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高考物理试题分类汇编:光学(带详细解析)

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2010 年高考物理试题分类汇编——光学
(全国卷 1)20.某人手持边长为 6cm 的正方形*面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地 面垂直,镜子与眼睛的距离为 0.4m。在某位置时,他在镜中恰好能够看到整棵树的像;然后他向前走了 6.0 m,发现用这个镜子长度的 5/6 就能看到整棵树的像,这棵树的高度约为 A.5.5m 【答案】B 【解析】如图是恰好看到树时的反射光路,由图中的三角形 可得 眼睛 B.5.0m C.4.5m D.4.0m

树高 树到镜的距离? 眼睛距镜的距离 0.4m ? ,即 镜高6cm 眼睛距镜的距离 0.4m



树 的 像

H L ? 0.4m ? 。人离树越远,视野越大,看到树所需镜面 0.06m 0.4m H L ? 0.4m ? 6m ? 越小,同理有 ,以上两式解得 L=29.6m,H=4.5m。 0.05m 0.4m
【命题意图与考点定位】*面镜的反射成像,能够正确转化为三角形求解。 (全国卷 2)20.频率不同的两束单色光 1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路 如图所示,下列说法正确的是

A. 单色光 1 的波长小于单色光 2 的波长 B. 在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度 C. 单色光 1 通过玻璃板所需的时间小于单色光 2 通过玻璃板所需的时间 D. 单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角 答案:AD 解析:由折射光路知,1 光线的折射率大,频率大,波长小,在介质中的传播速度小,产生全反射的

sin i d c ,在玻璃种传播的距离为 l ? ,传播速度为 v ? ,所以光的传播 sin r cos r n l d sin i 2d sin i ? 事件为 t ? ? ,1 光线的折射角小,所经历的时间长,C 错误。 v c sin r cos r c sin 2r
临界角小,AD 对,B 错。 n ? 【命题意图与考点定位】*行玻璃砖的折射综合。 (新课标卷)33.[物理——选修 3-4] (1)(5 分)如图, 一个三棱镜的截面为等腰直角 ? ABC,?A 为直角.此截面所在*面内的光线*叫杏 BC 边的方向射到 AB 边,进入棱镜后直接射到 AC 边上,并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为 _________.(填入正确选项前的字母)

A、

6 2

B、 2

C、

3 2

D、 3

答案:A 解析: 根据折射率定义有,sin ?1 ? n sin ?2 ,n sin ?3 ? 1 , 已知∠1=45 ∠2+∠3=90 , 解得: n=
0 0

6 。 2

(北京卷)14.对于红、黄、绿、蓝四种单色光,下列表述正确的是 A.在相同介质中,绿光的折射率最大 B.红光的频率最高 C.在相同介质中,蓝光的波长最短 D.黄光光子的能量最小 答案:C 【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大,光从真空进入介质频率不变,B 错。由色散现 象同一介质对频率大的光有大的折射率,A 错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小,蓝光的波长最 短,C 正确。频率大,光子能量大,D 错。 (上海理综)9.使用照相机拍摄清晰满意的照片,必须选择合适的曝光量。曝光量 P 可以表示为: P= k (

d 2 ) t ,式中 k 为常数, d 为照相机镜头“通光孔径”的直径, f 为照相机镜头的焦距, t 为曝光 f
f d 的倒数 称为照相机的光圈数。一摄影爱好者在某次拍摄时,选择的光圈数是 8,曝光时间 d f
) 。

时间,将



1 s。 若他想把曝光时间减少一半,但不改变曝光量,那么光圈数应选择( 30
A.4 答案:B B.5.6 C.8 D.11

(上海物理)6. 根据爱因斯坦光子说,光子能量 E 等于( h 为普朗克常量,c、 ? 为真空中的光速和波长) (A) h

c

?
c

(B) h

?
c

(C) h?

(D)

h

?

答案:A 解析: E ? hv ? h

?



本题考查光子能量公式和光速公式。 难度:易。 (天津卷)8.用同一光管研究 a、b 两种单色光产生的光电效应,得到光电流 I 与光电管两极间所加电

压 U 的关系如图。则这两种光

A 照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉,a 光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时,a 光的偏折程度大 答案:BC (重庆卷)20.如题 20 图所示,空气中在一折射率为 2 的玻璃柱体,其横截面是圆心角为 90°、半 径为 R 的扇形 OAB,一束*行光*行于横截面,以 45°入射角照射到 OA 上,OB 不透光,若只考虑首次入 射到圆弧 AB 上的光,则 AB 上有光透出部分的弧长为

A

1 ?R 6

B

1 ?R 4

C

1 ?R 3

D

5 ?R 12

答案:B 【解析】根据折射定律, 2 ?

sin 45? 可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为 30°。过 O 的光线垂 sin r

直入射到 AB 界面上点 C 射出,C 到 B 之间没有光线射出;越接* A 的光线入射到 AB 界面上时的入射角越 大,发生全反射的可能性越大,根据临界角公式 sin C ?

