1、2011高考物理二轮复习光学综合专题预测1 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
2、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=h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中央有一盏灯(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
3、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103 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波波长约为1023 m，不过我们能清
4、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(1019 J)3.04.35.96.26.6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=6.61034 Js，光速c=3.0108 m/s)()A.2种 B.3种 C.4种 D.5种解析
5、:设入射光子的能量为E、频率为、波长为，则存在E=h和c=，两式联立代入数据可得E=4.951019 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
6、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B.上升了C.下降了D.下降了解析:由题图可知，若光斑左移2 cm，则液面上升答案:B8.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，则()A.当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当
7、用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大D.当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍9.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14-310.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1和2)制成，板面积为S，间距为d.现用波长为(12)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终
8、带电荷量Q正比于()A.B.C.D.解析:根据题意可知，波长为的单色光能够使钾发生光电效应，根据光电效应方程有(式)，Q=CU(式)，(式)，由式联立有答案: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“条纹不等间距且中央条纹最亮最宽”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(
9、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: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；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；用米尺测量双缝到屏的距离；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
10、邻亮纹的间距x为_mm.图14-6(4)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式=_，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510 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(4)由条纹间距离公式得:代入数值得:=
11、6.6107 m=6.6102 nm.答案:(1)E、D、B(2)见解析(3)13.8702.310(4)6.6102三、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
12、底端在A点时，望远镜内刚好可看到线光源的底端，则有:AOO=其中为此液体到空气的全反射临界角，由折射定律得: 同理，线光源顶端在B1点时，望远镜内刚好可看到线光源的顶端，则:B1OO=由图中几何关系得:解得:答案:1.2514.(10分)为从军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
13、目标.光路如图所示.已知d=34.64 cm,L=20 cm,所以=30.(1)由折射定律有得=60即视野的张角最大为120.(2)要使视野的张角为180,即=90由折射定律有所以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4.34107 m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U1为多大时，电流表中的电流为零？解析:(1)逸出功Whc/03.681019 J
14、最大初动能则光电子最大初速度vm4.46105 m/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U1，使得时，就不能形成光电流了，即答案:(1)4.4 6105 m/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
15、射到小车上，如果再经过t=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t内光束转过角度为(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，t内光束与MN的夹角从45变为30，小车走过l1，速度应为(式)；由图可知l1=d(tan45tan30)(式)由两式并代入数值，得v1=1.7 m/s(式).(2)光束照射小车时，小车正在远离N点，t内光束与MN的夹角从45变为60，小车走过l2，速度应为(式)由图可知l2=d(tan60tan45)(式)由两式并代入数值，得v2=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.
