(二轮复习)14光学-2021高考备考题型专项突破题集(解析版)

(二轮复习 名师经验)03相互作用-2021高考备考绝密题型专项突破题集1．如图所示，在竖直放置的穹形光滑支架上（上部为半圆形， 左右竖直）一根不可伸长的轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物G 。

现将轻绳的一端固定于支架上的A 点，另一端从B 点（B 点是穹形支架的最高点）沿支架缓慢地向C 点（C 点与A 点等高）靠近。

则绳中拉力大小变化的情况是（ ）A ．先变小后变大B ．先不变后变大C ．先不变后变小D ．先变大后不变【答案】：D【解析】：当轻绳的右端从 B 点缓慢移到直杆最上端时，设两绳的夹角为2θ。

以滑轮为研究对象，受力分析，根据平衡条件得2cos F mg θ=得到绳子的拉力2cos mgF θ=所以在轻绳的右端从 B 点移到直杆最上端的过程中， θ最大，cos θ减小，则 F 变大。

当轻绳的右端从直杆最上端移到 C 点时，设两绳的夹角为2α，绳子总长为 L ，两直杆间的距离为 s ，由数学知识得到sin sLα=L s 、不变，则 α保持不变。

再根据平衡条件可知，两绳的拉力 F 保持不变，所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变，故选项D 正确；ABC 错误，故选D 。

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！22．一名同学把箱子从圆弧形的坡底缓慢地推到坡顶,该同学作用在箱子上的推力方向和箱子的运动方向始终相同.箱子可视为质点，且箱子和坡面之间的动摩擦因数不变，该同学在推动箱子的过程中，下列说法正确的是（ ）A ．推力一直减小B ．推力一直增大C ．坡对箱子的作用力一直减小D ．坡对箱子的作用力一直在增大【答案】：D【解析】：AB ．对箱子受力分析，箱子受到重力、支持力、推力和摩擦力，如图所示，因为箱子移动缓慢，所以受力平衡，有sin cos F mg mg θμθ=+令tan =ϕμ根据数学知识可得()F θϕ=+当箱子向上移动时，箱子所处位置的切线方向与水平方向的夹角θ不断减小，当θ减小时，()sin θϕ+有可能不断减小，也有可能先增大后减小，故AB 错误；CD ．坡对箱子的作用力'cos F mg ==箱子所处位置的切线方向与水平方向的夹角θ不断减小，当θ减小时，cos θ增大，故坡对箱子的作用力一直在增大，故D 正确，C 错误，故选D 。

专题十六光学电磁波与相对论初步考点一光的折射与全反射1.(2021北京,2,3分)如图所示的平面内,光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖,出射光为b、c两束单色光。

下列说法正确的是()A.这是光的干涉现象B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度2.(2021天津,2,5分)光刻机是制造芯片的核心装备,利用光源发出的紫外线,将精细图投影在硅片上,再经技术处理制成芯片。

为提高光刻机清晰投影最小图像的能力,在透镜组和硅片之间充有液体。

紫外线进入液体后与其在真空中相比()A.波长变短B.光子能量增加C.频率降低D.传播速度增大3.(2021辽宁,4,4分)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示。

比较内芯中的a、b两束光,a光的()A.频率小,发生全反射的临界角小B.频率大,发生全反射的临界角小C.频率小,发生全反射的临界角大D.频率大,发生全反射的临界角大4.[2021全国甲,34(1),5分]如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。

已知真空中的光速为3.0×108m/s,则该单色光在玻璃板内传播的速度为m/s;对于所有可能的入射角,该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是s≤t<s(不考虑反射)。

5.[2018课标Ⅰ,34(1),5分]如图,△ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°。

一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60°,则玻璃对红光的折射率为。

若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角(填“小于”“等于”或“大于”)60°。

6.[2021湛江二模,16(1)]如图所示,容器中装有某种透明液体,深度为h,容器底部有一个点状复色光源S,光源S可发出两种不同频率的单色光。

液面上形成同心圆形光斑Ⅰ、Ⅱ,测得光斑Ⅰ的直径为d1,光斑Ⅱ的直径为d2。

2014年高考二轮复习光学1、如图12所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。

现让a、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（）2、如图是一个 圆柱体棱镜的截面图,图中A、B、C、D、E将半径OM分成6等份,虚线AA1、BB1、CC1、DD1、EE1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=1.5,若平行光束垂直射入并覆盖OM,则光线( )A.不能从圆弧NC1射出B.只能从圆弧ND1射出C.能从圆弧D1E1射出D.能从圆弧E1M射出23 3．幻日是一种非常罕见的光学现象（如图甲为2012年12月10日，上海出现的“三个太阳”即幻日现象）。

