高中物理光學(xué)部分習(xí)題56507

第第頁共7頁高中物理光學(xué)試題1．選擇題1923年美國物理學(xué)家邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確地測出了光速，其過程大致如下，選擇兩個(gè)距離已經(jīng)精確測量過的山峰（距離為L）,在第一個(gè)山峰上裝一個(gè)強(qiáng)光源S,由它發(fā)出的光經(jīng)過狹縫射在八面鏡的鏡面1上，被反射到放在第二個(gè)山峰的凹面鏡B上，再由凹面鏡B反射回第一個(gè)山峰，如果八面鏡靜止不動，反射回來的光就在八面鏡的另外一個(gè)面3上再次反射，經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)入觀測者的眼中．如圖所示，如果八面鏡在電動機(jī)帶動下從靜止開始由慢到快轉(zhuǎn)動，當(dāng)八面鏡的轉(zhuǎn)速為?時(shí)，就可以在望遠(yuǎn)鏡里重新看到光源的像，那么光速等于（）TOC\o"1-5"\h\z4La8Lw16Lw32LwB.C.D.—兀兀兀兀答案：B如圖所示，在xOy平面內(nèi)，人的眼睛位于坐標(biāo)為（3,0）的點(diǎn)，一個(gè)平面鏡鏡面向下,左右兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（一2,3）和（0,3）一個(gè)點(diǎn)光源S從原點(diǎn)出發(fā)，沿x軸負(fù)方向勻速運(yùn)動.它運(yùn)動到哪個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，人眼能從平面鏡中看到S的像點(diǎn)，像做什么運(yùn)動？（）0?一7區(qū)間，沿x軸正方向勻速運(yùn)動—3?一7區(qū)間，沿x軸負(fù)方向勻速運(yùn)動—3?一7區(qū)間，沿x軸負(fù)方向加速運(yùn)動—3?一0區(qū)間，沿x軸正方向加速運(yùn)動■'E??1-6-5-4-3-2-1012345X答案：B設(shè)大氣層為均勻介質(zhì)，當(dāng)太陽光照射地球表面時(shí)，則有大氣層與沒有大氣層時(shí)，太陽光被蓋地球的面積相比（）A?前者較小B?前者較大C.一樣大D.無法判斷答案：B“不經(jīng)歷風(fēng)雨怎么見彩虹”，彩虹的產(chǎn)生原因是光的色散，如圖所示為太陽光射到空氣中的小水珠發(fā)生色散形成彩虹的光路示意圖，a、b為兩種折射出的單色光.以下說法正確的是（）a光光子能量大于b光光子能量在水珠中a光的傳播速度大于b光的傳播速度用同一雙縫干涉裝置看到的a光干涉條紋間距比b光寬如果b光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則a光也一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R,質(zhì)量分布均勻的玻璃球，頻率為f的細(xì)激光束在真空中沿直線BC傳播，并于玻璃球表面的C點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入小球，并在玻璃球表面的D點(diǎn)又經(jīng)折射進(jìn)入真空中?已知ZCOD=120，玻璃球?qū)υ摷す馐恼凵渎蕿?亍,0則下列說法中正確的是（）激光束的入射角a=450—個(gè)光子在穿過玻璃球的過程中能量逐漸變小3R此激光束在玻璃球中穿越的時(shí)間為t=（其中c為真空中的光速）c改變?nèi)肷浣莂的大小，細(xì)激光束可能在球的內(nèi)表面發(fā)生全反射如圖所示，P、Q是兩種透明材料做成的兩塊形狀相同的直角梯形棱鏡，登合在一起組成一個(gè)長方體.某單色光自P的上表面斜射入，折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，已知材料的折射率n<nQ?射到p的上表面的光線與p的上表面之間的夾角為0.下列說法正確的是（）光線有可能不從Q的下面射出B?