1、高中学生学科素质训练系列试题高三上学期物理单元测试（11）原人教版 光学本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。共 100 分考试用时 90 分钟。第卷（选择题共 40 分）一、本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分1下列关于光的波动性与粒子性说法中，正确的是（）大量光子的行为能明显地表现出波动性，而个别光子的行为往往表现出粒子性频率越低、波长越长的光子波动性明显，而频率越高波长越短光子的粒子性明显光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质
2、相互作用时往往显示粒子性据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的ABCD2下图所示的 4 种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（）A红黄蓝紫B红紫蓝黄C蓝紫红黄D蓝黄红紫3光在某种玻璃中的速度是3 108m/s，要使光由空气射入这种玻璃，且使折射光线与反射光线之间的夹角为 90，则入射角应是（）A30B60C45D904根据图示的漫画，判断下列说法正确的是（）A人看到的是鱼的实像，位置变浅了B人看到的是
3、鱼的虚像，位置变浅了C鱼看到的是人的实像，位置偏低些D鱼看到的是人的虚像，位置偏高些5某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i 与折射角 作出isin rsin图象，如图所示，下列判断正确的是（）A他做实验时，光线是由空气射入玻璃的B玻璃的折射率为 0.67C玻璃折射率为 1.5D玻璃临界角的正弦值为 0.676如图所示，空气中有一块截面为扇形的玻璃砖，折射率为2，现有一细光束，垂直射到AO 面上，经玻璃砖反射、折射后，经 OB 面平行于入射光束返回，AOB 为 135，圆半径为 r，则入射点 P 距圆心 O 的距离为（）Ar sin 15Br sin 7.5Cr21Dr417某棱
4、镜顶角=41.30，一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带如图所示，当入射角 i 逐渐减小到零的过程中，彩色光带变化情况是（）色光紫蓝绿黄橙红折射率1.5321.5281.5191.5171.5141.513临界角40.7540.8841.1741.2341.3441.37A紫光最先消失，最后只剩下橙光、红光B紫光最先消失，最后只剩下黄光、橙光和红光C红光最先消失，最后只剩下紫光、靛光和蓝光D红光最先消失，最后只剩下紫光、靛光和蓝光和绿光8 一 束 复 合 光 从 空 气 射 入 玻 璃 中，得 到 a、b 两 条 折 射 光 线
5、，如 图 所 示，则（）A折射光 a 的能量大于折射光 b 的能量B两束光在相遇区域会发生干涉现象C如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离baxxDa 光较 b 光后射出玻璃9“不经历风雨怎么见彩虹”，彩虹的产生原因是光的色散，如图 3 所示为太阳光射到空气中EK1ab cOE2E1的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，a、b 为两种折射出的单色光。以下说法正确的是（）Aa 光光子能量大于 b 光光子能量B在水珠中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度C用同一双缝干涉装置看到的 a 光干涉条纹间距比 b 光宽D如果 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一
6、定能使该金属发生光电效应10已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能EK 跟入射光的频率的关系图象如图中的直线 1 所示。某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为 E1。若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能 E2，E2 E1，关于这种金属的最大初动能 EK 跟入射光的频率的关系图象应如图中的（）Aa Bb Cc D上述三条图线都不正确第卷（非选择题 共 60 分）二、本题共 2 小题，共 12 分把答案填在题中的横线上或按题目要求作答11（5 分）用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针 P
7、1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使 P1 的像被 P2 的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针 P3 和 P4，使 P3 挡住 P1 和 P2 的像，P4 挡住 P3 以及 P1 和 P2 的像，在纸上已标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图所示（O 为两圆弧圆心，图中已画出经过 P1、P2 点的入射光线）（1）在图上补画出所需的光路。（2）为了测出玻璃璃砖的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的 AB 分界面上画出这两个角。（3）用所测物理量计算折射率的公式 n=。12（7 分）1801 年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏
8、干涉的结果（称洛埃镜实验）（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色光源，M 为一平面镜.试用平面镜成像作图法在答题卡上画出 S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.（2）设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a 和 L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 x 的表达式为.三、本题共 4 小题，满分 48 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13（10 分）激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光。红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一
