【物理】2019届一轮复习人教版光学 10页

第十五章　光学 时间:50分钟　分值:100分 一、选择题(每小题6分,共60分)‎ ‎1.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下,出射光线侧移距离最大的是(　　)‎ A.红光以30°的入射角入射 B.红光以45°的入射角入射 C.紫光以30°的入射角入射 D.紫光以45°的入射角入射 答案　D　侧移距离是指出射光线与原入射方向的垂直距离。同一种光线,玻璃对其的折射率相等,入射角越大侧移距离越大,即B项侧移距离大于A,D项侧移距离大于C项。在入射角相同时,折射率越大,侧移距离越大,所以紫光以45°的入射角入射时,侧移距离最大,即D项正确。‎ ‎2.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60°,已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行,此玻璃的折射率为(　　)‎ A. B.‎1.5 ‎C. D.2‎ 答案　C　其光路图如图所示,由几何关系知r=30°,折射率n==,故C正确。‎ ‎3.如图所示,将一个半圆形玻璃砖置于空气中,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时,下列情况不可能发生的是(　　)‎ 答案　A　光从空气射入玻璃中时,在界面处发生反射和折射现象,且折射角小于入射角,故A不可能发生,B可能发生。光从玻璃射入空气中时,在界面处肯定发生反射现象,如果入射角等于或大于临界角,则可能发生全反射现象,故C、D选项都是可能的。综合以上分析可知本题答案为A。‎ ‎4.两束单色光线a、b以相同的角度从某种玻璃射入空气,发现a发生了全反射、b没有发生全反射,则下列说法中正确的是(　　)‎ A.光线a的波长较大 B.玻璃对光线a的折射率较大 C.光线b的临界角较小 D.光线b在玻璃中的速度较小 答案　B　由题意知a的临界角小于b的临界角,由sin C= 知a的折射率大于b的折射率,则a的频率大,波长短,再由n= 可得vaC时能发生全反射,因此只有橙、红光不能全反射,这两种光在AC面上同时发生折射和反射,故选项A和B均错误;其余四种光线经AC面反射后射到BC面而折射,橙、红光虽折射但同时也有反射光射到BC面,因各色光折射率不同形成六色彩色光带,故选项C对而选项D错误。‎ 二、非选择题(共40分)‎ ‎11.(4分)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。①此玻璃的折射率计算式为n=　　　　(用图中的θ1、θ2表示);②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度　　　(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。 ‎ 答案　①　②大 解析　①根据折射率定义可知n==;‎ ‎②玻璃砖宽度大些,光线穿过时的侧移量就会大些,故插针时便于观察和插准。‎ ‎12.(6分)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。‎ ‎(1)本实验的实验步骤有:‎ ‎①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;‎ ‎②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;‎ ‎③用米尺测量双缝到屏的距离;‎ ‎④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。‎ 在操作步骤②时还应注意　　　　　　　　　和　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图(a)所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图 (b)中手轮上的示数为　　　　mm,求得相邻亮纹的间距Δx=　　　　mm。 ‎ ‎ (3)已知双缝间距d为2.0×10‎-4 m,测得双缝到屏的距离l为‎0.700 m,由计算式λ=　　　　,求得所测红光的波长为　　　　nm。 ‎ 答案　(1)见解析 ‎(2)13.870　2.310‎ ‎(3)　6.6×102(或660)‎ 解析　(1)在操作步骤②时还应注意的事项有:放置单缝、双缝时,必须使缝平行;单缝、双缝间距离大约为5~‎10 cm。‎ ‎(2)图(b)读数为x2=‎13.5 mm+37.0×‎0.01 mm=‎13.870 mm,‎ 图(a)读数为x1=‎2.0 mm+32.0×‎0.01 mm=‎‎2.320 mm 所以相邻亮纹间距 Δx== mm=‎‎2.310 mm ‎(3)由条纹间距离公式Δx=λ得λ=,代入数值得λ=6.6×10‎-7 m=6.6×102 nm ‎13.(15分)光具有波粒二象性,光子的能量E=hν,其中频率ν表征波的特征。在爱因斯坦提出光子说之后,‎ 法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长λ的关系λ=。若某激光管以P=60 W的功率发射波长λ=663 nm的光束,试根据上述理论计算:‎ ‎(1)该管在1 s内发射出多少个光子?‎ ‎(2)若该管发射的光束被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大?‎ 答案　(1)2×1020　(2)2×10-7 N 解析　(1)由能量守恒定律得Pt=n,可得n=2×1020个 ‎(2)对光子由动量定理 ,可得F't=(p2-p1)n,可得F'=-2×10-7 N 由牛顿第三定律知黑体表面所受作用力F=-F'=2×10-7 N。‎ ‎14.(15分)如图所示,一个半径为r的圆木板静止在水面上,在圆木板圆心O的正下方H=r处有一点光源S,已知水的折射率n=。‎ ‎(1)求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角。‎ ‎(2)若要在水面上方观察不到点光源S所发出的光,则应将点光源S至少竖直向上移多大的距离?(结果可用根式表示)‎ 答案　(1)45°　(2)(-1)r 解析　(1)设入射角为θ1,折射角为θ2,则tan θ1=①‎ 即θ1=30°②‎ ‎=③‎ 联立①②③式得θ2=45°④‎ ‎(2)若在水面上方观察不到点光源所发出的光,则入射到圆木板边缘的光线将发生全反射,设临界角为C,点光源S离圆心的距离为h,则由sin C=得⑤‎ C=45°⑥‎ 由几何关系tan C=得⑦‎ h=r⑧‎ 则点光源S至少上移Δh=(-1)r⑨‎