和油的界面處發(fā)生折射進(jìn)入油中，所以看起來是暗的；同理，左側(cè)時塑料的折射率大于空氣的折射率，光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全反射返回油量計的上端面并射出，所以此時看起來是明亮的，所以可得左明右暗；同時要使光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全反射，根據(jù)幾何知識可得臨界角必須滿足SKIPIF1<0根據(jù)公式SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0，A錯誤，B正確；C．油的折射率大于塑料的折射率，所以光線由塑料射入油中不可能發(fā)生全反射，C錯誤；D．剩余油越多，此時右側(cè)的插入油中的塑料薄片越多，根據(jù)前面分析此時看起來暗的部分越多，所以可得明暗分界線越靠近左側(cè)，D錯誤。故選B。3．光總是走時間最短的路徑。我們在生活中如果也類比光的傳播路徑行動，會最快到達(dá)目的地。如圖甲，你以恒定的速率從A點(diǎn)到B過程中需要到河邊取一下水，則類比光的反射路徑時間最短。如圖乙，小明在海灘上A處發(fā)現(xiàn)小張在海中B處呼救，已知小明在海灘上奔跑的速度為SKIPIF1<0，在海水里游泳的速度為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，那么小明應(yīng)該沿圖乙中哪條路線去救人用時最短（）A．沿路線①，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別為路線與海岸線的夾角B．沿路線②，沿AB連線方向直線前進(jìn)，總路程最短C．沿路線③，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別為路線與海岸線的夾角D．沿路線④，先到最接近B的海邊，再垂直海岸到B，海水中路程最短【答案】C【詳解】根據(jù)題意，可理解為求由A點(diǎn)發(fā)出的光沿何種路徑到達(dá)B。AB．由題知，人在海灘上的速度大于在海水上的速度，則海灘上相當(dāng)于光疏介質(zhì)，海水上相當(dāng)于光密介質(zhì)，則入射角應(yīng)該大于折射角，故AB錯誤；CD．根據(jù)折射定律應(yīng)有SKIPIF1<0根據(jù)SKIPIF1<0（其中v相當(dāng)于v2，c相當(dāng)于v1），應(yīng)有SKIPIF1<0聯(lián)立可得SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0分別為路線與海岸線的夾角，故C正確，D錯誤。故選C。4．冰雕展上有一塊邊長為1m的立方體的冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為SKIPIF1<0，在SKIPIF1<0處安裝了一盞可視為點(diǎn)光源的燈，已知冰塊的折射率為1.3。下列說法正確的是（

）A．光在冰塊中發(fā)生全反射的臨界角為C，可知SKIPIF1<0B．由燈直接發(fā)出的光照到冰塊四個側(cè)面時都能從側(cè)面射出C．由燈直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時都能從上表面射出D．從冰塊正上方沿SKIPIF1<0方向觀察，點(diǎn)光源的視深仍是1m【答案】C【詳解】A．由SKIPIF1<0故A錯誤；BC．如圖所示在直角SKIPIF1<0中，由幾何關(guān)系可知SKIPIF1<0則SKIPIF1<0所以由燈直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時都能從上表面射出，而SKIPIF1<0所以由燈直接發(fā)出的光照到冰塊四個側(cè)面時不是都能從側(cè)面射出，故B錯誤，C正確；D．實(shí)深是AB，視深為h，根據(jù)折射率定義式結(jié)合幾何關(guān)系可知SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0故D錯誤。故選C。5．如圖所示，一細(xì)束白光經(jīng)過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越大B．若b光照射某金屬可發(fā)生光電效應(yīng)，則c光照射該金屬也一定能發(fā)生光電效應(yīng)C．若分別讓a、b、c三色光經(jīng)過一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大D．若讓a、b、c三色光以同一入射角，從同一介質(zhì)射入空氣中，b光恰能發(fā)生全反射，則c光也一定能發(fā)生全反射【答案】A【詳解】A．