内容正文:
《光》综合练习二(培优)-浙江物理选考专用
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图所示,水平面上有一半径为R的透明均质球,下半球内竖直中心轴上有a、b两种单色灯(可视为点光源,都发可见光),发现从两个光源照射到上半球面的光恰好全部都能发生折射(不考虑光线在球内反射后的折射),则下列说法中正确的是( )
A.a光光子动量小于b光光子动量
B.a光在透明介质球中的折射率为
C.若发出b光的某光源高速靠近探测器,探测器接收到的b光频率可能与a光相同
D.若b光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的,a光可能是氢原子从能级跃迁到能级时发出的
2.图甲为张老师设计的测液体折射率装置,示意图如图乙,装有液体的厚长方体透明容器放在支架上可绕水平轴转动。激光笔固定在量角器上且与边重合。过中心O悬挂一重锤,其所指位置为B。现让激光垂直容器壁射入液体并在液面处出现光线1和2,支架转动到光线1恰好消失时,读出并记为,即可求出液体的折射率并标在量角器上。已知容器的折射率为n,下列说法正确的是( )
A.该液体的折射率为
B.该液体的折射率为
C.越靠近A端标注的折射率值越大且刻度均匀
D.若为薄壁容器,激光也必须垂直容器壁入射
3.内径为r、外径为、长为L的空心半圆玻璃柱的截面图如图所示,玻璃柱的折射率为。现有一平行对称轴的光束射向此半圆柱的右半外表面,部分光从圆柱内侧面射出,若用面积为S的水平遮光面板挡住相应的入射光,玻璃柱内侧恰好没有光射出。已知光在真空中的速度为c,忽略光在玻璃柱中的二次反射,下列说法正确的是( )
A.能穿过玻璃柱的光的最短时间为
B.从右侧入射的平行光也有可能经过O点
C.使光不能进入玻璃柱内侧的遮光面板面积
D.用此遮光面板遮挡内径相同外径更大的半圆玻璃柱,玻璃柱内侧有光线射出
4.下列关于光的现象中,说法正确的是( )
A.图甲,潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,是因为光的折射
B.图乙,将玻璃板之间的垫片向左移动,条纹会向右移
C.图丙,增加透射光栅狭缝个数,衍射条纹的宽度将变宽,亮度将增加
D.图丁,3D电影的原理是光的干涉
5.下列说法正确的是( )
A.放射性元素产生的α射线可用于铁轨的探伤
B.处于化合态的放射性元素也能发生天然放射现象
C.泊松亮斑现象揭示了实物粒子的波动性
D.玻尔的原子轨道理论同样适用于He原子
6.下列高中物理教材中的插图涉及到光的干涉原理的是( )
A.甲图,水中气泡看上去特别明亮
B.乙图,火焰在肥皂膜上形成明暗相间条纹
C.丙图,相机特制滤光片能减弱汽车玻璃表面反射光
D.丁图,显微镜下光经过大头针的图像
7.有关四幅图的描述,下列说法正确的是( )
A.图1中,农民用拖拉机耕地是利用毛细现象让灌溉水能更好地渗入到地下
B.图2中,碎裂钢化玻璃的裂缝处由于进入了空气发生了薄膜干涉,因此特别亮
C.图3中的核反应是一种链式反应,其中的质量大于与一个中子的质量之和
D.图4为等离子体极化子在晶体薄膜中的传播,因其图像具有较高的对称性可判断其各向同性
8.一半径为的球形薄壁玻璃鱼缸内充满水,水中有一条可视为质点的小鱼。玻璃和水的折射率都是。观察者在不同位置和不同角度对缸内的鱼进行观察。当鱼位于“某些位置”时,观察者在合适的位置能观察到缸里的鱼“消失”,求满足上述条件的“某些位置”所占鱼缸的体积( )