9、道的闪光，每道光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为8SaL光屏M101010W，所发射的每个光脉冲持续的时间为st11101，波长为 793.4nm，问每列光脉冲的长度 l 是多少？其中含有的光子数 n 是多少？（保留两位有效数字）14（12 分）如图所示，M 是一块平面镜，位于透明液体之中，镜面水平向上放置，一细束光线竖直向下射来，穿过液体射到平面镜上。现将平面镜绕水平轴转动 15角，光线经平面镜反射后在液面处分成两束，这两束光线恰好垂直。作出光路图，并求出这种液体的折射率。15（14 分）高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标牌
10、上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。反光膜内部均匀分布着直径为 10 m 的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为 n=3，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射反射再折射后，出射光线恰好和入射光线平行（如图所示），（1）将球体内部的光路图补画完整，并标出入射角、折射角等相关角度的字母符号，相等的夹角可以用相同的字母符号；（2）求第一次入射时的入射角应是多大？液面液体高二物理试题（普通班）第 8 页（共 8 页）16（12 分）如图所示，一束光线以 60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点 P。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线
11、所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点 P与原来相比向左平移了s=3.46cm，已知透明体对光的折射率为3。（1）作出后来的光路示意图，标出 P 位置；（2）透明体的厚度为多大？参考答案(11)1D 2B 解析：题图中第 1、3 为干涉图样，第 2、4 为衍射图样。1 的波长较长，为红光，3 为蓝光。2 的波长短，为紫光，4 为黄光。所以颜色顺序依次是红紫蓝黄。3 B 设入射角为 i，折射角为 r，则有 i+r=90，折射率 n=3vc，又 n=risinsin，由此可解得 i=60。4BD 本题考查了折射成像。水面下的鱼发出的光线，经水面发生折射后出射
12、角变大，远离了法线，光线进入人眼后，人眼逆着射来的光线寻找鱼，看到的是鱼的虚像，位置变浅了，光路图如左下图所示。岸上的人发出的光线，经水面发生折射后水中的折射角变小，靠近了法线，光线进入鱼眼后，鱼眼逆着射来的光线寻找人，看到的是人的虚像，位置变高了，光路图如右上图所示.B、D 正确。5ACD 玻璃的折射率应大于 1；由入射角i 大于折射角 知光线是由空气射入玻璃的，1sin i时的点，对应入射角i 为 90.6B 在出射点 D 处，令出射时的折射角为 r，入射角为 i，在 C 点反射角和入射角相等，设为。由几何关系知 r=45，则irsinsin=2，有 i=30。即有 2+30=45，故=7
13、.5，PO=rsin7.5。7A 屏上的彩色光带最上端为红色，最下端为紫色，当入射角 i 减小时，光线在棱镜右侧面的入射角变大，因紫光临界角最小，所以紫光最先达到临界而发生全反射，故紫色最先在屏上消失，当入射角减小到 i=0 时，仅剩下红光和橙光未达到临界角而射出，到达光屏，故选 A。8AC 由图知bann，所以ba，而hE，所以 A 正确，B 错误，又c得ba 而dlx 得baxx，所以 C 正确。由ncv 可知 D 错误。9BC b 光偏折多，说明水珠对他的折射率大，在介质中传播速度要小，因此频率要高，波长要小，A 项错误 B 项正确；用同一双缝干涉装置看到的 a 光干涉条纹间距比 b 光
14、宽，C项正确；如果 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光只能说可能使该金属发生光电效应，而不是一定。所以 BC 项正确。10A 根据光电效应方程WEhK 得WhEK，因单色光频率不变，所以对应图象斜率相同，但因照射的金属不同，W 不同，所以 A 项正确。11解答（1）、（2）做图如图所示ABCDOP1P2P3P4（3）由折射定律可得rinsinsin12答案：（1）根据平面镜成像作图法作出光路图，如图所示.（2）aLx2.由题意可知，两“光源”之间的距离 d=2a,光源与光屏之间的距离为L，因相邻两亮纹（或暗纹）之间的距离x 的表达式dLx，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离aLx213（1
15、0 分）解析：以 t，l 和 C 分别表示光脉冲的持续时间，长度和光在真空中的传播速度，由题意可知，tcl；（2 分）以 P 和 E 表示红宝石激光器发射功率和光脉冲能量，则有：tPE；（2 分）以 和 表示红宝石激光的波长和频率，有：c（2 分）因此得到每个红宝石激光光子的能量，hch，（2 分）由以上两式得：hctPhEn，（1 分）代入数据得：17105.30.3nmml，（1 分）14解：（12 分）依题意作出如图所示的光路图。（6 分，图上不标相关角度的不扣分。）由光路图据折射定律可求得该透明液体的折射率为330sin60sin00n（6 分）15（12 分）解析：（1）光路如图所示（5 分）SaL光屏M相交区域ir液面液体0 600300300（2）设第一次入射时的入射角为 i，折射角为 r，由几何关系得 i=2r（3 分）则折射定律 n=rrrricos2sin2sinsinsin，（2 分）解得 r=30（2 分）16（14 分）解析：（1）光路示意图如图所示（5 分，注意出射光线平行，各处光线的箭头）（2）由 sin=n sin ，得=30（3 分）设透明体的厚度为 d，由题意及光路有2 d tan60 2 d tan30=s（4 分）解得 d=1.5cm （2 分）PP