高考物理備考 百所名校組合卷系列專題13 光學(xué)綜合

1、題13 光學(xué)綜合【試題1】如圖所示，在豎直平面xOy上，人眼位于x軸上3 坐標(biāo)點，一平面鏡位于圖所示位置，平面鏡兩端坐標(biāo)為A(1,3)與B(0,3)，那么當(dāng)一發(fā)光點P從坐標(biāo)原點沿x軸負方向運動過程中，當(dāng)P點在以下哪個區(qū)域中運動時， 人眼可以從平面鏡上觀察到P的像 ()A0至1區(qū)間B1至3區(qū)間C3至5區(qū)間 D0至區(qū)間【試題出處】·江蘇質(zhì)量檢測【試題2】如圖所示，在x軸的原點放一個點光源S，距點光源為a處，放一個不透光的邊長為a的正方體物塊，若在x軸的上方距x軸為2a處放一平行于x軸且面向物塊的長平面鏡，則在x軸上正方體的右邊有部分區(qū)域被鏡面反射來的光照亮，當(dāng)點光源沿x軸向右移動的距離為

2、多少時，正方體的右側(cè)x軸上被光照亮的部分將消失()AaB.aC.aD.a【試題出處】·云南曲靖一中模擬【試題3】下列現(xiàn)象中屬于光的干涉現(xiàn)象的是()A.天空出現(xiàn)彩虹B.肥皂泡在陽光照射下呈現(xiàn)彩色條紋C.陽光通過三棱鏡形成彩色光帶D.光線通過一個極窄的縫呈現(xiàn)明暗相間的條紋【解析】A、C為光的色散現(xiàn)象，D為光的衍射.【答案】B【試題出處】·湖南長沙一中模擬【試題4】紅光和紫光相比()A.紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較大B.紅光光子的能量較?。辉谕环N介質(zhì)中傳播時紅光的速度較大C.紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較小D.紅光光子的能量較??；在

3、同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較小【解析】紅光的頻率比紫光的頻率小，由E=h可知紅光的能量比紫光小，據(jù)此可排除選項A、C；紅光在介質(zhì)中的折射率比紫光在介質(zhì)中的折射率小，由可知在同一種介質(zhì)中紅光的傳播速度比紫光的大，所以B選項正確，D選項錯誤.【答案】B【試題出處】·河北師大附中模擬【試題5】在沒有月光的夜間，一個池面較大的水池底部中央有一盞燈(可看做點光源)，小魚在水中游動，小鳥在水面上方飛翔.設(shè)水中無雜質(zhì)，且水面平靜，則下面的說法中正確的是()A.小魚向上方水面看去，看到的亮點的位置與魚的位置無關(guān)B.小魚向上方水面看去，看到的亮點的位置與魚的位置有關(guān)C.小鳥向下方水面看去，看到的亮點

4、的位置與鳥的位置無關(guān)D.小鳥向下方水面看去，看到的亮點的位置與鳥的位置有關(guān)【解析】小魚通過水面看燈是反射成像，不同位置射入魚眼的反射光線不同，但反射光線的延長線交于一點，即為“平面鏡”成的像.而鳥看燈是折射成像，鳥在不同位置射入鳥眼的折射光線不同，折射光線的延長線在不同位置交于不同點，故選項A、D對.【答案】AD【試題出處】·長春一中模擬【試題6】現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實物粒子都具有波粒二象性.下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是()A.一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B.肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的C.質(zhì)量為103 kg、速度為102 m/

5、s的小球，其德布羅意波波長約為1023 m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡D.人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同【解析】一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多，反映的是光電效應(yīng)規(guī)律，體現(xiàn)光的粒子性，A錯誤；C項是單個物體的低速運動，也不能突出體現(xiàn)波動性，C錯誤；B、D正確.【答案】BD【試題出處】·西安一中模擬【試題7】下表給出了一些金屬材料的逸出功.材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有(普朗克常量

