2020年高考物理真题分类汇编 光学部分(含解析)

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名称 2020年高考物理真题分类汇编 光学部分(含解析)
格式 rar
文件大小 1.0MB
资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2020-07-30 17:25:46

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2020年高考物理真题分类汇编——光学部分
一.选择题(共8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
39484304083052.(2020?浙江)在抗击新冠病毒的过程中,广泛使用了红外体温计测量体温,如图所示。下列说法正确的是(  )
A.当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线
B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D.红外体温计是依据人体温度越高,辐射的红外线强度越大来测体温的
3.(2020?天津)新冠肺炎疫情突发,中华儿女风雨同舟、守望相助,筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪,通过人体辐射的红外线测量体温,防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒,为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较(  )
A.红外线的光子能量比紫外线的大
B.真空中红外线的波长比紫外线的长
C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D.红外线能发生偏振现象,而紫外线不能
4.(2020?江苏)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是(  )
A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小
C.I减小,λ增大 D.I减小,λ减小
35102806254755.(2020?山东)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光,经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点,经S2出射后直接传播到O点,由S1到O点与由S2到O点,光传播的时间差为△t.玻璃片厚度为10λ,玻璃对该波长光的折射率为1.5,空气中光速为c,不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是(  )
A.△t= B.△t= C.△t= D.△t=
6.(2020?浙江)如图所示,圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角θ=60°时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则(  )
340550578740A.玻璃砖的折射率为1.5
B.OP之间的距离为R
C.光在玻璃砖内的传播速度为c
D.光从玻璃到空气的临界角为30°
468185574930007.(2020?浙江)如图所示,一束光与某材料表面成45°角入射,每次反射的光能量为入射光能量的k倍(0<k<1)。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1﹣k2)倍,则该材料折射率至少为(  )
right400685A. B. C.1.5 D.2
right985520008.(2019?天津)如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时,下述光路图中正确的是(  )
二.多选题(共2小题)
right5295909.(2020?山东)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源,DE与三棱镜的ABC面垂直,D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为,只考虑由DE直接射向侧面AA'C'C的光线。下列说法正确的是(  )
A.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的
B.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的
C.若DE发出的单色光频率变小,AA′C′C面有光出射的区域面积将增大
D.若DE发出的单色光频率变小,AA′C′C面有光出射的区域面积将减小
right37782510.(2020?浙江)如图所示,波长为λa和λb的两种单色光射入三棱镜,经折射后射出两束单色光a和b,则这两束光(  )
A.照射同一种金属均有光电子逸出,光电子最大初动能Eka>Ekb
B.射向同一双缝干涉装置,其干涉条纹间距△xa>△xb
C.在水中的传播速度va<vb
D.光子动量pa<pb
三.填空题(共1小题)
11.(2020?江苏)我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯(内层玻璃)的折射率比外套(外层玻璃)的   (选填“大”或“小”)。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°,则该内芯的折射率为   。(取sin43°=0.68,cos43°=0.73,结果保留2位有效数字)
四.解答题(共2小题)
12.(2020?新课标Ⅱ)直角棱镜的折射率n=1.5,其横截面积如图所示,图中∠C=90°,∠A=30°.截面内一细束与BC边平行的光线,从棱镜AB边上的D点射入,经折射后射到BC边上。
(i)光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由;
(ii)不考虑多次反射,求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
right86360
13.(2020?新课标Ⅲ)如图,一折射率为的材料制作的三棱镜,其横截面为直角三角形ABC,∠A=90°,∠B=30°.一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。
right-140970
2020年高考物理真题分类汇编——光学部分
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.【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。
2.【解答】解:AB、物体在任何时候都会发出红外线,温度越高,辐射红外线的能力越强,所以人体在任何时候都会辐射红外线,故AB错误;
C、红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的,不是体温计发出的红外线,故C错误;
D、红外体温计是依据人体温度越高,辐射的红外线强度越大来测体温的,故D正确。
故选:D。
3.【解答】解:A、红外线的频率比紫外线的小,根据光子能量公式E=hv,可知红外线的光子能量比紫外线的小,故A错误;
B、根据电磁波谱可知,真空中红外线的波长比红光要长,而紫外线的波长比紫光要短,所以真空中红外线的波长比紫外线的长,故B正确;
C、因为红外线和紫外线都属于电磁波,所以在真空中红外线的传播速度与紫外线的一样大,都是光速c,故C错误;
D、因为红外线和紫外线都属于电磁波,而电磁波是横波,所以红外线和紫外线都能发生偏振现象,故D错误。
故选:B。
4.【解答】解:根据黑体辐射实验的规律可知,随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度I都有增强,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故若人体温度升高,则人体热辐射强度I增大,辐射强度极大值对应的波长λ减小,故B正确,ACD错误。
故选:B。
5.【解答】解:由于玻璃对该波长光的折射率为n=1.5,则光在该玻璃中传播速度为:v

