光学综合测试题选.docx
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光学综合测试题选.docx
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光学综合测试题选
光学·综合测试题选
一、选择题(每题的四个选项中至少有一项是正确的,请选出正确答案)
1.一焦距为f的凸透镜,主光轴和水平的x轴重合,x轴上有一点光源位于透镜的左侧,点光源到透镜的距离大于f而小于2f.若将此透镜沿x轴向右平移2f的距离,则在此过程中,点光源经透镜所成的像点将
[]
A.一直向右移动
B.一直向左移动
C.先向左移动,接着向右移动
D.先向右移动,接着向左移动
2.物体立在焦距为f的透镜主光轴上,与透镜的距离为u,当物体沿主光轴向透镜移近2cm时,生成的像向透镜移近5cm,由此可以判断
[]
A.透镜一定是凸透镜
B.透镜一定是凹透镜
C.物距u一定大于f
D.物距u一定小于f
3.如图1所示,有一点光源置于透镜主光轴上的A点,成像于B
[]
A.此透镜可能是凹透镜
B.此透镜一定是凸透镜
C.这两次成像中可能有一次成的是实像
D.透镜一定在A点的左侧
4.用红光照射白色物体,经凸透镜在光屏上形成物体的倒立清晰实像.现改用绿光照射该物体,保持物体与透镜位置不变,为使光屏上仍得到物体的清晰实像,正确的做法是
[]
A.保持光屏位置不变
B.将光屏向接近透镜方向适当移动一点
C.将光屏向远离透镜方向适当移动一点
D.将光屏向远离透镜方向移动较大距离
5.如图2所示,两束单色光a、b自空气射向玻璃,经折射形成复合光束c,则下列说法中正确的是
[]
A.a光光子的能量比b光光子能量大
B.在空气中,a光的波长比b光的波长短
C.在玻璃中,a光的光速小于b光的光速
D.玻璃对a光的临界角大于对b光的临界角
6.如图3所示,一条光线通过凸透镜的主光轴上焦点F以外的M点射向凸透镜,入射光线与主轴的夹角为θ.当入射光线仍通过M点而θ角逐渐减小(但不为零)时,透射光线变化的情况是
[]
A.可能通过另一侧的焦点F
B.与主光轴的交点位置不变
C.与主光轴的交点将远离光心O
D.与主光轴的交点将移近光心O
7.两束相距为d的紫光a和红光b从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面,如图4所示,当它们从玻璃砖的下表面射出后
[]
A.两束光仍平行,间距等于d
B.两束光仍平行,间距大于d
C.两束光仍平行,间距小于d
D.两束光不再相互平行
8.如图5所示,在凸透镜的左侧有一点光源S,经凸透镜成像于光屏PQ上,现移去光屏,则从S上发出的某条光线SC经透镜折射后的折射光线
[]
A.将与主光轴交于光屏PQ原来的位置的右侧
B.将与主光轴交于光屏PQ原来位置和透镜之间
C.将与主光轴平行
D.将与主光轴交于光屏PQ与主光轴的交点上
9.甲、乙两种单色光,通过同一凸透镜,测得的焦距f甲>f乙,则下列几种判断中正确的是
[]
A.在凸透镜中,两种光的速度v甲>v乙
B.凸透镜对两种光的折射率n甲<n乙
C.在真空中两种光的波长λ甲<λ乙
D.两种光子的能量E甲>E乙
10.有a、b、c三种单色光,它们在真空中的波长关系是λa>λb>λc,用b光来照射一种金属,能够发生光电效应,逸出光电子的最大初动能是Ekm,则
[]
A.增大b光的强度,逸出光电子最大初动能将大于Ekm
B.用a、c光来共同照射,逸出光电子最大初动能可能小于Ekm
C.用a光来照射,可能没有光电子逸出
D.用c光来照射,可能没有光电子逸出
11.用游标卡尺观察线状光源的衍射现象,在其它条件都相同的情况下,以下说法中正确的有
[]
A.对光子能量较大的光,狭缝宽度应相对调大一些
B.对光子能量较大的光,狭缝宽度应相对调小一些
C.光源应离狭缝远些,眼晴应离狭缝近些
D.光源应离狭缝近些,眼晴应离狭缝远些
12.下列四种波中,最难观察到衍射现象的是哪一种波?
