各地名校物理高考模拟试题分类及详解十四、光学

第1页共9页各地名校物理高考模拟试题分类及详解十四、光学预测高考本考点热点内容有：光的反射、反射定律；光的折射、折射定律、折射率、全反射；色散成因及规律；双缝干涉、薄膜干涉；公式△X=dlλ的含义；光的干涉、衍射、偏振；红外线、紫外线、X射线、γ射线的性质及其应用；光电效应，h=W+2m；对几何光学的考查，以定性和半定量为主，注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景分析能力的考查；平面镜问题和不同色光的折射率、全反射、光导纤维等问题要引起注意．光的本性考点主要是光的波动性、粒子性等知识的考查，与几何光学的综合也是考查重点内容之一，另外近代物理光学的初步理论，以及建立这些理论的实验基础和一些重要物理现象也要引起重视。1．（海南省民族中学届高三阶段考试卷．物理．9）如图7所示，一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜，在AC面上反射和折射分成两束细光束，其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度，下列判断正确的是（）A．V1V2单色光束为红色B．V1V2单色光束为蓝色C．V1V2单色光束为红色D．V1V2单色光束为蓝色图72．（安徽高考信息交流试卷．理综．17）如图8所示，P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一单色光从P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率nP＜nQ，射到P上表面的光线与P的上表面的夹角为θ，下列判断正确的是（）A．光线一定从Q的下表面射出B．光线若从Q的下表面射出时，出射光线与下表面的夹角一定等于θC．光线若从Q的下表面射出时，出射光线与下表面的夹角一定大于θD．光线若从Q的下表面射出时，出射光线与下表面的夹角一定小于θ3．（河北省衡水中学届高三调研卷．物理．8）金属中存在着大量的价电子（可理解为原子θPQ图8第2页共9页的最外层电子），价电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动，电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大，前后两者的电势能差值称为势垒，用符号V表示，价电子就像被关在深度为V的方箱里的粒子，这个方箱叫做势阱，价电子在势阱内运动具有动能，但动能的取值是连续的，价电子处于最高能级时的动能称为费米能，用Ef表示。用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子，具有费米能的电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱，则（）A．具有费米能的电子跳出势阱时的动能为Ek＝hν－V＋EfB．具有费米能的电子跳出势阱时的动能为Ek＝hν－V－EfC．若增大激光器的强度，具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大D．若增大激光器的强度，具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变4．（上海市闸北区4月模拟卷．物理．12）在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象（）（A）都是光的衍射现象；（B）都是光的干涉现象；（C）前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象；（D）前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象。5．（上海市宝山区4月模拟卷．物理．15）在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图9中四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是（）图9A．a、cB．b、cC．a、dD．b、d6．（苏北四市届高三调研卷．物理．37）（1）下列说法中正确的是（）abcd第3页共9页A．在地面附近有一高速飞过的火箭，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了；火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化B．托马斯•杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波C．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽E．光异纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大F．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在G．次声波是频率低于20Hz的声波，它比超声波更易发生衍射（2）如图10所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A=30º.它对红光的折射率为n1.对紫光的折射率为n2.在距AC边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜。若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离。7．（广东省汕头市普通高校招生模拟考试卷．物理．32）如图11所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为3，当入射角60i时，求反射光束1和透射光束2之间的夹角多大？8．（常州市～学年度第二学期期中质量调研卷．物理．26）如图12所示，一透明球体置于空气中，球半径R=10cm，折射率n＝2．MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为52cm，CD为出射光线。图11①补全光路并求出光从B点传到C点的时间；②求CD与MN所成的角α．（需写出求解过程）BACdMN图10O21入射光i第4页共9页9．（海口市高考调研测试卷．物理．36）某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图13所示，在一个圆图12盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。①若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为45°，则在P3处刻的折射率应多大？