從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定大于0如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面的夾角一定小于0答案：AD如圖所示，截面為ABC的玻璃直角三棱鏡放置在空氣中，寬度均為d的紫、紅兩束光垂直照射三梭鏡的一個(gè)直角邊AB，在三棱鏡的另一側(cè)放置一平行于AB邊的光屏,屏的距離遠(yuǎn)近可調(diào)，在屏上出現(xiàn)紫、紅兩條光帶，可能是（）紫色光帶在上，紅色光帶在下，紫色光帶較寬紫色光帶在下，紅色光帶在上，紫色光帶較寬紅色光帶在上，紫色光帶在下，紅色光帶較寬紅色光帶在下，紫色光帶在上，紅色光帶較寬答案：CD一塊透明的光學(xué)材料，AB為其一個(gè)端面，建立平面直角坐標(biāo)系如圖甲所示，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向（即BA方向）均勻減小，有一光線PO從空中以某一入射角9射向O點(diǎn)，并進(jìn)入該材料內(nèi)部，則該光線在光學(xué)材料內(nèi)部可能的傳播路徑是答案：D如圖所示，一根粗細(xì)均勻的半圓形玻璃棒，折射率為1.5,半徑為R,兩端面A、B均為正方形，寬度為d。令一束平行光垂直于端面A入射，要使入射光線全都從另一端面B射出，則R與d之比的最小值應(yīng)為（）A．2B．1C．3D．1.5答案：A2．填空題如圖所示，在等高且相距較遠(yuǎn)的甲、乙兩地各有一套光學(xué)系統(tǒng).甲處A為固定的激光光源，它豎直向下發(fā)出一束又細(xì)又亮的激光.B是正多面反射棱鏡，這里只畫出它相鄰的三個(gè)反射面，該棱鏡可繞水平中心軸O順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn).C是帶觀察屏的望遠(yuǎn)鏡?當(dāng)撤去B時(shí)，激光束恰好直接射入望遠(yuǎn)鏡?乙處是安裝在水平軸O'上的兩塊互相垂直的平面鏡組成的反射系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可繞O'軸在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn).現(xiàn)調(diào)節(jié)甲、乙兩地系統(tǒng)至某一靜態(tài)時(shí)，激光束經(jīng)過圖所示的一系列反射后恰好射入望遠(yuǎn)鏡中，試回答下列問題：（1）由此可推導(dǎo)出正多面反射棱鏡的面數(shù)為。（2）保持甲地的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)不動，讓乙地反射系統(tǒng)整個(gè)繞O'軸在紙面上緩緩旋轉(zhuǎn)一個(gè)不太大的角度，是否可以保證激光束在這一段時(shí)間內(nèi)總能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中？（旋轉(zhuǎn)過程中兩平面鏡保持相互垂直且激光在兩平面鏡中各有一次反射）．答：（填“是”或“否”）。（3）若讓甲地棱鏡繞中心軸O旋轉(zhuǎn)，其余部分不動.由于甲、乙兩地相隔較遠(yuǎn)，且光是以一定的速度在空氣中傳播的，故一般情況下望遠(yuǎn)鏡中不能再看到激光光源的像．但是適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，則可重新看到光源的像.若已知甲、乙兩地間距離為s,光速為c,試求棱鏡的最小轉(zhuǎn)速是r/s。答案：(1)8(2)是(3)n=-16s1．(1)如圖所示，在一薄壁圓柱體玻璃燒杯中，盛上水或其他透明液體，中間豎直插入一根細(xì)直鐵絲，沿水平方向觀看，會發(fā)現(xiàn)鐵絲在液面處出現(xiàn)折斷現(xiàn)象，這是光的折射現(xiàn)象形成的．閱讀上述材料，回答下列問題：①若把鐵絲插在位置，無論沿水平方向從什么方向看，鐵絲均無折斷現(xiàn)象，②如圖所示的情景，與實(shí)際觀察到的情況相符的是(其中O為圓心)。(2)利用上述現(xiàn)象，用毫米刻度尺、三角板、三根細(xì)直鐵絲，可測液體折射率．實(shí)驗(yàn)步驟是：如圖所示，用刻度尺測量找出直徑AB,并把刻度尺在刻度線的邊緣與AB重合后固定并測出半徑R。將一根細(xì)鐵絲豎直固定于B處,用三角板找出過圓心O的垂直AB的直線，交杯緣于C，把一根細(xì)鐵絲豎直固定于C點(diǎn).③.④.⑤.完成上面的實(shí)驗(yàn)步驟，填在相應(yīng)橫線上.(3)利用上面的測量值，推算出折射率n的表達(dá)式(要有推算過程).答案：(1)①圓心O處②BC③把另一根鐵絲緊靠直尺AB邊移動，使其折射像與C處、B處的鐵絲三者重合。④測出鐵絲距B(或A)的距離。⑤求出折射率。由上面實(shí)驗(yàn)步驟知P'是鐵絲在P時(shí)的像，PC為入射光線，i、r為對應(yīng)入射角和折射角，如圖所示，由折射定律得sinrBOR邁..OPR-PBn=，又sinr二二二，sini=—-，siniBC2R2PCyR2+(R-PB)2R2+(R-PB)2n=R-PB

