光学 高考题

光学 高考题

光学 经典高考题 （全国卷 1）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 【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。 （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 临界角小，AD 对，B 错。 ，在玻璃种传播的距离为 ，传播速度为 ，所以光的传播 事件为 ，1 光线的折射角小，所经历的时间长，C 错误。 【命题意图与考点定位】平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， 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 0.4m 0.4m 6cm 眼睛距镜的距离 眼睛距镜的距离树到镜的距离 镜高 树高 += 0.4m 0.4m .06m0 += LH 0.4m 6m0.4m .05m0 ++= LH sin sin in r = cos dl r = cv n = sin 2 sin sin cos sin 2 l d i d it v c r r c r = = = ∆ A∠ 眼睛 树 的 像 树 _________.(填入正确选项前的字母) A、 B、 C、 D、 答案：A 解析：根据折射率定义有， ， ，已知∠1=450∠2+∠3=90 0，解得： n= 。 （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= ，式中 为常数， 为照相机镜头“通光孔径”的直径， 为照相机镜头的焦距， 为曝光 时间，将 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 是 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（ ）。 A．4 B．5.6 C．8 D．11 答案：B （上海物理）6. 根据爱因斯坦光子说，光子能量 等于（ 为普朗克常量， 为真空中的光速和波长） （A） （B） （C） （D） 答案：A 6 2 2 3 2 3 2sin1sin ∠=∠ n 13sin =∠n 6 2 2( )dk f t k d f t d f f d 1 30 E h c λ、 ch λ h c λ hλ h λ 解析： 。 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 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为 90°、半 径为 R 的扇形 OAB，一束平行光平行于横截面，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 上的光，则 上有光透出部分的弧长为 A B C D 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 cE hv h λ= = 2 AB AB 1 6 Rπ 1 4 Rπ 1 3 Rπ 5 12 Rπ rsin 45sin2 °= 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 。 （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，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. 答案：（1）D； 2 1sin =C 1 4 Rπ 710− 1s 2s 710− 710− （2）暗条纹；变宽。解析： ，波程差是半波长的奇数倍，是暗条纹。 ， 变大， 变大，变宽。 （3）设折射角为 r，折射定律 ；几何关系 解得 （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 AK 之间的电压 的关 系图象中，正确的是 . （2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的 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 Hz, 普朗克常量 h= 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 ,带入数据的 7.95 1.55.30 = Ix d λ∆ = λ x∆ sin sin i nr = 2 tanl d r= 2 2sin 2sin n id Ii −= akU 145.53 10× 346.63 10−×  3 2E E E= − 1.89eE V= 金属钠的逸出功 ，带入数据得 因为 ，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，所用的玻璃砖两面平行，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θ1、θ 2 表 示 ) ； ② 如 果 有 几 块 宽 度 大 小 不 同 的 平 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 （或 ） 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 端平移，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°， 0 0W hv= 3.2eE V= 0E W< 1 2 cos cosn θ θ= 1 2 sin(90 ) sin(90 )n θ θ °−= °− 1sin , 2 2 C n= = 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 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 。由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量 h=6.63 ·s），光速 c=3.0 /s，结果取两 位有效数字） A．5.5 Hz Ｂ .7.9 Hz C . 9.8 Hz D .1.2 Hz 答案：B 【解析】根据光电效应方程 ，在恰好发生光电效应时最大出动能为 0 有 ，且 ，综合化简得 Hz 72.0 10 m−× 1910 J−× 3410 J−× 810 m× 1410× 1410× 1410× 1510× WhEkm −= ν Wh =0ν λν=c 14 34 19 7 8 0 1081063.6 107.4 102 103 ×=× ×−× ×=−= − = − − −h Ec h Ech km km λ λν