2020高考物理月刊专版 专题11 光学综合 专家预测2 14页

‎2020高考物理月刊专版 ‎ ‎1.如图所示,为发生日食时影区的分布情况,则下列叙述中正确的是（）‎ A.在D区的观察者可观察到日环食 B.在B区的观察者可观察到日全食 C.在A区的观察者可观察到日全食 D.在A区的观察者可观察到日偏食 解析：由题图所示的光路及本影,半影的定义可知:D是本影区,A,C为半影区,B是本影D的倒圆锥体,进入B区的光线均为太阳周围的光线,故有A,C区观察均为日偏食,在B区观察为日环食.所以,D选项正确.‎ 答案：D ‎2.一个点光源S,放在平面镜MN前.若MN不动,光源S以速率‎2m/s沿与镜面成60°角的方向向右做匀速直线运动,如图所示,则光源在镜中的像将( )‎ A.以‎2m/s的速率做直线运动,且运动方向与S的运动方向夹角为120°‎ B.以‎2m/s的速率垂直于MN做直线运动 C.以 槡2m/s的速率相对于S做直线运动 D.以 槡2m/s的垂直于MN的速率向MN做直线运动 解析：根据平面镜成像规律，作S的像S′，如右图所示，经过t时间，光源S的位置为S1，其像就为S′1.由物像对称性可知SS1=S′S′1，所以S′相对平面镜是以2m/s的速率，沿与镜成60°角的S′O方向做匀速直线运动，并且与S的运动方向SO的夹角为120°，所以选项A是正确的，B是错误的.‎ S的速度为v，垂直于平面镜的分速度1= 5cos30°=2×m/s，由物像对称性知，S′相对于镜的垂直分速度也为m/s，所以选项D是错误的.‎ 若以S为参照物，则S′相对于S是以2m/s的速率向S做匀速直线运动，所以选项C是正确的.‎ 答案：AC ‎3.凌日是内行星经过日面的一种天文现象.我们把绕日运行轨道在地球以内的行星，称为内行星.如果内行星的一颗恰好从地球与太阳之间经过，地球上的观察者就会看到有一个黑点从太阳圆面通过，大约需要一个多小时，人们把这种现象称为凌日.根据上面的材料可知下面说法正确的是()‎ A.地球上的人们能看到的只有水星和金星凌日 B.发生凌日现象属于光的折射现象 C.发生凌日现象属于光的直线传播现象 D.凌日现象是人们看到的内行星的影子 答案：ACD ‎4.半径为R的圆柱体放在地面上,在距地面4R的上方放一与地面平行的平面镜MN;在圆柱体左侧地面上有一点光源S,地面上圆柱体右侧AB部分没有被光线照到,如图所示.已知SB=8R,试求AB的长度.‎ 解析：光路图如下图所示,‎ 由物像对称可知SS′=8R,‎ 所以tanβ=,所以β=60°则 AB=R5cot =R 答案： R ‎5.如图所示,平面镜M以角速度ω= rad/s绕垂直于纸面且过O点的轴顺时针转动,AB为一段圆弧屏幕,它的圆心在O点,张角为60°,现有一束来自频闪光源的细平行光线以一个固定的方向射向平面镜M上的O点,光源每秒闪12次,则平面镜每转一周在屏幕AB上出现的亮点数最多可能是几个?‎ ‎1.一人自街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子正好在自己脚下，如果人以不变的速度直线朝前走，则他自己头部的影子相对于地的运动情况是（）‎ A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.变加速直线运动 D.曲线运动 解析：设灯高为H、人高为h，如图人以速度v经任意时间t到达A，人头的影子在图示B处，由几何知识得.v′为定值，即人头的影子做匀速直线运动.‎ 答案：A ‎2.如图所示，在平面坐标轴xOy上，平面镜M两端的坐标分别为（-1，3）和（0，3），人眼位于坐标（2，0）处，当一发光点S从坐标原点沿-x方向运动过程中经以下哪个区域，人眼可以从平面镜中观察到S的图像？（）‎ A.0到-1区域 B.-1到-2区域 C.0到-∞区域 D.-2到-4区域 解析：如图所示，由平面镜成像及相似三角形知识知D项正确.‎ 答案：D ‎3.如图所示，在x轴的原点放一点光源S，距点光源为a处，放一不透光的边长为a的正方体物块，若在x轴的上方距x轴为‎2a处放一个平行于x轴并且面向物块的长平面镜，则在x轴上正方体的右边有部分区域被镜面反射来的光照亮，当点光源沿x轴向右移动的距离为多少时，正方体的右侧x轴上被光照亮部分将消失（）‎ A.a B. a C. a D. a 解析：如图所示，当S在2位置时光线部分刚好被挡住而消失，由几何关系可知2位置在a处，所以选D.‎ 答案：D ‎4.为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射面组成的多面体棱镜（简称镜鼓），如图所示.