2011-2020北京10年高考真题物理汇编：光学(教师版)

1/12011-2020北京10年高考真题物理汇编：光学一．选择题（共13小题）1．（2020•北京）以下现象不属于干涉的是（）A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C．白光经过三棱镜得到彩色图样 D．白光照射水面油膜呈现彩色图样2．（2019•北京）光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV第一组1234.04.04.0弱中强2943600.90.90.9第二组4566.06.06.0弱中强2740552.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的是（）A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eV D．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大3．（2019•北京）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（）A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大4．（2018•北京）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（）A．干涉条纹消失 B．彩色条纹中的红色条纹消失 C．中央条纹变成暗条纹 D．中央条纹变成红色5．（2017•北京）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，则光束a可能是（）A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光6．（2017•北京）2017年年初，我国研制的“大连光源”﹣﹣极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm＝10﹣9m）附近连续可调的世界上首个最强的极紫外激光脉冲，大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s，真空光速c＝3×108m/s）（）A．10﹣21J B．10﹣18J C．10﹣15J D．10﹣12J7．（2017•北京）物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（）A．天线发出的两种无线电波必须一样强 B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉 C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合8．（2014•北京）以往，已知材料的折射率都为正值（n＞0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n＜0），称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i与折射角γ依然满足＝n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）．若该材料对于电磁波的折射率n＝﹣1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（）A． B． C． D．9．（2013•北京）如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b．下列判断正确的是（）A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B．a光的频率大于b光的频率 C．在真空中a光的波长大于b光的波长 D．a光光子能量小于b光光子能量10．（2013•北京）以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（）A． B． C．U＝2hν﹣W D．11．（2012•北京）一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（）A．速度变慢，波长变短 B．速度不变，波长变短 C．频率增高，波长变长 D．频率不变，波长变长12．（2012•北京）“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成，若在结两端加一恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v＝kU，已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象为原理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（）A． B． C．2he D．13．（2011•北京）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）A．增大S1与S2的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光

2011-2020北京10年高考真题物理汇编：光学参考答案一．选择题（共13小题）1．【分析】白光过杨氏双缝形成彩色图样属于干涉现象；白光照射肥皂泡和水面油膜属于薄膜干涉；白光过三棱镜得到彩色图样属于光的色散；【解答】解：A、用白光做光源，根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ知，不同波长的，条纹宽度不一，则得到彩色的干涉条纹，B、肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的，是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的，C、阳光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散现象，不属于干涉现象，D、水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，本题选现象不属于干涉的，故选：C。【点评】考查光的干涉、光的色散现象，理解它们的原理与区别，注意色散与干涉的区别。2．