2023届高考物理二轮复习专题：光

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                                                 习题：1.（2022·广东湛江市测试一）如图甲所示，阴极和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极在受到光照时能够发射光电子。阴极与阳极A之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。闭合开关后，阳极A吸收阴极 发出的光电子，在电路中形成光电流。现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极 ，形成的光电流与电压的关系图像如图乙示，图中 、 、 光依次为(     )A.蓝光、弱黄光、强黄光 B.弱黄光、蓝光、强黄光C.强黄光、蓝光、弱黄光 D.蓝光、强黄光、弱黄光 2.（2022·广东深圳市第二次调研）分别使用光束 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 做研究光电效应规律的实验，得到光电流随光电管两端电压的变化关系如图所示。正确的分析是(     )A.b与 c光的频率相同B. a 比 b光的遏止电压大C. b与 c光的强度相同D. a与 c光照射阴极产生的光电子最大初动能相同 3.（2022·山东泰安市二模）用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象的实验装置如图甲所示，实验测得的铷的遏止电压 与入射频率 的关系图像如图乙所示，图线与横轴的交点坐标为 。已知普朗克常量 ，电子电荷量 。则下列说法正确的是(     )A.增大入射光的强度，产生光电子的最大初动能一定增大B.增大入射光的强度，遏止电压 一定增大C.金属铷的逸出功为 D.金属铷的逸出功为  4.从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压与入射光的频率的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了某金属的图像如图2所示。下列说法正确的是（　　）A．该金属的截止频率约为4.32×1014Hz B．该金属的截止频率约为5.50×1014HzC．该图像的斜率为普朗克常量 D．这种金属的逸出功约为1.83eV 5.如图所示，某一复合光线对准一半圆形玻璃砖的圆心入射，当在点的入射角为时，出射光线分成、两束，光束与下边界的夹角为，光束与下边界的夹角为，则下列说法正确的
是(    )A. 光的频率比光的频率大
B. 光在玻璃砖中的传播速率比光的大
C. 、两束光在该玻璃砖中的折射率之比为：
D. 若使入射角增大，则出射光线先消失
E. 若用、两束光分别照射同一双缝干涉装置时，的干涉条纹间距比的小 6.某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是(    )A. 图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B. 遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C. 照射两条狭缝时，增加，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D. 照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上点的路程差为半波长的奇数倍，点处一定是暗条纹 7.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化下列说法正确的是(    )
 A. 这主要是光的干涉现象 B. 这主要是光的衍射现象
C. 如果屏上条纹变宽，则表明抽制的丝变粗 D. 如果屏上条纹变宽，则表明抽制的丝变细 8. 、两束单色光的波长分别为和，通过相同的单缝衍射实验装置得到如图所示的图样，则这两束单色光(    )A. 若照射同一种金属均有光电子逸出，则光电子最大初动能
B. 射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距
C. 在水中的传播速度
D. 光子动量 9.肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是(    )
 A. 过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B. 肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C. 肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D. 将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动 10.  光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一透明板压在另一透明板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光、分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是(    )
A. 单色光的波长比单色光的波长大
B. 单色光的波长比单色光的波长小
C. 同种介质对单色光的折射率比对单色光的折射率大
D. 同种介质对单色光的折射率比对单色光的折射率小 11.光的干涉现象在技术中有重要应用。例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线如图甲，下列说法正确的是。(    )A. 干涉条纹是空气薄层的上下两表面的反射光干涉产生的
