高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及解析3.docx
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高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及解析3
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及解析(3)
一、选择题
1.下列说法正确的是( )
A.变化的磁场产生稳定的电场,变化的电场可产生稳定的磁场
B.透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯可看到彩色条纹,这是光的折射现象,
C.通过测定超声波被血流反射回来其频率的变化可测血流速度,这是利用了多普勒效应
D.光的偏振现象说明光是一种纵波
2.如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M.则下列说法中正确的是()
A.如果a为蓝色光,则b可能为红色光
B.在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大
C.棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大
D.a光的折射率小于b光折射率
3.下列说法不正确的是()
A.检验工件平整度的操作中,如图1所示,上面为标准件,下面为待检测工件,通过干涉条纹可推断:
P为凹处,Q为凸处
B.图2为光线通过小圆板得到的衍射图样
C.图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样
D.图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
4.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光
A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大
5.下面事实与光的干涉有关的是( )
A.用光导纤维传输信号B.水面上的油膜呈现彩色
C.水中的气泡显得格外明亮D.一束白光通过三棱镜形成彩色光带
6.下列说法正确的是( )
A.任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
B.黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波
C.单个光子通过单缝后,底片上就会出现完整的衍射图样
D.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
7.下列说法正确的是( )
A.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D.在LC振荡电路中,电容器刚放电完毕时,电容器极板上电量最多,电路电流最小
8.如图所示是双缝干涉实验,使用波长为600nm的橙色光照射时,在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻的亮条纹;若用波长为400nm的紫光重复上述实验,则P0点和P1点形成的明暗条纹情况是
A.P0点和P1点都是亮条纹
B.P0点是亮条纹,P1点是暗条纹
C.橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距
D.若分别用上述两种光通过同一装置做单缝衍射实验,紫光的衍射现象更明显
9.下列说法正确的是()
A.电磁波在真空中以光速c传播
B.在空气中传播的声波是横波
C.光需要介质才能传播
D.一束单色光由空气进入水中,传播速度和频率都改变
10.下图为双缝干涉的实验示意图,光源发出的光经滤光片成为单色光,然后通过单缝和双缝,在光屏上出现明暗相间的条纹.若要使干涉条纹的间距变大,在保证其他条件不变的情况下,可以
A.将光屏移近双缝
B.更换滤光片,改用波长更长的单色光
C.增大双缝的间距
D.将光源向双缝移动一小段距离
11.下列关于电磁波的说法,正确的是
A.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
B.电场随时间变化时,一定产生电磁波
C.做变速运动的电荷会产生电磁波
D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
12.5G是“第五代移动通信网络”的简称,目前世界各国正大力发展5G网络.5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段(如图所示),比目前4G及以下网络(通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率.未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10Gbps(bps为bitspersecond的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50-100倍.关于5G网络使用的无线电波,下列说法正确的是
A.在真空中的传播速度更快
B.在真空中的波长更长
C.衍射的本领更强
D.频率更高,相同时间传递的信息量更大
13.下列现象中属于光的衍射现象的是
A.雨后天空美丽的彩虹
B.阳光下肥皂膜的彩色条纹
C.光通过三棱镜产生的彩色条纹
D.对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
14.雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
如图,太阳光从左侧射入球形水滴,a、b是其中的两条出射光线,在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光。
下面说法正确的是
A.a光线是红光,b光线是紫光
B.当光线在水滴背面发生全反射时,我们看到的彩虹最为鲜艳明亮
C.a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长
D.遇到同样的障碍物,a光比b光更容易发生明显衍射
15.太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于()
A.光的干涉、色散和衍射现象
B.光的干涉、衍射和色散现象
C.光的衍射、色散和干涉现象
D.光的衍射、干涉和色散现象
16.下列说法中正确的是
A.阳光下肥皂泡上的彩色条纹和雨后彩虹的形成原理是相同的
B.只有大量光子才具有波动性,少量光子只具有粒子性
C.电子的衍射现象说明其具有波动性,这种波不同于机械波,它属于概率波
D.电子显微镜比光学显微镜的分辨率更高,是因为电子穿过样品时发生了更明显的衍射
17.如图所示是一观察太阳光谱简易装置,一加满清水的碗放在有阳光的地方,将平面镜M斜放入水中,调整其倾斜角度,使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射,最后由水面折射回空气射到室内白墙上,即可观察到太阳光谱的七色光带.逐渐增大平面镜的倾斜角度,各色光将陆续消失,则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是
A.红光→紫光,红光B.红光→紫光,紫光
C.紫光→红光,红光D.紫光→红光,紫光
18.有关光的应用,下列说法不正确的是()
A.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
C.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象
D.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理
19.下面的说法正确的是
A.肥皂泡呈现彩色条纹是光的全反射现象造成的
B.天空中彩虹是光的干涉现象造成的
C.圈屏阴影中心的亮斑
泊松亮斑
是光的衍射现象造成的
D.照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是应用了光的全反射现象
20.目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz~1000MHz的范围内,下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()
