‎2010年高考《光学》新题

‎2010年高考《光学》新题

光　　学 链接高考 ‎2010年高考新题 ‎１．2010·重庆·２０如题20图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧上的光，则 上有光透出的部分的弧长为 A. 1/6 R ‎ B. 1/4R C. .1/3 R ‎ D. 5/12 R ‎ ‎2．2010·全国卷Ⅰ·20某人手持边长为‎6cm的正方形平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 B．‎5.0m C．‎4.5m D．‎‎4.0m ‎3. 2010·全国卷Ⅱ·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，其光路如右图所示，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 ‎4．2010·北京·14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 ‎5．2010·江苏物理·12(B)（1）激光具有相干性好，平行度好、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）利用激光平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×m,屏上P点距双缝和的路程差为7.95×m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.30×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 ‎ （选填“变宽”、“变窄”、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. ‎ ‎6. 2010·新课标·33(1)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于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、 B、 C、 D、‎ ‎7．2010·海南物理·18(1)一光线以很小的入射角射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（很小时．）‎ ‎2009年高考题 ‎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（ ）‎ A．‎24m B．‎32m C．‎40m D．‎‎48m ‎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 （ ）‎ 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 ‎3.（09·上海物理·6）光电效应的实验结论是：对于某种金属 （ ）‎ 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 ‎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___________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增大、减小）。‎ ‎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．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 ‎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。‎ ‎7.（09·上海·6）英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气距离后，其强度从下降为的公式为，其中叫做吸收系数，式中为光的频率，为光速，标准状况下，个/厘米，。定义，叫做衰减长度，它表示光经过距离后其强度降低到原来的。根据以上信息，结合所学知识可以判断 （ ）‎ 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．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 （ ）‎ ‎ 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 ‎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＝r。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（ ）‎ A. n可能为 B. n可能为2‎ C. t可能为 D. t可能为 ‎11.（09·重庆·21）用a、b、c、d表示四种单色光，若（ ）‎ ‎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 ‎12.（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（ ）‎ 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 ‎ 13.（09·浙江·18）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射向点，并偏折到F点，已知入射方向与边的夹角为，、分别为边、的中点，则（ ）‎ A．该棱镜的折射率为 B．光在点发生全反射 C．光从空气进入棱镜，波长变小 D．从点出射的光束与入射到点的光束平行 二、非选择题 图2‎ ‎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，α的值。‎ ‎15.（09·江苏物理·12.B）（1）如图甲所示，强强乘电梯速度为0.9（为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5，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的圆型范围内，水面上的运动员手到脚的长度，若已知水的折射率为，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深，（结果保留两位有效数字）‎ ‎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。‎ ‎17.（09·海南物理·18.（1））如图，一透明半圆柱体折射率为，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。‎ ‎18.（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，普朗克常量，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。‎ ‎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）。‎ 参考答案：‎ ‎2010年：‎ ‎1.【答案】B ‎【解析】根据折射定律，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；越接近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与水平方向的夹角为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1/4R。‎ 眼睛 树的像 树 ‎2.【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 ‎，即 ‎。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有，以上两式解得L=‎29.6m，H=‎4.5m。‎ ‎【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解 ‎3.‎ ‎4.【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。‎ ‎5.答案：‎ ‎6.答案：A 解析：根据折射率定义有，，，已知∠1=450∠2+∠3=900，解得：n=‎ ‎7.【答案】‎ ‎【解析】如图，设光线以很小的入射角入射到平板玻璃表面上的A点，折射角为，从平板玻璃另一表面上的B点射出。设AC为入射光线的延长线。由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行。过B点作，交于D点，则的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得 ‎ ①‎ 由几何关系得 ②‎ ‎ ③‎ 出射光线与入射光线之间的距离为 ‎ ④‎ 当入射角很小时，有 ‎ ‎ 由此及①②③④式得 ⑤‎ ‎2009年：‎ ‎1.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.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,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.解析：每种金属都有它的极限频率，只有入射光子的频率大于极限频率时，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，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.答案：长，增大。‎ 解析：依据双缝干涉条纹间距规律，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.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.答案：（1）界面，传播速度 ‎7. B ‎8. A ‎9. 解析：由可知，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 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，由公式可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错。‎ ‎10.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＝可知n≥；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≥4r/c，CD均错。‎ ‎11. A ‎12. 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.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；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，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到点的光束平行，故D错。‎ ‎14.解析： （2）当光线在水面发生全放射时有，当光线从左侧射入时，由折射定律有，联立这两式代入数据可得。‎ 考点：光的折射和全放射 ‎15.答案：（1）D；（3）设照片圆形区域的实际半径为,运动员的实际长为折射定律 几何关系 ‎ 得 取，解得（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。‎ 设照片圆形区域的实际半径为,运动员的实际长为，光路如图：‎ 折射定律 ‎ ‎ 几何关系 ‎ 得 取，解得 ‎（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值可以不同均可）‎ ‎16答案：（3）粒子的动量 ，物质波的波长，由，知，则。‎ 解析：（3）物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即，因为，所以，故。‎ ‎17.解析：半圆柱体的横截面如图所示，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 ‎ ‎ 式中，为全反射临界角。由几何关系得 ‎ ②‎ ‎ ③‎ 代入题所给条件得 ‎ ④‎ ‎18.解析：（I）一波长为光子能量为 ‎ ‎ 设灯泡每秒内发出的光子数为，灯泡电功率为，则 ‎ ‎ 式中，是灯泡的发光效率。联立①②式得 ‎ ‎ 代入题给数据得 ‎ ‎ ‎19.解析：‎ 设入射角为i，折射角为r，由折射定律得 ‎ ①‎ ‎ 由已知条件及①式得 ‎ 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 ‎ ③‎ 即出射点在AB边上离A点的位置。‎ ‎ 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 ‎ ④‎ 设全发射的临界角为，则 ‎ ⑤ ‎ 由⑤和已知条件得 ‎ ⑥‎ 因此，光在D点全反射。‎ ‎ 设此光线的出射点为E，由几何关系得 ‎∠DEB=‎ ‎ ⑦‎ ‎ ⑧‎ 联立③⑦⑧式得 ‎ ⑨‎ 即出射点在BC边上离B点的位置。‎