B. 将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏
C. 如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹
D. 如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸 12.如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(    )
 A. 干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D. 干涉条纹越来越密是因为空气膜厚度越来越大 13.下列说法正确的是(    )A. 如图甲肥皂膜上出现的干涉条纹是灯焰直接发出的光与肥皂膜上的反射光产生干涉的结果
B. 如图乙为了拍出更清晰的汽车内景照片，可在相机镜头上加偏振片以减弱汽车挡风玻璃表面反射光的影响
C. 如图丙是电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明实物粒子具有波动性
D. 如图丁是紫外线消毒灯，紫外线灯消毒的工作原理利用了光电效应 14．如图所示，ABC为直角三角形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由AC边中点D垂直射入。已知该棱镜的折射率n=，AB=8cm，∠A=60°。求：（1）做出光路图，求出临界角，并判断入射光线在AB界面是否发生全反射；（2）求光线第一次射出棱镜时，出射光线与边界的夹角；           15．如图所示，ABC是横截面为直角三角形的透明体，Q为AC的中点，∠A=53°，AC边的长度为L。一光线从AC边的Q点射入透明体，其折射光线平行于AB，光线传播到BC边上的M点时恰好发生全反射。光在真空中的传播速度为c，取sin53°=0.8， cos53°=0.6。求：（1）光线从Q点射入透明体时入射角的正弦值sini；（2）光线从Q点传播到M点的时间t。        16．人工锆石的折射率介于普通玻璃和钻石之间，通常用来代替钻石做成“物美价廉”的饰品。现有一块等腰三棱镜形状的人工锆石材料，如图所示。已知，，一束激光垂直于边由点入射，，在面上恰能发生全反射，并由面的点（图中未画出）射出，已知光在真空中的速度大小为，求：（1）该人工锆石的折射率；（2）光在该人工锆石中的传播速度大小；（3）激光在材料中由到的传播时间。      17.如图所示是半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光从A点以θ=60°的入射角由真空从OD面射入玻璃，a光和b光的折射光分别射到半圆弧的B、C点，其中B点是半圆弧OD的三等分点，C点是半圆弧OD的中点。光在真空中传播速度为c。求：（1）a、b两种单色光的折射率之比；（2）单色光a在玻璃砖中传播的时间。 18．如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼晴恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝，求鱼饵灯离水面的深度。           19．某市喷泉水景灯光秀采用声、光、电等多维度融合技术，为市民在夜间增添了一份的视听盛宴。小刚发现距湖水表面深度处安装有可向各个方向发射光线的黄色点光源，照亮湖水的面积，已知湖面的面积足够大，光在真空中的传播速度。求：（1）湖水对黄光的折射率n；（2）将黄色点光源沿与水平方向成30°角向右下方平移后，从湖水表面出射的光线在水中传播的最长时间t（保留三位有效数字）。        20．某公园内新安装了高功率发光二极管水下射灯，发光二极管由于所加电压不同能发出不同颜色的光，为节日的公园增添了绚丽色彩。若一盏射灯在水面以下处，其中一条光线斜射到水面上，在水面的出射光线和反射光线恰好垂直，测得出射点到射灯的水平距离。，求：（1）水的折射率n；（2）该条光线在水中到达出射点所用的时间；（3）游客能看到亮圆部分的面积。          1.解析：选C。设遏止电压为 ，由动能定理 可知，对于同一种金属 不变，遏止电压与入射光的频率有关。对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的，故 、 是同种颜色的光，在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大， 为强黄光，为弱黄光。 的遏止电压最大，故光的频率最大，为蓝光。 2.解析：选C。根据光电效应方程可知光电子的最大初动能与入射光的强度无直接关系，A错误；根据动能定理 可得 ，遏止电压与入射光的强度无直接关系，B错误；图线与横轴的交点表示金属铷的极限频率，则金属铷的逸出功 ，C正确，D错误。 3.解析：选C。根据光电效应方程 <m></m> 可知光电子的最大初动能与入射光的强度无直接关系，A错误；根据动能定理 <m></m> 可得 <m></m> ，遏止电压与入射光的强度无直接关系，B错误；图线与横轴的交点表示金属铷的极限频率，则金属铷的逸出功 <m></m> ，C正确，D错误。4.【答案】AD【解析】C．设金属的逸出功为，截止频率为，金属逸出功光电子的最大初动能与遏止电压的关系是光电效应方程为联立两式可得因此图像的斜率为，C错误；AB．当可解得即金属的截止频率约为，在误差允许范围内，故A正确，B错误；D．由图可知金属的逸出功解得故D正确。故选AD。5.【答案】ADE 【解析】解：A.由光路图可知，光的偏折程度比光大，则玻璃对光的折射率较大，则光的频率比光的频率大，选项A正确；B.根据：，可知，光在玻璃砖中的传播速率比光的小，选项B错误；C.根据：，、两束光在该玻璃砖中的折射率分别为：，，则折射率之比为：，选项C错误；D.根据：，可知，光临界角较小，则若使入射角增大，出射光线先消失，选项D正确；E.因光的折射率大，则光波长小，根据：，可知，若用、两束光分别照射同一双缝干涉装置时，的干涉条纹间距比的小，选项E正确。