（北京專(zhuān)用）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十五章 全章闖關(guān)檢測(cè)（含解析）

全章闖關(guān)檢測(cè) 一、選擇題 1.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上,經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出,出射光線(xiàn)相對(duì)于入射光線(xiàn)側(cè)移了一段距離。在下列情況下,出射光線(xiàn)側(cè)移距離最大的是(　　) A.紅光以30°的入射角入射 B.紅光以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　側(cè)移距離是指出射光線(xiàn)與原入射方向的垂直距離。同一種光線(xiàn),玻璃對(duì)其的折射率相等,入射角越大側(cè)移距離越大,即B項(xiàng)側(cè)移距離大于A,D項(xiàng)側(cè)移距離大于C項(xiàng)。在入射角相同時(shí),折射率越大,側(cè)移距離越大,所以紫光以45°的入射角入射時(shí),側(cè)移距離最大,即D項(xiàng)正確。 2.如圖所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°,已知光線(xiàn)在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線(xiàn)平行,此玻璃的折射率為(　　) A.2 B.1.5 C.3 D.2 答案　C　其光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系知r=30°,折射率n=sin60°sin30°=3,故C正確。 3.兩束單色光線(xiàn)a、b以相同的角度從某種玻璃射入空氣,發(fā)現(xiàn)a發(fā)生了全反射、b沒(méi)有發(fā)生全反射,則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.光線(xiàn)a的波長(zhǎng)較大 B.玻璃對(duì)光線(xiàn)a的折射率較大 C.光線(xiàn)b的臨界角較小 D.光線(xiàn)b在玻璃中的速度較小 答案　B　由題意知a的臨界角小于b的臨界角,由sin C=1n 知a的折射率大于b的折射率,則a的頻率大,波長(zhǎng)短,再由n=cv 可得va<vb,綜上所述A、C、D錯(cuò)誤,B正確。 4.對(duì)于紅、綠、藍(lán)三種單色光,下列表述正確的是(　　) A.紅光頻率最高 B.藍(lán)光頻率最高 C.綠光光子能量最小 D.藍(lán)光光子能量最小 答案　B　紅、綠、藍(lán)三種單色光,頻率最高的是藍(lán)光,最低的是紅光,由E=hν可知藍(lán)光光子能量最大,紅光光子能量最小。 5.中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí),唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫(xiě)道:“雨色映日而為虹”。從物理學(xué)角度看,虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖,其中a、b是兩種不同頻率的單色光,則兩光(　　) A.在同種玻璃中傳播,a光的傳播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,b光側(cè)移量大 C.分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能 D.以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是a光 答案　C　根據(jù)光路圖可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=cv可知,在同種玻璃中,a光的傳播速度應(yīng)小于b光,A項(xiàng)錯(cuò)誤;以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,由于a光的折射率大,偏折程度大,a光側(cè)移量大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;折射率大的a光頻率也高,所以分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能,C項(xiàng)正確;由于b光的折射率小,b光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)發(fā)生全反射的臨界角大,當(dāng)a、b光以相同的入射角從水中射入空氣時(shí),若在空氣中只能看到一種光,說(shuō)明該光未發(fā)生全反射,所以一定是b光,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.如圖所示,用綠光照射一光電管,能產(chǎn)生光電效應(yīng)。欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增大,可以(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.改用紅光照射 B.改用紫光照射 C.延長(zhǎng)綠光照射時(shí)間 D.增加綠光照射強(qiáng)度 答案　B　由Ek=hν-W可知,欲使光電子最大初動(dòng)能增大,應(yīng)改用頻率更大的光照射,紫光頻率大于綠光頻率,綠光頻率大于紅光頻率,故改用紫光照射,可使光電子的最大初動(dòng)能增大,A不正確,B正確;Ekm與綠光照射的時(shí)間和強(qiáng)度無(wú)關(guān),C、D都不正確。 7.用某種頻率的光照射鋅板,使其發(fā)射出光電子。為了增大光電子的最大初動(dòng)能,下列措施可行的是(　　) A.增大入射光的強(qiáng)度 B.增加入射光的照射時(shí)間 C.換用頻率更高的入射光照射鋅板 D.換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的入射光照射鋅板 答案　C　由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W知光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率與光電材料的逸出功,而與入射光的強(qiáng)度、照射時(shí)間無(wú)關(guān),可見(jiàn)增大入射光的頻率即降低入射光的波長(zhǎng),可增大光電子的最大初動(dòng)能,C正確。 