在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中。

当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象（如图乙）。

有人在实验室用白光束和转动的六角棱镜模拟了幻日现象（如图丙）。

图乙4下列说法正确的是：A．人造幻日接近太阳一侧展现偏紫B．光线从冰晶侧面入射时，入射角一定大于或等于折射角C．形成幻日的光线可能是经过冰晶的一个侧面射入，又从与之平行的另一侧面射出进入观察者眼中D．图丙中二个人造幻日是六角棱镜转动时入射光线从棱镜侧面不同方向射入时分别产生的答案：BD解析：根据三棱镜色散实验，人造幻日接近太阳一侧展现偏红，选项A错误。

光线从5.如图所示，一束含有红光和蓝光的光线，由空气射入玻璃三棱镜，折射后分成了 a、b 两束光，其中有一束光在AC边界发生了全反射，则下列说法中正确的是A. a为红光，b为蓝光，发生全反射的是aB. a为红光，b为蓝光，发生全反射的是bC. a为蓝光，b为红光，发生全反射的是aD. a为蓝光，b为红光，发生全反射的是b答案：B解析：a为红光，b为蓝光，发生全反射的是b，选项B正确。

6、下列说法中正确的是_________．A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场C．狭义相对论认为：光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变．D．在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，以减小实验误差“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，以减小实验误差，选项D正确。

光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用）60分钟光学专题（折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的c cA．23,23【答案】A由于DE 为半径的一半，故a 光束的折射角sin sin a cv a b =解得：22a c v =同理，对于b 束，由几何知识可知，其入射角、折射角的大小分别为sin i c根据几何关系有：31tan 303DE AD R +=°=则有：()22313AE DE R==+31R +A ．33L 【答案】C【详解】由几何关系可知，光在得：30r =°A ．212x x D D B ．21x x D D 【答案】C【详解】根据薄膜干涉原理，干涉条纹平行等宽，当光垂直标准工件方向射向玻璃板时，得到干涉条纹，．肥皂膜上的条纹．劈尖上的条纹．泊松亮斑．牛顿环【答案】C【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的；选项形成的“泊松亮斑”。

A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，b光的频率大于a光B．图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样C．图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化A ．距离b 需满足的条件为33b a <光线在BC 上的入射点为M ，对称，可得：Q C l¢=由几何关系得：tan l a b a =--A ．“虹”对应光路图中1级光，色序表现为“内红外紫”B ．“霓”的产生和“虹”类似，但日光在水滴中反射两次，则对应光路图中表现为“内红外紫”，故B 正确；CD ．对同一束入射日光，产生光传播的路程为：4cos s R =A．水对a光的折射率比对b光的折射率要小B．在水中，b光的传播速度大于a光的传播速度C．A灯照亮水面的面积大于B灯照亮的面积D．将a和b光通过相同的双缝干涉装置、A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小A．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜B．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜C．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜A．P点有凹陷B．P点有凸起C．换用绿光照射，条纹间距变大D．抽去一张纸片，条纹间距变大A．图甲中3D眼镜利用光的偏振原理B．图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的衍射C．图丙救护车发出的声波产生多普勒效应，而电磁波不会产生多普勒效应D．图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离，计算光的波长结果会偏大【答案】AD【答案】（1）o 30；（2）【详解】设入射角为i ，由题意知，解得：o 30a q =，o 45b q =如图所示由几何关系得：90POB Ð=、b 两束光从棱镜中射出后二者的夹角（2）a 、b 两束光在棱镜中传播的速度分别为：由几何关系可知，a 、b 两束光在棱镜中传播的距离为2cos a a R q =，2cos b l R =(1)该棱镜的折射率n ；(2)该单色光在棱镜中传播的时间t （不考虑光在【答案】(1)3n =(2)52Lt c=根据几何关系可知，入射角做AC 界面法线交于BC 于D 点，光线在AB 界面交于PDC Ð可知PDQ V 为等边三角形，所以：30a =°因为最终出射光线与AC 平行，所以：60b =°根据几何关系可得：12211sin r C r h =+全反射临界角满足：11sin C n =甲灯泡发光区域的面积：211S r p =。

