2020高考物理月刊专版 专题11 光学综合 光学综合能力测试（三） 10页

‎2020高考物理月刊专版 ‎ 一、选择题（本题包括14小题。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，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图1所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明 （ ）‎ A. 光是电磁波 B. 光是一种横波 C. 光是一种纵波 D. 光是概率波 ‎2．太阳光照射在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向 前看去，发现前方某处射来亮光，好像太阳光 从远处水面反射来的一样，我们认为前方有水，但走到该处仍是干燥的沙漠，这现象在 夏天城市中太阳光照射沥青路面时也能观察到，对这种现象正确的解释是 （ ）‎ A．越靠近地面空气的折射率越大 B．这是光的干涉形成的 C．越靠近地面空气的折射率越小 D．这是光的衍射形成的 ‎3．有关光现象的下列说法中正确的是 （ ）‎ A．在平静的湖面上出现岸边树的倒影是光的折射现象 B．在太阳光照射下，水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象 C．光导纤维传递信号的基本物理原理是光的折射 D．在光的双缝干涉实验中，只将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽 ‎4．甲乙两种单色光均垂直射到一条直光纤的竖直端面上，甲光穿过光纤的时间比乙光的时间短，则 （ ）‎ A．光纤对甲光的折射率较大 B．甲光的光子能量大 C．用它们分别做为同一双缝干涉装置的光源时，甲光相邻的干涉条纹间距较大 D．甲光的波动性比乙光显著 ‎5．一束复色光以入射角i从玻璃界面MN射向空气时分成a、b、c三束光，如图2‎ M N i b c a 图2‎ 所示，则（ ）‎ A．在玻璃中a光速度最大 B．c光的光子能量最大 C．用b光照射某金属时恰好能发生光电效应，则用a光照 射该金属也一定能发生光电效应 D．若逐渐增大入射角i，c光将首先返回玻璃中 ‎6．设λ1、λ2是两种单色可见光1、2在真空中的波长．若λ1>λ2，则这两种单色光相比（ ）‎ A．单色光2的频率较小 B．玻璃对单色光1的折射率较大 C．在玻璃中，单色光1的传播速度较大 D．单色光1的光子的能量较大 ‎7．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（J）‎ ‎3.0‎ ‎4.3‎ ‎5.9‎ ‎6.2‎ ‎6.6‎ 现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×‎108m/s） （ ）‎ A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 图3‎ ‎8．如图3所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P，一光束SA总是射向圆心O，在光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在P上先看到七色光带，然后各色的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏之距离以及相邻两条亮纹间距。若所用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）‎ A． B． C． D．‎ ‎11．如图4所示为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源。要使X射线管发出X射线，须在K、A两极间加上几万伏的直流高压 （ ）‎ A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出 B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出 C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出 D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出 ‎12．在上题所示的X射线管中，由阴极发出的电子被加速后打 到阳极，会产生包括X射线在内的各种能量的光子，其中 光子能量的最大值等于电子的动能，已知阳极与阴极之间的电势差为U、普朗克常数h，‎ 光在真空中传播速度为c，则在介质中单位时间内通过与光速传播方向垂直横截面积的光子个数为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ 二、非选择题（本题包括5题）‎ L d 图6‎ ‎15．（6分）一个军事设施的观察孔如图6所示，其宽度L=‎30cm，‎ 厚度d=30cm，为了扩大向外的观察视野，将折射率n=‎ 的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内（图中为观察孔的俯视图）。‎ ‎（1）嵌入玻璃砖后，视野的最大张角是__________‎ ‎（2）如果要使视野的最大水平张角接近180°，则要求嵌入折射率至少______‎ 的玻璃砖。‎ ‎16．（8分）某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器。如 图7所示，在一个圆盘上，过其圆心O做两条互相垂直的 直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针 P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半 部分竖直进入液体中，而且总使夜面与直径BC相平，EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，‎ 并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像。同 学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这 样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。‎ ‎（1）在用此仪器测量液体的折射率时，下列说法正确的是____________ （填字母代号）‎ A．大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体的折射率值 B．大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值 C．对于任何液体，在KC部分都能观察到大头针P1、P2的像 D．可能有一种液体，在KC部分观察不到大头针P1、P2的像 ‎（2）若AOF=30°，OP3与OC的夹角为30°，则液体的折射率为 。‎ ‎17．（8分）（2020年天津）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，要把他们放在图8所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测学元件的字母排列顺序应为C、_____、A。‎ ‎（2）本实验的步骤有：‎ ‎①取下折光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿折光筒轴线把屏照亮；‎ ‎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折光筒的轴线上；‎ ‎③用米尺测量双缝到屏的距离；‎ ‎④用测量头（其读数方法与螺旋测微器相同）测量数条亮纹的间距。‎ 在操作步骤②时还应注意___________________和______________________________。‎ ‎（3）测量头的划分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9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10中手轮上的示数___________mm，求得相邻亮纹的 间距△x为_______mm。‎ ‎（4）已知双缝间距d为2.0×10－‎4m，测得双缝到屏的距离l为‎0.700mm，由计算式λ＝‎ ‎19．（14分）太阳帆飞船是利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器．由于太阳光具有连续不断、方向固定等特点，借助太阳帆为动力的航天器无须携带任何燃料，在太阳光光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增加，并最终飞抵距地球非常遥远的天体．现有一艘质量为‎663 kg的太阳帆飞船在太空中运行，其帆面与太阳光垂直．设帆能100％地反射太阳光，帆的面积为‎66300 m2‎、且单位面积上每秒接受太阳辐射能量为E0=1.35×103W/m2。已知太阳辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10‎-7m～1×10‎-5m波段，计算时可取其平均波长为10‎-6m，且不计太阳光反射时频率的变化．普朗克常量h=6.63×10-34J·s．求：‎ ‎（1）每秒钟射到帆面的光子数为多少?‎ ‎（2）由于光子作用，飞船得到的加速度为多少?‎ 参考答案 基础演练 第一节 ‎（4） 6.6×103‎ ‎19．解析：（1）每秒光照射到帆面上的能量 ①‎ 光子的平均能量 ② 且 ③‎ 每秒射到帆面上的光子数 ④‎ 由①②③④，得 ⑤‎