A. B. C. D.
9.如图所示为一块环形玻璃砖的俯视图,图中是过环心的一条直线,一束光线平行射入玻璃砖,它与之间的距离为。玻璃砖的内圆半径为R,内部视为真空,外圆半径为2R,折射率为。下列说法正确的是( )
A.当时,光线恰好在内圆表面上发生全反射
B.当时,光线进入内圆内部传播
C.当时,光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45°
D.无论多大,光线都会进入内圆内部传播
10.如图所示为潜水员在水下一定深度处潜水的情景,其在水面上的投影为O点,则下列说法正确的是( )
A.岸上的人看到潜水员的位置比潜水员的实际位置要深
B.潜水员看岸上的人,比人的实际位置要高
C.潜水员在水下只能看到水面以上以O点为圆心,一定半径范围内的物体
D.若潜水员用随身携带的手电筒照射水面,潜水员位置越深,能照亮的范围越小
11.如图所示,半径为R的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为,顶部恰好是一半球体,底部中心有一光源向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光,当光线与竖直方向夹角θ变大时,出射点P的高度也随之降低,只考虑第一次折射,发现当点高度h降低为时只剩下a光从顶部射出,(光速为c)下列判断正确的是( )
A.在此透光材料中a光的传播速度小于b光的传播速度
B.此透光材料对b光的折射率为
C.a光从P点射出时,a光经过SP路程所需的时间为
D.同一装置用a、b光做单缝衍射实验,b光的衍射现象更加明显
12.如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景,已知水的折射率为n,下列说法正确的是( )
A.太阳光进入水中后,光的频率发生变化
B.用相机拍摄水中的鱼,可通过镜头表面的增透膜减弱水面反射光的影响
C.用激光枪射击水中的鱼,为了提高命中率,在射击时应瞄准眼睛看到的鱼
D.在水中的鱼看来,崖上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,圆锥的顶角θ的正弦值为
13.生产芯片的工具是紫外光刻机,目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线,其波长为。EUV光刻机使用的是极紫外线,其波长是。下列说法正确的是( )
A.深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量
B.在水中深紫外线的传播速度大于极紫外线的传播速度
C.利用同一装置进行双缝干涉实验时极紫外线的条纹间距较大
D.极紫外线比深紫外线更容易发生衍射
14.如图所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜,上下两面为边长 6R的正方形,棱镜高为 2R,S,O分别为上下面的中心,在上表面挖走一个以O点为球心、R为半径的半球,在S处放置一点光源。已知该材料的折射率为 且只有上表面为光学面,则有光射出的上表面形状(用阴影表示) 为(俯视看半球内表面被照亮的部分可等效成水平面,下图圆形虚线的半径为R)( )
A. B. C. D.
二、多选题
15.有一半径为的玻璃半球体,其底面水平,球心为点,AO为与底面垂直的半径,在OB中点放置一点光源,可发出由M和N两种单色光组成的复色光。P为一贴近半球面放置的、与底面平行的光屏。已知该种玻璃对M光的折射率为,对N光的折射率为,从点出射的M光在玻璃中传播的时间与其从点到达光屏的时间相同,则( )
A.点到光屏的垂直距离为
B.在半球面上存在部分区域仅有M光出射
C.用同一双缝干涉装置进行实验,M光条纹间距比N光宽
D.若使用N光照射锌板,可放出光电子,则使用M光照射相同锌板,也一定能放出光电子
16.下列说法正确的是( )
A.照相机镜头玻璃的颜色是光的干涉造成的
B.空调在制冷过程中,从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C.在惯性参考系S中,法拉第电磁感应定律成立;在相对S系作匀速运动的参考系中,法拉第电磁感应定律不一定成立
D.在有些核反应堆里要让中子与原子核碰撞,以便把中子的速率降下来,则应该选用质量较小的原子核
