2021届高考物理二轮复习易错题型专项练习（14）光学

2021届高考物理二轮复习易错题型专项练习（14）

光学

1.当前,新型冠状病毒在威胁着全世界人民的生命健康,红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用.红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比,具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉感染(不用接触被测物体)的特点.下列关于红外测温枪的说法中正确的是(   )

A.红外测温枪的工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理

B.红外测温枪能接收到的是身体的热量,通过热传导到达红外测温枪进而显示出体温

C.红外测温枪利用了一切物体都在不停地发射红外线,而且发射红外线强度与温度有关,温度越高发射红外线强度就越大

D.红外线也属于电磁波,其波长小于紫外线的波长

2.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高.“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术.如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193 mm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为(   )

A.161 nm B.134 nm C.93 nm D.65 nm

3.直线过均匀玻璃球球心O,细光束平行于且关于对称,由空气射入玻璃球的光路如图所示.a光与b光相比(   )

A.a光的频率比b光的小

B.玻璃对a光的折射率较大

C.b光在玻璃中的传播速度较大

D.用同一衍射实验装置做实验,a光的衍射条纹宽度相等且比b光的宽

4.如图所示,一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为H,在水池的底部放一点光源S,其中一条光线以入射角射到液体与空气的界面上,以折射角发生折射.则(   )

A.液体的折射率为

B.光从液体射向空气,光波的波长变短

C.液体表面亮斑的面积为

D.光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°

5.是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,是关于对称且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,是垂直于放置的光屏,P是屏上的一个光斑,根据该光路图,下列说法正确的是(   )

A.在玻璃中,A光的波长比B光的波长短

B.在真空中,A光的频率比B光的大

C.A光的光子动量比B光的小

D.通过同一双缝干涉装置,A光的干涉条纹间距比B光的小

6.某玻璃棱镜的截面如图所示,由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成,,玻璃折射率为,一平行细光束从边上的D点射入该玻璃棱镜,,以下判断正确的是(   )

A.有光从边射出 B.有光从边水平射出

C.有光从边射出 D.有光从边射出

7.如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在图中P处迎着光入射的方向观察，看不到光亮。则(   )

A.图中a是偏振光  B.图中b是偏振光

C.将B转过180°，将在P处看到光亮 D.将A转过90°，将在P处看到光亮

8.在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制,调制分调幅和调频两种.如图甲所示有两幅图.在收音机电路中天线接收下来的电信号既有高频成分又有低频成分,经放大后送到下一级,需要把高频成分和低频成分分开,只让低频成分输入下一级,如果采用如图乙所示的电路,图中虚线框a和b内只用一个电容器或电感器.以下关于电磁波的发射和接收的说法中,正确的是(   )

A.在电磁波的发射技术中,甲图中A是调幅波

B.在电磁波的发射技术中,甲图中B是调幅波

C.乙图中a是电容器,用来通高频阻低频,b是电感器,用来阻高频通低频

D.乙图中a是电感器,用来阻交流通直流,b是电容器,用来阻高频通低频

9.某兴趣小组设计了一种检测油深度的油量计,如图甲所示油量计固定在油桶盖上并将油量计竖直插入油桶,通过油箱盖的矩形窗口可看见油量计的上端面明暗相间的区域.图乙是油量计的正视图,它是一块锯齿形的透明塑料,锯齿形的底部是一个等腰直角三角形,腰长为,相邻两个锯齿连接的竖直短线长度为,最右边的锯齿刚接触到油桶的底部,塑料的折射率小于油的折射率.若油面不会超过图乙中的虚线I,不计油量计对油面变化的影响,则(   )

A.窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中,折射光线与反射光线垂直,形成暗区

B.窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射,返回油量计的上端面并射出,形成亮区

C.透明塑料的折射率至少要大于2

D.油的深度h与明线长度L满足的关系式为

10.一个高为h的玻璃圆柱体中心S处装有一个小彩灯.小彩灯可以发出红、蓝两种颜色变换的光，已知圆柱体的玻璃对红、蓝两种光的折射率分别为，则(   )

A.在玻璃圆柱体内，红光的传播速度大于蓝光的传播速度

B.若圆柱体的半径足够大，红光在玻璃圆柱体上表面的圆形透光面积比蓝光小

C.若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出，则玻璃圆柱体上表面的半径不能超过

D.从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯，看到的灯比实际高，且蓝光比红光更高

11.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。

（1）三个光学元件依次为__________。

A.滤光片、单缝片、双缝片 B.滤光片、双缝片、单缝片

C.偏振片、单缝片、双缝片 D.双缝片、偏振片、单缝片

（2）对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取的方法有________。

A.减小双缝间距离  B.增大单缝的宽度

C.减小透镜与光源的距离 D.增大双缝到屏的距离

（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为__________mm。

（4）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹）的距离，进而计算得到这种色光的波长________nm。

（5）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图己所示。若要使两者对齐，该同学应___________。

A.仅左右转动透镜 B.仅旋转滤光片 

C.仅拨动拨杆 D.仅旋转测量头

12.如图所示，在一个足够宽的槽中盛有折射率为的液体，中部扣着一个圆锥形透明罩（罩壁极薄），罩顶角，高，罩内为空气，整个透明罩浸没在液体中.槽底的中点O处有一点光源，点光源发出的光经折射后进入液体，再从液体表面射出.不考虑光线在透明罩内的反射，求液体表面有光射出的面积（结果保留三位有效数字）.

