1、高考物理备考之百所名校组合卷系列专题 光学综合高考物理备考之百所名校组合卷系列专题13 光学综合【试题1】如图所示，在竖直平面xOy上，人眼位于x轴上3 坐标点，一平面镜位于图所示位置，平面镜两端坐标为A(1,3)与B(0,3)，那么当一发光点P从坐标原点沿x轴负方向运动过程中，当P点在以下哪个区域中运动时， 人眼可以从平面镜上观察到P的像()A0至1区间B1至3区间C3至5区间 D0至区间【试题出处】2011江苏质量检测【试题2】如图所示，在x轴的原点放一个点光源S，距点光源为a处，放一个不透光的边长为a的正方体物块，若在x轴的上方距x轴为2a处放一平行于x轴且面向物块的长平面镜，则在x轴上
2、正方体的右边有部分区域被镜面反射来的光照亮，当点光源沿x轴向右移动的距离为多少时，正方体的右侧x轴上被光照亮的部分将消失()AaB.aC.aD.a【试题出处】2011云南曲靖一中模拟【试题3】下列现象中属于光的干涉现象的是()A.天空出现彩虹B.肥皂泡在阳光照射下呈现彩色条纹C.阳光通过三棱镜形成彩色光带D.光线通过一个极窄的缝呈现明暗相间的条纹【解析】A、C为光的色散现象，D为光的衍射.【答案】B【试题出处】2011湖南长沙一中模拟【试题4】红光和紫光相比()A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量
3、较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小【解析】红光的频率比紫光的频率小，由E=h可知红光的能量比紫光小，据此可排除选项A、C；红光在介质中的折射率比紫光在介质中的折射率小，由可知在同一种介质中红光的传播速度比紫光的大，所以B选项正确，D选项错误.【答案】B【试题出处】2011河北师大附中模拟【试题5】在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔.设水中无杂质，且水面平静，则下面的说法中正确的是()A.小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置无关B.小鱼向上方水面看去，看
4、到的亮点的位置与鱼的位置有关C.小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置无关D.小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置有关【解析】小鱼通过水面看灯是反射成像，不同位置射入鱼眼的反射光线不同，但反射光线的延长线交于一点，即为“平面镜”成的像.而鸟看灯是折射成像，鸟在不同位置射入鸟眼的折射光线不同，折射光线的延长线在不同位置交于不同点，故选项A、D对.【答案】AD【试题出处】2011长春一中模拟【试题6】现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是()A.一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B.肥皂液是无色的，吹出的
5、肥皂泡却是彩色的C.质量为103 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波波长约为1023 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D.人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同【解析】一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多，反映的是光电效应规律，体现光的粒子性，A错误；C项是单个物体的低速运动，也不能突出体现波动性，C错误；B、D正确.【答案】BD【试题出处】2011西安一中模拟【试题7】下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6现用波长为400 nm的单色
6、光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.61034 Js，光速c=3.0108 m/s)()A.2种 B.3种 C.4种 D.5种【解析】设入射光子的能量为E、频率为、波长为，则存在E=h和c=，两式联立代入数据可得E=4.951019 J.由此可见，波长为400 nm的单色光可以使表中铯、钙两种金属发生光电效应.【答案】A【试题出处】2011山西大同一中模拟【试题8】两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过.如果将其中的一片旋转180，在旋转过程中，将会产生下列哪一种现象()A.透过偏振片的光强先增强，然后又减弱到零B.透过的光强先增强，然后减弱到非零
7、的最小值C.透过的光强在整个过程中都增强D.透过的光强先增强，再减弱，然后又增强【解析】当两偏振片的偏振方向相同时，透过两偏振片的光强最强，当两偏振片的偏振方向垂直时，通过两偏振片的光强最弱，理想情况下可以认为是零.现在通过两偏振片的光强为零，说明两偏振片的偏振方向是互相垂直的.当其中一个偏振片转过180的过程中，两偏振片的偏振方向由互相垂直到互相平行再到互相垂直，所以通过两偏振片的光强由零增强到最强再减弱到零，即选项A正确.【答案】A【试题出处】2011北京通州一中模拟【试题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，如图14-1所示.如果反射光斑位置向左移动
8、了2 cm，说明液面高度()图14-1A.上升了B.上升了C.下降了D.下降了【解析】由题图可知，若光斑左移2 cm，则液面上升【答案】B【试题出处】2011重庆一中模拟【试题10】已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，则()A.当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大D.当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍【解析】由爱因斯坦光电效应方程Ekm=hW、逸出功W=h0知，当入射光频率为20时，一定能产生光电子，其最大初动能Ekm=2
9、h0h0=h0，故A、B正确，D错误；逸出功与金属材料有关，与入射光频率无关，故C错.【答案】AB【试题出处】2011秦皇岛一中模拟【试题11】如图14-2所示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小.现有一束单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是图14-3中的()图14-2图14-3【解析】我们可以将该光学材料分成水平的若干层，则光线每由下一层(光密介质)射入上一层(光疏介质)其折射角都会大于入射角，从而最终造成全反射，就如大气中的一种全反射(形成蜃景)一样，所以该单色光a在该材料内部
