全章闖關(guān)檢測一、選擇題1.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上,經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出,出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下,出射光線側(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與原入射方向的垂直距離。同一種光線,玻璃對其的折射率相等,入射角越大側(cè)移距離越大,即B項側(cè)移距離大于A,D項側(cè)移距離大于C項。在入射角相同時,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,側(cè)移距離最大,即D項正確。2.如圖所示,一束單色光射入一玻璃球體,入射角為60°,已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后,再次折射回到空氣中時與入射光線平行,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°=3,3.兩束單色光線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沒有發(fā)生全反射,則下列說法中正確的是()A.光線a的波長較大 B.玻璃對光線a的折射率較大C.光線b的臨界角較小 D.光線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sinC=1n知a的折射率大于b的折射率,則a的頻率大,波長短,再由n=cv可得va<vb,綜上所述A、C、D錯誤4.對于紅、綠、藍三種單色光,下列表述正確的是()A.紅光頻率最高 B.藍光頻率最高C.綠光光子能量最小 D.藍光光子能量最小答案B紅、綠、藍三種單色光,頻率最高的是藍光,最低的是紅光,由E=hν可知藍光光子能量最大,紅光光子能量最小。5.中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識,唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道:“雨色映日而為虹”。從物理學角度看,虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡化示意圖,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,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項錯誤;以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后,由于a光的折射率大,偏折程度大,a光側(cè)移量大,B項錯誤;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a、b光以相同的入射角從水中射入空氣時,若在空氣中只能看到一種光,說明該光未發(fā)生全反射,所以一定是b光,D6.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的最大初動能增大,可以()A.改用紅光照射 B.改用紫光照射C.延長綠光照射時間 D.增加綠光照射強度答案B由Ek=hν-W可知,欲使光電子最大初動能增大,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能增大,A不正確,B正確;Ekm與綠光照射的時間和強度無關(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能,下列措施可行的是()A.增大入射光的強度 B.增加入射光的照射時間C.換用頻率更高的入射光照射鋅板 D.換用波長更長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,而與入射光的強度、照射時間無關(guān),可見增大入射光的頻率即降低入射光的波長,可增大光電子的最大初動能,C正確。8.在光電效應(yīng)實驗中,飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(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.乙光的波長大于丙光的波長C.乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能答案B由于是同一光電管,因而不論對哪種光,極限頻率和金屬的逸出功相同,對于甲、乙兩種光,反向遏止電壓相同,因而頻率相同,A項錯誤;丙光對應(yīng)的反向遏止電壓較大,因而丙光的頻率較高,波長較短,對應(yīng)的光電子的最大初動能較大,故C、D均錯,只有B項正確。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各種色光的折射率和臨界角,下列說法正確的是()色光紫光藍光綠光黃光橙光紅光折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513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形成一彩色光帶D.只有紫光、藍光、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,當入射角θ>C時能發(fā)生全反射,因此只有橙、紅光不能全反射,這兩種光在AC面上同時發(fā)生折射和反射,故選項A和B均錯誤;其余四種光線經(jīng)AC面反射后射到BC面而折射,橙、紅光雖折射但同時也有反射光射到BC面,因各色光折射率不同形成六色彩色光帶,故選項C對而選項D錯誤。二、非選擇題10.某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計算式為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”)的玻璃磚來測量。

