高中物理光学习题含解析

1光学第一部分五年高考题荟萃2009年高考新题1.（09·全国卷Ⅰ·15）某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是（B）A．24mB．32mC．40mD．48m解析：本题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.2.（09·全国卷Ⅱ·21）一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（BD）A.从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：本题考查光的折射和全反射.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面,入射角为45o临界角5.11arcsin,所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度,B对.D正确。3.（09·上海物理·6）光电效应的实验结论是：对于某种金属（AD）A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：每种金属都有它的极限频率0，只有入射光子的频率大于极限频率0时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程0kEhWhh，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，所以AD正确。4.（09·上海物理·10）如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更___________（填2长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增大、减小）。答案：长，增大。解析：依据双缝干涉条纹间距规律Lxd，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。5.（09·广东物理·4）硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。下列表述正确的是（A）A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析：硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程0kEhWhh可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B错误，C错误，D错误。6.（09·广东物理·14）（1）在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的上，不同的单色光在同种均匀介质中不同。答案：（1）界面，传播速度7.（09·上海·6）英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气x距离后，其强度从0I下降为()Ix的公式为0()axIxIe，其中4242|1|3ncN叫做吸收系数，式中为光的频率，c为光速，标准状况下，192.6910N个/厘米3，412.7810n。定义1A，叫做衰减长度，它表示光经过A距离后其强度降低到原来的10.368e。根据以上信息，结合所学知识可以判断（B）A．可见光中衰减最厉害的是红光B．可见光中衰减最厉害的是紫光C．可见光中衰减最厉害的是黄绿光D．不同颜色的光衰减程序基本相同8.（09·宁夏·36）（1）关于光电效应，下列说法正确的是_______（填入选项前的字母，有填错的不得分）（A）3A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多9.（09·天津·7）已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（C）A.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：由nCv可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A错；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B错。从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式nC1sin可知，红光的折射率小，临界角大，C正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式dLx可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错。10.（09·四川·21）如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝2r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则（AB）A.n可能为3B.n可能为2C.t可能为22rcD.t可能为4.8rc解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如右图所示。根据全反射可知临界角C≤45°，再根据n＝1sinC可知n≥2；光在透明柱体中运动路程为L＝4r，运动时间为t＝L/V＝4nr/c，则t≥42r/c，CD均错。11.（09·重庆·21）用a、b、c、d表示四种单色光，若（A）①a、b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b、c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大③用b、d照射某金属表面，只有b能使其发射电子。则可推断a、b、c、d可能分别是A．紫光、蓝光、红光、橙光B．蓝光、紫光、红光、橙光C．紫光、蓝光、橙光、红光D．紫光、橙光、红光、蓝光412.（09·福建·13）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（D）A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对。13.（09·浙江·18）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为o30，E、F分别为边AB、BC的中点，则（AC）A．该棱镜的折射率为3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变小D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析：在E点作出法结线可知入射角为60o，折射角为30o，折射率为3；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式n空气介，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错。二、非选择题14.（09·山东·37）（物理——物理3-４）（2）一束单色光由左侧时的清水的薄壁圆柱比，图2为过轴线的截面图，调整入射角α，光线拾好在不和空气的界面上发生全反射，已知水的折射角为34，α的值。图25解析：（2）当光线在水面发生全放射时有1sinCn，当光线从左侧射入时，由折射定律有sinsin()2nC，联立这两式代入数据可得7sin3。考点：光的折射和全放射15.（09·江苏物理·12.B）（1）如图甲所示，强强乘电梯速度为0.9c（c为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为。（填写选项前的字母）（A）0.4c（B）0.5c（C）0.9c（D）1.0c（3）图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，水利方运动馆的景象呈现在半径11rcm的圆型范围内，水面上的运动员手到脚的长度10lcm，若已知水的折射率为43n，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h，（结果保留两位有效数字）答案：（1）D；（3）设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L折射定律sin90nsin几何关系lLrRhRR,sin22得rlLnh·12取mL2.2，解得)(1.2mh（m6.2~6.1都算对）解析：（1）根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变。D项正确。(3)根据题意能画出光路图，正确使用物象比解决本题的关键。6设照片圆形区域的实际半径为R,运动员的实际长为L，光路如图：折射定律sin90nsin几何关系lLrRhRR物象比,sin22得rlLnh·12取mL2.2，解得)(1.2mh（本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h值可以不同m6.2~6.1均可）16.（09·江苏物理·12.C）（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。答案：（3）粒子的动量kmEp2，物质波的波长ph，由cnmm，知cnpp，则cn。解析：（3）物质波的的波长为ph，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即kmEp2，因为cnmm，所以cnpp，故cn。17.（09·海南物理·18.（1））如图，一透明半圆柱体折射率为2n，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。球该部分柱面的面积S。解析：半圆柱体的横截面如图所示，'OO为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有sin1n式中，为全反射临界角。由几何关系得'OOB②2'SRLOOB③代入题所给条件得3SRL④18.（09·海南物理·19）（I）已知：功率为100W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速83.010/cms，普朗克常量346.6310Jsh，假定所发出的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数。解析：（I）一波长为光子能量为7yhcE设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则kPnE式中，5%k是灯泡的发光效率。联立①②式得kPnhc代入题给数据得1911.410sn19.（09·宁夏·35.（2））一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。解析：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得sinsininr①由已知条件及①式得030r②如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得38AFa③即出射点在AB边上离A点38a的位置。如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角060④设全发射的临界角为c，则1sincn⑤由⑤和已知条件得045c⑥因此，光在D点全反射。8设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB=090a2BDAF⑦0sin30BEBD⑧联立③⑦⑧式得18BEa⑨即出射点在BC边上离B点18a的位置。200