1、全章闯关检测一、选择题1.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出,出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下,出射光线侧移距离最大的是()A.红光以30的入射角入射B.红光以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侧移距离是指出射光线与原入射方向的垂直距离。同一种光线,玻璃对其的折射率相等,入射角越大侧移距离越大,即B项侧移距离大于A,D项侧移距离大于C项。在入射角相同时,折射率越大,侧移距离越大,所以紫光以45的入射角入射时,侧移距离最大,即D项正确。2.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为60,已知光线在
2、玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行,此玻璃的折射率为()A.2B.1.5C.3D.2答案C其光路图如图所示,由几何关系知r=30,折射率n=sin60sin30=3,故C正确。3.两束单色光线a、b以相同的角度从某种玻璃射入空气,发现a发生了全反射、b没有发生全反射,则下列说法中正确的是()A.光线a的波长较大B.玻璃对光线a的折射率较大C.光线b的临界角较小D.光线b在玻璃中的速度较小答案B由题意知a的临界角小于b的临界角,由sin C=1n 知a的折射率大于b的折射率,则a的频率大,波长短,再由n=cv 可得vaC时能发生全反射,因此只有橙、红光不能全反射,这两种光在
3、AC面上同时发生折射和反射,故选项A和B均错误;其余四种光线经AC面反射后射到BC面而折射,橙、红光虽折射但同时也有反射光射到BC面,因各色光折射率不同形成六色彩色光带,故选项C对而选项D错误。二、非选择题10.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的1、2表示);(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。答案(1)cos 1cos 2(2)大解析(1)根据折射率定义可知n=sin(90-1)sin(90-2)=c
4、os 1cos 2;(2)玻璃砖宽度大些,光线穿过时的侧移量就会大些,故插针时便于观察和插准。11.“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d。(1)如图乙所示,移动测量头上的手轮,使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心,记下此时手轮上螺旋测微器的读数x1。转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心,此时手轮上螺旋测微器的读数x2如图丙所示,则读数x2=mm;丙(2)已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d。计算波长的公式=;(用题目中给出的字母表示)(3)对于某种单色光,为增加相邻亮纹间的距离,可采取
5、或的方法。答案(1)1.700(2)(x2-x1)d3L(3)减小双缝间距离 增大双缝到屏的距离解析(1)固定刻度读数“1.5”,可动刻度读数“20.0”,故x2=1.5 mm+20.00.01 mm=1.700 mm。(2)由x=Ld,x=x2-x13可得=(x2-x1)d3L。(3)由x=Ld可知,若要增加相邻亮条纹间的距离,可以减小双缝间距离,或增大双缝到屏的距离。12.如图所示,一束光线从空气射入某介质,入射光线与反射光线夹角为90,折射光线与入射光线延长线间夹角为15,求:(1)该介质的折射率;(2)光在该介质中传播的速度。答案(1)2(2)2.12108 m/s解析(1)入射光线与
6、反射光线夹角为90,故入射角=45,折射光线与入射光线延长线间夹角为15,故折射角=30,由折射率公式可得n=sinsin=sin45sin30=2。(2)由光速与介质折射率的关系可得v=cn=3.01082 m/s=2.12108 m/s。13.红光在水中的波长与绿光在真空中的波长相等,水对红光的折射率为43,红光的频率为4.01014 Hz,求绿光在真空中的波长和频率。答案5.62510-7 m5.331014 Hz解析根据光在真空中有c=0f,知红光在真空中的波长0红=cf红=3.01084.01014 m=3410-6 m光在介质中有v=f,且v=cn,得红光在水中的波长红=vf红=c
7、n红f红=0红n红=3410-643 m=91610-6 m根据题设,知绿光在真空中的波长0绿=91610-6 m=5.62510-7 m绿光的频率f绿=c0绿=3.01085.62510-7 Hz5.331014 Hz14.分析以下现象产生的原因:(1)透过盛水的玻璃杯,在适当的角度可以得到彩色光;(2)菜汤上的油花呈现彩色;(3)隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色光芒;(4)光线照在花布上,可以看见花布上的图样。答案见解析解析(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射,产生色散,在适当的角度,各色光分离较大,可看到彩色光。(2)光经过菜汤上油膜的前后两个表面分别发生反射,两列反射光相互叠加,产
8、生干涉条纹,因此菜汤上的油花呈现彩色。(3)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙产生衍射,因此可见灯周围辐射彩色的光芒。(4)光线照在花布上看见花布的图样,是由于光的反射与吸收的结果。花布是由各种颜色的花纹组成的,当白光照在花布上时红色花纹反射红光,吸收其他颜色的光,这样我们在该位置只看到红色。同理可以看到各种花纹反射的颜色。这样我们可以看到花布的图样。15.1801年,托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜。S经平面镜反射后的光与直接发出的光在屏上相交,已知两列光波到屏上
9、P的路程差r=1.510-6 m,当单色光波长为1=0.5 m时,P点将形成亮条纹还是暗条纹?若单色光波长为2=0.6 m呢?答案亮条纹暗条纹解析由题意知,当1=0.5 m时,r=1.510-60.510-61=31,满足波长的整数倍,在P点形成亮条纹;当2=0.6 m,r=1.510-60.610-62=522,满足半波长的奇数倍,在P点形成暗条纹。16.如图所示,一个半径为r的圆木板静止在水面上,在圆木板圆心O的正下方H=3r处有一点光源S,已知水的折射率n=2。(1)求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角;(2)若要在水面上方观察不到点光源S所发出的光,则应将点光源S至少竖直向上移多大的距
10、离?(结果可用根式表示)答案(1)45(2)(3-1)r解析(1)设入射角为1,折射角为2,则tan 1=r3r即1=30sin 1sin 2=1n联立解得2=45(2)若在水面上方观察不到点光源所发出的光,则入射到圆木板边缘的光线将发生全反射,设临界角为C,点光源S离圆心的距离为h,则由sin C=1n得C=45由几何关系tan C=rh得h=r则点光源S至少上移h=(3-1)r17.如图所示,一光电管的阴极用极限波长0=500 nm的钠制成,用波长=300 nm的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V,饱和光电流的值I=0.56 A。(1)求每秒内由K极发射的光电子
11、数;(2)求光电子到达A极时的最大动能;(3)如果电势差U不变,而照射光的强度增加到原值的三倍,此时光电子到达A极时最大动能是多大?(普朗克常量h=6.6310-34 Js)答案(1)3.51012个(2)6.01210-19 J(3)6.01210-19 J解析(1)每秒内由K极发射的光电子数n=Ie=0.5610-61.610-19个=3.51012个(2)由光电效应方程可知Ek0=h-W0=hc-hc0=hc1-10在A、K间加电压U时,光电子到达阳极时的动能Ek=Ek0+eU=hc1-10+eU代入数值,得Ek=6.01210-19 J。(3)根据光电效应规律,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,如果电势差U不变,则光电子到达A极的最大动能不变,Ek=6.01210-19 J。