答案(1)cosθ1cos解析(1)根據(jù)折射率定義可知n=sin(90°-(2)玻璃磚寬度大些,光線穿過時的側(cè)移量就會大些,故插針時便于觀察和插準。11.“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗裝置如圖甲所示。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,已知雙縫與屏的距離為L,雙縫間距為d。(1)如圖乙所示,移動測量頭上的手輪,使分劃板的中心刻線對準第1條亮紋的中心,記下此時手輪上螺旋測微器的讀數(shù)x1。轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板的中心刻線向右移動對準第4條亮紋的中心,此時手輪上螺旋測微器的讀數(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,雙縫間距為d。計算波長的公式λ=;(用題目中給出的字母表示)

(3)對于某種單色光,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解析(1)固定刻度讀數(shù)“1.5”,可動刻度讀數(shù)“20.0”,故x2=1.5mm+20.0×0.01mm=1.700mm。(2)由Δx=Ldλ,Δx=x2-x(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,12.如圖所示,一束光線從空氣射入某介質(zhì),入射光線與反射光線夾角為90°,折射光線與入射光線延長線間夾角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)2.12×108m/s解析(1)入射光線與反射光線夾角為90°,故入射角α=45°,折射光線與入射光線延長線間夾角θ為15°,故折射角γ=30°,由折射率公式可得n=sinαsinγ=sin45(2)由光速與介質(zhì)折射率的關(guān)系可得v=cn=3.0×1013.紅光在水中的波長與綠光在真空中的波長相等,水對紅光的折射率為43,紅光的頻率為4.0×1014Hz,答案5.625×10-7m5.33×1014Hz解析根據(jù)光在真空中有c=λ0f,知紅光在真空中的波長λ0紅=cf紅=3.光在介質(zhì)中有v=λf,且v=cn得紅光在水中的波長λ紅=vf紅=cn紅f紅=λ0根據(jù)題設(shè),知綠光在真空中的波長λ0綠=916×10-6m=5.625×10-7綠光的頻率f綠=cλ0綠=314.分析以下現(xiàn)象產(chǎn)生的原因:(1)透過盛水的玻璃杯,在適當?shù)慕嵌瓤梢缘玫讲噬?(2)菜湯上的油花呈現(xiàn)彩色;(3)隔著帳幔看遠處的燈,見到燈周圍輻射彩色光芒;(4)光線照在花布上,可以看見花布上的圖樣。答案見解析解析(1)白光通過盛水的玻璃杯發(fā)生折射,產(chǎn)生色散,在適當?shù)慕嵌?各色光分離較大,可看到彩色光。(2)光經(jīng)過菜湯上油膜的前后兩個表面分別發(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)遠處燈發(fā)出的光經(jīng)過帳幔的縫隙產(chǎn)生衍射,因此可見燈周圍輻射彩色的光芒。(4)光線照在花布上看見花布的圖樣,是由于光的反射與吸收的結(jié)果。花布是由各種顏色的花紋組成的,當白光照在花布上時紅色花紋反射紅光,吸收其他顏色的光,這樣我們在該位置只看到紅色。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·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(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(稱洛埃鏡實驗)。洛埃鏡實驗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=1.5×10-6m,當單色光波長為λ1=0.5μm時,P點將形成亮條紋還是暗條紋?若單色光波長為λ2=0.6μm呢?答案亮條紋暗條紋解析由題意知,當λ1=0.5μm時,Δr=1.5×10-60.5×10-6λ1=3λ1,滿足波長的整數(shù)倍,在P點形成亮條紋;當λ2=0.6μm,Δr=1.5×116.如圖所示,一個半徑為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的折射角;(2)若要在水面上方觀察不到點光源S所發(fā)出的光,則應(yīng)將點光源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tanθ1=r即θ1=30°sinθ1聯(lián)立解得θ2=45°(2)若在水面上方觀察不到點光源所發(fā)出的光,則入射到圓木板邊緣的光線將發(fā)生全反射,設(shè)臨界角為C,點光源S離圓心的距離為h,則由sinC=1nC=45°由幾何關(guān)系tanC=rh得則點光源S至少上移Δh=(3-1)r17.如圖所示,一光電管的陰極用極限波長λ0=500nm的鈉制成,用波長λ=300nm的紫外線照射陰極,光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U=2.1V,飽和光電流的值I=0.56μA。(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A極時的最大動能;(3)如果電勢差U不變,而照射光的強度增加到原值的三倍,此時光電子到達A極時最大動能是多大?(普朗克常量h=6.63×10-34J