A.真空中,上述频率范围的电磁波的波长在30m~150m之间
B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C.波长越短的电磁波,越容易绕过障碍物,便于远距离传播
D.测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间,就可以确定障碍物的距离
21.下列说法正确的是( )
A.物体做受迫振动时,驱动力频率越高,受迫振动的物体振幅越大
B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C.两列波发生干涉,振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短
22.下列说法正确的是( )
A.麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
B.光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理
C.光的偏振现象说明光是纵波
D.微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的
23.下列说法正确的是
A.麦克斯韦证实了电磁波的存在
B.在医学上常用红外线来杀菌消毒
C.LC振荡电路中当电容器的电荷量最大时,线圈中的电流最大
D.调幅和调频是电磁波调制的两种方法
24.下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )
A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D.在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
25.如图所示是双缝干涉实验装置图,以下可以增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离()
A.增大双缝与光屏之间的距离
B.增大单缝与双缝之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.增大双缝之间的距离
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、选择题
1.C
解析:
C
【解析】
【分析】
【详解】
A.均匀变化的磁场产生稳定的电场,均匀变化的电场可产生稳定的磁场,选项A错误;
B.透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯可看到彩色条纹,这是光的衍射现象,选项B错误;
C.通过测定超声波被血流反射回来其频率的变化可测血流速度,这是利用了多普勒效应,选项C错误;
D.光的偏振现象说明光是一种横波,选项D错误。
故选C。
2.A
解析:
A
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出,a光通过三棱镜后偏折角较大,根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率大于b光折射率,若a为蓝光,b可能为红光.故A正确,D错误.由
,知a光的折射率大于b光折射率,则在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率小,故B错误.由临界角公式
分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角小,故C错误.故选A.
【点睛】
本题是光的色散问题,考查光的折射定律的应用问题;要知道在七种色光中,紫光的折射率是最大的,在同样条件下,其偏折角最大.在介质中传播速度最小,临界角最小;可结合光的色散实验结果进行记忆;
3.D
解析:
D
【解析】
A、薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,知P处凹陷,而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,知Q处凸起,故A正确;
B、图为光线通过小圆板得到的衍射图样,若用光照射很小的不透明圆板时,后面会出现一亮点,故B正确;
C、沙漠蜃景是光的全反射现象,而光导纤维是光的全反射现象,它们的原理相同,故C正确;
D、立体电影是光的偏振,与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉,它们的原理不相同,故D错误;
错误的故选D.
4.C
解析:
C
【解析】
【分析】
根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大,可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小,以及波长、临界角等大小情况,然后以及相关物理知识即可解答.
【详解】
A.由
可知,蓝光在玻璃中的折射率大,蓝光的速度较小,故A错误;
B.以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中,蓝光的折射率大,向法线靠拢偏折得多,折射角应较小,故B错误;
C.从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式
可知,红光的折射率小,临界角大,故C正确;
D.用同一装置进行双缝干涉实验,由公式
可知蓝光的波长短,相邻条纹间距小,故D错误.
5.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
A.光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号,与光的干涉无关,故A错误;
B.光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射,两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹,故与光的干涉有关,故B正确;
C.光从水或玻璃射到气泡中时,由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射,所以气泡看起来特别明亮,与干涉无关,故C错误;
D.白光是复色光,而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同,故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散,故折射的结果与光的干涉无关,故D错误。
故选B。
6.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
A.实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关,故A错误;
B.能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体,故B正确;
C.单个光子通过单缝后,要经过足够长的时间,底片会出现完整的衍射图样,故C错误;
D.光子通过单缝后,体现的是粒子性,故D错误。
故选B。
7.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
A.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象,故A错误;
B.光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射的性质,故B正确;
C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,故C错误;
D.在LC振荡电路中,电容器刚放电完毕时,电容器极板上电量最小,电路电流最大,故D错误。
故选B。
8.B
解析:
B
【解析】根据出现明暗条纹的条件可知,P0点到双缝的路程差为0,出现明条纹.用600nm的橙色光照射时,在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻的亮条纹,则
,解得△x=λ1=600nm,则
,可知P1点是暗条纹.故B正确,A错误.因橙光的波长大于紫光,则根据
可知,橙光的相邻亮条纹间距大于紫光的相邻亮条纹间距,若分别用上述两种光通过同一装置做单缝衍射实验,橙光的衍射现象更明显,选项CD错误;故选B.