几何光学专题一、单选题1．如图所示，由红、紫两种单色光组成的一束复色光由空气射入玻璃，折射后分成了光束a 和光束b ，下列说法正确的是（ ）A ．a 是红光，b 是紫光B ．a 光的频率大于b 光的频率C ．在真空中a 光的传播速度小于b 光的传播速度D ．在真空中a 光的波长等于b 光的波长2．一柱状容器的高为3l ，底面是边长为2l 的正方形，容器内装满某种透明液体。

过容器中心轴DD '、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。

容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。

在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的红光经过容器内部相应光路后有两束相互垂直的光从液体上表面的D 点射出，则（ ）A 53B ．红光在透明液体中的传播速度为0.6cC ．红光从空气到透明液体的临界角为37︒D ．将红光改为紫光后从D 点射出的两束光夹角为锐角3．透明半球体的截面如图所示，O 点为半球的球心，虚线OO'表示光轴（过球心O 与半球底面垂直的直线）。

已知半球体的半径为R ，距光轴2R 的一条光线垂直入射到半球体的底面上，经球面折射后与光轴的交点到球心O 3R （不考虑被半球体的内表面反射后的光线），则该透明半球体的折射率为（ ）A 3B 2C ．3D ．24．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，光路如图所示，下列说法正确的是（）A．单色光1的频率比2低B．射出后的两束单色光平行C．在玻璃中单色光1的波长比2长D．在玻璃中单色光1的传播速度比2大5．如图，三角形ABC为某种透明均匀介质制成的直角三棱镜的横截面，∠A＝30°，BC边长为d，一束包含a、b两种单色光的细光束平行与AC边照射到AB边的某点，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光，a单色光经面AC反射后垂直于BC边中点射出。

光在真空中传播速度为c。

下列结论不正确的是（）A．在该介质中。

单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大B．单色光a在介质中发生全反射的临界角为C，且3 sin3CC．若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置。

常考题型大通关（新高考）（二十）光学1.以下说法中正确的是( )A.对于同一障碍物，波长越长的光越容易绕过去B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象C.红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的衍射2.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高.“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术.如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193 mm ，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为( )A.161 nmB.134 nmC.93 nmD.65 nm3.直线12P P 过均匀玻璃球球心O ，细光束a b 、平行于12P P 且关于12P P 对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示.a 光与b 光相比( )A.a 光的频率比b 光的小B.玻璃对a 光的折射率较大C.b 光在玻璃中的传播速度较大D.用同一衍射实验装置做实验，a 光的衍射条纹宽度相等且比b 光的宽4.如图所示，一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H ，在水池的底部放一点光源S ，其中一条光线以130θ=°入射角射到液体与空气的界面上，以折射角245θ=°发生折射.则( )A.液体的折射率为22B.光从液体射向空气，光波的波长变短C.液体表面亮斑的面积为2π3HD.光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°5.如图所示，a b 、两束单色光先后以相同的入射角从同一点射入一平行玻璃砖，其中a 光从P 点射出，b 光从Q 点射出。

则下列说法正确的是( )A.a 光在玻璃砖中的传播速度更大B.a 光的波长较大C.a b 、两束单色光经过同一双缝干涉装置后，a 光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小D.a b 、两束单色光经过同一双缝干涉装置后，b 光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小 6.12O O 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A B 、是关于12O O 对称且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN 是垂直于12O O 放置的光屏，P 是屏上的一个光斑，根据该光路图，下列说法正确的是( )A.在玻璃中，A 光的波长比B 光的波长短B.在真空中，A 光的频率比B 光的大C.A 光的光子动量比B 光的小D.通过同一双缝干涉装置，A 光的干涉条纹间距比B 光的小7.如图所示，水面下1.5 m 处的M 点水面有一点光源，点光源以M 点为中心上下做简谐运动，其振动方程为0.5sin ()πm 2y t ，水面上发光区域的面积时大时小，设水的折射率为2，则下列说法正确的是( )A.从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:2B.从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1:3C.发光区域的最小面积和最大面积之比为1:2D.发光区域的最小面积和最大面积之比为1:4 8.关于激光的应用，下列说法正确的是( )A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点C.医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D.“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是应用了激光亮度高的特点9.如图所示，电灯S 发出的光先后经过偏振片A 和B ，人眼在图中P 处迎着光入射的方向观察，看不到光亮。