由圖可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式SKIPIF1<0可得a、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越大，故A正確；B．光電效應(yīng)方程為SKIPIF1<0若b光照射某金屬可發(fā)生光電效應(yīng)，則c照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，因?yàn)閏光的折射率小頻率低，b光的折射率大頻率高，故B錯誤；C．c光的波長最長，a光的波長最短，由于干涉條紋的間距與波長成正比，則a光的干涉條紋間距最小，故C錯誤；D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由臨界角公式SKIPIF1<0可得a的臨界角最小，c的臨界角最大，若讓a、b、c三色光以同一入射角，從同一介質(zhì)射入空氣中，b光恰能發(fā)生全反射，則c光一定沒有發(fā)生全反射，故D錯誤。故選A。6．如圖所示，一束含有兩種頻率的復(fù)色光斜射向一塊厚玻璃磚，玻璃磚的另一面涂有水銀，光線經(jīng)折射、反射、再折射后從玻璃磚入射面一側(cè)射出，分成了兩束單色光a和b、則下列說法正確的是（

）A．a(chǎn)、b兩束出射光不會是平行的B．用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光條紋間距小于b光條紋間距C．在玻璃磚中a光的速度比b光的速度小D．若將該復(fù)色光從玻璃磚斜射向空氣中，逐漸增大光在玻璃中的入射角，則在空氣中的折射光，b光最先消失【答案】D【詳解】A．作出光路圖如圖所示因?yàn)閍、b兩光在左邊表面的折射角與反射后在左邊表面的入射角分別相等，根據(jù)幾何知識可知出射光束一定相互平行，A錯誤；B．根據(jù)頻率越大，折射率越大以及c=λf因?yàn)閎光偏折大因此光的頻率大，即b光的波長小于a光的波長結(jié)合SKIPIF1<0可知用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)，b光干涉條紋間距小于a光干涉條紋間距，B錯誤；C．根據(jù)公式SKIPIF1<0可知，折射率越大，速度越小，而由B項(xiàng)可知，b光的頻率大，故b光的速度小，C錯誤；D．由B項(xiàng)可知，b光的頻率大，則b光的折射率也越大，由SKIPIF1<0可得，從玻璃射向空氣中，b光的全反射臨界角越小，故b光最先消失，D正確。故選D。7．某一質(zhì)檢部門為檢測一批礦泉水的質(zhì)量，利用干涉原理測定礦泉水的折射率。方法是將待測礦泉水填充到特制容器中（不考慮器壁對光的影響），放置在雙縫與熒光屏之間（之前為空氣），如圖所示，特制容器未畫出，通過比對填充后的干涉條紋間距x2和填充前的干涉條紋間距x1就可以計算出該礦泉水的折射率。若實(shí)驗(yàn)測得雙縫間距d=0.4mm，縫屏間距L=0.6m，x1=0.75mm，x2=0.60mm，則該礦泉水的折射率為（）A．1.25 B．1.35 C．1.45 D．1.50【答案】A【詳解】由雙縫干涉條紋間距公式可得SKIPIF1<0根據(jù)折射率表達(dá)式，有SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0=1.25故選A。8．G1、G2為放在水平面上的高度略有差別的兩個長方體，為了檢查這兩個長方體的上表面是否相互平行，檢測員用一塊標(biāo)準(zhǔn)的平行透明平板T壓在G1、G2的上方，T與G1、G2支架分別形成尖劈形空氣層，如圖所示。G1、G2的上表面與平板的夾角分別為α和β，P為平板T上表面上的一點(diǎn)。用單色光從上方照射平板T，G1、G2的上方都能觀察到明顯的干涉條紋可以推知（）A．若α=β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距B．若α>β，則G1上方的干涉條紋間距大于G2上方的干涉條紋間距C．若將G1、G2的間距縮短些，則G1上方的干涉條紋分布變得更密D．若在P處用較小的力下壓平板T，則G1上方的干涉條紋分布變密【答案】C【詳解】AB．設(shè)物體上表面與平板的夾角為θ，相鄰亮條紋的間距為SKIPIF1<0，由空氣薄膜干涉條件，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0若α=β，則G1上方的干涉條紋間距等于G2上方的干涉條紋間距，若α>β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距，故AB錯誤；C．若將G1、G2的間距縮短些，則α增大，可知G1上方的干涉條紋分布變得更密，故C正確；D．若P在兩長方體間，在P處用較小的力下壓平板T，則α減小，可知G1上方的干涉條紋分布變疏，故D錯誤。故選C。9．劈尖干涉是一種薄膜干涉，可以用來檢測玻璃的光滑程度。