2011高考物理一轮 第十四章光学突破训练（含解析）

1、第十四 章光学一、选择题（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，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.有关红、蓝两束单色光，下述说法正确的是()A.在空气中的波长红<蓝B.在水中的光速v红<v蓝C.在同一介质中的折射率n红>n蓝A.从AB面中点射入的光线不一定从圆弧的中点射出 B.从AB面射入的所有光线经一次反射和折射后都能从BCD面射出C.从AB面中间附近射入的光线经一次反射和折射后能从BCD面射出D.若光线只从AD面垂直射入，则一定没有光线从BCD面射出解析：入射光线射到A

2、D面上发生全反射，然后射到BCD面上.在中央附近，入射角小于临界角，所以既有反射又有折射；在靠近两边处，入射角大于临界角，所以发生了全反射.答案：C3.如图所示，在长方体玻璃砖的底面中心和实心玻璃半球的球心处，分别放有点光源，人从上面观察，看到像点位置()A.均在点光源位置B.均在点光源上方C.玻璃砖的在光源上方，玻璃半球的在光源处D.玻璃砖的在光源处，玻璃半球的在光源上方解析：玻璃砖和玻璃半球对点光源成像似乎没有什么区别，若不加仔细分析，不画光路图，单凭经验往往认为像点都在光点上方，其实不同，对玻璃砖作光路图如下图（1）所示；对玻璃半球作光路图如下图（2）所示，其折射光线均沿入射光线的方向传

3、播，并不发生“偏折”，故成像在原光源处.故C正确.答案：C4.一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S，平面镜从如图所示的位置开始以角速度绕圆筒轴O匀速转动.在其转动45°角的过程中，点光源在镜中所成的像运动的角速度为1，反射光斑运动的角速度为2，则下列关系中正确的是() A.1=2,2=2 B.1=,2=2C.1=2,2= D.1=,2=解析：考查光的反射，平面镜成像.根据反射定律可知，在入射光的方向不变时，反射光线转过的角度是平面镜转过角度的2倍，所以反射光线转动的角速度也是平面镜转动角速度的2倍.反射光斑始终在反射光线的方向上，而点光源S的像始终在反射光线的反向延长

4、线上，故它们运动的角速度都等于平面镜转动角速度的2倍，即1=2=2.答案：A5.在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正()A.加速上升 B.加速下沉C.匀速上升 D.匀速下沉 解析：如右图所示,sinC=，sinC=，解以上两式得：h=r，当r匀速增大时，h也匀速增大，故光源正匀速下沉.答案：D6.在水底同一深度处并排放着三种颜色的球，如果从水面上方垂直俯视色球，感觉最浅的是()A.紫色球 B.蓝色球 C.红色球 D.三种色球视深度相同解析：如右图所示，设S为某色小球，画出观察者在水面上方某处观察光路图，有关数据如图所示，则tan

5、1=当观察者从水面上方垂直俯视色球时，1、2均非常小，且满足sin1tan1,sin2tan2，由折射定律，有故观察者感觉色球深度h=其中n为水对不同色光的折射率，由于水对紫色的折射率最大，故在H相同时，感觉紫色球最浅，选A.答案：A7.一束复色光从长方体玻璃砖上表面射入玻璃，穿过玻璃砖从侧表面射出，变为a、b两束单色光，如图所示.这两束单色光相比较()A.玻璃对a光的折射率较大 B.b光光子的能量较大C.在真空中a光波长较短 D.在玻璃中b光传播速度较大解析：由图知玻璃对b的折射率大于玻璃对a的折射率,所以b的频率大于a的频率，故A错B对.由c=f可知，b<a.又由v=知，频率大的，在

6、玻璃中传播速度小，故选B.答案：B8.如图所示是做双缝干涉实验的示意图.先做操作1：用两块不同颜色的滤色片分别挡住双缝屏上下两半和；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝.若两块滤色片一块是红光，一块是蓝色，则() A.完成操作1后，光屏上出现的是图（2），且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹B.完成操作1后，光屏上出现的是图（3），且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹C.完成操作2后，光屏上出现的是图（2），且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹D.完成操作2后，光屏上出现的是图（3），且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹答案：AD9.如图所示为一直角棱镜的横截面，bac=90°,abc=60°.一平行细

