高二物理光學(xué)試題及答案詳解

1、光學(xué)單元測(cè)試一、選擇題（每小題3分，共60分）1光線以某一入射角從空氣射人折射率為的玻璃中，已知折射角為30°，則入射角等于（） A.30° B.45°C.60° D.75°2紅光和紫光相比，（ ）A. 紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大B.紅光光子的能量較小；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較大C.紅光光子的能量較大；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小D.紅光光子的能量較?。辉谕环N介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小ab空氣玻璃3一束復(fù)色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光，其傳播方向如圖所示。設(shè)玻璃對(duì)a、b的折射率分別

2、為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則（ ） Ana>nb Bna<nb Cv a>vbDva<vb4兩種單色光由水中射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角分別為1、2。用n1、n 2分別表示水對(duì)兩單色光的折射率，v1、v2分別表示兩單色光在水中的傳播速度（ ） A . nln2、v1v2 B.nln2、v1>v2 C.nl>n2、v1v2 D.nl>n2、v1>v25如圖所示，一束細(xì)的復(fù)色光從空氣中射到半球形玻璃體球心O點(diǎn)，經(jīng)折射分為a、b兩束光，分別由P、Q兩點(diǎn)射出玻璃體。PP、QQ均與過(guò)O點(diǎn)的界面法線垂直。設(shè)光線a、b在玻璃體內(nèi)穿

3、行所用時(shí)間分別為ta、tb，則ta: tb等于（）（A）QQ:PP （B）PP:QQ （C）OP:OQ （D）OQ:OPbcao6圖示為一直角棱鏡的橫截面，。一平行細(xì)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=，若不考試原入射光在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7一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下列哪個(gè)光路圖可能是正確的？（ ）8如圖所示，一束白光通過(guò)玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（ ） 紅光的偏折最大，紫光的偏折

4、最小 紅光的偏折最小，紫光的偏折最大玻璃對(duì)紅光的折射率比紫光大 玻璃中紫光的傳播速度比紅光大9在下列各組的兩個(gè)現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動(dòng)性的是 （ ） A.光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象 B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象 D.光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應(yīng)現(xiàn)象10光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前，我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)。下列說(shuō)法正確的是 （ ） 光纖通信利用光作為載體來(lái)傳播信息 光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的衍射原理光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲11現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d的

5、某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿(mǎn)足測(cè)量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為d/n，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 12在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近已知中子質(zhì)量m=167x1027kg，普朗克常量h=663x1034J·s，可以估算德布羅意波長(zhǎng)=182x10-10m的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為（ ） (A)1017J (B)1019J (C)1021J (D)1024 J13已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為0，A 當(dāng)用頻率為

6、20的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子B 當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為h0C 當(dāng)照射光的頻率大于0時(shí)，若增大，則逸出功增大14 水的折射率為n，距水面深h處有一個(gè)點(diǎn)光源，岸上的人看到水面被該光源照亮的圓形區(qū)域的直徑為 A.2 h tan(arc sin) B.2 h tan(arc sin n) C.2 h tan(arc cos) D.2 h cot(arc cos n)15. 為了觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，需要用到分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡，下列說(shuō)法中正確的是（）A、電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射B、電子

7、顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光長(zhǎng)，因此不容易發(fā)生明顯衍射C、電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光短，因此更容易發(fā)生明顯衍射D、電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光長(zhǎng)，因此更容易發(fā)生明顯衍射16人類(lèi)對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了曲折的過(guò)程。下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是 （A）牛頓的“微粒說(shuō)”與愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)”本質(zhì)上是一樣的 （B）光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動(dòng)性 （C）麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 （D）光具有波粒兩象性性17空氣中兩條光線 a和 b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如 圖 1所示。方框內(nèi)有兩個(gè)折射率 n=1.5的玻璃

8、全反射棱鏡。圖 2給出了兩棱鏡四種放 置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖 1效果的是18兩束不同頻率的單色光a、b從空氣射入水中，發(fā)生了圖所示的折射現(xiàn)象（>）。下列結(jié)論中正確的是A光束b的頻率比光束a低B在水中的傳播速度，光束a比光束b小C水對(duì)光束a的折射率比水對(duì)光束b的折射率小D若光束從水中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角大19現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為.用b光束照射某種金屬時(shí)，恰能發(fā)生光電效應(yīng).若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定A.a光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)B.c光束照射時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)C.a光束照射時(shí)，釋放出的光電子數(shù)目最多D.c光束照射時(shí)，釋放出