1 2

得临界角为 45°,如果 AB 界面上的临界点

为 D, 此光线在 AO 界面上点 E 入射, 在三角形 ODE 中可求得 OD 与水*方向的夹角为 180°( - 120°+45°) =15°,所以 A 到 D 之间没有光线射出。 由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为 90°-(30°+15°)=45°,为 (江苏卷)12.【选做题】B. (选修模块 3-4) (12 分) (1)激光具有相干性好,*行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于

1 ?R。 4

激光的叙述正确的是 (A)激光是纵波 (B)频率相同的激光在不同介质中的波长相同 (C)两束频率不同的激光能产生干涉现象 (D)利用激光*行度好的特点可以测量月球到地球的距离 (2)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为 5.30× 10 m,屏上 P 点距双缝 s1 和 s2 的路 程差为 7.95× 10 m.则在这里出现的应是
?7

?7

(选填“明条纹”或“暗条纹” ) 。现改用波长为 6.30× (选填“变宽” 、 “变

10?7 m 的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将
窄” 、或“不变” 。

(3)如图乙所示,一束激光从 O 点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的 A 点射 出。已知入射角为 i ,A 与 O 相距 l,介质的折射率为 n,试求介质的厚度 d.

答案: (1)D; (2)暗条纹;变宽。解析:

7.95 ? 1.5 ,波程差是半波长的奇数倍,是暗条纹。 5.30

I ? , ? 变大, ?x 变大,变宽。 d sin i ? n ;几何关系 l ? 2d tan r (3)设折射角为 r,折射定律 sin r ?x ?

n2 ? sin 2 i 解得 d ? I 2sin i

(江苏卷)12.【选做题】C.(选修模块 3-5) (12 分) (1)研究光电效应电路如图所示,用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极 K) , 钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收,在电路中形成光电流。下列光电流 I 与 A\K 之间的电压 U ak 的关 系图象中,正确的是 .

(2)*鹗糁械牡缱游展庾拥哪芰浚咏鹗舯砻嬉莩觯饩褪枪獾缱印9獾缱哟咏鹗舯砻嬉莩龅 过程中,其动量的大小___▲____(选填“增大、 “减小”或“不变”), 原因是___▲____。 ( 3 )已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为 -3.4eV 和 -1.51eV , 金属钠的截止频率为

5.53 ?1014 Hz, 普朗克常量 h= 6.63 ?10?34 J s.请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过
程中发出的光照射金属钠板, 能否发生光电效应。 【解析】 (1)选 C 本题考查光电效应规律 (2)减小;光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功) (3)氢原子放出的光子能量 E ? E3 ? E2 ,带入数据的 E ? 1.89eV 金属钠的逸出功 W0 ? hv0 ,带入数据得 E ? 3.2eV 因为 E ? W0 ,所以不能发生光电效应。 (福建卷)19.(1)(6 分)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面*行,正确操 作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示,①此玻璃的折射率计算式为 n=________(用图中的θ 1、 θ 2 表示);②如果有几块宽度大小不同的*行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度 ______________________.(填“大”或“小”)的玻璃砖采测量。

解析: (1)① n ?

cos ?1 sin(90? ? ?1 ) (或 n ? ) sin(90? ? ? 2 ) cos ? 2

②大

(山东卷)37.[物理—物理 3-4] (4 分) (2)如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成 四分之一圆弧形状,一细束单色光由 MN 端面的中点垂直射入,恰好能在弧面 EF 上发生全反射,然后垂直 PQ 端面射出。

①求该玻璃棒的折射率。 ②若将入射光向 N 端*移,当第一次射到弧面 EF 上时______(填“能” “不能”或“无法确定能否” ) 发生全反射。 解析: (2)①如图,临界角 C=45°, sin C ?

1 ,n ? 2 2

②入射角大于临界角,能。 (浙江卷)16. 在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电 压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光) ,如图所示。则可判断出

A. 甲光的频率大于乙光的频率 B. 乙光的波长大于丙光的波长 C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 答案:B (四川卷) 18. 用波长为 2.0 ?10 m 的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是 4.7 ?10
?19
8 J 。由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量 h=6.63 ?10?34 J ·s) ,光速 c=3.0 ?10 m /s,结果取 ?7

两位有效数字) A.5.5 ?10 Hz
14

B .7.9 ?10 Hz
14

C . 9.8 ?10 Hz
14

D .1.2 ?10 Hz
15

答案:B 【解析】根据光电效应方程 Ekm ? h? ? W ,在恰好发生光电效应时最大出动能为 0 有 h? 0 ? W ,且

c ? ?? ,综合化简得

?0 ? ?

h

c

? Ekm h

?

c

?

?

Ekm 3 ? 108 4.7 ? 10?19 ? ? ? 8 ? 1014 Hz ?7 ?34 h 2 ? 10 6.63? 10




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