7、光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜.已知棱镜材料的折射率n=，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线()A.从ab面射出 B.从ac面射出C.从bc面射出，且与bc面斜交 D.从bc面射出，且与bc面垂直解析：因为n=,bca=30°,如右图所示，1=60°,1>C，则发生全反射，由几何知识，2=30°，2<45°,3=30°，反射光线从bc面垂直出射，此处还发生折射，4=45°，折射光线从ac面射出.所以选项B、D正确. 答案：BD10.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构.为满足测量要求，将显微镜工

8、作时电子的德布罗意波长设定为,其中n>1.已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为()A. B.C. D.解析：由德布罗意波长=，即，D选项正确.答案：D二、非选择题（本题共6小题，共60分.按题目要求作答.解答题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）11.(10分）（1）让电炉丝通电，在电炉丝变红之前，站在电炉旁的人就有暖和的感觉.这是由于电炉丝发出了_线，而该线的_作用较大；用红外线进行高空摄影，是因为它_，比可见光的_现象还显著，容易透过云雾烟尘.(2

9、)射线可以穿透金属，是因为它的频率，所以它的光子能量，穿透能力较强.解析：（1）由红外线的性质和用途来判定.(2)射线频率高，光子的能量大，其穿透能力强.答案：(1)红外热波长较长衍射（2）很高很大12.(10分）如图所示，相距为d的A、B两平行金属板足够大，板间电压为U，一束波长为的激光照射到B板中央，光斑的半径为r.B板发生光电效应，其逸出功为W.已知电子质量为m,电荷量为e.求： （1）B板中射出的光电子的最大初速度的大小.(2)光电子所能到达A板区域的面积.解析：（1）根据爱因斯坦光电效应方程mv2=h-W,=，解得v=.(2)由对称性可知，光电子到达A板上的区域是一个圆.该圆的半径由

10、从B板上光斑边缘以最大初速度沿平行于极板方向飞出的光电子到达A板上的位置决定.设光电子在电场中运动时间为t，沿板方向的运动距离为L，则其加速度为a=，垂直于极板方向：d= at2，平行于极板方向：L=vt，光电子到达且板上区域最大面积S=(L+r)2，解得S=(2d +r)2 答案：13.（10分）利用双缝干涉测光波波长的实验中，已知双缝到屏的距离为0.600 m，两狭缝间距离为0.25×103 m，让分划板中心刻线对齐中央亮条纹中心时，手轮上的读数为3.52×10-3 m，分划板中心刻线对齐中央亮纹一侧第6条亮条纹中心时，手轮上的读数为11.56×10-3 m，

11、则此光波波长为多少？解析：相邻两条亮条纹间的距离x= m=1.34×10-3 m由公式=·x得=×1.34×10-3 m=5.58×10-7 m.答案：5.58×10-7 m14.（10分）如图表示某双缝干涉的实验装置，当用波长为0.4 m的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧只看到各有3条亮条纹，若换用波长为0.6 m的橙光做实验，那么该像屏上除中央亮纹外，两侧各有几条亮条纹？解析：设用波长为0.4 m的光入射，条纹宽度为x1，则x1=1，屏上两侧各有3条亮纹，则屏上第三条亮纹到中心距离为3x1.用0.6 m光入

12、射，设条纹宽度为x2，则x2=2，设此时屏上有x条亮纹，则有xx2=3x1x2=31代入数据解之得x=2 两侧各有2条亮纹.答案： 215.（10分）如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n.一束光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？（设真空中的光速为c，临界角C=arcsin)解析：若要使光在该光导纤维内行进时间最长，就要求光在光导纤维内的路程最长，这就要求每一次反射时，入射角最小，入射角恰为临界角C.当=C时，光的路程最长，所用时间也最长，设为tmax，此时，光束在沿光导纤维方向的速度分量为vsin，则光在穿过光导纤维时有L=vsinC·tmax解得tmax=.答案：16.(10分）在折射率为n、厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以角