6、h=6.6×1034 J·s，光速c=3.0×108 m/s)()A.2種 B.3種 C.4種 D.5種【解析】設(shè)入射光子的能量為E、頻率為、波長為，則存在E=h和c=，兩式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得E=4.95×1019 J.由此可見，波長為400 nm的單色光可以使表中銫、鈣兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng).【答案】A【試題出處】·山西大同一中模擬【試題8】兩個偏振片緊靠在一起，將它們放在一盞燈的前面以致沒有光通過.如果將其中的一片旋轉(zhuǎn)180°，在旋轉(zhuǎn)過程中，將會產(chǎn)生下列哪一種現(xiàn)象()A.透過偏振片的光強先增強，然后又減弱到零B.透過的光強先增強，然后

7、減弱到非零的最小值C.透過的光強在整個過程中都增強D.透過的光強先增強，再減弱，然后又增強【解析】當(dāng)兩偏振片的偏振方向相同時，透過兩偏振片的光強最強，當(dāng)兩偏振片的偏振方向垂直時，通過兩偏振片的光強最弱，理想情況下可以認(rèn)為是零.現(xiàn)在通過兩偏振片的光強為零，說明兩偏振片的偏振方向是互相垂直的.當(dāng)其中一個偏振片轉(zhuǎn)過180°的過程中，兩偏振片的偏振方向由互相垂直到互相平行再到互相垂直，所以通過兩偏振片的光強由零增強到最強再減弱到零，即選項A正確.【答案】A【試題出處】·北京通州一中模擬【試題9】一束激光以入射角i=30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如圖

8、14-1所示.如果反射光斑位置向左移動了2 cm，說明液面高度()圖14-1A.上升了B.上升了C.下降了D.下降了【解析】由題圖可知，若光斑左移2 cm，則液面上升【答案】B【試題出處】·重慶一中模擬【試題10】已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為0，則()A.當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子B.當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0C.當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大，則逸出功增大D.當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hW、逸出功W=h0知，當(dāng)入射光頻率為20時

9、，一定能產(chǎn)生光電子，其最大初動能Ekm=2h0h0=h0，故A、B正確，D錯誤；逸出功與金屬材料有關(guān)，與入射光頻率無關(guān)，故C錯.【答案】AB【試題出處】·秦皇島一中模擬【試題11】如圖14-2所示為一塊透明的光學(xué)材料的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向均勻減小.現(xiàn)有一束單色光a從原點O以某一入射角由空氣射入該材料內(nèi)部，則單色光a在該材料內(nèi)部可能的傳播途徑是圖14-3中的()圖14-2圖14-3【解析】我們可以將該光學(xué)材料分成水平的若干層，則光線每由下一層(光密介質(zhì))射入上一層(光疏介質(zhì))其折射角都會大于入射角，從而最終造成全反射，就如大氣中的一種全反

10、射(形成蜃景)一樣，所以該單色光a在該材料內(nèi)部可能的傳播途徑為D選項所示路線.本題正確選項為D.【答案】D【試題出處】·江蘇啟東中學(xué)模擬【試題12】真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長分別為1和2)制成，板面積為S，間距為d.現(xiàn)用波長為(12)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器的最終帶電荷量Q正比于()A.B.C.D.【解析】根據(jù)題意可知，波長為的單色光能夠使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程有(式)，Q=CU(式)，(式)，由式聯(lián)立有【答案】D【試題出處】·武漢一中模擬【試題13】在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的明暗相間的圖樣，下列四幅圖片中屬于光的單

11、縫衍射圖樣的是()14-4A.a、cB.b、cC.a、dD.b、d【解析】根據(jù)衍射圖樣特點“條紋不等間距且中央條紋最亮最寬”可知本題正確選項為D.【答案】D【試題出處】·河北省衡水中學(xué)模擬【試題14】現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖14-5所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長.圖14-5(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左到右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_、A.(2)本實驗的步驟有:取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理順序在光具座上放置各光

12、學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離.在操作步驟時還應(yīng)注意_和_.(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖14-6甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖14-6乙中手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距x為_mm.圖14-6(4)已知雙縫間距d為2.0×104 m，測得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計算式=_，求得所測紅光波長為_nm.【試題出處】·山東臨沂模擬【試題15】如圖14-7所示，

