2011-2020年高考物理试卷分类汇编之103.光学综合（含答案及解析）

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第 103节 光学综合
1. 2014年理综天津卷
8．一束由两种频率不同的单色组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a，b两束，如图所示，则a、b两束光（ ）
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效率，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
【答案】AB
【解析】由题图可知，在玻璃中，a光折射率大于b光，所以玻璃中的光速a小于b，A正确。由全反射可知，同种介质中a的折射率大于b，则临界角a小于b，B正确。a光波长小于b光，则双缝干涉中，a光的相邻亮条纹间距小，C错。a光频率大于b光，因此a光的光子能量大，在光电效应中，逸出电子的最大初动能更大，D错。
2. 2014年理综浙江卷
18.关于下列光学现象，说法正确的是
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气向射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
【答案】CD
【解析】蓝光的频率大于红光的频率，水对蓝光的折射率较大，由，故蓝光的传播速度比红光小，选项A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D正确．
3.2012年理综四川卷
18．a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示。用a、b两束光
A．先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横波
B．先后照射某金属，a光照射时恰能逸出光电子，b光照射时也能逸出光电子
C．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光也不能进入空气
D．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a光的反射角比b光的反射角大
答案：C
解析：确定光是横波应该用光的偏振实验，故A错；由题图可知a光的折射率大于b光的折射率，可知a光的频率大于b光的频率，根据光电效应规律，b光照射时一定不能逸出光子，B错；因为sinC=1/n，所以a光发生全反射的临界角较大，故C正确；由光的反射定律可知，二者反射角应该相同，故D错。正确答案：C
4.2012年理综天津卷
6、半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖， 两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示：则a、b两束光，
A在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大
B以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大
C若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能
D分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大
答案：ACD
解析：当光由光密介质（玻璃）进入光疏介质（空气）时发生折射或全反射，b发生全反射说明b的入射角大于或等于临界角，a发生折射说明a的入射角小于临界角，比较可知在玻璃中a的临界角大于b的临界角；根据临界角定义有，玻璃对a的折射率小；根据在玻璃中a光的速度大，A正确；通过色散现象分析比较a的折射率小，a光的频率小波长大；双缝干涉相邻亮条纹间距大小与波长成正比，a光的相邻亮条纹间距大，D正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，频率小的a光能发生光电效应，则频率大的b光一定能，C正确；根据折射定律，在入射角i相同时b的折射率大则折射角r小，B错误。
5.2015年理综天津卷2、中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子?涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光 （ C ）
A、在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B、以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大
C、分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能
D、以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
解析：由图可知，光线a的折射率大于b，根据可以确定a光在同种玻璃中速度小于光速，故A错误；以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大，故B错误；根据光的频率越大光子能量越大，就越容易发生光电效应，C正确；根据，折射率越大，越容易发生全反射，在水外越不容易看到，D错误。故选C。
6.2015年理综北京卷24．（20分）真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示。光照前两板都不带电。以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变，a和b为接线柱。已知单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为Ekm，元电荷为e。
⑴求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短；
⑵图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r；
⑶在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设为P；单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk。请推导证明：P=ΔEk。
解：(1) 光照射A板后，A板发出的电子不断打到B板上，在AB间形成电场，将阻碍后续的电子向B板运动，当AB间的电势差达到最大值时，以最大初动能从A板逸出的电子也刚好不能到达B板，由到动能定理可得，
短路时在上A板上方设置与A平行等大的参考平面，时间t内通过参考平面的电荷量为Q=Nte,根据电流的定义式 可得，
(2) 电源电动势等于开路路端电压故，，由 闭合电路欧姆定律得，
(3)设单位时间内到达B板的电子数为N’，则电路中的电流 ，
则外电阻消耗的功率
光电子在两极板中运动时，两极板间电压为U,每个电子损失的动能
则单位时间内到达B板的电子损失的总动能
因此
7.2019年浙江选考卷14.【加试题】波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距。则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量） （ ）
A．这两束光的光子的动量p1>p2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压Uc1>Uc2
D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n=2能级时产生的，则相应激发态的电离能
答案：BD
解析：根据双缝干涉的条纹间距，可知同一实验装置，间隔越大，说明波长越长，频率越小，折射率n越小。所以n1C2 ，B对；根据，光的频率越大，逸出电子的初动能越大，则遏止电压越大，波长为λ1的光的频率小，所以Uc18.2017年天津卷2．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是
A．若增大入射角i，则b光先消失
B．在该三棱镜中a光波长小于b光
C．a光能发生偏振现象，b光不能发生
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低
【答案】D
【解析】设折射角为，在右界面的入射角为β， +β=A，根据折射定律：，若增大入射角i，折射角增大，β减小，而β增大才能使b光发生全反射，故A错误；由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率，（na< nb），则a光的波长大于b光的波长，（λa>λb），故B错误；
根据光电效应方程和遏止电压的概念可知，最大初动能，再根据动能定理：，即遏止电压，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，因为折射率na< nb，则a光的频率小于b光的频率，（），a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确；光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C错误。
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