2011高考物理一輪 第十四章光學(xué)突破訓(xùn)練（含解析）

1、第十四 章光學(xué)一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分）1.有關(guān)紅、藍(lán)兩束單色光，下述說法正確的是()A.在空氣中的波長(zhǎng)紅<藍(lán)B.在水中的光速v紅<v藍(lán)C.在同一介質(zhì)中的折射率n紅>n藍(lán)A.從AB面中點(diǎn)射入的光線不一定從圓弧的中點(diǎn)射出 B.從AB面射入的所有光線經(jīng)一次反射和折射后都能從BCD面射出C.從AB面中間附近射入的光線經(jīng)一次反射和折射后能從BCD面射出D.若光線只從AD面垂直射入，則一定沒有光線從BCD面射出解析：入射光線射到A

2、D面上發(fā)生全反射，然后射到BCD面上.在中央附近，入射角小于臨界角，所以既有反射又有折射；在靠近兩邊處，入射角大于臨界角，所以發(fā)生了全反射.答案：C3.如圖所示，在長(zhǎng)方體玻璃磚的底面中心和實(shí)心玻璃半球的球心處，分別放有點(diǎn)光源，人從上面觀察，看到像點(diǎn)位置()A.均在點(diǎn)光源位置B.均在點(diǎn)光源上方C.玻璃磚的在光源上方，玻璃半球的在光源處D.玻璃磚的在光源處，玻璃半球的在光源上方解析：玻璃磚和玻璃半球?qū)c(diǎn)光源成像似乎沒有什么區(qū)別，若不加仔細(xì)分析，不畫光路圖，單憑經(jīng)驗(yàn)往往認(rèn)為像點(diǎn)都在光點(diǎn)上方，其實(shí)不同，對(duì)玻璃磚作光路圖如下圖（1）所示；對(duì)玻璃半球作光路圖如下圖（2）所示，其折射光線均沿入射光線的方向傳

3、播，并不發(fā)生“偏折”，故成像在原光源處.故C正確.答案：C4.一平面鏡放在圓筒的中心處，平面鏡正對(duì)筒壁上一點(diǎn)光源S，平面鏡從如圖所示的位置開始以角速度繞圓筒軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng).在其轉(zhuǎn)動(dòng)45°角的過程中，點(diǎn)光源在鏡中所成的像運(yùn)動(dòng)的角速度為1，反射光斑運(yùn)動(dòng)的角速度為2，則下列關(guān)系中正確的是() A.1=2,2=2 B.1=,2=2C.1=2,2= D.1=,2=解析：考查光的反射，平面鏡成像.根據(jù)反射定律可知，在入射光的方向不變時(shí)，反射光線轉(zhuǎn)過的角度是平面鏡轉(zhuǎn)過角度的2倍，所以反射光線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度也是平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的2倍.反射光斑始終在反射光線的方向上，而點(diǎn)光源S的像始終在反射光線的反向延長(zhǎng)

4、線上，故它們運(yùn)動(dòng)的角速度都等于平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的2倍，即1=2=2.答案：A5.在完全透明的水下某深處，放一點(diǎn)光源，在水面上可見到一個(gè)圓形透光平面，若透光圓面的半徑勻速增大，則光源正()A.加速上升 B.加速下沉C.勻速上升 D.勻速下沉 解析：如右圖所示,sinC=，sinC=，解以上兩式得：h=r，當(dāng)r勻速增大時(shí)，h也勻速增大，故光源正勻速下沉.答案：D6.在水底同一深度處并排放著三種顏色的球，如果從水面上方垂直俯視色球，感覺最淺的是()A.紫色球 B.藍(lán)色球 C.紅色球 D.三種色球視深度相同解析：如右圖所示，設(shè)S為某色小球，畫出觀察者在水面上方某處觀察光路圖，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示，則tan

5、1=當(dāng)觀察者從水面上方垂直俯視色球時(shí)，1、2均非常小，且滿足sin1tan1,sin2tan2，由折射定律，有故觀察者感覺色球深度h=其中n為水對(duì)不同色光的折射率，由于水對(duì)紫色的折射率最大，故在H相同時(shí)，感覺紫色球最淺，選A.答案：A7.一束復(fù)色光從長(zhǎng)方體玻璃磚上表面射入玻璃，穿過玻璃磚從側(cè)表面射出，變?yōu)閍、b兩束單色光，如圖所示.這兩束單色光相比較()A.玻璃對(duì)a光的折射率較大 B.b光光子的能量較大C.在真空中a光波長(zhǎng)較短 D.在玻璃中b光傳播速度較大解析：由圖知玻璃對(duì)b的折射率大于玻璃對(duì)a的折射率,所以b的頻率大于a的頻率，故A錯(cuò)B對(duì).由c=f可知，b<a.又由v=知，頻率大的，在

6、玻璃中傳播速度小，故選B.答案：B8.如圖所示是做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的示意圖.先做操作1：用兩塊不同顏色的濾色片分別擋住雙縫屏上下兩半和；接著再做操作2：用不透明的擋板擋住b縫.若兩塊濾色片一塊是紅光，一塊是藍(lán)色，則() A.完成操作1后，光屏上出現(xiàn)的是圖（2），且甲是紅色條紋，乙是藍(lán)色條紋B.完成操作1后，光屏上出現(xiàn)的是圖（3），且丙是藍(lán)色條紋，丁是紅色條紋C.完成操作2后，光屏上出現(xiàn)的是圖（2），且甲是藍(lán)色條紋，乙是紅色條紋D.完成操作2后，光屏上出現(xiàn)的是圖（3），且丙是紅色條紋，丁是藍(lán)色條紋答案：AD9.如圖所示為一直角棱鏡的橫截面，bac=90°,abc=60°.一平行細(xì)