6.【答案】ACD 【解析】A.由图可知，图乙中间部分为等间距条纹，而丙仅为两条条纹，故推测图乙是光的双缝干涉图样，丙为衍射图样；干涉实验中，当光通过狭缝时，同时也会发生衍射，故A正确；B.根据衍射规律可知，狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；C.根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；D.照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上点的路程差为半波长的奇数倍，点处一定是暗条纹，故D正确。故选ACD 7.【答案】BD 【解析】当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细，故AC错误；BD正确。
故选BD。  8.【答案】BD 【解析】在相同的单缝衍射实验装置的条件下，光的波长越长，其衍射现象越显著。从图中可知光束的衍射现象比光束更加显著，可知  。A.当光子照射到金属上，产生光电子的逸出时，根据光电效应方程有，光电子的最大初动能对于同种金属，其逸出功  相同，光子波长越长，光子能量越小，光电子的最大初动能越小，所以  ，故A错误。B.对于同一双缝干涉装置，光束波长越长，干涉条纹间距越大，故B正确。C.波长越长，在水中的折射率越小，即在水中  ，由  ，可知  ，故C错误。D.光子动量  ，波长越长，光子动量越小，所以  ，故D正确。故选BD。9.【答案】AB 【解析】A、由图可知肥皂膜的干涉条纹是弯曲的，由于薄膜干涉为等厚干涉，故过肥皂膜最高和最低点的截面的长边距离不相等，即两长边不平行，一定不是梯形，故A正确；
B、肥皂膜上的条纹是薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加形成的干涉条纹，故B正确；
C、薄膜是等厚干涉，肥皂膜从形成到破裂，由于液体在向下流动，薄膜上部逐渐变薄，下部逐渐变厚，条纹的宽度和间距会发生变化，故C错误；
D、将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转，故D错误。
故选：。   10.【答案】BC 【分析】根据，结合，可知，的波长小于的波长，故A错误，B正确；
再由，因的波长小于的波长，则的频率大于的频率，依据频率越高的，折射率越大，那么同种介质对单色光的折射率比对单色光的折射率大，故C正确，D错误；
故选：。   11.【答案】AC 【解析】A.用单色光从标准平面上面照射，从楔形空气薄膜上下表面分别反射的两列光波频率相同，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A正确；B.出现亮条纹时光程差应满足 ，将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，则光程差变化较快，条纹变密，B错误；在空气层厚度相等的地方，光程差相等，属于同一条纹，图中条纹向左弯曲，条纹提前出现，表明被测表面弯曲对应位置向下凹，C正确，D错误。故选AC。12.【答案】AC 【解析】由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；
由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误。
选AC。     13.【答案】BC 【解析】A.肥皂膜上出现的干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加形成的，故A错误；B.可在相机镜头上加偏振片可以减弱汽车挡风玻璃表面反射光的影响，故B正确；C.衍射是波特有的现象，电子束穿过铝箔后的衍射图样，说明实物粒子具有波动性，故C正确；D.紫外线消毒是利用了紫外线可以杀菌的特性，故D错误。故选BC。 14.解：（1）由题可得临界角为 即临界角为如图，由几何关系得所以入射光线在AB界面发生全反射，又因为所以光线从F点发生折射，故光路图如图。（2）由折射定律得所以，出射光线与边界的夹角为15.解：（1）根据几何关系可知，光线QM在BC边恰好发生全反射的临界角=53°又解得根据几何关系可知，光线在从Q点射入透明体时的折射角r=37°又解得（2）设光线从Q点传播到M点的路程为x，根据几何关系有光线在透明体中传播的速度大小又解得 16.解:（1）光路图如图所示有几何分析可知，全反射角为则（2）光在该人工锆石中的传播速度大小（3）根据几何关系可知所以所以运动时间 17.解：(1)分别连接半圆圆心O′与B、C两点，如图所示由于B为圆弧OD三等分点，C为圆弧OD中点，可得∠OO′B=60°，∠OO′C=90°根据几何关系，可知a光线的折射角r1=30°，b光线的折射角r2=45°a的折射率，b的折射率解得(2)a光的折射率为，a光的临界角为则有可知光路如图所示根据几何关系可知∠OBO′=60°可知a光在B点发生全反射，同理可得a光在E点发生全反射，a光在D点射出半圆柱体玻璃砖，易知光在半圆柱体玻璃砖经过的路程为，光的传播速度为单色光a在玻璃砖中传播的时间 18.解：设入射角、折射角分别为、i，设鱼饵灯离水面的深度为，如图所示。则，根据光的折射定律可知联立解得h2＝2.4m 19.解：（1）假设O点处的黄色点光源发出的光照射到水面处恰好发生全反射，光路图如图所示湖水表面被照亮的区域为圆形，设半径为r，由此可知又代入数据解得根据可得（2）根据题意可知平移后，光源距湖水表面的深度为根据对称性及几何关系可知，出射光线在水中传播的最长距离为光在水中的传播速度为则从湖水表面出射的光线在水中传播的最长时间为 20.解：（1）作出光路图如下，设入射角、反射角、折射角分别为、、，则根据反射定律有由几何知识可知解得根据题意有可得由折射定律可知（2）由可得光在水中传播速度，在水里的光程传播时间（3）设点光源射向水面的光线发生全反射的临界角为C，则，由数学知识得，解得则水面上能被光源照亮的圆形光斑的面积为