高考物理专题光学知识点之物理光学真题汇编及答案.docx
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高考物理专题光学知识点之物理光学真题汇编及答案
高考物理专题光学知识点之物理光学真题汇编及答案
一、选择题
1.在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将()
A.向上移动B.向下移动
C.不动D.可能向上移动,也可能向下移动
2.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光
A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大
3.下列说法正确的是( )
A.任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波
C.单个光子通过单缝后,底片上就会出现完整的衍射图样
D.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
4.如图为LC振荡电路在某时刻的示意图,则
A.若磁场正在减弱,则电容器上极板带正电
B.若磁场正在增强,则电容器上极板带正电
C.若电容器上极板带负电,则电容器正在充电
D.若电容器上极板带负电,则自感电动势正在阻碍电流减小
5.在阳光下肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹和雨后天空的彩虹,这分别是光的()
A.干涉、折射B.反射、折射C.干涉、反射D.干涉、偏振
6.我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道:
“凡雨初霁,或露之未晞,其余点缀于草木枝叶之末……日光入之,五色俱足,闪铄不定。
是乃日之光品著色于水,而非雨露有此五色也。
”这段文字记叙的是光的何种现象
A.反射B.色散C.干涉D.衍射
7.关于电磁场和电磁波理论,下面几种说法中正确的是
A.在电场的周围空间一定产生磁场
B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场
C.振荡电场在周围空间产生振荡磁场
D.交替产生的电磁场形成电磁波,只能在大气中传播
8.下列说法正确的是()
A.不论光源与观察者怎样相对运动,光速都是一样的
B.太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象
C.波源与观察者互相靠近和互相远离时,观察者接收到的波的频率相同
D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大
9.如图所示,一束太阳光通过三棱镜后,在光屏MN上形成的彩色光带落在bc区域内,e为bc中点.现将一温度计放在屏上不同位置,其中温度计示数升高最快的区域为
A.abB.beC.ecD.cd
10.下列关于电磁波的说法正确的是________.
A.电磁波不能产生衍射现象
B.电磁波和机械波都只能在介质中传播
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
11.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:
“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是
A.若增大入射角i,则b光最先消失
B.在该三棱镜中a光波速小于b光
C.若a、b光通过同一双缝干涉装置,则屏上a光的条纹间距比b光宽
D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压高
12.如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M.则下列说法中正确的是()
A.如果a为蓝色光,则b可能为红色光
B.在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大
C.棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大
D.a光的折射率小于b光折射率
13.下列几种说法中,正确的是()
A.红外线、可见光、紫外线、γ射线,是按波长由长到短排列
B.紫外线是一种紫色的可见光
C.均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
D.光的干涉、衍射现象说明光波是横波
14.雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
如图,太阳光从左侧射入球形水滴,a、b是其中的两条出射光线,在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光。
下面说法正确的是
A.a光线是红光,b光线是紫光
B.当光线在水滴背面发生全反射时,我们看到的彩虹最为鲜艳明亮
C.a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长
D.遇到同样的障碍物,a光比b光更容易发生明显衍射
15.已知单色光a的频率低于单色光b的频率,则()
A.通过同一玻璃三棱镜时,单色光a的偏折程度小
B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,单色光a的临界角小
C.通过同一装置发生双缝干涉,用单色光a照射时相邻亮纹间距小
D.照射同一金属发生光电效应,用单色光a照射时光电子的最大初动能大
16.下面是四种与光有关的事实:
①用光导纤维传播信号②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度③一束白光通过三棱镜形成彩色光带④水面上的油膜呈现彩色
其中,与光的干涉有关的是( )
A.①④B.②④C.①③D.②③
17.下列关于电磁波的说法中正确的是
A.频率越高,振荡电路向外发射电磁波的本领越大
B.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
C.在无线电波的传播中,微波适宜采用地波传播
D.红外线具有显著的热效应,其波长比紫外线的波长短
18.目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz~1000MHz的范围内,下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()
A.真空中,上述频率范围的电磁波的波长在30m~150m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.波长越短的电磁波,越容易绕过障碍物,便于远距离传播
D.测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间,就可以确定障碍物的距离
19.甲图是太阳光照射下,肥皂膜表面出现的彩色条纹;乙图是激光照射下,针尖的影子,它的轮廓模糊不清,出现明暗相间的条纹.下列说法正确的是
A.二者都是光的衍射现象
B.二者都是光的干涉现象
C.甲是光的干涉现象,乙是光的衍射现象
D.甲是光的衍射现象,乙是光的干涉现象
20.下列说法正确的是( )
A.物体做受迫振动时,驱动力频率越高,受迫振动的物体振幅越大
B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C.两列波发生干涉,振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短
21.如图所示的LC振荡电路中,某时刻的磁场方向如图所示,则下列说法错误的是
A.若磁场正在减弱,则电容器正在充电,电流由b向a
B.若磁场正在减弱,则电场能正在增大,电容器上板带负电
C.若磁场正在增强,则电场能正在减少,电容器上板带正电
D.若磁场正在增强,则电容器正在充电,电流方向由a向b
22.电磁波与机械波具有的共同性质是()
A.都是横波B.都能传输能量
C.都能在真空中传播D.都具有恒定的波速
23.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是
A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
B.γ射线、红外线、紫外线、可见光
C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
24.下列说法正确的是()
A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波
C.声波只能在空气中传播
D.光需要介质才能传播
25.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样.现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的传播路径与方向可能正确的是()
A.①③B.①④C.②④D.只有③
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一、选择题
1.A
解析:
A
【解析】
【详解】
玻璃的折射率大于空气的折射率,所以同一种光在玻璃中的波长小于在空气中的波长;同样的距离,光在玻璃中的波长的个数多,光程变长。
所以在双缝干涉实验中,若在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝,通过双缝的光仍然是相干光,仍可产生干涉条纹,经过上下两狭缝到中央亮纹位置的光程差仍等于0.