10、可能的传播途径为D选项所示路线.本题正确选项为D.【答案】D【试题出处】2011江苏启东中学模拟【试题12】真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为1和2)制成，板面积为S，间距为d.现用波长为(12)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于()A.B.C.D.【解析】根据题意可知，波长为的单色光能够使钾发生光电效应，根据光电效应方程有(式)，Q=CU(式)，(式)，由式联立有【答案】D【试题出处】2011武汉一中模拟【试题13】在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()14-4A.a、cB.b、cC.a、
11、dD.b、d【解析】根据衍射图样特点“条纹不等间距且中央条纹最亮最宽”可知本题正确选项为D.【答案】D【试题出处】2011河北省衡水中学模拟【试题14】现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图14-5所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.图14-5(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、A.(2)本实验的步骤有:取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝
12、到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤时还应注意_和_.(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图14-6甲所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图14-6乙中手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距x为_mm.图14-6(4)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式=_，求得所测红光波长为_nm.【试题出处】2011山东临沂模拟【试题15】如图14-7所示，置于空气中的一个不透明容器内盛满某种透明液体.容器底部靠近器壁处有一竖直放
13、置的6.0 cm长的线光源.靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源.开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分.将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端.求此液体的折射率n.图14-7【试题出处】2011山东东营一中模拟【试题16】为从军事工事内部观察外面的目标,在工事壁上开一长方形孔,设工事壁厚d=34.64 cm,孔的宽度L=20 cm,孔内嵌入折射率n=3的玻璃砖,如图148所示.试问:图14-8(1)嵌入玻璃砖后,工事内部人员观察到外界的视野的
14、最大张角为多少?(2)要想使外界180范围内的景物全被观察到,则应嵌入折射率多大的玻璃砖?【解析】工事内部的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标.光路如图所示.已知d=34.64 cm,L=20 cm,所以=30.(1)由折射定律有得=60即视野的张角最大为120.(2)要使视野的张角为180,即=90由折射定律有所以n=2.【答案】(1)120(2)2【试题出处】2011云南曲靖一中模拟【试题17】用金属钠作阴极的光电管，如图14-9所示连入电路，已知能使电路中有光电流的最大波长为540 nm，若用波长为4.34107 m的紫外线照射阴极，求:图14-9(1)阴极所释放光电子的最大初速度为多
15、少？(2)将滑片C向左移动，使K的电势高于A的电势时，电流表中还有无光电流？当O、C间的电压U1为多大时，电流表中的电流为零？【试题出处】2011天津南开模拟【试题18】一辆实验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动.有一台发出细光束的激光器装在小转台M上，到轨道的距离MN为d=10 m，如图14-10所示，转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间为T=60 s，光束转动方向如图中箭头所示，当光束与MN的夹角为45时，光束正好射到小车上，如果再经过t=2.5 s光束又射到小车上，则小车的速度为多少？(结果保留两位有效数字)图14-10【试题出处】2011杭州学军中学模
16、拟【试题19】一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”实际上它的频率并不是真正单一的激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是(也称频率宽度)如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，当甲、乙两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间t.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：t的最大值tm与的乘积近似等于1，即只有满足tm1才会观察到明显稳定的干涉现象已知某红宝石激光器发出的激光频率4.32101
17、4Hz，它的频率宽度8.0109Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n的液膜表面，入射时与液膜表面成45角，如下图所示(1)求从O点射入薄膜中的光的传播方向及速率(2)估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm.【解析】(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有：n，即sinr所以r30.光在薄膜中的传播速度vc/n2.12108m/s.(2)乙光在薄膜中经历的路程s2d/cosr乙光通过薄膜所用时间ts/v2d/vcosr当t取最大值tm时，对应的薄膜厚度最大，又因tm1，所以.解得：dm1.15102m【答案】(1)折射角为30，速度大小为2.12108m/s(2)1.15102m【试题出处】2011苏州一中模拟【试题20】图所示为伦琴射线管的示意图，K为阴极钨丝，发射的电子的初速度为零，A为对阴极(阳极)，当AK之间加直流电压U30kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，试求：(1)电子到达对阴极的速度是多大？(2)由对阴极发出的伦琴射线的最短波长是多大？(3)若AK间的电流为10mA，那么每秒钟从对阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？(电子电荷量e1.61019C，质量m0.911030kg，普朗克常量h6.631034Js)