將一標(biāo)準(zhǔn)平板玻璃放置在另一待檢測平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜，當(dāng)光從上方入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖所示。如果從所示裝置中添加一張紙片，關(guān)于從上往下看到的干涉條紋，下列描述正確的是（）A．P為凸處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)增加B．P為凸處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)減少C．P為凹處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)增加D．P為凹處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)減少【答案】C【詳解】薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條紋可知，P處檢查平面左邊的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相等，知P處凹陷，根據(jù)干涉條紋的公式Δx=SKIPIF1<0λ如果增加一張紙片，d增大，條紋寬度變窄，那么PQ之間的條紋增加。故選C。10．下列光學(xué)現(xiàn)象說法正確的是（）A．泊松亮斑是由于光線偏離了原來的直線傳播方向，即發(fā)生了光的折射B．胸透又稱為X光透視，是利用了光的衍射C．觀看3D電影時，佩戴的偏振眼鏡的兩個鏡片的透振方向相互垂直D．兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋【答案】C【詳解】A．泊松亮斑是由于光的衍射，即光可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，而光的折射是光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的過程中，傳播方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的一種現(xiàn)象，故A錯誤；B．胸透又稱為X光透視，是利用了X射線的穿透性，故B錯誤；C．觀看3D電影時，佩戴的偏振眼鏡的兩個鏡片的透振方向相互垂直，使雙眼分別觀察到兩幅獨(dú)立的畫面并進(jìn)行疊加，形成立體的視覺感受，故C正確；D．兩束激光產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件是頻率相同，所以兩束頻率不同的激光不能產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，故D錯誤。故選C。多項(xiàng)選擇題11．如圖所示的玻璃磚內(nèi)存在一三角形的氣泡，由兩種色光組成的細(xì)光束平行于三角形氣泡的上底邊射入玻璃磚，該光束經(jīng)偏折后兩種色光射到M、N兩點(diǎn)。則下列說法正確的是（）A．如果M是藍(lán)光，則N可能是黃光B．如果M是藍(lán)光，則N可能是紫光C．射到N點(diǎn)的色光在玻璃中的傳播速度較小D．從M、N射出的光束與入射光平行【答案】BC【詳解】AB．細(xì)光束由玻璃射入空氣，折射角應(yīng)大于入射角，且折射率越大的折射角越大，由圖可知射到N點(diǎn)的色光折射率較大，因此M是藍(lán)光，則N可能是紫光，故A錯誤，B正確；C．射到N點(diǎn)的色光折射率大，由公式SKIPIF1<0可知射到N點(diǎn)的色光在玻璃中的傳播速度較小，故C正確；D．由于氣泡為三角形，根據(jù)折射定律和幾何知識，可知出射光線不可能與入射光平行，故D錯誤。故選BC。12．如圖所示為某種透明介質(zhì)制成的半徑SKIPIF1<0的球形棱鏡，SKIPIF1<0為棱鏡的直徑，O為球心，在P點(diǎn)有一單色光源，能向棱鏡中射入方向不同的細(xì)光束。已知朝O點(diǎn)射入的光束經(jīng)時間SKIPIF1<0由Q射出，光在真空的速度為SKIPIF1<0，忽略光束在棱鏡中的多次反射。則下列說法正確的是（）A．該單色光在透明介質(zhì)中的傳播速度為SKIPIF1<0B．透明介質(zhì)的折射率為SKIPIF1<0C．從P點(diǎn)與SKIPIF1<0成60°夾角射入的細(xì)光束可以射出棱鏡D．細(xì)光束能射出棱鏡的點(diǎn)到SKIPIF1<0的最近距離為SKIPIF1<0E．細(xì)光束能射出棱鏡的點(diǎn)到SKIPIF1<0的最遠(yuǎn)距離為SKIPIF1<0【答案】ABE【詳解】A．光束在透明介質(zhì)中的速度為SKIPIF1<0，Ａ正確；B．則透明介質(zhì)的折射率為SKIPIF1<0，B正確；C．假設(shè)由P到A的光線剛好從棱鏡中射出，光路圖如圖所示，則SKIPIF1<0等于臨界角C，則SKIPIF1<0則有臨界角SKIPIF1<0可知從P點(diǎn)與SKIPIF1<0成60°夾角射入的細(xì)光束會產(chǎn)生全反射，不可以射出棱鏡，C錯誤；