由于光通过玻璃时的光程变长,所以中央亮纹P的位置略向上移动。
故选:
A
【点睛】
当光程差是光波波长的整数倍时,出现亮条纹,光程差是半波长的奇数倍时,出现暗条纹.中央亮纹P点分别通过双缝到S的光程差为零,抓住该规律判断中央亮纹位置的移动.
2.C
解析:
C
【解析】
【分析】
根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大,可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小,以及波长、临界角等大小情况,然后以及相关物理知识即可解答.
【详解】
A.由
可知,蓝光在玻璃中的折射率大,蓝光的速度较小,故A错误;
B.以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中,蓝光的折射率大,向法线靠拢偏折得多,折射角应较小,故B错误;
C.从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式
可知,红光的折射率小,临界角大,故C正确;
D.用同一装置进行双缝干涉实验,由公式
可知蓝光的波长短,相邻条纹间距小,故D错误.
3.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
A.实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关,故A错误;
B.能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体,故B正确;
C.单个光子通过单缝后,要经过足够长的时间,底片会出现完整的衍射图样,故C错误;
D.光子通过单缝后,体现的是粒子性,故D错误。
故选B。
4.A
解析:
A
【解析】试题分析:
在LC振荡电路中,当电容器充电时,电流在减小,电容器上的电荷量增大,磁场能转化为电场能;当电容器放电时,电流在增大,电容器上的电荷量减小,电场能转化为磁场能.
若磁场正在减弱,根据楞次定律感应电流方向为向上,所以负电荷运动到下极板,上极板带正电,反之磁场增强,上极板带负电,此种情况,磁场能增大,电场能减小,电容器放电,自感电动势正在阻碍电流的增大,A正确.
5.A
解析:
A
【解析】
试题分析:
肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的,属于光的干涉;雨后天空中的彩虹是光的折射现象,故A正确,选项BCD错误。
考点:
光的干涉、折射
【名师点睛】本题较简单,考查了光的干涉和折射现象,知道频率相同是产生干涉的条件。
6.B
解析:
B
【解析】试题分析:
雨后当太阳光射入空气中的小水滴时,太阳光经过折射发生色散,从而感觉雨露呈现彩色.
雨过天晴时,太阳光照在枝叶上的雨珠上,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,B正确.
7.C
解析:
C
【解析】试题分析:
据麦克斯韦的电磁场理论:
变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场.均匀变化的电场产生稳定磁场,均匀变化的磁场产生稳定电场.
只有变化的电场周围才能产生磁场,恒定的电场不能产生磁场,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场,AB错误;振荡电场,就是周期性变化的电场,它产生的磁场也是周期性变化的,C正确;电磁波可以在真空中传播,D错误.
8.A
解析:
A
【解析】狭义相对论认为:
在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的.故A正确;太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带是由于折射引起的,B错误;当波源与观察者有相对运动时,如果二者相互接近,间距变小,观察者接收的频率增大,如果二者远离,间距变大,观察者接收的频率减小,故C错误;光的双缝干涉实验中,光的双缝干涉条纹间距
,若仅将入射光从红光改为紫光,由于红光波长大于紫光,则相邻亮条纹间距变小,故D错误.