【分析】根据光子能量的大小分析是否为同频率的光子；根据光电效应方程求出两组实验中金属板的逸出功，从而确定是否为同种金属；根据光电效应方程分析光电子的最大初动能；根据表格数据分析光电流的大小与光的强度的关系。【解答】解：A．第一组实验时，光子能量为4.0eV，第二组实验时，光子能量为6.0eV，可知两组实验采用了不同频率的入射光，故A正确；B．根据光电效应方程Ek＝hv﹣W，可得第一组实验对应金属板的逸出功为W＝4.0eV﹣0.9eV＝3.1eV，第二实验对应金属板的逸出功为W'＝6.0eV﹣2.9eV＝3.1eV，有W＝W'，则可知两组实验所用的金属板材质相同，故B错误；C．若入射光子的能量为5.0eV，根据光电效应方程Ek＝hv﹣W，可得逸出光电子的最大动能为Ek＝5.0eV﹣3.1eV＝1.9eV，故C正确；D．由表格中的数据可知，在产生光电效应的前提下，对同种频率的入射光而言，入射光的强度越大，光电流越大，所以若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大，故D正确。本题选不正确的，故选：B。【点评】解决本题的关键掌握光电效应方程，知道同一种金属，逸出功相同，知道最大初动能与遏止电压的关系，并能灵活运用，掌握光电流的大小与光的强度的大小关系。3．【分析】根据干涉条纹与衍射条纹的区别：干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大。【解答】解：干涉条纹在光屏上观察到的图案是间距相等的条纹图象，而衍射条纹中，中间的亮纹的宽度最大，向两边渐渐减小，因此甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。故选：A。【点评】考查干涉与衍射条纹的应用，掌握两者的区别与联系，理解干涉的条件，与明显的衍射的条件。4．【分析】发生干涉的条件是两列光的频率相同。白光通过红色滤光片剩下红光，仍满足干涉条件，即能发生干涉现象。【解答】解：A、在双缝中，仍是频率相同的红光，因此能发生干涉现象，故A错误；B、由于只有红光干涉条纹，因此不会出现彩色条纹，也没有彩色条纹中的红色条纹消失现象，故B错误；C、在中央条纹，满足光程差为零，则是明条纹，并不变成暗条纹，故C错误；D、得到白光的干涉条纹后，在光源与单缝之间加上红色滤光片，在双缝中的，由于红光的频率相同，则能发生干涉，但不是彩色条纹，而是明暗相间的红色条纹，故D正确。故选：D。【点评】解决本题的关键知道光发生干涉的条件：两列光的频率必须相同。5．【分析】根据两光对应的折射角可确定折射率大小，进而确定频率关系确定光束的性质。【解答】解：光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a的频率大于b的频率，给出的各色光中频率大于蓝光的只有紫光，故D正确，ABC错误。故选：D。【点评】本题主要考查了折射定律的直接应用，要求同学们能根据偏折角的关系判断折射率及频率的关系；同时还要熟记可见光中各种颜色的单色光的频率大小关系。6．【分析】根据光子波长，结合E＝求出光子具有的能量，确定能够电离一个分子能量的数量级。【解答】解：能够电离一个分子的能量为E＝＝J＝1.98×10﹣18J，故B正确，A、C、D错误。故选：B。【点评】解决本题的关键知道光子能量与光子波长的关系，结合公式分析求解，基础题。7．【分析】当两波的频率相同，可以发生干涉，两波源连线的中垂线上的点到两波源的路程差为零，都是加强点。【解答】解：A、干涉要求两波源的频率相同，而强度没有要求，故A错误。B、由于无线电波以光速传播，根据知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，故B错误。C、空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍。所以两种电波的波峰与波峰叠加最强分布是固定的，而且λ1≠λ2，所以无线电波各自在空间的强弱分布不重合，不过中垂线都是加强点，故C正确，D错误。故选：C。【点评】解决本题的关键知道干涉的条件，知道当飞机沿两波源中垂线降落时，路程差为零，为振动加强点，接收到的信号最强。8．【分析】该材料对于电磁波的折射率n＝﹣1，则折射光线与入射光线位于法线的同侧，且折射角等于入射角．【解答】解：由折射定律：＝﹣1得：sini＝﹣sinr即折射角和入射角等大，且位于法线的同侧，故B正确。故选：B。【点评】本题属于信息题目，结合学过的知识点延伸拓展，考查学生提取信息以及学习的能力．9．【分析】根据光线的偏折程度，比较光的折射率大小，从而得出频率、波长、光子能量的大小关系．【解答】解：A、因为a光的偏折程度大于b光，所以对a光的折射率大于对b光的折射率。故A错误；B、折射率大，频率大，所以a光的频率大于b光的频率，根据E＝hv知，a光的光子能量大于b光的光子能量。故B正确，D错误；C、因为a光的频率大，根据c＝λf知，则a光的波长小。故C错误。故选：B。【点评】解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较出光的折射率的大小，知道折射率、频率、波长等大小关系．10．【分析】根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W，以及Ekm＝eU进行分析．【解答】解：根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nhv，n＝2，3，4…则有：eU＝nhv﹣W，解得．知B正确，A、C、D错误。故选：B。【点评】解决本题的关键是掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系．11．【分析】该题考查了单色光在不同的介质中，波长、变速的变化情况，通过和v＝λf结合在不同的介质中光的频率不变可得出正确结果。【解答】解：一束单色光经由空气射入玻璃，是由光疏介质进入光密介质，由可知，光的传播速度变慢；一单色光在不同的介质中传播时频率不变，由v＝λf可知，波长变短；综上所述可知选项A正确，选项BCD错误。故选：A。【点评】光从真空（或空气中）射入某种介质时，频率是不会变化的；会熟练的应用判断光速的变化情况，应用v＝λf判断波长的变化情况；同时还要了解同种介质对不同频率的光的折射率是不同的。12．【分析】物理公式确定了物理量之间数值的关系，同时也就确定了物理单位间的关系，本题根据单位进行判断．【解答】解：物理公式两边的单位是相同的，根据公式v＝kU，，故其单位为s﹣1•V﹣1；普朗克常量h的单位是J•s，e的单位是C；根据公式W＝qU，1J＝1V•C，故1Js＝1VCs，故1s﹣1•V﹣1＝1，故的单位是s﹣1•V﹣1；故选