8.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)(甲光、乙光、丙光),如圖所示。則可判斷出(　　) A.甲光的頻率大于乙光的頻率 B.乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C.乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 答案　B　由于是同一光電管,因而不論對(duì)哪種光,極限頻率和金屬的逸出功相同,對(duì)于甲、乙兩種光,反向遏止電壓相同,因而頻率相同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;丙光對(duì)應(yīng)的反向遏止電壓較大,因而丙光的頻率較高,波長(zhǎng)較短,對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能較大,故C、D均錯(cuò),只有B項(xiàng)正確。 9.某直角棱鏡頂角θ=41.3°,由下表內(nèi)各種色光組成的一窄光束以垂于直角邊AB的方向射入棱鏡,如圖所示。下表中給出了棱鏡對(duì)各種色光的折射率和臨界角,下列說(shuō)法正確的是(　　) 色光 紫光 藍(lán)光 綠光 黃光 橙光 紅光 折射率 1.532 1.528 1.519 1.517 1.514 1.513 臨界角 40.75° 40.88° 41.77° 41.23° 41.34° 41.37° A.只有橙光、紅光和黃光從棱鏡的AC面射出 B.只有紫光、藍(lán)光、綠光和黃光從棱鏡的AC面射出 C.若在BC的下方放一光屏,從BC出射的光在光屏上將會(huì)形成一彩色光帶 D.只有紫光、藍(lán)光、綠光和黃光從BC射出并在光屏上形成彩色光束 答案　C　由圖可知在AC界面處的入射角θ=41.30°,由全反射的條件可知,當(dāng)入射角θ>C時(shí)能發(fā)生全反射,因此只有橙、紅光不能全反射,這兩種光在AC面上同時(shí)發(fā)生折射和反射,故選項(xiàng)A和B均錯(cuò)誤;其余四種光線(xiàn)經(jīng)AC面反射后射到BC面而折射,橙、紅光雖折射但同時(shí)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帶,故選項(xiàng)C對(duì)而選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 10.某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。 (1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n=　　　　(用圖中的θ1、θ2表示);  (2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度　　　(選填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量。  答案　(1)cosθ1cosθ2　(2)大 解析　(1)根據(jù)折射率定義可知n=sin(90°-θ1)sin(90°-θ2)=cosθ1cosθ2; (2)玻璃磚寬度大些,光線(xiàn)穿過(guò)時(shí)的側(cè)移量就會(huì)大些,故插針時(shí)便于觀察和插準(zhǔn)。 11.“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,已知雙縫與屏的距離為L(zhǎng),雙縫間距為d。 (1)如圖乙所示,移動(dòng)測(cè)量頭上的手輪,使分劃板的中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋的中心,記下此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x1。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板的中心刻線(xiàn)向右移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)第4條亮紋的中心,此時(shí)手輪上螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x2如圖丙所示,則讀數(shù)x2=　　　　mm;  丙 (2)已知雙縫與屏的距離為L(zhǎng),雙縫間距為d。計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ=　　　　;(用題目中給出的字母表示)  (3)對(duì)于某種單色光,為增加相鄰亮紋間的距離,可采取　　　　　　　　或　　　　　　　　的方法。  答案　(1)1.700　(2)(x2-x1)d3L　(3)減小雙縫間距離　 增大雙縫到屏的距離 解析　(1)固定刻度讀數(shù)“1.5”,可動(dòng)刻度讀數(shù)“20.0”,故x2=1.5 mm+20.0×0.01 mm=1.700 mm。 (2)由Δx=Ldλ,Δx=x2-x13可得λ=(x2-x1)d3L。 (3)由Δx=Ldλ可知,若要增加相鄰亮條紋間的距離,可以減小雙縫間距離,或增大雙縫到屏的距離。 12.如圖所示,一束光線(xiàn)從空氣射入某介質(zhì),入射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)夾角為90°,折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)間夾角θ為15°,求: (1)該介質(zhì)的折射率; (2)光在該介質(zhì)中傳播的速度。 答案　(1)2　(2)2.12×108 m/s 解析　(1)入射光線(xiàn)與反射光線(xiàn)夾角為90°,故入射角α=45°,折射光線(xiàn)與入射光線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)間夾角θ為15°,故折射角γ=30°,由折射率公式可得n=sinαsinγ=sin45°sin30°=2。 (2)由光速與介質(zhì)折射率的關(guān)系可得v=cn=3.0×1082 m/s=2.12×108 m/s。 13.紅光在水中的波長(zhǎng)與綠光在真空中的波長(zhǎng)相等,水對(duì)紅光的折射率為43,紅光的頻率為4.0×1014 Hz,求綠光在真空中的波長(zhǎng)和頻率。 