[]
A.无线电波
B.可见光
C.紫外线
D.γ射线
13.下述各种说法中正确的是
[]
A.在做双缝干涉实验的装置中,如果关闭双缝中的一条狭缝,则在光屏上出现单缝衍射条纹
B.利用薄膜干涉现象可以加强透射光,也可以加强反射光
C.在真空中,能量大的光子质量大
D.在真空中,能量大的光子速度大
14.用游标卡尺观察单缝衍射现象时,把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm,看到的现象是
[]
A.衍射条纹的间距逐渐变大,衍射现象越来越明显
B.衍射条纹的间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显
C.衍射条纹的间距不改变,只是亮度增强
D.衍射条纹的间距不改变,亮度也不改变
15.在光源与屏幕之间有一不透光的屏,屏上有一孔
[]
A.当孔比较小时,幕上的光斑与光源的形状相似
B.当孔比较小时,幕上的光斑与孔的形状相似
C.当孔比较大时,幕上的光斑与光源的形状相似
D.当孔比较大时,幕上的光斑与孔的形状相似
16.在照相机镜头上常涂有增透膜,关于增透膜的说法正确的是
[]
A.增透膜的厚度为绿光在真空中波长的1/4
B.增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的1/4
C.绿光从增透膜前后表面的反射光互相抵消
D.绿光从增透膜前后表面的反射光互相叠加使绿光振动加强
17.竖直放置的铁丝框中的肥皂膜,在太阳光照射下会形成
[]
A.黑白相间的水平干涉条纹
B.黑白相间的竖直干涉条纹
C.彩色的水平干涉条纹
D.彩色的竖直干涉条纹
18.如图6所示为光电管工作原理图,当有波长(指真空中的波长,下同)为λ0的光照射光电管阴极K时,电路中有光电流,则
[]
A.换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流
B.换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流
C.增加电路中电源的端电压,电路中的光电流一定增大
D.将电源的极性反接,电路中一定没有光电流
19.如图7所示a、b两束光,平行主轴射入一凹透镜,经透镜折射出的光线其反向延长线交于P点,由此可知
[]
A.a光束中的光子能量较大
B.在同一玻璃中a光传播速度较大
C.同一玻璃对a光折射率较大
D.若b光束照射光电管恰能发生光电效应,那么a光束照射光电管时,也一定能发生光电效应
20.能够用水进行光谱分析,确定样品中元素成份的光谱应当是
[]
A.发射光谱
B.连续光谱
C.明线光谱
D.吸收光谱
二、填空题
1.半径为r的透明半圆柱体置于空气中,今有一光束从此半圆柱体的平面部分垂直射入,如图8所示,射入点距圆柱体对称轴的距离为d,
入射方向的偏向角为________.
2.如图9所示,一玻璃立方体放在空气中,光线从立方体的顶面斜射进来,然后投射到它的一个侧面,若要使此光线从这个侧面射出,玻璃的折射率应满足的条件是________.
3.某种透明物质做成一个等腰直角三棱镜,如图10所示,一束单色光以60°的入射角从AB侧面射入,而从AC侧面射出时,出射光线偏离入射光线30°,则在AC侧面发生光的折射时,折射角等于________,此物质的折射率等于________.
4.在真空中,波长是6000A的光是黄光,4000A的光是紫光,现有一束频率是5×1014Hz的单色光,它在折射率为1.5的无色透明玻璃中的波长是________A,它在这种玻璃中是________色
5.锌的逸出功为5.33×10-19J,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,能使锌产生光电效应的最长波长为________μm.