答案以及解析

1.答案：C

解析：红外就是红外线,自然界所有的物体,无时无刻不在向外辐射能量,这些能量以电磁波的形式存在,红外测温枪接收到人体辐射出的红外线,通过波长、强度与温度的关系,就可以得到人体的温度,而水银体温计是利用热胀冷缩原理工作的,A、B错误，C正确；红外线波长范围为,紫外线的波长范围为5~370 nm,故红外线的波长大于紫外线的波长,D错误.

2.答案：B

解析：加上液体时光刻胶的曝光波长，光在液体中的传播速度为，不加液体时有，联立可得，故B正确.

3.答案：A

解析：由题图可知,光线射入玻璃球后,b光的偏折角较大,则玻璃对b光的折射率较大,对a光的折射率较小,a光的频率比b光的小,故A正确,B错误;玻璃对a光的折射率较小,由可知,a光在玻璃中的传播速度较大,故C错误;衍射条纹宽度是不均匀的,中央宽两边窄,故D错误.

4.答案：D

解析：由折射定律可知,液体的折射率,选项A错误;光从液体射向空气,频率和周期不变,由知,波速变大,由可知,光波的波长变长,选项B错误;根据，可得,即光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°,则液体表面亮斑的面积,选项C错误,D正确.

5.答案：C

解析：由题图可知,光线通过玻璃体后,A光的偏折程度比B光的小,则玻璃体对B光的折射率大于对A光的折射率,由折射率越大光的频率越高可知,B光的频率大于A光的频率,B错误;光的频率越小,则波长越长,故A光的波长比B光的波长长,故A错误;根据可知,光子的频率越大,则动量越大,故A光的光子动量比B光的小,故C正确;根据可知,通过同一双缝干涉装置,光的波长越长,则干涉条纹间距越大,即A光的干涉条纹间距比B光的大,故D错误.

6.答案：D

解析：由于,圆周的半径为R，如图所示,可得，由于玻璃折射率为,根据全反射临界角公式,可得全反射的临界角为45°,则该光线恰好发生全反射,反射光线从E点沿着平行于边的方向传播,根据几何关系可得,光线在边的入射角为∠2=60°,大于临界角,所以在边继续发生全反射,再根据几何关系可知,光线在边的入射角为,此时将不再发生全反射,光线将从边射出,但不是垂直射出,综上分析,D正确,A、B、C错误.

7.答案：BD

解析：电灯S发出的光是自然光，自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过一个偏振片后透射光中只有沿偏振片透振方向振动的光，所以A错误，B正确。偏振片B只透过振动方向与其透振方向一致的偏振光，人眼在P处看不到光亮，说明其透振方向与偏振片A的透振方向垂直。将A转过180°后，其透振方向仍与偏振片B的透振方向垂直，人眼在P处依然看不到光亮，所以C错误。将B转过90°后，其透振方向与偏振片A的透振方向相同，人眼在P处能看到光亮，所以D正确。

8.答案：AC

解析：调幅,即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载,故A为调幅波,A正确,B错误;在交流电路中,电容器通高频阻低频,电感线圈通低频阻高频,元件a要让高频信号通过,阻止低频信号通过,故元件a是电容较小的电容器;元件b要让低频信号通过,阻止高频信号通过,故元件b是电感器,故C正确,D错误.

9.答案：BD

解析：窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中,人看到的是暗区,但是折射光线与反射光线不一定垂直,故A错误;窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射,从上端射出,进入人的眼睛,因此人看到的是亮区,故B正确;由于锯齿形的底部是一个等腰直角三角形,故光线从塑料入射到空气时的临界角C小于等于45°,故,故C错误;由题乙可知,锯齿总共有个,等腰直角三角形锯齿的斜边长度为d,竖线的长度为,由几何关系可得,即,故D正确.

10.答案：AD

解析：由题可知，根据公式可知，在玻璃圆柱体内，红光的传播速度大于蓝光的传播速度，故A正确；由于红光的折射率小于蓝光的折射率，由可知，发生全反射时红光的临界角比蓝光的大，若圆柱体的半径足够大，红光在玻璃圆柱体上表面的圆形透光面积比蓝光大，故B错误；设玻璃圆柱体上表面的半径为R，若要使两种色光均可从玻璃圆柱体上表面的各个方向射出，则入射角小于蓝光的临界角，如图所示，根据几何关系，有，整理可得，故C错误；由于红光的折射率小于蓝光的折射率，在玻璃圆柱体内如果以相同的入射角射出，则射出的光线红光的折射角要小些，则根据光路的可逆性，从玻璃圆柱体上表面正上方观看小彩灯，看到的灯比实际高，且蓝光比红光更高，故D正确.

11.答案：（1）A

（2）AD

（3）15.02

（4）660

（5）D

解析：（1）双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成线光源，再通过双缝形成干涉条纹。故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，选A。

（2）根据相邻亮条纹间的距离为，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可减小双缝间距离或增大双缝到屏的距离，AD正确，BC错误。

（3）题图戊中，游标卡尺的主尺读数为15 mm，游标读数为，所以最终读数为。

（4）两个相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离，根据，得。

（5）旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故选D。

12.答案：如图所示，假设有一条光线从O点射向，在E点发生折射后进入液体中，射向空气时在F点恰好发生全反射，和分别为两处的法线，交于G点，为临界角C，则

解得

由几何关系得

由折射定律可得

解得

由几何关系得

在中由正弦定理有

在中由正弦定理有

解得

液体表面有光射出的面积为

解得.