答案　5.625×10-7 m　5.33×1014 Hz 解析　根據(jù)光在真空中有c=λ0f,知紅光在真空中的波長(zhǎng)λ0紅=cf紅=3.0×1084.0×1014 m=34×10-6 m 光在介質(zhì)中有v=λf,且v=cn, 得紅光在水中的波長(zhǎng) λ紅=vf紅=cn紅f紅=λ0紅n紅=34×10-643 m=916×10-6 m 根據(jù)題設(shè),知綠光在真空中的波長(zhǎng)λ0綠=916×10-6 m=5.625×10-7 m 綠光的頻率f綠=cλ0綠=3.0×1085.625×10-7 Hz≈5.33×1014 Hz 14.分析以下現(xiàn)象產(chǎn)生的原因: (1)透過(guò)盛水的玻璃杯,在適當(dāng)?shù)慕嵌瓤梢缘玫讲噬? (2)菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色; (3)隔著帳?？催h(yuǎn)處的燈,見(jiàn)到燈周?chē)椛洳噬饷? (4)光線(xiàn)照在花布上,可以看見(jiàn)花布上的圖樣。 答案　見(jiàn)解析 解析　(1)白光通過(guò)盛水的玻璃杯發(fā)生折射,產(chǎn)生色散,在適當(dāng)?shù)慕嵌?各色光分離較大,可看到彩色光。 (2)光經(jīng)過(guò)菜湯上油膜的前后兩個(gè)表面分別發(fā)生反射,兩列反射光相互疊加,產(chǎn)生干涉條紋,因此菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色。 (3)遠(yuǎn)處燈發(fā)出的光經(jīng)過(guò)帳幔的縫隙產(chǎn)生衍射,因此可見(jiàn)燈周?chē)椛洳噬墓饷ⅰ? (4)光線(xiàn)照在花布上看見(jiàn)花布的圖樣,是由于光的反射與吸收的結(jié)果?；ú际怯筛鞣N顏色的花紋組成的,當(dāng)白光照在花布上時(shí)紅色花紋反射紅光,吸收其他顏色的光,這樣我們?cè)谠撐恢弥豢吹郊t色。同理可以看到各種花紋反射的顏色。這樣我們可以看到花布的圖樣。 15.1801年,托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)。1834年,洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏雙縫干涉的結(jié)果(稱(chēng)洛埃鏡實(shí)驗(yàn))。 洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示,S為單色光源,M為一平面鏡。S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在屏上相交,已知兩列光波到屏上P的路程差Δr=1.5×10-6 m,當(dāng)單色光波長(zhǎng)為λ1=0.5 μm時(shí),P點(diǎn)將形成亮條紋還是暗條紋?若單色光波長(zhǎng)為λ2=0.6 μm呢? 答案　亮條紋　暗條紋 解析　由題意知,當(dāng)λ1=0.5 μm時(shí),Δr=1.5×10-60.5×10-6λ1=3λ1,滿(mǎn)足波長(zhǎng)的整數(shù)倍,在P點(diǎn)形成亮條紋;當(dāng)λ2=0.6 μm,Δr=1.5×10-60.6×10-6λ2=52λ2,滿(mǎn)足半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,在P點(diǎn)形成暗條紋。 16.如圖所示,一個(gè)半徑為r的圓木板靜止在水面上,在圓木板圓心O的正下方H=3r處有一點(diǎn)光源S,已知水的折射率n=2。 (1)求沿圓木板邊緣出射的折射光線(xiàn)的折射角; (2)若要在水面上方觀察不到點(diǎn)光源S所發(fā)出的光,則應(yīng)將點(diǎn)光源S至少豎直向上移多大的距離?(結(jié)果可用根式表示) 答案　(1)45°　(2)(3-1)r 解析　(1)設(shè)入射角為θ1,折射角為θ2,則tan θ1=r3r 即θ1=30° sinθ1sinθ2=1n 聯(lián)立解得θ2=45° (2)若在水面上方觀察不到點(diǎn)光源所發(fā)出的光,則入射到圓木板邊緣的光線(xiàn)將發(fā)生全反射,設(shè)臨界角為C,點(diǎn)光源S離圓心的距離為h,則由sin C=1n得 C=45° 由幾何關(guān)系tan C=rh得h=r 則點(diǎn)光源S至少上移Δh=(3-1)r 17.如圖所示,一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)λ0=500 nm的鈉制成,用波長(zhǎng)λ=300 nm的紫外線(xiàn)照射陰極,光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差U=2.1 V,飽和光電流的值I=0.56 μA。 (1)求每秒內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù); (2)求光電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能; (3)如果電勢(shì)差U不變,而照射光的強(qiáng)度增加到原值的三倍,此時(shí)光電子到達(dá)A極時(shí)最大動(dòng)能是多大?(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s) 答案　(1)3.5×1012個(gè)　(2)6.012×10-19 J　(3)6.012×10-19 J 解析　(1)每秒內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù) n=Ie=0.56×10-61.6×10-19個(gè)=3.5×1012個(gè) (2)由光電效應(yīng)方程可知 Ek0=hν-W0=hcλ-hcλ0=hc1λ-1λ0 在A、K間加電壓U時(shí),光電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的動(dòng)能 Ek=Ek0+eU=hc1λ-1λ0+eU 代入數(shù)值,得Ek=6.012×10-19 J。 (3)根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),如果電勢(shì)差U不變,則光電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能不變,Ek=6.012×10-19J。 10