高考物理一轮复习光学单元质量检测 11页

‎2011高考物理一轮复习单元质量检测第十四 章光学 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，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.‎ ‎1.发生下列有关光现象的各种说法中正确的是（）‎ ‎①雨后空中出现的虹和霓、日食现象，游乐园的“哈哈镜”使人成像变形，这些光现象，仅用光的直线传播、光的反射和光的折射等几何光学知识就完全可以解释清楚 ‎②水面上的油膜呈现出彩色条纹，小孔成像，光的色散这些光现象，仅用光的直线传播、光的反射和光的折射等几何光学知识就完全可以解释清楚 ‎③仅仅从光的干涉和光的衍射现象无法说明光具有波粒二象性 ‎④泊松亮斑和光电效应分别反映出光的波动性和光的粒子性 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④‎ 解析：由题述各种现象的成因知C对.‎ 答案：C ‎2.某单色光照射某金属时没有产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（）‎ A.延长光照时间 B.增大光的强度 C.换用频率较低的光照射 D.换用波长较短的光照射 解析：由光电效应的规律可知D对.‎ 答案：D ‎3.对下列自然现象的描述正确的是（）‎ A.在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中，同样，在沙漠中也能观察到同样的现象 B.在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影.同样，在海面也能观察到同样的现象 C.在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中.在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影 D.在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影.在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中 解析 ‎：海面上的下层空气，折射率比上层大，远处的实物发出的光线射向空中时，由于不断被折射，进入上层空气时，发生了全反射.光线反射回地面，人逆着光线看去，景物悬在空中.沙漠里的下层空气折射率小，从远处物体射向地面的光线，也可能发生全反射，人们就会看到远处物体的倒影.答案：C ‎4.如图所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc，其中ac面是镀银的.现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出.则（）‎ A.∠a=30°，∠b=75°‎ B.∠a=32°，∠b=74°‎ C.∠a=34°，∠b=73°‎ D.∠a=36°，∠b=72°‎ 答案：D ‎5.光子不仅有能量，还有动量，光照射到某个部位就会产生压力，宇宙飞船可以采用光压作为动力.给飞船安上面积很大的薄膜，正对着太阳光，靠太阳光在薄膜上产生压力推动宇宙飞船前进.第一次安装的是反射率极高的薄膜，第二次安装的是吸收率极高的薄膜，那么（）‎ A.安装反射率极高的薄膜，飞船的加速度大 B.安装吸收率极高的薄膜，飞船的加速度大 C.两种情况下，由于飞船的质量一样，飞船的加速度大小都一样 D.两种情况下，飞船的加速度不能比较 解析：光子照射到反射率极高的薄膜上比照射到吸收率极高的薄膜上动量的改变量大，光子受到的冲力大.由牛顿第三定律，飞船受到的压力大，加速度大，A对.‎ 答案：A ‎6.右图中，平面镜M绕垂直于纸面的轴O以角速度ω=π（rad/s）匀速转动，AB为一段圆心在O点的圆弧形屏幕，张角∠AOB=π.有一束来自频闪光源的平行光束通过狭缝S射向平面镜M上的O点.已知光源每秒闪动24次，圆弧屏幕光斑数为（）‎ A.4 B‎.6 C.7 D.13‎ 解析：当光线射向平面镜时，若入射光线不发生变化，而平面镜转过θ角，则反射光线将转过2θ，光源闪光的频率为24Hz，即每两次闪光之间的时间间隔为Δt=s，在这段时间内，平面镜的反射光线转过角度为Δα=2ωΔt=，在∠AOB=π内，有=6个时间间隔，即6个光斑，加上计时开始A点的光斑，故共有7个光斑.‎ 答案：C ‎7.两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光，照亮一个原是白色的光屏，则光屏上呈现的情况是()‎ A.明暗相间的干涉条纹 B.一片红光 C.仍呈白色 D.黑色 解析：红光经光屏反射后进入人眼，故看到光屏应为红色，CD不正确.另外光的干涉发生的必要条件是需要两束频率相等，相差恒定的光，需要纯度很高的单色光，比如激光.本题中所述“独立”的点光源能发出频率相同的红光，满足干涉的基本要求，但是干涉条纹间距Δx=λ一般非常小，需要用特殊仪器观测，目测只能看到一片红光，由于题目并未设置d（光源距离）、l（光源到光屏距离）等数值，无从判断，所以选择B最好.‎ 答案：B ‎8.如图所示为光谱分析的实验装置，利用图中装置可以看到气体的（）‎ A.明线光谱 B.吸收光谱 C.连续光谱 D.干涉光谱 解析：分光镜中观察到的火花放电是稀薄气体发光，是明线光谱 答案：A ‎9.如图所示为一光控电路，当电磁铁中的电流大到一定程度，就能将衔铁吸下，接通触头，使被控交流电路工作，电动机转动，判断下列说法正确的是（）‎ A.用任何频率、任何强度的光照射光电管，都能使电动机转动 B.若用某一频率的光照射时，能使电动机转动，则如果将该光强度减弱，有可能使电动机停止转动 C.若用某一频率的光照光电管，毫安表读数为零，则只要加大这种光的强度，就能使电动机转动 D.若用绿光照射光电管，无论其强度多大，都不能使电动机转动，则改用黄光并将其强度增大到某一定程度，就能使电动机转动 答案：B ‎10.对于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）‎ A.一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波 C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的 D.光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量E=hν中，仍表示的是波的特性 解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性，粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说.