二輪必做專題過關檢測：光學

1、高考物理二輪總復習專題過關檢測光學(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題包括10小題,共40分.每小題給出的四個選項中,有的只有一個選項正確,有的有多個選項正確.全部選對的得4分,選對但不全的得2分,錯選或不選的得0分)1.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:B2.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??；在同一種介質(zhì)中傳播時紅光的速度較大C.紅光光子的能量較大

2、；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:B3.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C.小鳥向下方水面看去

3、，看到的亮點的位置與鳥的位置無關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:AD4.現(xiàn)代物理學認為，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/s的小球，其德布羅意波波長約為10

4、23 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:BD5.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)生光電效應的材料最多有(普朗克常量h=6.61034 Js，光速c=3.0108 m/s)()A.2種 B.3種

5、C.4種 D.5種解析:設入射光子的能量為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=4.951019 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.答案:A6.兩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:當兩偏振片的偏振方向相同時，透過兩偏振片的光強最強，當兩偏振片的偏振方向垂直時，通過兩偏振片的

6、光強最弱，理想情況下可以認為是零.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:A7.一束激光以入射角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:B8.已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應的極限頻率為0，則()A.當用頻率為20的單色光照射該金屬時，

7、一定能產(chǎn)生光電子B.當用頻率為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.當照射光的頻率大于0時，若增大，則逸出功增大D.當照射光的頻率大于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方程Ekm=hW、逸出功W=h0知，當入射光頻率為20時，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，與入射光頻率無關，故C錯.答案:AB9.如圖14-2所示為一塊透明的光學材料的剖面圖，在其上建立直角坐標系xOy，設該光學材料的折射率沿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

8、，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:D10.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，根據(jù)光

9、電效應方程有(式)，Q=CU(式)，(式)，由式聯(lián)立有答案:D二、填空實驗題(11題6分，12題12分)11.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:D12.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，依次放置其他光學元件，由左到右，表示各光學元件的字母排列順序應為

10、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學元件，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2.0104 m，測得雙縫到屏的距離l為0

11、.700 m，由計算式=_，求得所測紅光波長為_nm.解析:(1)濾光片E是從白光中濾出單色紅光，單縫屏作用是獲取點光源，雙縫屏作用是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上.所以排列順序為:C、E、D、B、A.(2)在操作步驟時應注意的事項有:放置單縫、雙縫時，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為510 cm.(3)螺旋測微器的讀數(shù)應該:先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動刻度，圖乙讀數(shù)為13.870 mm，圖甲讀數(shù)為2.320 mm，所以相鄰條紋間距(4)由條紋間距離公式得:代入數(shù)值得:=6.6107 m=6.6102 nm.答案:(1)E、D、B(2)見解析(3)13.8702.31

12、0(4)6.6102三、計算題(共4小題，共42分)13.(10分)如圖14-7所示，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解析:若線光源底端在A點時，望遠鏡內(nèi)剛好可看到線光源的底端，則有:AOO=其中為此液體到空氣的全反射臨界角，由折

13、射定律得:同理，線光源頂端在B1點時，望遠鏡內(nèi)剛好可看到線光源的頂端，則:B1OO=由圖中幾何關系得:解得:答案:1.2514.(10分)為從軍事工事內(nèi)部觀察外面的目標,在工事壁上開一長方形孔,設工事壁厚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.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

14、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)215.(10分)用金屬鈉作陰極的光電管，如圖14-9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4.34107 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O、C間的電壓U1為多大時，電流表中的電流為零？解析:(1)逸出功Whc/03.681019 J最大初動能則光電子最大初速度vm4.46105 m/s.(2)當K極板電勢高于A極時，還可能有光電流

15、，因為K極板逸出的光電子尚有初動能，可克服電場力做功到達A板，從而形成光電流.但電壓升高到U1，使得時，就不能形成光電流了，即答案:(1)4.4 6105 m/s(2)可能有，也可能沒有0.56 V16.(12分)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，當光束與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解析:本題考查光的直線傳播和勻速圓周運動規(guī)律，是一道設計新穎的好題，要求學生畫出小車運動位置的示意圖，才能求出符合題意的兩個結(jié)果.在t內(nèi)光束轉(zhuǎn)過角度為(式)，如圖所示，有兩種可能:(1)光束照射小車時，小車正在接近N點，t內(nèi)光束與MN的夾角從