光从S到S1和到S2的时间相等,设光从S1到O点的时间为t1,从S2到O点的时间为t2,O点到S2的距离为L,则有:
t1=+
t2=
光传播的时间差为:△t=t1﹣t2=﹣=,故A正确、BCD错误。
故选:A。
6.【解答】解:ABD、根据题意可知,当光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射,如图甲所示;
当入射角θ=60°时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行,则光线折射光线与垂直于OP的夹角相等,故光路如图乙所示。
对图甲根据全反射的条件可得:sinC==
对图乙根据折射定律可得:n=
其中sinα=
联立解得:OP=,n=,临界角为:C=arcsin,故ABD错误;
C、光在玻璃砖内的传播速度为:v==c,故C正确。
故选:C。
7.【解答】解:这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1﹣k2)倍,说明经过两次反射进入材料后会发生全反射,光路图如图所示,
设折射率为n,在B点的折射角为θ,则全反射角为90°﹣θ,根据折射定律知
=n…①
=n…②
联立解得:n=,故A正确,BCD错误。
故选:A。
8.【解答】解:分析光电流和电压的关系图象,结合光电效应方程可知,eU=Ek=hγ﹣W,即遏止电压大的,入射光的频率大,故,频率大的折射率大,折射率大的通过三棱镜时,光线偏转的厉害,故b光偏转厉害,故C正确,ABD错误。
故选:C。
二.多选题(共2小题)
9.【解答】解:AB、由题意可知:==,可知临界角为45o,因此从D点发出的光,竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘,同时C点也恰好是出射光线的边缘,如图所示:
因此光线只能从MC段射出,根据几何关系可知,M恰好为AC的中点,因此在平面上有一半的面积有光线射出,故A正确,B错误;
CD、由于频率越高,折射率越大,当光源发出的光的频率变小,折射率也会变小,导致临界角会增大,这时M点上方也会有光线出射,因此出射光线区域的面积将增大,故C正确,D错误。
故选:AC。
10.【解答】解:由图看出,a的偏折角小,则玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,所以a光的频率小于b光的频率;
A、a的频率小,由光电效应方程:Ek=hγ﹣W,可知照射同一种金属均有光电子逸出,光电子最大初动能EKb>EKa,故A错误;
B、a的折射率较小,频率较小,波长较长,而双缝干涉条纹间距与波长成正比,所以相邻暗条纹间距a光的较大,故B正确;
C、a光的折射率小,由v=分析知,在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度,故C错误;
D、光子的动量:P==,可知b的动量大,故D正确;
故选:BD。
三.填空题(共1小题)
11.【解答】解:光纤通信过程光从内层玻璃射向外层玻璃时要发生全反射,因此内层玻璃的折射率大于外层玻璃的折射率;
根据临界角公式:sinC=可知,
玻璃的折射率:n=≈1.5;
故答案为:大;1.5。
四.解答题(共2小题)
12.【解答】解:(i)光路图如图所示:
设光线在D点的入射角为i,折射角为r,折射光线射到BC边的E点,
设光线在E点的入射角为θ,根据几何关系有θ=90°﹣(30°﹣r)>60°…①
根据题中所给数据sin…②
即θ大于全反射的临界角,因此光线在BC边上的E点会发生全反射;
(ii)设光线在AC边上的F点射出棱镜,光线的入射角为i′,折射角为r′,根据几何知识、反射定律以及折射定律有i=30°…③
i′=90°﹣θ…④
sini=nsinr…⑤
nsini′=sinr′…⑥
联立①③④⑤⑥解得:sinr′=
根据几何知识可知,r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。
答:(i)光线在BC边上会发生全反射;
(ii)不考虑多次反射,从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值为。
13.【解答】解:如图(1)所示,
设从D点入射的光线经过折射后恰好射向C点,光在AB边上的入射角为θ1,折射角为θ2,根据折射定律有sinθ1=nsinθ2,
设从DB范围内入射的光折射后在BC边上的入射角为θ′,
根据几何知识有θ′=30°+θ2
代入数据解得θ2=30°,θ′=60°,
则sin,
故从BD范围入射的光折射后在BC边上发生全反射,反射光线垂直于AC边,AC边上全部有光射出,
设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为θ″,
如图(2)所示,
根据几何关系有θ″=90°﹣θ2=60°,
所以,
即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射,反射光线垂直射到BC边上,
设BC边上有光射出的部分为CF,
根据几何关系有CF=AC?sin30°,
AC边与BC边有光射出区域的长度的比值为。
答:AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值为2。
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