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1、2022-2023年物理选修3-5光学试题及答案详解 (I)一、选择题（每小题3分，共60分）1光线以某一入射角从空气射人折射率为的玻璃中，已知折射角为30，则入射角等于（） A.30 B.45C.60 D.752红光和紫光相比，（ ）A. 红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小ab空气玻璃3一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为na和nb
2、，a、b在玻璃中的传播速度分别为va和vb，则（ ） Ananb BnavbDvav2 C.nln2、v1v2 D.nln2、v1v25如图所示，一束细的复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O点，经折射分为a、b两束光，分别由P、Q两点射出玻璃体。PP、QQ均与过O点的界面法线垂直。设光线a、b在玻璃体内穿行所用时间分别为ta、tb，则ta: tb等于（）（A）QQ:PP （B）PP:QQ （C）OP:OQ （D）OQ:OPbcao6图示为一直角棱镜的横截面，。一平行细光束从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=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（ ）A从ab面射
3、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7一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（ ）8如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（ ） 红光的偏折最大，紫光的偏折最小 红光的偏折最小，紫光的偏折最大玻璃对红光的折射率比紫光大 玻璃中紫光的传播速度比红光大9在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是 （ ） A.光的折射现象、色散现象 B.光的反射现象、干涉现象C.光的衍射现象、偏振现象 D.光的直线传播现象、光电效应现象10光纤通信是一种现代通信手
4、段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络。下列说法正确的是 （ ） 光纤通信利用光作为载体来传播信息 光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理光导纤维传递光信号是利用光的色散原理目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝11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，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n1。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 12在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子
5、间距相近已知中子质量m=167x1027kg，普朗克常量h=663x1034Js，可以估算德布罗意波长=182x10-10m的热中子动能的数量级为（ ） (A)1017J (B)1019J (C)1021J (D)1024 J13已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，A 当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B 当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C 当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大14 水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为 A.2 h tan(arc sin) B.2 h tan
6、(arc sin n) C.2 h tan(arc cos) D.2 h cot(arc cos n)15. 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜，下列说法中正确的是（）A、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射B、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射C、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射D、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射16人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是 （A）牛
7、顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 （B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性 （C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波 （D）光具有波粒两象性性17空气中两条光线 a和 b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如 图 1所示。方框内有两个折射率 n=1.5的玻璃全反射棱镜。图 2给出了两棱镜四种放 置方式的示意图，其中能产生图 1效果的是18两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了图所示的折射现象（）。下列结论中正确的是A光束b的频率比光束a低B在水中的传播速度，光束a比光束b小C水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比
8、光束a的临界角大19现有a、b、c三束单色光，其波长关系为.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定A.a光束照射时，不能发生光电效应B.c光束照射时，不能发生光电效应C.a光束照射时，释放出的光电子数目最多D.c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小20.OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如题20图所示，由此可知A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.a光的频率比b光的高D.a光的波长比b光的长题号12345678910答案题号
9、11121314151617181920答案二、计算题（共40分）21人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为，求该紫外线的波长（电子质量，普朗克常量，）22如图所示，一路灯距地面的高度为h，身高为l的人以速度v匀速行走(1)试证明人头顶的影子做匀速运动；(2)求人影长度随时间的变化率。23如图所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率n =的透明液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，平面镜MN与底面成45角放置，若容器高为2dm，底边半径为（1+）dm，OM = 1d
10、m，在容器中央正上方1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺，求光源 S 发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度。（不考虑容器侧壁和液面的反射）24一种用于激光治疗的氦分子激光器，输出337.1nm 波长的激光，激光脉冲的时间约为10 -9s，输出脉冲时的功率为106W，每秒输出的脉冲个数是100个。（1）这种激光的频率是多少？属于电磁波谱中的哪个波段？（2）这种激光器的平均输出功率是多少？25如图所示，透明介质球球心位于O，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质的C点，DC与AB的距离H=R/2，若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，
11、作出光路图，并算出介质的折射率。261801年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验) (1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离x的表达式答案：题号12345678910答案CBADBABDBBCAD题号11121314151617181920答案DCABAABCDBCABD21323*10-7m
12、22、(1)设t0时刻，人位于路灯的正下方O处，在时刻t，人走到S处，根据题意有OSvt 过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M 为t时刻人头顶影子的位置，如图l所示，OM 为头顶影子到0点的距离由几何关系，有解式、得。因OM 与时间t成正比，故人头顶的影子做匀速运动。(2)由图l可知，在时刻t，人影的长度为SM，由几何关系，有SM=OMOS 由式得 因此影长SM与时间t成正比，影长随时间的变化率。解：光路如图，光线经反射后到达介质与空气的界面时，入射角i=r ，由折射定律可得折射角r= i，折射光线PQ与入射光线DC平行，则POA=COA=isin i= H/R =R/2R = /2i=600，折射角r = i/2 = 300sin r= 1/2折射率 sin i/ sinr = 23、解：作图找出发光点S在平面镜中的像点S，连接SM延长交直尺于H点，MH沿竖直方向，连接SP，在RtPR S中，R S=dm ， PR=3 dm ， r =300 由折射定律可得：sin i/sin r = n 解得sin i = /2 ，i = 450 ，刻度尺上被照亮的范围QH = 1 dm+ dm = （1+）dm 24、 解：（1）f= c/= 3108 / 337.110-9 HZ=8.91014 HZ ，属于紫外线 （2）=10010-9106W= 0.1W
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