高二物理光學(xué)試題及答案詳解_第1頁(yè)
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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

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