13、置于空氣中的一個不透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體.容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0 cm長的線光源.靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠鏡，用來觀察線光源.開始時通過望遠鏡不能看到線光源的任何一部分.將線光源沿容器底向望遠鏡一側(cè)平移至某處時，通過望遠鏡剛好可以看到線光源底端，再將線光源沿同一方向移動8.0 cm，剛好可以看到其頂端.求此液體的折射率n.圖14-7【試題出處】·山東東營一中模擬【試題16】為從軍事工事內(nèi)部觀察外面的目標(biāo),在工事壁上開一長方形孔,設(shè)工事壁厚d=34.64 cm,孔的寬度L=20 cm,孔內(nèi)嵌入折射率n=3的玻璃磚,如圖

14、148所示.試問:圖14-8(1)嵌入玻璃磚后,工事內(nèi)部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少?(2)要想使外界180°范圍內(nèi)的景物全被觀察到,則應(yīng)嵌入折射率多大的玻璃磚?【解析】工事內(nèi)部的人從內(nèi)壁左側(cè)能最大范圍觀察右邊的目標(biāo).光路如圖所示.已知d=34.64 cm,L=20 cm,所以=30°.(1)由折射定律有得=60°即視野的張角最大為120°.(2)要使視野的張角為180°,即=90°由折射定律有所以n=2.【答案】(1)120°(2)2【試題出處】·云南曲靖一中模擬【試題17】用金屬鈉作陰極的光電管，如圖1

15、4-9所示連入電路，已知能使電路中有光電流的最大波長為540 nm，若用波長為4.34×107 m的紫外線照射陰極，求:圖14-9(1)陰極所釋放光電子的最大初速度為多少？(2)將滑片C向左移動，使K的電勢高于A的電勢時，電流表中還有無光電流？當(dāng)O、C間的電壓U1為多大時，電流表中的電流為零？【試題出處】·天津南開模擬【試題18】一輛實驗小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長直軌道勻速向右運動.有一臺發(fā)出細光束的激光器裝在小轉(zhuǎn)臺M上，到軌道的距離MN為d=10 m，如圖14-10所示，轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，使激光束在水平面內(nèi)掃描，掃描一周的時間為T=60 s，光束轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示

16、，當(dāng)光束與MN的夾角為45°時，光束正好射到小車上，如果再經(jīng)過t=2.5 s光束又射到小車上，則小車的速度為多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖14-10【試題出處】·杭州學(xué)軍中學(xué)模擬【試題19】一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為的“單色光”實際上它的頻率并不是真正單一的激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是(也稱頻率寬度)如圖所示，讓單色光照射到薄膜表面a，一部分光從前表面反射回來(這部分光稱為甲光)，其余的光進入薄膜內(nèi)部，其中的一小部分光從薄膜后表面b反射回來，再從前表面折射出(這部分光稱為乙光)，當(dāng)甲、乙兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉，乙光與甲光相比，要在薄膜中

17、多傳播一小段時間t.理論和實踐都證明，能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是：t的最大值tm與的乘積近似等于1，即只有滿足tm·1才會觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光頻率4.32×1014Hz，它的頻率寬度8.0×109Hz.讓這束激光由空氣斜射到折射率n的液膜表面，入射時與液膜表面成45°角，如下圖所示(1)求從O點射入薄膜中的光的傳播方向及速率(2)估算在如圖所示的情況下，能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的液膜的最大厚度dm.【解析】(1)設(shè)從O點射入薄膜中的光線的折射角為r，根據(jù)折射定律有：n，即sinr所以r30°.光在薄膜中的傳播速度vc/n2.12×108m/s.(2)乙光在薄膜中經(jīng)歷的路程s2d/cosr乙光通過薄膜所用時間ts/v2d/vcosr當(dāng)t取最大值tm時，對應(yīng)的薄膜厚度最大，又因tm·1，所以.解得：dm1.15×102m【答案】(1)折射角為30°，速度大小為2.12×108m/s(2)1.15×102m【試題出