DE．由題意可知，光線能從Q點(diǎn)射出，則細(xì)光束能射出棱鏡的點(diǎn)到PQ的最近距離為0；由幾何關(guān)系可知SKIPIF1<0，所以SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0細(xì)光束能射出棱鏡的點(diǎn)到PQ的最遠(yuǎn)距離為SKIPIF1<0，選項(xiàng)D錯誤，E正確。故選ABE。13．光纖通信采用的光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套組成，長為L，其側(cè)截面如圖所示，一復(fù)色光以一定的入射角（i≠0）從軸心射入光導(dǎo)纖維后分為a、b兩束單色光，已知內(nèi)芯材料對a光的折射率為SKIPIF1<0，真空中的光速為c。下列說法正確的是（

）A．在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的傳播速度比b單色光大B．入射角i由SKIPIF1<0逐漸增大時，a單色光全反射現(xiàn)象先消失C．從空氣射入光導(dǎo)纖維，a、b單色光的波長都變長D．若入射角SKIPIF1<0時，a、b單色光在內(nèi)芯和外套界面都發(fā)生全反射，則a單色光在介質(zhì)中傳播的時間為SKIPIF1<0【答案】ABD【詳解】A．由圖可知，在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的折射角比b單色光大，根據(jù)折射定律SKIPIF1<0在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的折射率比b單色光小，又由SKIPIF1<0可知，在內(nèi)芯介質(zhì)中a單色光的傳播速度比b單色光大，故A正確；B．根據(jù)折射定律可知，入射角i由SKIPIF1<0逐漸增大時，a、b單色光的折射角都增大，a單色光的折射角大于b單色光，導(dǎo)致a、b單色光在到達(dá)內(nèi)芯和外套界面時的入射角都減小，且a單色光入射角小于b單色光，由于a單色光的折射率比b單色光小，根據(jù)SKIPIF1<0可知，a單色光發(fā)生全反射的臨界角大于b單色光，則a單色光全反射現(xiàn)象先消失，故B正確；C．由于光在不同介質(zhì)中的頻率不變，根據(jù)SKIPIF1<0傳播速度減小，由SKIPIF1<0波長減小，故C錯誤；D．當(dāng)入射角SKIPIF1<0時，設(shè)a單色光的折射角為r，根據(jù)折射定律有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知SKIPIF1<0根據(jù)幾何關(guān)系可知，a單色光的傳播距離為SKIPIF1<0由SKIPIF1<0傳播速度為SKIPIF1<0則a單色光在介質(zhì)中傳播的時間為SKIPIF1<0故D正確。故選ABD。14．一個水平放置的透明球殼內(nèi)一半的體積充滿了某種均質(zhì)透明膠體，如圖所示。為了研究膠體的折射率，用一激光筆從下半部分的C點(diǎn)射向球心O，在球殼的上半部分D點(diǎn)接收到光線。將激光筆從C點(diǎn)向A移動，移動過程中保持光線始終射向球心O。當(dāng)光線與界面AB的夾角θ為53°時，恰好觀察不到從界面AB射向空氣的光束。此時（

）A．膠體的折射率為1.25B．膠體的折射率為1.67C．激光在膠體中的傳播速度為SKIPIF1<0D．θ為53°時激光在膠體中的傳播時間為SKIPIF1<0【答案】BD【詳解】AB．由題知當(dāng)光線與界面AB的夾角θ為53°時，恰好觀察不到從界面AB射向空氣的光束，則說明此時光線發(fā)生了全反射，有SKIPIF1<0，C=37°代入數(shù)據(jù)有n=1.67，A錯誤、B正確；C．根據(jù)波速與折射率的關(guān)系有SKIPIF1<0，C錯誤；D．由于θ為53°時激光在膠體中的傳播的距離s=2R根據(jù)選項(xiàng)C有SKIPIF1<0，D正確。故選BD。15．如圖所示，截面為半圓形的透明介質(zhì)的圓心為O、半徑為R。一束單色光從直徑上的P點(diǎn)平行截面射入，入射角SKIPIF1<0，在圓弧上Q點(diǎn)射出的出射角SKIPIF1<0，已知P點(diǎn)到圓心O的距離為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．透明介質(zhì)對單色光的折射率為1.5B．單色光在透明介質(zhì)中傳播速度為SKIPIF1<0C．當(dāng)SKIPIF1<0時，出射光線與入射光線互相平行D．若改變?nèi)肷浣嵌萐KIPIF1<0，光線可能在圓弧面發(fā)生全反射【答案】BC【詳解】A．