2020高考物理二轮复习专题提升训练15光学含解析

2020高考物理二轮复习专题提升训练15光学含解析

专题提升训练15　光学 一、单项选择题(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)‎ ‎1.(2019·天津和平区二模)与早期的电缆传输信息相比,光纤通信具有各方面压倒性的优势。根据传输效率的考量,目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光:850 nm、1 310 nm、1 550 nm,均大于红光波长(630~760 nm)。下列关于光纤的相关说法正确的有(　　)‎ A.光纤通信利用的是光的全反射原理 B.光纤中的激光能使荧光物质发光 C.若用红光照射某光电管能产生光电效应现象,光纤中的激光一定也可以 D.若换用可见光传输信号,其在光纤中的传播速度比现有的三种激光更快 答案:A 解析:全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,入射角大于等于临界角,光纤通信中,内芯的折射率大于外套的折射率,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射,故A正确;激光的波长大于红光,频率低,不能使荧光物质发光,故B错误;激光的波长大于红光,则频率小于红光,根据光电效应现象可知,红光照射发生光电效应现象,则激光不一定发生,故C错误;可见光的波长短,频率高,传播速度小,故D错误。‎ ‎2.(2019·天津南开区月考)如图所示,一束复合光沿半径方向从A点射入半圆形玻璃砖,在O点发生反射和折射,a、b为折射光,c为反射光。下列说法正确的有(　　)‎ A.用a、b光分别照射同一单缝做衍射实验,a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄 B.单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间 C.保持复合光沿半径方向入射到O点,若入射点由A向B缓慢移动,则c光逐渐变暗 D.用a、b光分别照射同一光电管,只有一种光能引起光电效应,则一定是a光 答案:B 解析:a光的偏折程度比b光的小,所以玻璃对a光的折射率较小,故a光的频率小,波长长,所以用a、b光分别照射同一单缝做衍射实验,a光的中央亮纹比b光的中央亮纹宽,衍射现象明显,故A错误;a光的折射率小于b光的折射率,由v=cn分析可知,a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度,故单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间,故B正确;入射点由A向B - 5 -‎ 缓慢移动,光线射到直边的入射角增大,反射光增强,折射光减弱,则知c光逐渐变亮,故C错误;a光的折射率小于b光的折射率,所以a光的频率小于b光的频率,故用a、b光分别照射同一光电管,只有一种光能引起光电效应,则一定是b光,故D错误。‎ ‎3.一束平行光照射在双缝上,在缝后屏上得到干涉条纹,下列说法不正确的是(　　)‎ A.增大双缝到屏的距离,条纹间距变大 B.入射光波长变短,光强不变,条纹间距不变 C.入射光频率变化时条纹间距跟着变化 D.在水里做该实验,同样条件下的条纹间距会变化 答案:B 解析:根据Δx=ldλ可得增大双缝到屏的距离l,条纹间距变大,故A正确;入射光的强度与入射光的波长无关,故入射光的强度改变,但波长变短时,条纹间距减小,故B不正确;入射光的频率改变时,入射光的波长就发生改变,则条纹间距会随之发生改变,故C正确;在水里做双缝干涉实验,使光的传播速度变小,由于光的频率不变,所以波长变小,故条纹间距变小,故D正确。‎ 二、多项选择题(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的)‎ ‎4.(2019·福建泉州模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A.波的图像表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移 B.当波源与观察者相互远离时,观察到的波频率变小 C.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的 D.狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的 答案:BD 解析:波的图像表示介质中“各个质点”在“某个时刻”的位移,选项A错误;根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互远离时,观察到的波频率变小,选项B正确;肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的,选项C错误;狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的,选项D正确。‎ ‎5.(2019·山西联考)下列说法正确的是(　　)‎ A.日光灯是紫外线的荧光效应的应用 - 5 -‎ B.单摆在做受迫振动时,它的周期等于单摆的固有周期 C.机械波从一种介质进入另一种介质后,它的频率保持不变 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 答案:AC 解析:日光灯是紫外线的荧光效应的应用,故A正确;单摆在做受迫振动时,它的周期等于驱动力的周期,故B错误;机械波的频率由波源决定,和介质无关,故C正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故D错误。‎ ‎6.(2019·浙江嘉兴质检)一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示,若保持入射点O不变而逐渐增大入射角,下述说法中正确的是(　　)‎ A.若红光射到P点,则紫光在P点上方 B.若红光射到P点,则紫光在P点下方 C.紫光先发生全反射,而红光后发生全反射 D.当红光和紫光都发生全反射时,它们的反射光线会射到水底的同一点 答案:BCD 解析:同一种介质对紫光的折射率大,而对红光的折射率小,同一入射角时,紫光的折射角大,所以紫光在P点下方,A错误,B正确;同理,紫光的临界角小,紫光先达到临界角发生全反射,红光后达到临界角发生全反射,C正确;根据光的反射定律,红光和紫光都发生全反射时,反射光线的传播方向一致,所以它们的反射光线射到水底时是在同一点,D正确。‎ 三、计算题(本题共2小题,须写出规范的解题步骤)‎ ‎7.(2019·河南开封模拟)在水平桌面上有一个倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示。有一半径为r=0.1 m的圆柱形平行光束垂直入射到玻璃圆锥上表面,光束的中心轴与圆锥的轴重合,已知玻璃的折射率为n=1.73。‎ ‎(1)光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射?‎ - 5 -‎ ‎(2)光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少?(结果保留三位有效数字)‎ 答案:(1)能　(2)1.58×10-9 s 解析:(1)由题知临界角C满足sinC=‎1‎n‎=‎‎1‎‎1.73‎≈0.6‎ 则30°C,光线1能在B点发生全反射。‎ ‎(2)如图所示,由几何关系得:‎ lBE=lEF=2rsin60°=‎3‎r 光在玻璃中的速度v=‎cn 所以总时间t=lBEv‎+‎lEFc≈1.58×10-9s。‎ ‎8.(2019·广东佛山质检)如图所示,跳水比赛的1 m跳板伸向水面,右端点距水面高1 m,A为右端点在水底正下方的投影,水深h=4 m,若跳水馆只开了一盏黄色小灯S,该灯距跳板右端水平距离x=4 m,离水面高度h0=4 m,现观察到跳板水下阴影右端点B到A的距离AB=‎13‎‎3‎ m。求:‎ ‎(1)该黄色光在水中的折射率;‎ ‎(2)若在水底A处放一物体,则站在跳板右端向下看,该物体看起来在水下多深处。‎ 答案:(1)‎4‎‎3‎　(2)3 m 解析:(1)如图所示,由几何关系可知lGS=x‎2‎‎+(h‎0‎-1‎‎)‎‎2‎=5m,lSClGS‎=‎lSJlSD,得lSD=‎20‎‎3‎m,则lDJ=‎16‎‎3‎m,故lAE=‎16‎‎3‎m-4m=‎4‎‎3‎m,lBE=lAB-lAE=3m。则有sini=‎4‎‎5‎,sinr=‎3‎‎5‎,由折射定律可知n=sinisinr‎=‎‎4‎‎3‎。‎ - 5 -‎ ‎(2)如图所示,设A的视深为h',从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。‎ - 5 -‎