高二物理光學(xué)試題及答案詳解.doc

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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?。辉谕环N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.紅光光子的能量較小；在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)紅光的速度較小a b 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的折射率分別為na和nb，a、b在玻璃中的傳播速度分別為va和vb，則（ ） A．na>nb B．navb D．vav2 　　　C.nl>n2、v1＜v2 　　 D.nl>n2、v1>v2 5．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’:OP’ b c a o 6．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　（ ） Ａ．紅光的偏折最大，紫光的偏折最小 Ｂ．紅光的偏折最小，紫光的偏折最大 Ｃ．玻璃對(duì)紅光的折射率比紫光大 Ｄ．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 （ ） Ａ．光纖通信利用光作為載體來(lái)傳播信息 Ｂ．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的衍射原理 Ｃ．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理 Ｄ．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的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測(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=1．67x10—27kg，普朗克常量h=6．63x10—34Js，可以估算德布羅意波長(zhǎng)λ=1．82x10-10m的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為（ ） (A)10—17J (B)10—19J (C)10—21J (D)10—24 J 13．已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為υ0， A 當(dāng)用頻率為2υ0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2υ0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hυ0 C 當(dāng)照射光的頻率υ大于υ0時(shí)，若υ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)可以比可見光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射 B、電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見光長(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)可以比可見光長(zhǎng)，因此更容易發(fā)生明顯衍射 16．人類對(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) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 題號(hào) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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，） 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106W，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。 26．1801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出S經(jīng)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λ，在光屏上形成干涉條紋．寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δx的表達(dá)式． 答案： 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B AD B A BD B B C AD 題號(hào) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D C AB A A BCD B C A BD 21．3．23*10-7m 22、(1)設(shè)t＝0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 OS＝vt ① 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①、②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=OM－OS ③由式①～③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=i sin i= H/R =R/2R = /2i=600，折射角r = i/2 = 300 sin 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S’M延長(zhǎng)交直尺于H點(diǎn)，MH沿豎直方向，連接S’P，在RtΔPR S’中，R S’=dm ， PR=3 dm ， ∴∠ r =300 由折射定律可得：sin i/sin r = n 解得sin i = /2 ，∠i = 450 ，刻度尺上被照亮的范圍QH = 1 dm+ dm = （1+）dm 24、 解：（1）f= c/λ= 3108 / 337.110-9 HZ=8.91014 HZ ，屬于紫外線 （2）=10010-9106W= 0.1W