当激光束从固定方向入射到镜鼓上的一个反射面上时，由于反射镜绕垂直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线.依此，每块反射镜都将轮流扫描一次.如果要求扫描的范围θ=45°且每秒钟扫描48次，那么镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为（）‎ A.8,360转/分 B.16，180转/分 C.16，60转/分 D.32，180转/分 解析：扫描的范围θ=45°，每块反射镜相对的圆心角为22.5°，故N==16个，转速n==180转/分.‎ 答案：B ‎5.如图所示，以平面镜的高度为直径作一圆，使圆所在的平面与平面镜垂直，在圆周上有三个发光点a、b、c跟圆心的连线与平面镜的夹角分别为α、β、γ，人眼位于所在平面，在镜前一定范围内可以看到发光点a、b、c的像，下列判断正确的是（本题中像的观测范围是指边界光线间夹角）（）‎ A.观测到a点像的范围最大 B.观察到c点像的范围最大 C.观察到a、b、c三点像的范围一样大 D.观察到a、b、c三点像的范围不一样大 解析：分别作出a、b、c三光源的像，由像点向平面镜边缘引连线在镜外所成的区域为观测区，而连线所成的角是同一个圆的直径所对的圆周角，均为90°，所以C正确.‎ 答案：C ‎6.科学家们公认，太阳能是未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的代替能源.太阳能利用的一种方案是在距地球表面36000 km的同步轨道上建立太阳能发电厂，然后利用微波将电能传回地球.根据推算，到2020年全世界能源消费总量大约需要25万亿立升原油.如果用太阳能替代，只需要一块面积约1.5万平方千米，半径约70千米的转化太阳能的圆形“光板”就可实现.已知太阳距地球1.5×‎1011 m，地球半径为‎6400 km，太阳半径为地球半径的109倍.关于该方案，下面说法正确的是（）‎ A.该吸收太阳能的圆形“光板”在地球上会形成日全食 B.该吸收太阳能的圆形“光板”在地球上会形成日全食和日偏食 C.该吸收太阳能的圆形“光板”在地球上会形成日环食和日偏食 D.该吸收太阳能的圆形“光板”可以不自转 解析：如图所示，设太阳直径为D，圆形发光板直径为D′，地球中心到圆形发光板的距离为d，太阳中心到地球中心距离为r，‎ ‎∴,‎ ‎∴‎ FE≈1.5×‎104km,而d=‎6400km+‎36000km=4.24×‎104km,FEh.‎ ‎（1）点光源S沿QP直线运动，在某一个范围内可以被A点的人通过平面镜看到，请用作图法画出人通过平面镜可看到发光点S的范围，在图中用斜线表示出来；‎ ‎（2）人通过平面镜可以看到发光点S的时间是多少？‎ 漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动.春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后8h时在西边的地平线附近恰能看到它，之后极快地变暗而看不到了.已知地球的半径R地=6.4×‎‎106m ‎，地面上的重力加速度为‎10 m/s2，估算：（答案要求精确到两位有效数字）‎ ‎（1）卫星轨道离地面的高度；‎ ‎（2）卫星的速度大小.‎ 解析：从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示，设卫星离地高h,Q点为日落后8 h时能看到它反射的阳光.日落8 h时Q点转过的角度设为θ.‎ ‎（1）θ=×360°=120°‎ 轨道高h= -R地=6.4×106×=6.4×106m.‎ ‎（2）因为卫星轨道半径r=R地+h=2R地.‎ 根据万有引力定律，引力与距离的平方成反比，卫星轨道处的重力加速度gr=g地=2.5 m/s2,mgr=mm/s≈5.7×103m/s.‎ 答案：(1)6.4×‎106m (2)5.7×‎103m/s ‎11.内表面只反射而不吸收光的圆筒内有半径为R的黑球，距球心2R处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，如图所示.若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少？‎ 解析：自S作球的切线SM，并画出S经管壁反射形成的虚像点S′，及由S′画出球面的切线S′N，如图甲所示，由图可看出，只要S′M和S′N之间有一夹角，则筒壁对从S向右的光线的反射光线就有一部分进入球的右方，不会完全落在球上被吸收.‎ 求的筒的内半径的最大值.这时SM与S′N的交点到球心的距离MO就是所要求的筒的半径r.由图乙可得 r=①‎