三、作图、实验题
1.图11中的点划线为透镜的主光轴,O为光心,AB为放在透镜焦点F处的垂直于主光轴的物体,在透镜的右侧可以观察到物体AB的清晰像,试判断透镜是_________透镜,并作出透镜成像的光路图,确定右侧焦点的位置.
2.如图12所示,MN为平面镜,S为点光源,P为遮光屏,试在图中画出看到光源在镜中的像的观察区域.(用斜线表示)
3.如图13所示,MN是透镜的主光轴,AB是与主光轴斜交的发光体,A′是发光点A通过透镜所成的像,BC是发光点B发出的一条光线,试作出光路图确定透镜的种类、光心和焦点的位置以及光线BC经过透镜折射后的出射光线.
4.某同学做“测定玻璃折射率”的实验,他通过正确的操作画出矩形玻璃砖的两个分界面ab和cd,并得到4个大头针A、B、C、D的位置如图14所示.
(1)在图上用3根有方向的直线作出光从空气射入玻璃砖、从玻璃砖射出到空气的光路.(注意画光路时要以A点作为光的出发点)
(2)用字母α表示光从空气射入玻璃时的入射角、用字母β表示光从玻璃射出到空气时的折射角.
(3)以光进入玻璃的入射点为圆心,2cm为半径画圆,交表示空气中的入射光线的直线于P点,交表示玻璃中的折射光线的直线于Q点.量出P点到法线(作出法线)的距离为________mm,量出Q点到法线的距离为________mm,算出玻璃的折射率为________.
5.如图15所示,为了测量半圆形玻璃砖的折射率,我们先竖插上两枚大头针P1、P2,在玻璃砖AB的另一侧观察P1、P2的像和P2挡住P1的像,并相应地插上另两枚大头针P3、P4,用一块有刻度尺的直角三角板画出实验光路图,并说明半圆形玻璃的折射率n,用三角板测量时的计算式是n=________.如果在半圆形玻璃砖的AB一侧观察不到P1、P2的像,而在半圆形的一侧观察到P1、P2的像和P2挡住P1的像,并相应地插上另两枚大头针P3、P4,如图15乙所示,在图中画出半圆形玻璃砖中的光路.
6.某同学用共轭法测凸透镜的焦距,他采用的实验步骤是:
A.用太阳光粗测凸透镜的焦距
B.在光具座上依次放置蜡烛、透镜和光屏,从刻度尺读出蜡烛到光屏的距离L,使L>4f
C.将凸透镜从蜡烛附近向光屏移动,屏上出现一次烛焰清晰的像,记下透镜的位置
D.将凸透镜再向远离蜡烛的方向移动,同时移动光屏,使再次在光屏上出现烛焰的清晰像,从光具座的刻度尺读出两次成像透镜间的距离为d
F.改变L,按B、C、D、E步骤重复共做3次,取f的平均值
这个同学在实验中,步骤________有错误,应改为________,他在实验中还缺少1个步骤是________.
7.用“两次成像法测透镜焦距”的实验中,某同学把光源与光屏先固定在相距45cm处,被测透镜放于两者之间,实验时通过移动透镜在屏上得到一缩小的清晰的像,为使在屏上第2次成出清晰的像,应将________.
[]
A.光屏向透镜移动
B.透镜向光屏移动
C.透镜向光源移动
D.将光源向透镜移动
如果在实验时,第2次在光屏上所成的像没有调节到最清晰,这将会使测得的焦距________.(不考虑其它因素引起的误差)
[]
A.必偏大
B.必偏小
C.偏大、偏小都有可能
四、计算题
1.如图16所示是直角等腰三棱镜,光线自AB面射入,折射后射到AC面上,为使光线不再从AC面射出,已知材料的折射率为n,则入射角i的最大值为多少?
2.如图17为一束平行光射向半径R=6cm的半圆形玻璃砖,其中沿径向的光线与直径AB的夹角θ=60°,光束经折射后射向界面AB时,a左侧的光线都不能从AB界面射出玻璃,而a右侧的光线都可以从AB界面射出玻璃,求OB上有光线射出部分的长度.