图13②若在同一液体中沿AO方向射入一束白光，最靠近0C边的是哪种颜色的光？增大入射角度，哪种颜色的光在刻度盘上先消失?10.（江苏省南京市届高三质量检测卷．物理．32）如图14所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成。一束频率5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角60。已知光在真空中的速度c=3×108m/s，玻璃的折射率n=1.5，求：（1）这束入射光线的入射角多大？（2）光在棱镜中的波长是多大？（3）该束光线第一次从CD面出射时的折射角。（结果可用三角函数表示）图1411．（山东省潍坊市高三教学质量检测卷．理综．37）如图15所示，一束截面为圆形半径为R的平行单色光，垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区，已知玻璃半球的半径为R，屏幕S到球心的距离为d（d3R），不考虑光的干涉和衍射，玻ABCDPαOMN第5页共9页璃对该光的折射率为n，求屏幕上被照亮区域的半径。12．(广东省华南师大附中届高三综合测试卷．物理．23)如图16所示，阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属铯制成，用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压.当A板电压比阴极高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA，求：（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。（2）如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每图15秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能。图16答案：1．【解析】红光折射率小于蓝光折射率，由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大，即V1V2;由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大;所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。选C【答案】C2．【解析】由于没有确定几何尺寸，所以光线可能射向Q的右侧面，也可能射向Q的下表面，A错误；当光线射向Q的下表面时，它的入射角与在P中的折射角相等，由于nP＜nQ，进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角，那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ，B、C错误，D正确。【答案】D第6页共9页3．【解析】由能量守恒可知，A正确，B错误；由光子学说及光电效应的规律可知，C错误，D正确。【答案】AD4．【解析】两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹是薄膜干涉，狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹是单缝衍射【答案】C5．【解析】单缝衍射的条纹是不等间距，中央亮纹又宽又亮【答案】D6．【解析】（1）ADEG（2）如图29所示，1130sinsinnr2230sinsinnrx=d(tanr2－tanr1)=d21122244nnnn【答案】（1）ADEG（2）d21122244nnnn7．【解析】反射角ii'60°③由折射定律rinsinsin④解得折射角r=30°⑤因此反射光束1和透射光束2之间的夹角90)'(180ri【答案】90)'(180ri8．【解析】①连接BC，如图30所示在B点光线的入射角、折射角分别标为i、r，Sini=52/10=2/2,所以，图30BCDPαOMNirBACdMN图29∟r1r2╮)第7页共9页i＝45°由折射率定律：在B点有：rinsinsinSinr=1/2故：r＝30°BC=2Rcosrt=BCn/C=2Rncosr/Ct=(6/3)×10-9s②由几何关系可知15cop135ocpα＝30°【答案】（1）t=(6/3)×10-9s（2）α＝30°9．【解析】①P3应刻的折射率230sin45sin00n②最靠近0C边的是紫光；增大入射角度，紫光在刻度盘上最先消失【答案】（1）2（2）紫光在刻度盘上最先消失（3）该束光线第一次从CD面出射时的折射角。（结果可用三角函数表示）10．【解析】（1）设光在AD面的入射角、折射角分别为i、rr=30°根据rinsinsin得75.0arcsin,75.030sin5.1sinsinirni（2）根据smsmncvvcn/102/5.110388，得根据msmfvfv71481077.3/103.5102，得（2分）（3）光路如图31所示ab光线在AB面的入射角为45°设玻璃的临界解为C，则67.05.111sinnC第8页共9页sin45°0.67，因此光线ab在AB面会发生全反射光线在CD面的入射角r′=r=30°图31根据rinsinsin，光线CD面的出射光线与法线的夹角75.0arcsinii由折射定律有：sin3sinn①又由几何关系有：2②解①②得o60光线PC离直线AB的距离CD=Rsinα＝103cm（1分）则距离直线AB为103cm的入射光线经折射后能到达B点．【答案】（1）75.0arcsin,75.030sin5.1sinsinirni（2）msmfvfv71481077.3/103.5102，得（3）o6011．【解析】光恰要发生全反射时的临界线射到屏幕S上的E点到亮区中心O′的距离r，就是所求最大半径，设临界角为C，如图所示nC1sin…………①又CROFcos…………②COFdEOcot)(…………③解得nRndEOr12…………④【答案】nRndEOr1212．【解析】由光电效应规律可知：当阴极发射的光电子全部达到阳极A时，光电流达到饱和，由电流可知每秒到达阳极的电子数，即每秒发射的电子数.由爱因斯坦光电效应方程可计算最大的初动能，光强加倍，每秒钟发射的光电子数加倍，但入射光频率不变，发射的光电子的最大初动能不变.（1）光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数12196100.4106.11064.0eInm个第9页共9页根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能：0221chchWhvmvm）（668341066.011050.011031063.6J20105.9J.（2）如果照射光的频率不变，光