17.下列说法正确的是( )
A.霓虹灯发光是气体原子从高能级向低能级跃迁产生
B.LC振荡电路中,当电容器电压最大时回路电流也最大
C.电阻应变片的电阻值随其机械形变的变化而变化
D.站在岸边的人会因为全反射而看不到湖中的鱼
18.某种材料的直角三棱镜截面如图所示,。一束垂直边从点入射的细光束,经三棱镜反射、折射后,有光线从边的中点垂直方向射出,该光线在三棱镜内只经历一次反射。已知真空中的光速为,边长度为。下列说法正确的是( )
A.三棱镜对该单色光的折射率为 B.该单色光在边发生全反射
C.该单色光在三棱镜中的传播速度为 D.从点射出的光线在三棱镜中的传播路程为
19.如图所示为某透明介质制成的棱镜的横截面图,该截面是边长为的等边三角形,一细光束垂直于边从点射入三棱柱后,在的中点处恰好发生全反射后在边的点射出,光在真空中的传播速度为。则( )
A.三棱柱对细光束的折射率为
B.细光束在三棱柱中的传播速度等于光速
C.细光束有一部分将会从点垂直于边射出棱镜
D.细光束第一次从点传播到点的时间为
20.如图,一质量为的等腰直角棱镜被置于光滑的水平面上,其横截面底边长度为,所在底面上涂有特殊反射层,能完全反射入射光。以底边中点为原点,在竖直平面建立直角坐标系,在的区域有一匀强激光场,频率为的单色光沿轴负方向入射,单位时间内入射的光子数为,棱镜对单色光的折射率为,点在底边上,。棱镜初始时静止,不考虑经、内表面反射的光线( )
A.从入射的光线可能经过点
B.经一次反射到出射的光线在玻璃砖中的传播时间为
C.在面上涂上反射率为的反射膜,在初始时刻棱镜的加速度为
D.在面上涂上反射率为的反射膜,棱镜向左运动时的速度为
21.在如图所示的直角坐标系中,平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外)。在介质I中的(0,)处有一点波源,产生波长为、速度为v的波。波传到介质Ⅱ中,其速度为,图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x轴和y轴分别交于R和S点,此时波源也恰好位于波峰。M为O、R连线的中点,入射波与反射波在O点相干加强,则( )
A.介质Ⅱ中波的频率为 B.S点的坐标为(0,)
C.入射波与反射波在M点相干减弱 D.折射角的正弦值
22.氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则( )
A.P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1
B.若乙图玻璃棒能导出P光,则一定也能导出Q光
C.若丙图是P入射时的干涉条纹,则Q入射时条纹间距减小
D.P、Q照射某金属发生光电效应,丁图中的点1、2分别对应P、Q
23.如图所示,在“测定玻璃砖的折射率”的实验中,将玻璃砖在白纸上放好,aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面,图中两界面平行。在玻璃砖的一侧画直线AO与aa′交于O,在AO上插两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4。下列说法正确的是( )
A.P4只需挡住P1、P2的像
B.入射光线AO与其射出玻璃砖的光线O′B是平行的
C.若玻璃砖厚度增加,则沿AO入射的光线经过玻璃砖后的侧移会增加
D.若两个界面aa′和bb′不平行,将不能完成实验
三、实验题
24.如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和 B、顶角大小为)的折射率。
①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点;
②将侧面A沿ab放置,并确定侧面B的位置ef;
③在cd上竖直插上大头针P1和P2,从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2,插上大头针P3,要求P3能挡住__________(选填“P1”、“P2”或“P1和P2”)的虚像;
④确定出射光线的位置____________(选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针;
