高二物理光学试题及答案详解.pdf

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1、 高二物理光学试题及答案详解 The pony was revised in January 2021 光学单元测试 一、选择题（每小题 3 分，共 60 分）1光线以某一入射角从空气射人折射率为3的玻璃中，已知折射角为 30，则入射角等于（）2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 3一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b 两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、

2、b 的折射率分别为 na和 nb，a、b 在玻璃中的传播速度分别为 va和 vb，则（）Ananb Bnavb Dvav2 n2、v1v2 n2、v1v2 5如图所示，一束细的复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O点，经折射分为a、b两束光，分别由P、Q两点射出玻璃体。PP、QQ均与过O点的界面法线垂直。设光线a、b在玻璃体内穿行所用时间分别为ta、tb，则ta:tb等于（）（A）QQ:PP （B）PP:QQ （C）OP:OQ （D）OQ:OP 6图示为一直角棱镜的横截面，60,90abcbac。一平行细光束从 O 点沿垂直于bc 面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率 n=2，若不考试原入射光

3、在 bc 面上的反射光，则有光线（）A从 ab 面射出 B从 ac 面射出 C从 bc 面射出，且与 bc 面斜交 D从 bc 面射出，且与 bc 面垂直 7一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于 b 光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（）8如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（）红光的偏折最大，紫光的偏折最小 O P P Q Q a b 红光的偏折最小，紫光的偏折最大 玻璃对红光的折射率比紫光大 玻璃中紫光的传播速度比红光大 9在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（）A.光的折射现象、色散现象 B.光的反射

4、现象、干涉现象 C.光的衍射现象、偏振现象 D.光的直线传播现象、光电效应现象 10光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法正确的是（）光纤通信利用光作为载体来传播信息 光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 光导纤维传递光信号是利用光的色散原理 目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝 11现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为

5、（）A 222medhn B 313222enhmd C 2222menhd D 2222medhn 12在中子衍射技术中，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相近已知中子质量 m=167x1027kg，普朗克常量 h=663x1034Js，可以估算德布罗意波长=182x10-10m 的热中子动能的数量级为（）(A)1017J (B)1019J (C)1021J (D)1024 J 13已知能使某金属产生光电效应的极限频率为 0，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 h

6、0 C 当照射光的频率大于0时，若 增大，则逸出功增大 14 水的折射率为n，距水面深 h 处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为 h tan(arc sinn1)h tan(arc sin n)h tan(arc cosn1)h cot(arc cos n)15.为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜，下列说法中正确的是（）A、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射 B、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射 C、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发

7、生明显衍射 D、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射 16人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是 （A）牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 （B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 （C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波 （D）光具有波粒两象性性 17空气中两条光线 a 和 b 从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如 图 1 所示。方框内有两个折射率 n=的玻璃全反射棱镜。图 2 给出了两棱镜四种放 置方式的示意图，其中能产生图 1 效果的是 18两束不同频率的单色光 a、b 从空气

8、射入水中，发生了图所示的折射现象（）。下列结论中正确的是 A光束 b 的频率比光束 a 低 B在水中的传播速度，光束 a 比光束 b 小 C水对光束 a 的折射率比水对光束 b 的折射率小 D若光束从水中射向空气，则光束 b 的临界角比光束 a 的临界角大 19现有a、b、c三束单色光，其波长关系为cba.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定 光束照射时，不能发生光电效应 光束照射时，不能发生光电效应 光束照射时，释放出的光电子数目最多 光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小 20.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气

9、垂直射入棱镜底面 MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如题 20 图所示，由此可知 A.棱镜内a光的传播速度比b光的小 B.棱镜内a光的传播速度比b光的大 光的频率比b光的高 光的波长比b光的长 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 二、计算题（共 40 分）21人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为eV34.3，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为sm/106，求该紫外线的波长（电子质量kgme311011

10、.9，普朗克常量sJh341063.6，JeV191060.11）22如图所示，一路灯距地面的高度为 h，身高为l 的人以速度 v 匀速行走(1)试证明人头顶的影子做匀速运动；(2)求人影长度随时间的变化率。=223如图所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率 n 的透明液体，容器底部正中央 O 点处有一点光源 S，平面镜MN 与底面成 45角放置，若容器高为 2dm，底边半径为（1+3）dm，OM=1dm，在容器中央正上方 1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺，求光源 S 发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度。（不考虑容器侧壁和液面的反射）24一种用于激光治疗的氦分子激光器，输出 波长

11、的激光，激光脉冲的时间约为 10-9s，输出脉冲时的功率为 106W，每秒输出的脉冲个数是 100 个。（1）这种激光的频率是多少属于电磁波谱中的哪个波段 （2）这种激光器的平均输出功率是多少？25如图所示，透明介质球球心位于 O，半径为 R，光线 DC 平行于直径 AOB 射到介质的 C点，DC 与 AB 的距离 H=3R/2，若 DC 光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，作出光路图，并算出介质的折射率。261801 年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)(1)洛埃镜实验的

12、基本装置如图 所示，S 为单色光源，M 为一平面镜试用平面镜成像作图法在答题卡上画出 S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域(2)设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和 L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离x的表达式 答案：题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B AD B A BD B B C AD 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D C AB A A BCD B C A BD 21323*10-7m 22、(1)设 t0 时刻，人位于路灯的正下方 O 处，在时刻

13、t，人走到 S 处，根据题意有 OSvt 过路灯 P 和人头顶的直线与地面的交点 M 为 t 时刻人头顶影子的位置，如图 l 所示，OM 为头顶影子到 0 点的距离由几何关系，有 解式、得。因 OM 与时间 t 成正比，故人头顶的影子做匀速运动。(2)由图 l 可知，在时刻 t，人影的长度为 SM，由几何关系，有 SM=OMOS 由式得 因此影长 SM 与时间 t 成正比，影长随时间的变化率。解：光路如图，光线经反射后到达介质与空气的界面时，入射角 i=r，由折射定律可得折射角 r=i，折射光线 PQ 与入射光线 DC 平行，则POA=COA=i sin i=H/R=3R/2R=3/2i=600，折射角 r=i/2=300 sin r=1/2 折射率 sin i/sinr=3 23、解：作图找出发光点 S 在平面镜中的像点 S，连接 SM 延长交直尺于 H 点，MH 沿竖直方向，连接 SP，在 RtPR S中，R S=3dm，PR=3 dm，r=300 由折射定律可得：sin i/sin r=n 解得 sin i=2/2，i=450 ，刻度尺上被照亮的范围 QH=1 dm+3dm=（1+3）dm 24、解：（1）f=c/=3108/10-9 HZ=1014 HZ，属于紫外线 （2）P=10010-9106W=