如圖所示根據(jù)正弦定理可得SKIPIF1<0又SKIPIF1<0根據(jù)折射定律可得SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故A錯誤；B．根據(jù)SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)可得SKIPIF1<0故B正確；C．如圖所示若SKIPIF1<0，根據(jù)折射定律可得SKIPIF1<0則SKIPIF1<0根據(jù)正弦定理SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0根折射定律SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0結(jié)合幾何關(guān)系可得出射光線與入射光線互相平行，故C正確；D．當(dāng)入射光線垂直SKIPIF1<0入射時，從介質(zhì)中射出的折射角最大，如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0沒有發(fā)生全反射，則無論入射角度SKIPIF1<0為何值，都不可能在圓弧面發(fā)生全反射，故D錯誤。故選BC。16．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示，O點(diǎn)為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0連線中垂線與光屏的交點(diǎn)，光源S發(fā)出的波長為λ的光，O點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋?，F(xiàn)在SKIPIF1<0右側(cè)垂直SKIPIF1<0放置一塊玻璃片，玻璃對該波長光的折射率為1.5，不計光在玻璃片表面的反射，要使O點(diǎn)仍出現(xiàn)亮條紋，則玻璃片的厚度可能是（）A．10λ B．5λ C．2λ D．SKIPIF1<0【答案】AC【詳解】假設(shè)玻璃片的厚度為x，從SKIPIF1<0、SKIPIF1<0向O點(diǎn)傳播的兩列光，經(jīng)過玻璃片和同樣厚度的真空形成的時間差等于周期的整數(shù)倍，則O點(diǎn)振動加強(qiáng)，形成亮條紋，光在玻璃中的傳播速度為SKIPIF1<0根據(jù)題意有SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故BD錯誤AC正確。故選AC。17．煤礦中瓦斯爆炸危害極大。某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是，他設(shè)計了一種利用光的干涉監(jiān)測礦井瓦斯的儀器，原理如圖所示。在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B，容器A與干凈的空氣相通，在容器B中通入礦井中的氣體，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛?。下列說法正確的是（）A．若屏的正中央仍是亮紋，說明B中的氣體與A中的空氣成分相同，不含瓦斯B．若屏的正中央是暗紋，說明B中的氣體與A中的空氣成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干涉條紋不停地移動，說明B中的氣體瓦斯含量不穩(wěn)定D．用頻率更大的單色光照射單縫時，屏上出現(xiàn)的干涉條紋間距變大【答案】BC【詳解】A．如果容器A、B中氣體相同，則折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央為亮紋，若含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波長的整數(shù)倍，也為亮紋，故中央為亮紋，B中可能含瓦斯，也可能不含，選項(xiàng)A錯；B．如果中央為暗紋，則A、B中折射率一定不同，故選項(xiàng)B正確；C．條紋不停的移動，則B中氣體的折射率在變化即瓦斯含量不穩(wěn)定，選項(xiàng)C正確；D．用頻率更大的單色光照射單縫時，波長變短，條紋間距變小，選項(xiàng)D錯。故選BC。18．1834年，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)）．某實(shí)驗(yàn)小組重做該實(shí)驗(yàn)，如圖所示，水平放置的平面鏡SKIPIF1<0左側(cè)有一與紙面垂直的縫光源S，S僅發(fā)出單一頻率的光，平面鏡右側(cè)固定有豎直放置的光屏，平面鏡所在水平線與光屏的交點(diǎn)為P，對光屏上呈現(xiàn)的干涉圖樣以下說法正確的是（）A．光屏上呈現(xiàn)水平的明暗相間的干涉條紋B．光屏上呈現(xiàn)的條紋關(guān)于P點(diǎn)上下對稱C．