3.如图18为一个半圆形玻璃砖的截面图,O为圆心,MM′⊥AB,一束单色光沿NO方向射入,折射光线为ON′,ON与OM的夹角为30°,ON′与OM′的夹角为45°.已知半圆形玻璃砖的半径R=3.0m,c=3.0×108m/s,求当该单色光束沿与OM夹角为60°的PO方向射入时,光在该玻璃砖中传播的时间?
面内,入射角i=45°,研究经折射进入球内后经内表面反射1次,再经球面折射后射出的光线,如图19所示(图中已画出入射光线和折射光线).
(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向;
(2)求入射光与出射光之间的夹角α;
(3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿,问哪种颜色光的α角最大,哪种颜色光的α角最小?
5.如图20,有一竖直放置的平面镜MN,在平面镜前45cm处有一与平面镜平行放置的平板ab,在ab靠镜一侧有一点光源S,现要在离平面镜5cm的PQ虚线上的某一处放一平行于平面镜的挡光板,使反射光不能照射到ab板上的AB部分.已知:
SA=45cm,AB=45cm,求挡光板的最小宽度是多少?
6.如图21所示,有一细束横截面为1mm2的平行红光,波长为6630
直,它到凸透镜的距离是168cm,这束光的功率是3×10-2W,求光屏MN上照射范围内每秒内每平方厘米面积上接到多少个光子?
(不考虑光的反射和吸收,普朗克常量h=6.63×10-34J·s)
线,垂直到水平放置于液体中、且距液面为d的平面镜M上,当平面镜M绕垂直过中心O的轴以角速度ω逆时针匀速转动时,观察者发现液面上有一光斑掠过,且光斑过P点后即消失,那么光斑在P点时的瞬时速度是多少?
8.在透镜正中央贴一个半径为R的黑纸片,并在距离透镜30cm处放置一个垂直于主光轴的光屏,若用平行与主光轴的平行光束照射透镜时,则在屏上形成半径为2R的黑影,求透镜的焦距.
参考答案提示
一、选择题
1.C2.A、D3.B、D4.B5.D6.B
7.B8.A9.A、B10.C11.B、C12.D
13.A、B、C14.B15.A、D16.B、C
17.B、C18.B19.A、C、D20.C、D
二、填空题
1.180°
4.4000紫
5.0.37
三、作图、实验题
1.凹透镜;光路如图1所示
2.如图2所示
3.如图3所示
4.
(1)如图4所示
(2)如图中的α、β(3)18.0;12.0;1.50
6.D;将“同时移动光屏”改为“保持光屏的位置不动”;调整烛焰中心、光屏中心的位置,使它们位于凸透镜的主光轴上,并使光屏与透镜的主光轴垂直
四、计算题
1.若光线不再从AC而射出,就是发生了全反射,设临界角为A,
2.如图6,光线a在AB界面上临界角C=90°-θ=30°,玻璃的折射率n=1/sinC=2.
光束射入玻璃后右边界是MN,可以判断:
∠NMO=30°
∠MON=30°
3.设玻璃的折射率为n,根据题意
这束光在该玻璃中的临界角为C,sinC=1/n,即
所以当光沿PO方向入射时i=60°>C=45°,将发生全反射,这束光在玻璃中经过的距离是l=2R
4.
(1)光路如图7所示.
(2)由折射定律:
n=sini/sinr,得sinr=sini/n=1/2,r=30°.由几何关系,a/2=r-(i-r)=2r-i,所以α=4r-2i=30°.
(3)红光偏折较小,α最大;紫光偏折大,α最小.
5.如图8,分别作出两条入射光线1、2(入射点分别是SA的中垂线、SB的中垂线与MN的交点)和两条反射光线1′、2′,得到它们与PQ的交点c、d,cd长即是最小宽度,由相似三角知识易得cd=15(cm).
6.设平行光束的面积为S0,此平行光束经透镜后会聚于焦点F上,又在光屏MN上形成的光斑的面积为S,如图9所示,由几何关系知
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