专题14光学B.换用红色激光照双缝增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离C.甲中光线的传播速度大 D.甲临界角大，根据折射定律可知>n n 甲乙，故甲浓度大；根据可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。

故选B.滚珠b、c均不合格D.滚珠b不合格，滚珠c合格单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，点B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失面发生全反射D.θ逐渐减小时，两束光在【解析】红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为2l aλB．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为l aλn 的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为θ=︒，光线c消失B．若45D．若入射光a变为紫光，光线【解析】根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为6011<H光的中央明条纹宽度宽照射同一单缝衍射装置，δH光的侧移量小以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，δ向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。

所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设，代入双缝干涉公式lxdλ∆=，可得2lxλ∆=向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不错误；同理再次画出光路图有向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。

该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：单色光类别1/mm x 6/mm x 单色光110.6018.64①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。

2021年高考专题复习测试：光学计算题（解析版）一、解答题1.（2021·辽宁模拟）截面为直角梯形的棱镜，制作材料的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠A= 60°，∠B=90°。

截面内一细束与AB边平行的光线，从棱镜AD边上的E点射入，经折射后射到AB边上。

求：（ⅰ）光线在AD边上发生折射的折射角的正弦值；（ⅱ）不考虑多次反射，求从BC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。

2.（2021·永州模拟）如图所示，直角三角形ABC为某种透明介质的横截面，∠B＝30°，BC＝30cm，AB面涂有反光材料．某单色光从BC上的D点垂直BC射入介质，经AB面反射后从AC面上射出，射出方向与AB面垂直．已知BD＝21cm，不考虑光在AC面的反射．求：（i）介质的折射率；（ii）光在介质中的传播时间．3.（2021·重庆模拟）将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。

某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的R范围内的光束平行于PQ射半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。

若只有PQ上方高度ℎ=√32入后，能直接通过PQ面进入导光管（不考虑集光球内表面的反射），求该材料的折射率。

4.（2021·内江一模）如图所示，三角形ABC是横截面为直角三角形的三棱镜，其中∠A=60°，AB长度为20cm。

一束单色光从AC边上的D点射入棱镜，入射角为45°，进入棱镜后折射到BC边的中点，D、C两点间距离为10cm。

光在真空中的速度C=3×108m/s。

求：(i)三棱镜材料对这束单色光的折射率；(ii)光线从AC边射入到第一次从三棱镜射出所经历的时间。

5.（2021·成都模拟）对比钻石折射率是判断钻石真假的一种方法。

图（a）为某种材料做成的钻石示意图，其截面如图（b）所示，虚线为垂直于MN边的对称轴，∠AOB可以根据需要打磨成不同大小，现有光线从图示位置垂直于MN边射入该钻石内。