若將縫光源S水平向右移動一小段距離，光屏上的條紋間距將變大D．若將縫光源S豎直向下移動一小段距離，光屏上的條紋間距將變大【答案】AD【詳解】A．光源發(fā)出直接到屏上的光和被平面鏡反射到屏上的光是相干光，該干涉現(xiàn)象可以看成雙縫干涉，故光屏上出現(xiàn)與平面鏡平行的明暗相間的條紋，故A正確；B．在P點(diǎn)下方?jīng)]有反射光線照射，故不會有干涉條紋，故B錯誤；C．光源到屏的距離可以看成雙縫到屏的距離L，光源S到平面鏡中虛像的間距看成雙縫的間距d，根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間的距離公式SKIPIF1<0將縫光源S水平向右移動一小段距離，則L變小，故光屏上的條紋間距將變小，故C錯誤；D．光源到屏的距離可以看成雙縫到屏的距離L，光源S到平面鏡中虛像的間距看成雙縫的間距d，根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間的距離公式SKIPIF1<0若將縫光源S豎直向下移動一小段距離，則d變小，故光屏上的條紋間距將變大，故D正確。故選AD。19．如圖所示，一半徑為R的玻璃半球，O點(diǎn)是半球的球心，已知玻璃對單色光a的折射率為1.5?，F(xiàn)有均勻分布的單色光a、b分別垂直入射到半球的底面上(只考慮首次射向球面的光，忽略玻璃對光能的吸收)，發(fā)現(xiàn)射向球面的單色光b被全反射的能量百分比較高，下列說法正確的是（）A．在該玻璃半球中a光速度小于b光速度B．若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低C．進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在其他條件相同的情況下，a光條紋間距大于b光條紋間距D．射向球面的單色光a有SKIPIF1<0的能量被全反射【答案】BC【詳解】A．射向球面的單色光b被全反射的能量百分比較高，說明b光的臨界角較小，根據(jù)SKIPIF1<0可知，b光的折射率大，根據(jù)SKIPIF1<0得SKIPIF1<0可知，b的速度較慢，即在玻璃半球中a光速度大于b光速度，故A錯誤；B．b光的折射率大，說明b光的光子能量高，頻率大，根據(jù)SKIPIF1<0可知，若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低，故B正確；C．a(chǎn)光的折射率小，說明a光的光子能量低，頻率小，波長大，根據(jù)SKIPIF1<0可知，進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在其他條件相同的情況下，a光條紋間距大于b光條紋間距，故C正確；D．畫出剛好反生全反射的一條光線的光路圖如下可知SKIPIF1<0根據(jù)幾何關(guān)系可知SKIPIF1<0根據(jù)光路圖可知，以球心為圓心，半徑為r的區(qū)域內(nèi)的光可以通過球面，而外部圓環(huán)部分的光發(fā)生全反射，射向球面的單色光a被全反射的比例等于以半徑為r的區(qū)域外面積占總面積之比，為SKIPIF1<0故D錯誤。故選BC。20．在透明均勻介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡，一束包含a、b兩種單色光的細(xì)光束從介質(zhì)射入空氣泡，A為入射點(diǎn)，之后a、b光分別從C、D點(diǎn)射向介質(zhì)，如圖所示。已知A點(diǎn)的入射角為SKIPIF1<0，介質(zhì)對a光的折射率SKIPIF1<0，下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)光射出空氣泡后相對于射入空氣泡前的偏向角為SKIPIF1<0B．在該介質(zhì)中，光傳播速度SKIPIF1<0C．光從該介質(zhì)射向空氣發(fā)生全反射時，臨界角SKIPIF1<0D．a(chǎn)、b光分別通過同一雙縫干涉裝置時，屏上相鄰兩干涉條紋的間距SKIPIF1<0【答案】AC【詳解】設(shè)光線在A點(diǎn)的入射角為i，折射角分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0A．由折射定律SKIPIF1<0得SKIPIF1<0得SKIPIF1<0根據(jù)光路可逆性和幾何知識可知，a光線從C點(diǎn)射出時，入射角和折射角分別等于A點(diǎn)折射時折射角和入射角，則偏向角為SKIPIF1<0故A正確；B．在A點(diǎn)可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由SKIPIF1<0得知在該介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的傳播速度小，故B錯誤；C．