⑤撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线ef的夹角为α,则玻璃砖折射率 n=____________________。
25.洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示,从单缝发出的光,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。现应用洛埃德镜研究单色光的干涉现象。
(1)以下哪些操作能够减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________(多选);
A.将单缝稍向下移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光源由绿色光改为红色光
(2)若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光屏上形成的第2条亮纹与第8条亮纹的中心间距为,单色光的波长______;
26.甲同学利用激光测量半径半圆形玻璃砖的折射率,实验中让一细束激光沿玻璃砖半径方向射到圆心O,恰好在底边发生全反射(如图1),作光路图并测量相关数据(如图2),则该半圆形玻璃砖的折射率为________(结果保留三位有效数字)。
其他条件不变,仅将半圆形玻璃砖向左平移一小段距离,则________(填“有”或“没有”)激光从底边射出。
27.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中
(1)用如图1所示装置测量,实验时可以调节的是__________。
A.单缝与双缝距离 B.单缝倾斜程度
C.双缝倾斜程度 D.双缝与屏距离
(2)使分划板中心刻线与其中一条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上示数如图2所示。同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐,此时手轮上示数如图3所示,则示数为__________mm。已知双缝间距,双缝与屏距离1.25m,则所测单色光波长为__________m(结果保留三位有效数字)。
28.(1)根据实验器材说明书,“用双缝干涉测量光的波长”实验中小灯泡正常工作电压为8V~12V,现研究该小灯泡不同电压下的功率。
①某同学进行了正确的实验操作,并将实验数据在I-U坐标系中描点如图甲所示。请在图乙中补全实验的电路图,闭合开关前滑动变阻器应置于___________端(选填“a”或“b”)。
②某次测量时电压表量程为0~15V,指针偏转如图丙所示,则电压表读数为___________V,此时小灯泡电阻R=___________(计算结果保留2位有效数字)。
③由实验可知工作电压为8V时小灯泡的功率为___________W(计算结果保留2位有效数字)。
(2)图甲为“用双缝干涉测量光的波长”装置图。
①双缝安装在图甲中___________位置(选填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”)
②本实验所用的电源为学生电源,如图乙所示。小灯泡为(1)中所用小灯泡,为使小灯泡正常工作,最合适的操作是___________
A.将小灯泡接“稳压6V”接线柱,打开电源开关
B.将小灯泡接“直流”接线柱,将电压旋钮转至12V,打开电源开关
C.将小灯泡接“交流”接线柱,将电压旋钮转至12V,打开电源开关
D.将小灯泡接“交流”接线柱,打开电源开关,将电压旋钮由2V逐渐转至12V
③已知双缝间距为0.3mm,屏离双缝距离为1.2m。以某种单色光照射双缝时,将测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐,手轮上的示数如图丙所示;然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丁所示,则这种光的波长是___________nm(保留3位有效数字)。
试卷第12页,共13页
试卷第13页,共13页
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《《光》综合练习二(培优)﹣浙江物理选考专用》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