‎ 答案‎：D 二、本题共2小题共13分，把答案填写在题中的横线上或按要求作图.‎ ‎11.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住.接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像.P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示.‎ ‎（1）在本题的图上画出所需的光路.‎ ‎（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它们.‎ ‎（3）计算折射率的公式是n=_.‎ 解析：‎本题的实验与课本中介绍的实验稍有差异，但原理完全一致：即利用插针法确定入射光线和折射光线，测出入射角i和折射角r，利用折射定律n=求解.‎ ‎（1）如下图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O.画出通过P3、P4‎的出射光线交于AB面于O‎′，‎则连线OO′就是入射光线P1P2在本棱镜中的折射光线.‎ ‎（2）在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ1，或用刻度尺测出线段的长度.‎ ‎（3）n=；或因为sinθ1=，sinθ2=，‎ 则n=‎ 答案：（1）图见解析.‎ ‎（2）入射角θ1，折射角2（或线段）.‎ ‎（3）‎ ‎12.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，测量如图所示，调节分划板的位置，使分划板的中心刻线对齐某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为____mm.转动手轮，使分划线向一侧移动，到另一条亮条纹的中心位置，由螺旋测微器再读出一读数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx=‎0.960 mm，已知双缝间距d=‎1.5 mm，双缝到屏的距离L=‎1‎.00‎ m，则对应的光波波长为λ=____nm.‎ 答案：0.630（0.629、0.6‎31都正确）360‎ 三‎、本题共5‎题，共67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.如图所示，足够大的方格纸PQ水平放置，每个方格边长为l，在其正下方水平放置一个宽度为L的平面镜MN，在方格纸上有两个小孔A和B，AB宽度为d，d恰好是人两眼的距离‎.此人通过A、B孔从平面镜里观察方格纸，两孔的中点O和平面镜中点O′的连线跟平面镜MN的垂直.‎ ‎（1）画出光路图，指出人眼能看到方格纸的最大宽度.‎ ‎（2）计算人眼最多能看到同一直线上多少个方格.‎ 解析：（1）光路如图（a）或（b）所示，‎ 图中CD为能够看到最大宽度.‎ ‎（2）设=x，过B点作BB′⊥MN，‎且BB‎′与MN交于E.因为ΔBME～ΔBC′B′，则 即，则x=2L+d.‎ 人眼看到最多格数为n= =（2L+d）/l.‎ 答案：（1）光路如下图（a）、（b）所示，‎ ‎（2）（2L+d）/l ‎14.如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角α=30°，P为垂直于直线BCD的光屏，现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一条宽度等于2/3的光带，试画出光路图并求棱镜的折射率.‎ 解析：平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如右图所示，图中α、β为AC面上的入射角和折射角.根据折射定律，有 nsinα=sinβ，‎ 设出射光线与水平方向成θ角，则 β=α+θ 由于=′=2 /3，‎ 所以=AB/3，‎ 而==tanα，‎ 所以tanθ=，‎ 可得θ=30°，β=60°，所以n=.‎ 答案：光路图见解析 ‎15.用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=‎0.1 mm，双缝到屏的距离L=‎6.0 m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是‎3.8 cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？‎ 解析：由条纹间距Δx、双缝间距d，双缝到屏的距离L及波长λ的关系，可测光波的波长，同理知道水的折射率，可知该波在水中的波长，然后由Δx、d、L、λ的关系，可计算条纹间距.‎ 由Δx=λ可以得出，红光的波长λ.‎ λ=Δx=m=6.3×10-7 m.‎ 激光器发出的红光的波长是6.3×10-7 m 如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′‎ λ′= m=4.7×10-7 m 这时屏上条纹的间距是：‎ Δx′=λ′=m=2.8×10-2 m.‎ 答案：6.3×10-7 m2.8×10-2 m ‎16.某激光源发光功率为P，当激光束射到折射率为n的媒质中时，波长为λ ‎，光束直径为d，由于反射故能量减少了10%，那么媒质中光经过的路径上单位时间单位横截面积中通过的光子个数为多少？‎ 解析：该激光单位时间内在直径为d的光束中的能量E为：E=‎ 依题意在媒质中：90%E=N·h，N=.‎ 答案：3.6Pnλ/πd2hc ‎ 17.20世纪60年代初期，美国科学家发现了“记忆合金”.“记忆合金”不同于一般的金属，它和有生命的生物一样，具有较强的“记忆性”，它能“记住自己原来的形状”.某人用一种记忆合金制成了太阳灶，为了便于储存和运输，在温度较低时将太阳灶压缩成了一个体积较小的球.使用时在太阳光的强烈照射下又恢复成了伞状.恢复形状后的太阳灶正对着太阳，它的半径为R，已知太阳的辐射功率（太阳每秒辐射出的能量）为P，由于大气层的反射和吸收，太阳能只有到达地面.若把太阳光看成是频率为ν的单色光，太阳中心到地面的距离为L，则这个太阳灶每秒钟能接收多少个光子？（普朗克常量为h）.‎ 解析：‎ 太阳每秒钟辐射出的总能量为 E=P①‎ 每个光子的能量E0=hν②‎ 太阳每秒钟辐射出的光子数为 N=③‎ 太阳灶的横截面积等效为S=πR2④‎ 地面上每秒钟单位面积接收到的光子数为 n=⑤‎ 太阳灶每秒接收的光子数为n′‎ n′=nS=nπR2=.‎ 答案：‎