9、的光電子的最大初動(dòng)能最小20.OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。a、b兩束可見(jiàn)單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN,在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如題20圖所示，由此可知A.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B.棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大C.a光的頻率比b光的高D.a光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)題號(hào)12345678910答案題號(hào)11121314151617181920答案二、計(jì)算題（共40分）21人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性和對(duì)各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律。請(qǐng)問(wèn)誰(shuí)提出了何種學(xué)說(shuō)很好地解釋了上述規(guī)律？已知鋅的逸出功為，用某單色紫外線照射鋅板時(shí)，逸出光電子的最大速度為，求該紫外線的波長(zhǎng)（電子質(zhì)量，普朗克常量

10、，）22如圖所示，一路燈距地面的高度為h，身高為l的人以速度v勻速行走(1)試證明人頭頂?shù)挠白幼鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)；(2)求人影長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化率。23如圖所示，一不透明的圓柱形容器內(nèi)裝滿(mǎn)折射率n =的透明液體，容器底部正中央O點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，平面鏡MN與底面成45°角放置，若容器高為2dm，底邊半徑為（1+）dm，OM = 1dm，在容器中央正上方1 dm 處水平放置一足夠長(zhǎng)的刻度尺，求光源 S 發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后，照射到刻度尺的長(zhǎng)度。（不考慮容器側(cè)壁和液面的反射）24一種用于激光治療的氦分子激光器，輸出337.1nm 波長(zhǎng)的激光，激光脈沖的時(shí)間約為10 -9s，輸出脈沖時(shí)的功率為1

11、06W，每秒輸出的脈沖個(gè)數(shù)是100個(gè)。（1）這種激光的頻率是多少？屬于電磁波譜中的哪個(gè)波段？（2）這種激光器的平均輸出功率是多少？25如圖所示，透明介質(zhì)球球心位于O，半徑為R，光線DC平行于直徑AOB射到介質(zhì)的C點(diǎn)，DC與AB的距離H=R/2，若DC光線進(jìn)入介質(zhì)球后經(jīng)一次反射再次回到介質(zhì)球的界面時(shí)，從球內(nèi)折射出的光線與入射光線平行，作出光路圖，并算出介質(zhì)的折射率。261801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱(chēng)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)) (1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫(huà)出S經(jīng)

12、平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域(2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長(zhǎng)為，在光屏上形成干涉條紋寫(xiě)出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離x的表達(dá)式答案：題號(hào)12345678910答案CBADBABDBBCAD題號(hào)11121314151617181920答案DCABAABCDBCABD21323*10-7m22、(1)設(shè)t0時(shí)刻，人位于路燈的正下方O處，在時(shí)刻t，人走到S處，根據(jù)題意有OSvt 過(guò)路燈P和人頭頂?shù)闹本€與地面的交點(diǎn)M 為t時(shí)刻人頭頂影子的位置，如圖l所示，OM 為頭頂影子到0點(diǎn)的距離由幾何關(guān)系，有解式、得。因OM 與時(shí)間t成正比，故人頭頂?shù)挠白幼鰟蛩龠\(yùn)動(dòng)。(2)由圖l可知，在時(shí)刻t，人影的長(zhǎng)度為SM，由幾何關(guān)系，有SM=OMOS 由式得 因此影長(zhǎng)SM與時(shí)間t成正比，影長(zhǎng)隨時(shí)間的變化率。解：光路如圖，光線經(jīng)反射后到達(dá)介質(zhì)與空氣的界面時(shí)，入射角i=r ，由折射定律可得折射角r= i，折射光線PQ與入射光線DC平行，則POA=COA=isin i= H/R =R/2R = /2i=600，折射角r = i/2 = 300sin r= 1/2折射率 sin i/ sinr = 23、解：作圖找出發(fā)光點(diǎn)S在平面鏡中的像點(diǎn)S，連接SM延長(zhǎng)交直尺于H點(diǎn)，MH沿豎直方向，連接SP，在RtPR S中，R S=dm