D
D
A
B
B
C
A
A
B
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
B
C
B
C
AC
ABD
AC
AC
AC
BC
题号
21
22
23
答案
BD
BC
BC
1.C
【详解】A.分析如图所示:
由几何关系得
因为R和距离不变,光在上半球面射出时越大越大。上半球面的光恰能都发生折射,故光源射到球心等高处入射角恰为临界角;由于b在a的下方,则有
,,
根据公式可得
故A错误;
B.对于a光有
故B错误;
C.观察者与波源靠近,接收频率大于波源频率,探测器接受到的频率大于b光频率,可能与a光相同,故C正确;
D.从能级跃迁到能级,不能发出可见光,故D错误。
故选C。
2.D
【详解】AB.题意知光线1恰好消失时,光恰好发生全反射,几何关系可知,光在液体内部的入射角为(临界角),则有
整理得
故AB错误;
C.由
可知越靠近A端越小,越大,但与不成正比,即刻度不均匀,故C错误;
D.若为薄壁容器,激光不垂直容器壁入射时,在容器壁处会发生折射,此时不再等于光在液体内部的入射角,会对测量液体折射率产生干扰,所以激光也必须垂直容器壁入射,故D正确。
故选D。
3.D
【详解】A.从最高点射入的光线在玻璃柱中传播的距离最小,最小值为
最短时间为
故A错误;
B.从右侧入射的平行光若能经过O点,则射到外表面的光线折射后沿着半径方向,则此时折射角为零,则不可能发生,故B错误;
C.如图
设到A点的光线折射后射到内层的B点恰好发生全反射,因
,C=45°
在三角形AOB中由正弦定理
解得
在A点时由折射定律
解得
则
则使光不能进入玻璃柱内侧的遮光面板面积
故C错误;
D.用此遮光面板遮挡内径相同外径更大的半圆玻璃柱,则入射点在E点,折射角将小于,光线射到内层的入射角将小于临界角C,此时玻璃柱内侧有光线射出,故D正确。
故选D。
4.A
【详解】A.潜水员看岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里是光的折射现象,故A正确;
B.垫片向左移动后,空气薄膜夹角增大,由可知条纹间距变小,条纹要向左移动,故B错误;
C.发生单缝衍射时当狭缝个数增加,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加,故C错误;
D.3D电影的原理是利用光的偏振现象,故D错误。
故选A。
5.B
【详解】A.放射性元素产生的α射线穿透能力弱,不能用于铁轨的探伤,故A错误;
B.处于化合态的放射性元素也能发生天然放射现象,故B正确;
C.泊松亮斑现象揭示了光的波动性,故C错误;
D.玻尔的原子轨道理论只能适用于氢原子,不能适用于He原子,故D错误;
故选B。
6.B
【详解】A.气泡是光疏介质,光经过水照射气泡时,一部分光会发生全反射,因此水中气泡看上去特别明亮,故A错误;
B.乙图,火焰在肥皂膜上形成明暗相间条纹,是薄膜干涉现象,即光的干涉原理,故B正确;
C.丙图,相机特制滤光片能阻挡特定方向的偏振光,因此能减弱汽车玻璃表面反射光,是光的偏振现象,故C错误;
D.丁图,显微镜下光经过大头针的图像,是光的衍射现象,故D错误。
故选B。
7.C
【详解】A.拖拉机耕地主要是为了松土、增加土壤通气与透水性,并非利用“毛细现象”来让水渗入地下,故A错误;
B.碎裂的钢化玻璃裂缝处明亮通常是由于内部应力释放后形成的多重反射效应,不是由薄膜干涉引起,故B错误;
C.发生核反应时,其质量大于生成的和中子质量的总和,正是这种质量亏损转化为核能释放出来,故C正确。
D.等离子体极化子属于较高层次的凝聚态物理研究,且简单的图像对称性并不能说明材料各向同性,故D错误。
故选C。
8.A
【详解】如图所示
设与鱼缸球心O距离为a处有一小鱼M。从M点发出任一光线MB与的延长线的夹角为,从M点发出的另一光线MA与垂直,光线MA、MB在玻璃球壳上的入射点分别为A、B,入射角分别为、。在三角形OBM中,由正弦定理有
在直角三角形OAM中有
又
联立,解得
为了保证从M点发出的光线有发生全反射的可能,至少要求
式中C是水的全反射临界角
联立,解得
则根据对称关系可知,满足“某些位置”鱼的位置如图所示
所以,所占鱼缸的体积为
故选A。
9.A
【详解】A.如图所示,由几何关系,有,即入射角为
由折射定律,有
得
由正弦定理,有
