【新高考】2012-2020浙江省高考物理专项分类汇编之专题17 光学 题目+答案

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专题17 光学
1、(浙江.2012)8．（10分）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示．
在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；（请画到右图上）
（1）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=　 　（保留3为有效数字）
（2）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和　 　（填“A”或“B”）．
2、(浙江.2013)16． 与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是(　　)
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
3、(浙江.2013)14． “物理3?5”模块(10分)
小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.
甲　　　　　　　　　　乙
(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νC＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.
4、(浙江.2014)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
5、(浙江.2017)16.图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝和间距为0.80mm，双缝到屏的距离为0.80m，波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝和上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线上方第一条亮纹中心位置在处，第三条亮纹中心位置在处，现有1号、2号虫子分别从和出发，以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，假定两只虫子爬行速度均为，正确的是：
A.1号虫子运动路程比2号短 B.两只虫子运动的时间差为0.2s
C.两只虫子运动的时间差为1.0s D.已知条件不够，两只虫子运动的时间差无法计算
6、(浙江.2018)21．（4分）【加试题】（1）细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为______mm。图1中的______（填“a”或“b”）是细丝Ⅱ的衍射图样。
（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示，白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，与光屏的距离为D，则条纹间距△x=_______。随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上_______（填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。
7、(浙江.2019)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）。则（ ）
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，则相应激发态的电离能ΔE1>ΔE2
8、(浙江.2020)4.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
9、(浙江.2020)13.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（　　）
A. 玻璃砖折射率为1.5
B. 之间的距离为
C. 光在玻璃砖内的传播速度为
D. 光从玻璃到空气的临界角为30°
专题17 光学 参考答案
1、(浙江.2012)8．
解：作图如下，注意
（1）假设每小格边长为1，得
（2）由P1P3射入后，第一次折射时入射角大于折射角，第二次折射时折射角大于入射角，经过A点，光路如下图红线，若从B点射出，如下图蓝线，则不能保证上述条件
故答案为：
（1）1.51（±0.03）
（2）A
2、(浙江.2013)16．C　
解： 月全食的示意图如图所示．
月全食发生时，月球处于地球的本影区．从原理上来说，地球上的人不会看到月亮．为什么会看到“红月亮”呢？是因为有一部分太阳光经过地球大气层的折射后，波长较短的蓝紫光大部分被吸收了，而波长较长的红光更多地照向月球表面，所以“红月亮”是地球大气对太阳光的折射造成的．
月全食是自然现象，小虎看到整个月球是暗红色，也是自然现象，不是人用红色激光照射的结果，故A错．月全食时月球在地球的背面，地球反射的光不会照向月球，故B错．月全食时，太阳光无法直接照到月球，即使照到也不具备发生光的干涉的条件，即使具备发生光的干涉的条件，干涉图样也应该是条纹状的，故D错．用排除法也应该选C.
3、(浙江.2013)14．(1)阳极
(2)(5.12～5.18)×1014　(3.39～3.43)×10－19
(3)(1.21～1.25)×10－19
解：(1)电路图为利用光电管产生光电流的实验电路，.光电子从K极发射出来，故K为光电管的阴极，A为光电管的阳极．
(2)遏制电压对光电子做负功，有eUC＝Ek＝hν－W0，结合图像，当UC＝0时，极限频率ν0＝5.15×1014 Hz，故逸出功W0＝hν0＝3.41×10－19 J.
(3)光电子的最大初动能Ek＝hν－W0＝hν－hν0＝1.23×10－19 J.
4、(浙江.2014)18．CD　
解：本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，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Δx＝λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D正确．
5、(浙江.2017)16.答案：AB
解：根据双缝干涉相邻亮纹间距公式得出相邻亮条纹间距为5mm,则得出p1p2在屏幕上的坐标粉笔为0.5mm,1.5mm，那么1号虫子从S1到P1的路程为800.9mm，2号虫子从S2到P2的路程为801.1mm，故A正确，已知路程差为0.2mm可以得出时间差为0.2s，故B正确CD错误。
6、(浙江.2018)21．答案：（1）0.996~1.000， a
（2），不能
解：（1）根据螺旋测微器的读数规则，可知固定刻度的1mm刻度已出，估计到0.001mm?，读数为1.000mm。
由a和b图比较可知衍射b明显，细丝越细，衍射越明显，故a图是细丝II的衍射图样。
（2）平面镜反射可以等效看成是从单缝及其在平面镜中的虚像发出的两列光干涉，即间距为2h的两条双缝干涉，所以。
虽然，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，但白炽灯的光通过滤光片后直接通过双孔不能形成稳定的相位差，并不成为相干光。干涉的条件是频率相等，振动方向相同，相位差恒定，而光波是概率波，随机发射，即使两个光源同时打开也不能保证相遇的两光波一定是恒定相位差。一定要用一分为二的方法获得相干光，所以，双缝干涉实验需要在双缝前再加一条单缝。
7、(浙江.2019)14.答案：BD
解：由于在其他条件相同的情况下波长为λ1的光的干涉条纹间距大于波长为λ2的干涉条纹间距，由，可得：λ1＞λ2。
A、由光子的动量：P=，则：P1＜P2．故A错误；
B、由：可知，两种光子的频率关系为：γ1＜γ2，即2的频率较大，根据介质的折射率与频率的关系可知它们的折射率：n1＜n2 由临界角与折射率的关系：
则这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1＞C2，故B正确；
C、这两束光都能使某种金属发生光电效应，由光电效应方程：Ekm=hγ-W，其中W为金属的逸出功，可知频率越大的光对应的光电子的最大初动能越大；
又由：Ekm=eU遏止
则频率越大，遏止电压越大，所以遏止电压：U2＞U1．故C错误；
D、根据玻尔理论，当发生跃迁时辐射出的光子的能量：E=Em-En；都是跃迁到n=2能级，则m相同，n越大，则放射出的光子的能量值越大，由于γ1＜γ2，所以能级m1＜m2，即2的能级更大。
结合氢原子电离时需要的能量为能级对应能量值的负值可知，相应激发态的电离能△E1＞△E2．故D正确。
故选：BD。
根据干涉条纹的宽度的特点判断波长的大小关系；由：判断光子的能量与光子的频率关系；由p=判断光子的动量；由光的频率与折射率的关系判断折射率，然后判断临界角；根据光电效应方程与动能定理分析遏止电压；根据玻尔理论分析跃迁和电离能。
该题涉及的知识点较多，解决本题的关键是 知道干涉条纹的宽度公式，知道波长和频率的关系，知道能级间跃迁所满足的规律，即Em-En=hv。
8、(浙江.2020)4.答案：D
解：AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A错误，B错误；
CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确。
故选D。
9、(浙江.2020)13.答案：C
解：AB．作出两种情况下的光路图，如图所示
设，在A处发生全反射故有
由于出射光平行可知，在B处射出，故
由于
联立可得，，故AB错误；
C．由
可得，故C正确；
D．由于
所以临界角不为30°，故D错误。
故选C。
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