3．計(jì)算題1.水池深為h,—根長棍豎直地插入水底，棍露出水面部分長度為L現(xiàn)有與水平面夾角為60的太陽光照射到水面上，已知水的折射率為n求棍在水底的影子的長度.0解析：依題意畫出如圖所示的示意圖，且AO長為L,因ZAO'O=60,所以0BC=O'O=Ltan30='L。3因?yàn)轶皿?sinr所以sinr=sin30n,CD=h所以sinr=sin30n,CD=htanr二2nhsinrcosrsinr=h—J1一sin2rh<'4n2一1所以水底的影子長為BD=DC+BC=h\-4n2一1如圖，置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0cm長的線光源?？拷€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(yuǎn)鏡，用來觀察線光源。開始時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分。將一光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡剛好可能看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動8.0cm，剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率n。遮光板望遠(yuǎn)鏡線光解析：當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時(shí)，射到遮光邊緣O的那條光線的入射角最小。若線光源底端在A點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可以看到此光源底端，設(shè)過O點(diǎn)液面的法線為OO1，則ZAOO]=a①

TOC\o"1-5"\h\z其中?為此液體到空氣的全反射臨界角。由折射定律有sina=-②n同理’若線光源頂端在Bi點(diǎn)時(shí)’通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源頂端’則/BOB】AB設(shè)此時(shí)線光源底端位于B點(diǎn)。由圖中幾何關(guān)系可得sma=③AB1AB2+BB2聯(lián)立②③式得n=而1④由題給條件可知AB=8.0cm,BBi=6.0cm，代入③式得n=1.3s2Lns2Ln(t==—vc-cosrm思路分析：當(dāng)折射角等于90時(shí)的入射角等于臨界角，畫出光路圖，根據(jù)函數(shù)關(guān)系和幾何0關(guān)系即可求出折射率。3．某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖，它雙向傳輸信號，能達(dá)到有線制導(dǎo)作用．光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖，其中纖芯材料的折射率n=2，包層折射率n2=叮3，光纖長度為3j3km.(已知當(dāng)光從折射率12為件的介質(zhì)射入折射率為“的介質(zhì)時(shí)，入射角91、折射角°2間滿足關(guān)系:nsin9=nsir0112試通過計(jì)算說明從光纖一端入射的光信號是否會通過包層“泄漏”出去，若導(dǎo)彈飛行過程中，將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號返回導(dǎo)彈，求信號往返需要的最長時(shí)間．2X3朽X1°3X2s=8x10-5s)3x108xcos30如圖所示，一束截面為圓形(半徑R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū).已知玻璃半球的半徑為R,屏幕S至球心的距離為D(D>3R),不考慮光的干涉和衍射，試問:在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n,請你求出圓形亮區(qū)的最大半徑.

如圖所示，透明介質(zhì)球的半徑為R光線DC平行于直徑AB射到介質(zhì)球的C點(diǎn)，DC與AB的距離H=0.8R。（1）試證明：DC光線進(jìn)入介質(zhì)球后，第一次再到達(dá)介質(zhì)球的界面時(shí)，在界面上不會發(fā)生全反射。（要求說明理由）（2）若DC光線進(jìn)入介質(zhì)球后，第二次再到達(dá)介質(zhì)球的界面時(shí)，從球內(nèi)折射出的光線與如圖所示，光從長方體透明介質(zhì)的上表面