得,即
有
即光线恰好在内圆表面上发生全反射,故A正确;
BC.如图所示,由几何关系
即入射角为
由折射定律,有
即折射角为
折射光线恰好与内圆相切,不能进入内圆内部。继续从外圆射出时,与法线夹角为,与原入射光线的夹角为,故B、C均错误;
D.如上图所示,当时,光线不会进入内圆内部传播,故D错误。
故选A。
10.B
【详解】A.岸上的人看到潜水员,是因为潜水员反射的光线进入空气折射后进入到岸上人的眼睛中,根据光的折射定律可知,光线从水中斜射入空气中,折射角大于入射角,岸上的人逆着折射光线的方向看,会觉得潜水员的位置比实际位置要浅,A错误;
B.潜水员看岸上的人,是由于岸上的人反射的光线进入到潜水员的眼睛中,由于光线是由空气射入水中,折射角小于入射角,潜水员逆着折射光线看,岸上的人的位置比实际位置要高,B正确;
C.潜水员能看到岸上的物体,是由于岸上物体反射的光线进入水中折射后进入潜水员的眼睛中,潜水员就可以看到岸上的这个物体,并不是只能看到以O点为圆心一定半径范围内的物体,C错误;
D.若手电筒发出相同的锥形光束,则能射出水面的光线临界角C不变,如图所示
几何分析可得照在水面上的圆形光斑半径
h越大,R反而越大,D错误。
故选B。
11.B
【详解】A.由题意可知,只剩下a光从顶部射出时,b光发生全反射,而a光没发生全反射,可知b光临界角比a光小,根据
可知b光的折射率比a光的大,根据
可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度,故A错误;
B.只剩下a光从顶部射出时,如图所示,由题意可知
可得
则
在中,由正弦定理得
b光发生全反射有
此透光材料对b光的折射率为
故B正确;
C.a光从P点射出时,a光经过SP路程所需的时间为
故C错误;
D.b光的折射率比a光的大,b光的频率比a光的大,则b光的波长比a光的小,波长越长,越容易发生明显的衍射现象,则同一装置用a、b光做单缝衍射实验,a光的衍射现象更加明显,故D错误。
故选B。
12.C
【详解】A.光的频率与介质无关,太阳光进入水中前后频率保持不变,故A错误;
B.用相机拍摄水中的鱼,往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度,使照片清晰,故B错误;
C.看到的鱼与实际是鱼的像,光线在水和空气的界面发生折射;用激光枪看到水中的鱼,光在界面也发生折射,所以用激光枪射击水中的鱼,为了提高命中率,在射击时应瞄准看到的鱼,故C正确;
D.光从空气折射进入鱼眼,折射角小于入射角,鱼眼认为光是直线传播的,所以岸上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里,如图所示
根据
根据图可知圆锥的顶角θ为C的2倍,故D错误。
故选C。
13.B
【详解】A.根据题意可知,极紫外线波长小于深紫外线,根据
可知,深紫外线光子的能量小于极紫外线光子的能量,故A错误;
B.极紫外线波长小于深紫外线,则频率高,所以极紫外线折射率大,根据
可知,极紫外线在水中的传播速度小,故B正确;
C.利用同一装置进行双缝干涉实验时
可知,极紫外线的条纹间距较小,故C错误;
D.极紫外线比深紫外线波长短,更不容易发生衍射,故D错误。
故选B。
14.C
【详解】下图是过OS的一个切面图
题意可知该介质临界角C满足
即
设从S发出的光线恰好在圆弧面b点发生全反射,即光可从圆弧面a点到b点这个范围出射,过了b点后再往上至光线与圆弧面相切这个区域为全反射区域,这个区域无光线射出,设与圆弧面相切的光线与上表面交于c点,如上图,由几何关系可知此时
所以该点光未发生全反射,从c点往左移,入射角增大,设光线在上表面的d点恰好发生全反射,此时
即cd区域光未发生全反射且有光线射出,过了d点再向左移动,入射角大于临界角,即d的左侧区域无光线射出,综合以上分析可知,俯视图从O点向左会看到图像顺序为:有光区域、无光区域、有光区域、无光区域。
故选C。
15.AC
【详解】A.M光在玻璃中的传播速度为
D到A的距离为
M光在玻璃中传播的时间
设M光从A点射出时的入射角和折射角分别为和,则有,
解得
则
设A点到光屏的垂直距离为h,则M光从点到达光屏的时间为
由题意知
解得,故A正确;
B.两种光从玻璃射向空气时恰好发生全反射的临界角满足,
则,
即
设半球面上一点E到点D的距离为x,入射到该点的光线入射角为,如图所示