拾躲市安息阳光实验学校高考物理二轮总复习专题过关检测 光学(时间:90分钟 满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,共40分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选的得0分)1.下列现象中属于光的干涉现象的是( ) A.天空出现彩虹B.肥皂泡在阳光照射下呈现彩色条纹C.阳光通过三棱镜形成彩色光带D.光线通过一个极窄的缝呈现明暗相间的条纹 解析:A 、C 为光的色散现象，D 为光的衍射. 答案:B2.红光和紫光相比( )A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小解析:红光的频率比紫光的频率小，由E=hν可知红光的能量比紫光小，据此可排除选项A 、C ；红光在介质中的折射率比紫光在介质中的折射率小，由nc v 可知在同一种介质中红光的传播速度比紫光的大，所以B 选项正确，D 选项错误. 答案:B3.在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部有一盏灯(可看做点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔.设水中无杂质，且水面平静，则下面的说法中正确的是( )A.小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置无关B.小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置有关C.小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置无关D.小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置有关解析:小鱼通过水面看灯是反射成像，不同位置射入鱼眼的反射光线不同，但反射光线的延长线交于一点，即为“平面镜”成的像.而鸟看灯是折射成像，鸟在不同位置射入鸟眼的折射光线不同，折射光线的延长线在不同位置交于不同点，故选项A 、D 对. 答案:AD4.现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是( )A.一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B.肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C.质量为10－3kg 、速度为10－2m/s 的小球，其德布罗意波波长约为10－23m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D.人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同解析:一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多，反映的是光电效应规律，体现光的粒子性，A错误；C项是单个物体的低速运动，也不能突出体现波动性，C错误；B、D正确.答案:BD5.下表给出了一些金属材料的逸出功.材料铯钙镁铍钛逸出功(10－19J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.6×10－34J·s，光速c=3.0×108 m/s)( )A.2种B.3种C.4种D.5种解析:设入射光子的能量为E、频率为ν、波长为λ，则存在E=hν和c=λν，两式联立代入数据可得E=4.95×10－19 J.由此可见，波长为400 nm的单色光可以使表中铯、钙两种金属发生光电效应.答案:A6.两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过.如果将其中的一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下列哪一种现象( )A.透过偏振片的光强先增强，然后又减弱到零B.透过的光强先增强，然后减弱到非零的最小值C.透过的光强在整个过程中都增强D.透过的光强先增强，再减弱，然后又增强解析:当两偏振片的偏振方向相同时，透过两偏振片的光强最强，当两偏振片的偏振方向垂直时，通过两偏振片的光强最弱，理想情况下可以认为是零.现在通过两偏振片的光强为零，说明两偏振片的偏振方向是互相垂直的.当其中一个偏振片转过180°的过程中，两偏振片的偏振方向由互相垂直到互相平行再到互相垂直，所以通过两偏振片的光强由零增强到最强再减弱到零，即选项A正确.答案:A7.一束激光以入射角i=30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如图14-1所示.如果反射光斑位置向左移动了2 cm，说明液面高度( )图14-1A.上升了cm6 B.上升了cm3 C.下降了cm2 D.下降了cm3解析:由题图可知，若光斑左移2 cm，则液面上升cm.3tan30cm1=︒=h答案:B8.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则( )A.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0C.当照射光的频率大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D.当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析:由爱因斯坦光电效应方程E km=hν－W、逸出功W=hν0知，当入射光频率为2ν0时，一定能产生光电子，其最大初动能E km=2hν0－hν0=hν0，故A、B正确，D错误；逸出功与金属材料有关，与入射光频率无关，故C错.答案:AB9.如图14-2所示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小.现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是图14-3中的( ) 图14-2 图14-3解析:我们可以将该光学材料分成水平的若干层，则光线每由下一层(光密介质)射入上一层(光疏介质)其折射角都会大于入射角，从而最终造成全反射，就如大气中的一种全反射(形成蜃景)一样，所以该单色光a 在该材料内部可能的传播途径为D 选项所示路线.本题正确选项为D. 答案:D10.真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为λ1和λ2)制成，板面积为S ，间距为d .现用波长为λ(λ1＜λ＜λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q 正比于( ) A.)(11λλλλ-S dB.)(22λλλλ-S dC.)(11λλλλ-d SD.)(22λλλλ-d S解析:根据题意可知，波长为λ的单色光能够使钾发生光电效应，根据光电效应方程有eU chch =-2λλ(①式)，Q =CU (②式)，dk SC πε4=(③式)，由①②③式联立有).(422λλλλρε-=ed k S hc Q答案:D二、填空实验题(11题6分，12题12分)11.