9.A
解析:
A
【解析】
太阳光是复色光,七种颜色的光的波长不同,红光的波长最长,折射率最小,紫光的波长最短,折射率最大,所以红光通过三棱镜偏折最小,紫光偏折最大,屏上从上到下,分别为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.而在红光的外侧区域ab有红外线,其热效应显著,红外线照射的区域温度上升最快,A正确.
10.C
解析:
C
【解析】
A.干涉和衍射是波特有的性质,电磁波也可以发生衍射现象,故A错误;
B.电磁波可以在真空中传播,故B错误;
C.由于波源与接受者的相对位移的改变,而导致接受频率的变化,称为多普勒效应,所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度,故C正确;
D.根据光速不变原理,知在不同惯性系中,光在真空中传播速度大小相等,故D错误;
故选C.
11.C
解析:
C
【解析】
A、根据折射率定义公式
,从空气斜射向玻璃时,入射角相同,光线a对应的折射角较大,故光线a的折射率较小,即na<nb,若增大入射角i,在第二折射面上则两光的入射角减小,依据光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于或等于临界角时,才能发生光的全反射,因此它们不会发生光的全反射,故A错误.B、光从空气斜射向玻璃折射时,入射角相同,光线a对应的折射角较大,故光线a的折射率较小,即na<nb,根据
分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度,故B错误.C、a光的折射率较小,在真空中a光波长大于b光波长,而双缝干涉条纹间距与波长成正比,因此a光条纹间距大于b光条纹间距,故C正确.D、光线a的折射率较小,频率较低;根据
,则a光光子能量较小,则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小,根据qUc=Ekm,则a光的遏止电压低,故D错误.故选C.
【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小,然后根据折射率定义公式比较折射率大小,学会判定频率高低的方法,同时掌握光电效应方程,及遏止电压与最大初动能的关系.
12.A
解析:
A
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出,a光通过三棱镜后偏折角较大,根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率大于b光折射率,若a为蓝光,b可能为红光.故A正确,D错误.由
,知a光的折射率大于b光折射率,则在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率小,故B错误.由临界角公式
分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角小,故C错误.故选A.
【点睛】
本题是光的色散问题,考查光的折射定律的应用问题;要知道在七种色光中,紫光的折射率是最大的,在同样条件下,其偏折角最大.在介质中传播速度最小,临界角最小;可结合光的色散实验结果进行记忆;
13.A
解析:
A
【解析】A、红外线、可见光、紫外线、γ射线,是按波长由长到短排列,A正确。
B、紫外线是一种波长比紫色光短的不可见光,B错误。
C、根据麦克斯韦的电磁波理论可知,均匀变化的电场可产生恒定的磁场,C错误。
D、光的干涉和衍射现象说明光波是一种波,但不能说明是横波,D错误。
故选A。
【点睛】掌握电磁波谱中各光的波长与频率的关系,了解各种色光在生活中的应用.
14.C
解析:
C
【解析】
【详解】
AD.a、b两种光在水滴表面发生折射现象,入射角相同,a光的折射角小于b光,根据折射定律可知,a光的折射率大于b光,所以a是紫光,b是红光,a光的波长小于b光,水滴背面发生全反射时b光更容易发生明显的衍射现象,故AD错误;
B.光在水滴背面发生全反射时,仍然有些不同颜色的光要相交重合,所以此时看到的彩虹并不鲜艳,故B错误;
C.令太阳光在水滴表面发生折射现象时,a光的折射角为α,b光的折射角为β,则球形水滴的半径为R,所以a光在水滴中的传播路径长为
xa=4R•cosα
b光在水滴中传播的路径长为
xb=4Rcosβ
因为α<β,所以
xa>xb
又因为光在介质中的传播速度为
,因为na>nb,所以
va<vb
光在水滴中的传播时间为
,所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长,故C正确。
故选C。
15.A
解析:
A
【解析】
【分析】
单色光的频率越小,折射率越小,发生折射时偏折程度越小;折射率越小,临界角越大;波长越长,干涉条纹的间距越大;频率越大,发生光电效应时,逸出的光电子的最大初动能越大;
【详解】
A、单色光的频率越小,折射率越小,发生折射时偏折程度越小,则知a光的折射率小,通过三棱镜时,单色光a的偏折程度小,故A正确;
B、由
知,折射率越小,全反射临界角越大,故B错误;
C、频率越小,波长越长,发生双缝干涉时,干涉条纹的间距与波长成正比,则知用单色光a照射时相邻亮纹间距大,故C错误;
D、发生光电效应时,光电子的最大初动能为
,光的频率越小,光电子的最大初动能越小,所以用单色光a照射时光电子的最大初动能小,故D错误;
故选A。
【点睛】
关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系,要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。
16.B
解析:
B
【解析】
试题分析:
用光导纤维传播信号是全反射现象;用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用光的干涉现象;一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的色散现象;水面上的油膜呈现彩色是薄膜干涉.选项B正确.