根据余弦定理有
故
故
故在半球面上各处M光和N光均不发生全反射,均可射出,不存在部分区域仅有M光出射,故B错误;
C.折射率越大,则频率越大,波长越短,因N光折射率较大,故N光波长较短,根据可知,用同一双缝干涉装置进行实验,M光条纹间距比N光宽,故C正确;
D.N光折射率较大,频率较大,若使用N光照射锌板,可放出光电子,说明N光的频率大于锌板的极限频率,但M光频率比N光小,M光频率不一定大于锌板的极限频率,则使用M光照射相同锌板,不一定能放出光电子,故D错误。
故选AC。
16.ABD
【详解】A.照相机镜头玻璃镀了一层透光的膜,其颜色是光的干涉造成的,选项A正确;
B.空调在制冷过程中,把室内的热量向室外释放,消耗电能,产生热量,则从室内吸收的热量少于向室外放出的热量,选项B正确;
C.在惯性参考系S中,法拉第电磁感应定律成立,则在相对S系作匀速运动的参考系中,法拉第电磁感应定律也一定成立,选项C错误;
D.设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为和,碰撞后速度分别为和,碰撞前后的总动量和总能量守恒,以中子的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
可见当中子的质量和原子核的质量相等时速度最小,因此一般选择质量较小的原子核,选项D正确。
故选ABD。
17.AC
【详解】A.霓虹灯发光是气体原子从高能级向低能级跃迁产生的。故A正确;
B.LC振荡电路中,当电容器电压最大时极板上电荷量最多,回路电流最小。故B错误;
C.电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件,其阻值会随着机械形变而发生变化。故C正确;
D.光从空气进入水中,不会发生全反射,根据光路的可逆性,站在岸边的人不会因为全反射而看不到湖中的鱼。故D错误。
故选AC。
18.AC
【详解】做出光路图如下图
A.由题意可知,光线DF与法线夹角,反射光线EF与法线夹角为,由几何关系可得,光线EF与法线夹角,光线从边的中点垂直方向射出,由几何关系可得,出射光线与法线夹角
由折射定律可得
A正确;
B.由A的分析可知临界角的正弦值为
该单色光在边不会发生全反射,B错误;
C.根据可得
C正确;
D.由CE=,,,可得,,由几何关系可得
因此,从点射出的光线在三棱镜中的传播路程为
D错误。
故选AC。
19.AC
【详解】A.设细光束发生全反射的临界角为,依题意及几何关系可知,由,解得,故A正确;
B.细光束在三棱柱中的传播速度为,小于光速,故B错误;
C.由图可知,光线将垂直于边从点射出,同时光线有一部分在点反射回来,根据光路可逆原理可知,有一部分光线会从点垂直于边射出,故C正确;
D.由几何关系可知,该细光束第一次从点传播到点的路程
所需的时间,故D错误。
故选AC。
20.BC
【详解】
A.
如图,,所以,则。
从点入射的光线,折射后,设其折射角为,根据 ,可得
光照射到边上时,其交点在点的右侧,即光线在上的可能位置为上,A错误;
B.经面一次反射后到达,画出光路图(和关于x轴对称),光线在玻璃砖中走过的长度,时间,B正确;
C.在面上涂上反射率为的反射膜,反射光的方向水平向右,单个光子的动量
由动量定理知,水平方向作用力a=FM,棱镜的加速度
解得,正确;
D.若玻璃砖向左运动的距离,单位时间射到上的光子数,
水平方向作用力
棱镜向左运动的过程中,根据动能定理
解得,D错误。
故选BC。
21.BD
【详解】A.波从一种介质到另一种介质,频率不变,故介质Ⅱ中波的频率为
故A错误;
B.在介质Ⅱ中波长为
由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x轴和y轴分别交于R和S点,故S点的坐标为(0,),故B正确;
C.由于S为波峰,且波传到介质Ⅱ中,其速度为图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x轴和y轴分别交于R和S点,则R也为波峰,故P到R比P到O多一个波峰,则
则
由于
故不在减弱点,故C错误;
D.根据
则
解得
故D正确。
故选BD。
22.BC
【详解】A.氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P光对应的光子能量较小,光子的频率较小,P光的折射率较小,则经过甲图装置时P光的偏折程度较小,则P、Q在屏上谱线分别为1、2,A错误;