点睛:
解决本题的关键知道波峰与波峰或波谷与波谷叠加,振动加强,波峰与波谷叠加,振动减弱.通过该关系知道形成明条纹或暗条纹的条件.
9.A
解析:
A
【解析】电磁波在真空中以光速c传播,A正确;空气中的声波是纵波,故B错误;光可以在真空中的传播,不需要介质,C错误;一束单色光由空气进入水中,频率不变,D错误.
10.B
解析:
B
【解析】
试题分析:
双缝干涉的相邻条纹间距
,其中
是双缝到光屏的距离,
是双缝间距,
是入射光的波长,将光屏移近双逢,使得
变小,条纹间距变小,选项A错.改用波长更长的单色光,
变大,条纹间距变大,选项B对.增大双缝的间距即
增大条纹间距变小,选项C错.将光源向双缝移动一小段距离,对条纹间距没有影响,选项D错.
考点:
双逢干涉条纹间距
11.C
解析:
C
【解析】只有变化的电场和磁场,才能激发电磁波,而稳定的电磁场不能产生电磁波,A错误;均匀变化的电场,产生稳定的磁场,但是稳定的磁场不能产生电场,故不能产生电磁波,B错误;做变速运动的电荷,做变速运动的电荷会在空间产生变化的电磁场,形成电磁波,C正确;赫兹证实了电磁波的存在,D错误.
12.D
解析:
D
【解析】
【详解】
A、无线电波(电磁波)在真空的传播速度与光速相同,保持不变,其速度与频率没有关系,故A错误;
BC、由公式
可知:
,频率变大,波长变短,衍射本领变弱,故BC错误;
D、无线电波(电磁波)频率越高,周期越小,相同时间内可承载的信息量越大,故D正确.
13.D
解析:
D
【解析】雨后天空美丽的彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象,A错误;日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉,故B错误;一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象,故C错误;通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹,属于单缝衍射,故D正确。
所以D正确,ABC错误。
14.C
解析:
C
【解析】
【详解】
AD.a、b两种光在水滴表面发生折射现象,入射角相同,a光的折射角小于b光,根据折射定律可知,a光的折射率大于b光,所以a是紫光,b是红光,a光的波长小于b光,水滴背面发生全反射时b光更容易发生明显的衍射现象,故AD错误;
B.光在水滴背面发生全反射时,仍然有些不同颜色的光要相交重合,所以此时看到的彩虹并不鲜艳,故B错误;
C.令太阳光在水滴表面发生折射现象时,a光的折射角为α,b光的折射角为β,则球形水滴的半径为R,所以a光在水滴中的传播路径长为
xa=4R•cosα
b光在水滴中传播的路径长为
xb=4Rcosβ
因为α<β,所以
xa>xb
又因为光在介质中的传播速度为
,因为na>nb,所以
va<vb
光在水滴中的传播时间为
,所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长,故C正确。
故选C。
15.A
解析:
A
【解析】
太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,这是薄膜干涉;瀑布在阳光下呈现的彩虹,这是色散;过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这是单缝衍射.
16.C
解析:
C
【解析】
【分析】
光的干涉、衍射、多普勒等说明光具有波动性,光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性,即光是波动性与粒子性的统一,波是概率波.
【详解】
雨后天边出现彩虹是光的色散,肥皂泡上的彩色条纹是肥皂泡内外两个表面反射回的光发生干涉形成的,叫薄膜干涉.故A错误;由于光具有波动性,又具有粒子性,单个光子即具有粒子性也具有波动性,只是大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显;故B错误;电子的衍射现象说明其具有波动性,这种波不同于机械波,它属于概率波,故C正确;电子显微镜分辨率比光学显微镜更高,是因为它利用了电子物质波的波长比可见光短,因此不容易发生明显衍射.故D错误;故选C.
【点睛】
光的波粒二象性是指光波同时具有波和粒子的双重性质,但有时表现为波动性,有时表现为粒子性.个别光子的作用效果往往表现为粒子性;大量光子的作用效果往往表现为波动性.
17.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
由于水对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大,根据折射定律得知,太阳光从空气射向水面时,红光的折射角最大,紫光的折射角最小,如图所示:
经过平面镜反射后,根据反射光路的对称性可知,此七色光带从上到下排列的顺序是红光→紫光;由临界角
得知,紫光的临界角最小,逐渐增大平面镜的倾斜角度时,折射光线经反射后射到水面的入射角增大,紫光最先发生全反射,从七色光带中消失,故B正确,A、C、D错误;
故选B.