7、光束從O點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡.已知棱鏡材料的折射率n=，若不考慮原入射光在bc面上的反射光，則有光線()A.從ab面射出 B.從ac面射出C.從bc面射出，且與bc面斜交 D.從bc面射出，且與bc面垂直解析：因?yàn)閚=,bca=30°,如右圖所示，1=60°,1>C，則發(fā)生全反射，由幾何知識(shí)，2=30°，2<45°,3=30°，反射光線從bc面垂直出射，此處還發(fā)生折射，4=45°，折射光線從ac面射出.所以選項(xiàng)B、D正確. 答案：BD10.現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu).為滿足測(cè)量要求，將顯微鏡工

8、作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為,其中n>1.已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為()A. B.C. D.解析：由德布羅意波長(zhǎng)=，即，D選項(xiàng)正確.答案：D二、非選擇題（本題共6小題，共60分.按題目要求作答.解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）11.(10分）（1）讓電爐絲通電，在電爐絲變紅之前，站在電爐旁的人就有暖和的感覺.這是由于電爐絲發(fā)出了_線，而該線的_作用較大；用紅外線進(jìn)行高空攝影，是因?yàn)樗黖，比可見光的_現(xiàn)象還顯著，容易透過云霧煙塵.(2

9、)射線可以穿透金屬，是因?yàn)樗念l率，所以它的光子能量，穿透能力較強(qiáng).解析：（1）由紅外線的性質(zhì)和用途來判定.(2)射線頻率高，光子的能量大，其穿透能力強(qiáng).答案：(1)紅外熱波長(zhǎng)較長(zhǎng)衍射（2）很高很大12.(10分）如圖所示，相距為d的A、B兩平行金屬板足夠大，板間電壓為U，一束波長(zhǎng)為的激光照射到B板中央，光斑的半徑為r.B板發(fā)生光電效應(yīng)，其逸出功為W.已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e.求： （1）B板中射出的光電子的最大初速度的大小.(2)光電子所能到達(dá)A板區(qū)域的面積.解析：（1）根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程mv2=h-W,=，解得v=.(2)由對(duì)稱性可知，光電子到達(dá)A板上的區(qū)域是一個(gè)圓.該圓的半徑由

10、從B板上光斑邊緣以最大初速度沿平行于極板方向飛出的光電子到達(dá)A板上的位置決定.設(shè)光電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，沿板方向的運(yùn)動(dòng)距離為L(zhǎng)，則其加速度為a=，垂直于極板方向：d= at2，平行于極板方向：L=vt，光電子到達(dá)且板上區(qū)域最大面積S=(L+r)2，解得S=(2d +r)2 答案：13.（10分）利用雙縫干涉測(cè)光波波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫到屏的距離為0.600 m，兩狹縫間距離為0.25×103 m，讓分劃板中心刻線對(duì)齊中央亮條紋中心時(shí)，手輪上的讀數(shù)為3.52×10-3 m，分劃板中心刻線對(duì)齊中央亮紋一側(cè)第6條亮條紋中心時(shí)，手輪上的讀數(shù)為11.56×10-3 m，

11、則此光波波長(zhǎng)為多少？解析：相鄰兩條亮條紋間的距離x= m=1.34×10-3 m由公式=·x得=×1.34×10-3 m=5.58×10-7 m.答案：5.58×10-7 m14.（10分）如圖表示某雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)用波長(zhǎng)為0.4 m的紫光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于像屏大小有限，屏上除中央亮條紋外，兩側(cè)只看到各有3條亮條紋，若換用波長(zhǎng)為0.6 m的橙光做實(shí)驗(yàn)，那么該像屏上除中央亮紋外，兩側(cè)各有幾條亮條紋？解析：設(shè)用波長(zhǎng)為0.4 m的光入射，條紋寬度為x1，則x1=1，屏上兩側(cè)各有3條亮紋，則屏上第三條亮紋到中心距離為3x1.用0.6 m光入

12、射，設(shè)條紋寬度為x2，則x2=2，設(shè)此時(shí)屏上有x條亮紋，則有xx2=3x1x2=31代入數(shù)據(jù)解之得x=2 兩側(cè)各有2條亮紋.答案： 215.（10分）如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n.一束光從它的一個(gè)端面射入，又從另一端面射出所需的最長(zhǎng)時(shí)間為多少？（設(shè)真空中的光速為c，臨界角C=arcsin)解析：若要使光在該光導(dǎo)纖維內(nèi)行進(jìn)時(shí)間最長(zhǎng)，就要求光在光導(dǎo)纖維內(nèi)的路程最長(zhǎng)，這就要求每一次反射時(shí)，入射角最小，入射角恰為臨界角C.當(dāng)=C時(shí)，光的路程最長(zhǎng)，所用時(shí)間也最長(zhǎng)，設(shè)為tmax，此時(shí)，光束在沿光導(dǎo)纖維方向的速度分量為vsin，則光在穿過光導(dǎo)纖維時(shí)有L=vsinC·tmax解得tmax=.答案：16.(10分）在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點(diǎn)光源S，從S發(fā)出的光線SA以角