考点:
光的干涉现象
17.A
解析:
A
【解析】
【详解】
A、电磁波的能量与频率有关;振荡电路的频率越大,发射电磁波的本领越大,故A正确;
B、均匀变化的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场不能再产生电场,故不能激发电磁波.故B错误;
C、微波由于波长过短,绕过障碍物的本领就很差了,不能以地波的形式传播,微波的传播方式是沿直线传播,故C错误;
D、红外线具有显著的热效应,其波长比紫外线的波长长,故D错误。
18.D
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析:
根据公式
可得上述频率范围的电磁波的波长在0.3m~1.5m之间,A错误;均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,稳定的电磁场不会产生电磁波,B错误;根据波的衍射规律可知波长越长,衍射现象越明显,越容易发生,C错误;根据
可得障碍物的位置,D正确;
考点:
考查了对电磁波的理解
【名师点睛】
本题易错点为:
有些同学错误认为磁场产生电场,电场产生磁场,注意麦克斯韦的电磁场理论是电磁波产生的理论基础,要加强理解与应用.同时注意测障碍物的距离时,其值等于由来回时间求出距离的一半.
19.C
解析:
C
【解析】
太阳光照射下肥皂膜呈现彩色,属于薄膜干涉现象,针尖障碍物的影的轮廓出现明暗相间的条纹是光波发生衍射引起的,故C正确.
20.B
解析:
B
【解析】
【详解】
A.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,当系统的固有频率等于驱动力的频率时,振幅达最大,这种现象称为共振。
故A错误;
B.医院检查身体的“B超”仪没有用到多普勒效应,而彩超则是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度,显然是运用了多普勒效应原理。
故B正确;
C.两列波发生干涉,振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大,不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大。
故C错误;
D.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长。
故D错误;
21.D
解析:
D
【解析】
【详解】
A.若磁场在减弱,则磁场能在减小,电流在减小,电场能在增加,根据磁感线的方向根据右手螺旋定则可以判断出电流的方向由b到a;因为在充电,所以自感线圈相当于电源,电流由电源正极流出,所以下板带正电,上板带负电,则AB正确,故AB不合题意;
C.若磁场在增强,说明电流再增大,电场能再向磁场能转化,电容器正在放电,电场能正在减少,根据右手螺旋定则可以判断出电流的方向仍是由b向a,此时电容器相当于电源,所以上极板带正电,则C正确,D错误,故C不合题意,D符合题意;
故选D。
22.B
解析:
B
【解析】
试题分析:
电磁波是横波,机械波有横波也有纵波,故A错误.两种波都能传输能量,故B正确.电磁波能在真空中传播,而机械波不能在真空中传播,故C错误.两种波的波速都与介质的性质有关,波速并不恒定,只有真空中电磁波的速度才恒定.
考点:
考查了电磁波与机械波
23.A
解析:
A
【解析】
在电磁波谱中,各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是:
无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线,所以选项A正确.
【学科网考点定位】电磁波谱
【方法技巧】本题需要记得电磁波谱按照波长或频率的排列顺序,按照这个顺序就可以分析出答案.
24.A
解析:
A
【解析】
试题分析:
电磁波在真空中的传播速度等于光速,A正确;在空气中传播的声波是纵波,B错误;声波的传播需要介质,可以在空气、液体和固定中传播,C错误;光属于电磁波,其传播不需要介质,可以在真空中传播,D错误.
【学科网考点定位】考查了机械波和电磁波
【方法技巧】本题的关键是知道光是电磁波的一种,电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同,机械波传播的是振动形式,其传播离不开介质,机械波在传播过程中波速由介质决定.
25.A
解析:
A
【解析】
由干涉图样可知,a光的双缝干涉条纹间距比b光的大,根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x=
λ可知,a光的波长长,则同一介质对a的折射率小,对b光的折射率大.根据平行玻璃砖的光学特性可知,出射光线与入射光线平行,由于a光的折射率小,偏折程度小,所以出射时a光应在右侧,故①正确,②错误.由sinC=
分析可知,a光的临界角较大.当光从棱镜射入空气中时,若发生全反射的话首先是b光,若b不发生全反射,能射出棱镜,则a光一定也不发生全反射从棱镜射出,故③正确,④错误.故选A.
点睛:
解决本题是掌握光学的基本知识:
双缝干涉相邻条纹间距公式△x=
λ、折射定律、临界角公式sinC=
和全反射的条件.要知道折射率越大,介质对该光的折射率越大.