【点睛】
水对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大,光线从空气射向水面时,由折射定律确定七种色光的折射角大小,根据光反射的对称性,分析七色光带从上到下排列的顺序;紫光的临界角最小,紫光最先发生全反射,由此分析最先消失的光,据此解答.
18.A
解析:
A
【解析】
【详解】
A.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度,故A错误;
B.增透膜是利用薄膜干涉,故B正确;
C.用三棱镜观察白光,由于三棱镜对不同色光的折射率不同,进出三棱镜的偏折角度不同,出现了不同色光的色散,故C正确;
D.光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理,故D正确。
19.C
解析:
C
【解析】
【详解】
A、肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线,相互叠加产生的现象,这是光的干涉造成的
故A错误.
B、天空中彩虹是白光的折射率不同,从而出现光的色散现象,故B错误.
C、圆屏阴影中心的亮斑
泊松亮斑
是光绕过阻碍物射到中心位置,这是光的衍射现象造成的,故C正确.
D、增透膜是通过光的干涉,减少反射光的强度,从而增加透射光的强度,故D错误.
故选C.
【点睛】
解决本题的关键掌握衍射条纹和干涉条纹的特点,单缝衍射条纹中间宽、两边窄,呈现不等间距.双缝干涉条纹等宽、等间距,但也有干涉条纹不等间距(如牛顿环).
20.D
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析:
根据公式
可得上述频率范围的电磁波的波长在0.3m~1.5m之间,A错误;均匀变化的电场产生稳定的磁场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,稳定的电磁场不会产生电磁波,B错误;根据波的衍射规律可知波长越长,衍射现象越明显,越容易发生,C错误;根据
可得障碍物的位置,D正确;
考点:
考查了对电磁波的理解
【名师点睛】
本题易错点为:
有些同学错误认为磁场产生电场,电场产生磁场,注意麦克斯韦的电磁场理论是电磁波产生的理论基础,要加强理解与应用.同时注意测障碍物的距离时,其值等于由来回时间求出距离的一半.
21.B
解析:
B
【解析】
【详解】
A.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,当系统的固有频率等于驱动力的频率时,振幅达最大,这种现象称为共振。
故A错误;
B.医院检查身体的“B超”仪没有用到多普勒效应,而彩超则是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度,显然是运用了多普勒效应原理。
故B正确;
C.两列波发生干涉,振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大,不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大。
故C错误;
D.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长。
故D错误;
22.D
解析:
D
【解析】
【详解】
A.麦克斯韦提出了电磁波理论,赫兹通过实验进行了验证,故A错误;
B.光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理,故B错误;
C.光的偏振现象说明了光是横波,故C错误;
D.微波与食物中水分子的固有频率接近时,发生共振使热运动加剧从而实现加热的目的,故D正确.
23.D
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
A.麦克斯韦提出变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,使电场和磁场交替产生向外传播,形成电磁波,而赫兹证实了电磁波的存在;故A错误.
B.紫外线能杀菌,紫外线总是伴随着紫光出现.根据紫外线能杀菌制成了杀菌的紫光灯.紫光灯中起杀菌作用的是紫外线;故B错误.
C.LC电路中的Q不断增加,说明电容器在不断充电,磁场能正在向电场能转化,
当电荷量达到最大时,充电完毕,则充电电流减为零;故C错误.
D.在无线电波的发射中,需要把低频信号搭载到高频载波上,调制有两种方式:
一种是使高频载波的振幅随信号而改变,这种调制方式称为调幅;一种是使高频波的频率随信号而改变,这种调制方式称为调频;故D正确.
24.B
解析:
B
【解析】
【分析】
【详解】
A、B、单缝的作用是获得相位保持不变的相干光源,双缝的作用是为了获得频率相同的两个光源,故A错误,B正确;
C、光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹,光屏上距两缝的路程差等于半波长的偶数倍处出现明条纹,故C错误;
D、两列光波只要相遇就会叠加,满足相干条件就能发生干涉,所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉,用光屏接收只是为了肉眼观察的方便;故D错误.
故选B.
25.A
解析:
A
【解析】根据公式
可得增大双缝与光屏之间的距离L,由上式知,可增大相邻两条亮纹之间的距离,故A正确;
与单缝和双缝间的距离无关,故增大单缝与双缝之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离,故B错误;绿光的波长比红光短,由上知,将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉条纹的间距减小,故C错误;增大双缝之间的距离d,干涉条纹的间距减小,故D错误.
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