B.根据可知,P光折射率较小,则发生全反射的临界角较大,若乙图玻璃棒能导出P光,则一定也能导出Q光,B正确;
C.若丙图是P入射时的干涉条纹,因P光波长大于Q光,则Q入射时条纹间距减小,C正确;
D.根据可知因P光频率小于Q光,可知丁图中的点1、2分别对应Q、P光,D错误。
故选BC。
23.BC
【详解】A.P4需要同时挡住P3和P1、P2的像,故A错误;
B.由于玻璃砖与空气的两个界面平行,根据光路可逆可知,入射光线AO与其射出玻璃砖的光线O′B是平行的,故B正确;
C.若玻璃砖厚度增加,如图所示
由图可知沿AO入射的光线经过玻璃砖后的侧移会增加,故C正确;
D.若两个界面aa′和bb′不平行,仍能完成实验,故D错误。
故选BC。
24. P1和P2 不需要
【详解】③[1]要求P1和P2在一条光线上,该光线透过玻璃砖后过P3,故P3要能挡住P1和P2的虚像;
④[2]cd与ab垂直,则过P1和P2的光线与ab垂直,光垂直入射时传播方向不变,可确定ef边上的入射点,此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线,不需要插第四枚大头针;
⑤[3]根据几何关系可知入射角为,折射角为,如图所示
故
25.(1)BC
(2)
【详解】(1)根据双缝干涉条纹间距公式
可知,减小D,增大h,减小波长,能够减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离;
A.将单缝稍向下移动一些,h减小,则增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故A错误;
B.将平面镜稍向下移动一些,h增大,则减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故B正确;
C.将光屏稍向左移动一些,D减小,则减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故C正确;
D.将光源由绿色光改为红色光,波长增大,则增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故D错误。
故选BC。
(2)光屏上形成的第2条亮纹与第8条亮纹的中心间距为,则相邻两亮条纹间距为
根据
所以单色光的波长为
26. 1.59 有
【详解】[1]激光恰能在O点全反射,则
其中
解得
[2]其他条件不变,仅将半圆形玻璃砖向左平移一小段距离,等效于将入射光线向右平移一小段距离,光路图如图所示
则光线射到上底面时的入射角减小,则光线将不能发生全反射从而从底面射出。
27.(1)B
(2) 13.451(13.448~13.452) ()
【详解】(1)利用装置测量实验时不用调节单缝与双缝距离和双缝与屏距离,因为目的是要让光通过单缝形成线光源,而单缝和双缝必须平行放置。实验中当单缝是竖直的,条纹是竖直的;单缝是水平的,条纹是水平的;单缝倾斜,条纹也是倾斜的,所以实验时可以调节的是单缝倾斜程度,而不是调节双缝倾斜程度,故选B。
(2)[1]根据螺旋测微器读数规则,如图3所示示数为
故填13.451;
[2]根据螺旋测微器读数规则,如图2所示示数为
相邻两条亮条纹的间距为
根据
解得
故填。
28.(1) ,a
(2) C D
【详解】(1)[1]小灯泡的电压和电流从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法,补全后的电路图如图
为了保护负载,闭合开关前滑动变阻器应置于a端;
[2] 电压表量程为,每小格表示,读数时精确到,故读数为;
[3]由图甲可知,电压为时,电流为,故
[4]由图甲可知,电压为时,电流为,故
(2)[1] A处为透镜,B处为单缝,故双缝应安装在C位置;
[2]小灯泡可以使用直流电压也可以使用交流电压,但为了使小灯泡正常工作且不损坏小灯泡,打开电源开关之前,旋钮应处于电压很低的位置,打开电源开关后,再把电压缓慢调至正常工作电压,故选D;
[3]图丙和图丁的读数分别为和,故相邻两条亮纹间的距离为
由,得
答案第18页,共19页
答案第19页,共19页
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