在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是( )14-4A.a 、cB.b 、cC.a 、dD.b 、d解析:根据衍射图样特点“条纹不等间距且条纹最亮最宽”可知本题正确选项为D. 答案:D12.现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和透红光的滤光片E 等光学元件，要把它们放在图14-5所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长. 图14-5(1)将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C 、__________、A. (2)本实验的步骤有:①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离. 在操作步骤②时还应注意_________和__________.(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图14-6甲所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图14-6乙中手轮上的示数__________mm ，求得相邻亮纹的间距Δx 为________mm.图14-6(4)已知双缝间距d 为2.0×10－4m ，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m ，由计算式λ=_________，求得所测红光波长为__________nm.解析:(1)滤光片E 是从白光中滤出单色红光，单缝屏作用是获取点光源，双缝屏作用是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上.所以排列顺序为:C 、E 、D 、B 、A .(2)在操作步骤②时应注意的事项有:放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～10 cm.(3)螺旋测微器的读数应该:先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.870 mm ，图甲读数为2.320 mm ，所以相邻条纹间距.310.25320.2870.13mm mm x =-=∆(4)由条纹间距离公式λd l x =∆得:,l xd ∆=λ代入数值得:λ=6.6×10－7 m=6.6×102nm.答案:(1)E 、D 、B (2)见解析(3)13.870 2.310 (4)lxd ∆ 6.6×102三、计算题(共4小题，共42分)13.(10分)如图14-7所示，置于空气中的一个不透明容器内盛满某种透明液体.容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm 长的线光源.靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源.开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分.将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8.0 cm ，刚好可以看到其顶端.求此液体的折射率n . 图14-7解析:若线光源底端在A 点时，望远镜内刚好可看到线光源的底端，则有:∠AOO ′=α其中α为此液体到空气的全反射临界角，由折射定律得:n1sin =α 同理，线光源顶端在B 1点时，望远镜内刚好可看到线光源的顶端，则:∠B 1OO ′=α由图中几何关系得:1sin AB AB α解得:.25.1212=+=ABBB AB n答案:1.2514.(10分)为从事工事内部观察外面的目标,在工事壁上开一长方形孔,设工事壁厚d =34.64 cm,孔的宽度L =20 cm,孔内嵌入折射率n =3的玻璃砖,如图148所示.试问: 图14-8(1)嵌入玻璃砖后,工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少? (2)要想使外界180°范围内的景物全被观察到,则应嵌入折射率多大的玻璃砖?解析:工事内部的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标.光路如图所示. 已知d =34.64 cm,L =20 cm,,3164.3420tan ==β,所以β=30°. (1)由折射定律有,3sin sin =βα得α=60°即视野的张角最大为120°.(2)要使视野的张角为180°,即α′=90° 由折射定律有,sin 90sin n =︒β所以n =2.答案:(1)120° (2)215.(10分)用金属钠作阴极的光电管，如图14-9所示连入电路，已知能使电路中有光电流的最大波长为540 nm ，若用波长为4.34×10－7m 的紫外线照射阴极，求: 图14-9(1)阴极所释放光电子的最大初速度为多少？(2)将滑片C 向左移动，使K 的电势高于A 的电势时，电流表中还有无光电流？当O 、C 间的电压U 1为多大时，电流表中的电流为零？ 解析:(1)逸出功W ＝hc /λ0＝3.68×10－19J最大初动能J 1003.9/21202m -⨯=-=W hc mv λ则光电子最大初速度v m ＝4.46×105m/s.(2)当K 极板电势高于A 极时，还可能有光电流，因为K 极板逸出的光电子尚有初动能，可克服电场力做功到达A 板，从而形成光电流.但电压升高到U 1，使得2m 121mv eU ≥时，就不能形成光电流了，即答案:(1)4.4 6×105m/s(2)可能有，也可能没有 0.56 V16.(12分)一辆实验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动.有一台发出细光束的激光器装在小转台M 上，到轨道的距离MN 为d =10 m ，如图14-10所示，转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间为T =60 s ，光束转动方向如图中箭头所示，当光束与MN 的夹角为45°时，光束正好射到小车上，如果再经过Δt =2.5 s 光束又射到小车上，则小车的速度为多少？(结果保留两位有效数字)图14-10解析:本题考查光的直线传播和匀速圆周运动规律，是一道设计新颖的好题，要求学生画出小车运动位置的示意图，才能求出符合题意的两个结果.在Δt 内光束转过角度为︒=︒⨯∆=∆15360Ttϕ(①式)，如图所示，有两种可能: (1)光束照射小车时，小车正在接近N 点，Δt 内光束与MN 的夹角从45°变为30°，小车走过l 1，速度应为tl v ∆=11(②式)；由图可知l 1=d (tan45°－tan30°)(③式)由②③两式并代入数值，得v 1=1.7 m/s(④式).(2)光束照射小车时，小车正在远离N 点，Δt 内光束与MN 的夹角从45°变为60°，小车走过l 2，速度应为tl v ∆=22(⑤式) 由图可知l 2=d (tan60°－tan45°)(⑥式)由⑤⑥两式并代入数值，得v 2=2.9 m/s.答案:(1)当光束照射小车时，小车正在接近N 点，这时小车的速度应为1.7 m/s ；(2)当光束照射小车时，小车正远离N 点，这时小车的速度应为2.9 m/s.。