由臨界角公式SKIPIF1<0，知a光全反射的臨界角比b光全反射的臨界角小，故C正確；D．由前面的分析可a光的波長小于b光的波長，根據(jù)條紋間距公式SKIPIF1<0可知a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋的間距，即SKIPIF1<0，故D錯誤。故選AC。三、計算題21．如圖是截面為扇形的柱體玻璃磚，扇形截面的圓心角為60°，平面NOO'N'經(jīng)過特殊處理，可以將射到它上面的光線全部吸收。與平面OMN平行的平行光線照射在整個MOO'M'平面上，入射角為SKIPIF1<0，這些光線只有一部分能從弧面MNN'M'射出，已知玻璃對該光的折射率為SKIPIF1<0。試求弧面MNN'M'上能射出光線的面積占它表面積的百分比?！敬鸢浮?5%【詳解】根據(jù)題意，作光線在截面MON中的光路如圖所示設(shè)恰好在SKIPIF1<0發(fā)生全反射的臨界光線在MO上的折射角為r，入射角為SKIPIF1<0，由折射定律有SKIPIF1<0；SKIPIF1<0設(shè)該光線在SKIPIF1<0上的入射點(diǎn)的法線OP與MO間的圓心角SKIPIF1<0，由幾何關(guān)系有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故SKIPIF1<0即弧面MNN'M'上能射出光線的面積其表面積的75%。22．如圖所示為一個用折射率SKIPIF1<0的透明介質(zhì)做成的四棱柱SKIPIF1<0，其中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0?，F(xiàn)有一平行光束垂直于四棱柱側(cè)面SKIPIF1<0入射，已知SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，求：（1）從側(cè)面SKIPIF1<0入射到面SKIPIF1<0上的光線經(jīng)第一次反射后的反射光線與面SKIPIF1<0的夾角；（2）面SKIPIF1<0上的發(fā)光面積?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【詳解】（1）根據(jù)題意，在四棱柱橫截面上畫出光路圖，如圖所示由幾何關(guān)系可知SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0面入射光線的入射角為SKIPIF1<0，則從側(cè)面SKIPIF1<0入射到面SKIPIF1<0上的光線經(jīng)第一次反射后的反射光線與面SKIPIF1<0的夾角為SKIPIF1<0。（2）根據(jù)題意，由公式可得SKIPIF1<0可知，臨界角小于SKIPIF1<0，根據(jù)折射定律和反射定律畫出截面上的光路圖，如圖所示可知，光線從SKIPIF1<0段入射，可以從SKIPIF1<0段射出，光線從SKIPIF1<0段入射，無論是經(jīng)SKIPIF1<0反射，還是直接照射到SKIPIF1<0，在SKIPIF1<0上的入射角均大于臨界角，不能從SKIPIF1<0上射出，由于SKIPIF1<0，SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0由幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0則面SKIPIF1<0上的發(fā)光面積為SKIPIF1<023．如圖，半圓形玻璃磚可繞過圓心的軸轉(zhuǎn)動，圓心O與足夠大光屏的距離d＝10SKIPIF1<0cm，初始玻璃磚的直徑與光屏平行，一束光對準(zhǔn)圓心沿垂直光屏方向射向玻璃磚，在光屏上O1位置留下一光點(diǎn)，保持入射光方向不變，讓玻璃磚繞O點(diǎn)順時針方向轉(zhuǎn)動時，光屏上光點(diǎn)也會移動，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過30°角時，光屏上光點(diǎn)位置距離O1點(diǎn)為10cm。求（1）玻璃磚的折射率n；（2）當(dāng)光屏上光點(diǎn)消失時，玻璃磚繞O點(diǎn)相對初始位置轉(zhuǎn)過的角度α的正弦值。【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【詳解】（1）璃磚轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0角時，折射光路如圖由幾何關(guān)系可知入射角SKIPIF1<0又SKIPIF1<0則SKIPIF1<0那么折射角SKIPIF1<0由折射定律可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）發(fā)生全反射時有SKIPIF1<0所以玻璃磚繞O點(diǎn)相對初始位置轉(zhuǎn)過的角度α的正弦值為SKIPIF1<024．2022年10