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1、专题十五 光学高考物理高考物理 (北京市专用)1.(2017北京理综,14,6分)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.紫光考点一光的折射、全反射和色散考点一光的折射、全反射和色散A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组五年高考答案答案D本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于b光是蓝光,故只有D选项符合题意。知识归纳知识归纳色光中相关物理
2、量的变化2.(2014北京理综,20,6分,0.83)以往,已知材料的折射率都为正值(n0)。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(n0),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r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)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()答案答案B折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。因为材料折射率n=-1,电磁波由空气进入介质时,sin=-sin(-),得=,则C项错
3、。故正确选项为B。考查点考查点折射率、折射定律。审题关键审题关键折射线和入射线位于法线同侧;折射率n=-1,意味着出射角等于入射角。3.(2013北京理综,14,6分,0.93)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光光子能量答案答案B由光路图知,a光比b光的偏折程度大,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,a光的频率大于b光的频率,A选项错误,B选项正确;光在真空中的波长=,故频率大的光波长短,C选项错误;
4、光子能量E=h,为光的频率,故频率越大,光子能量越大,D选项错误。考查点考查点折射定律、折射率、色散、光的波长、频率和光子能量。思路点拨思路点拨由图中的折射情况先确定玻璃对a、b光的折射率关系,再确定a、b光的频率关系,进而由频率确定其他量的情况。4.2018课标,34(2),10分如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点做AB边的垂线交直线DF于E;DE=2cm,EF=1
5、cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)B B组组统一命题、课标卷题组统一命题、课标卷题组答案答案解析解析本题考查折射定律。过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在D点的折射角为,如图所示。根据折射定律有nsin=sin式中n为三棱镜的折射率。由几何关系可知=60EOF=30OEF中有EF=OEsinEOF由式和题给条件得OE=2cm根据题给条件可知,OED为等腰三角形,有=30由式得n=解题关键解题关键解答本题的关键是根据题设条件,画出光路图,利用图中几何关系,列方程求解。5.2018课标,34(2),10分如图,ABC是一直角三
6、棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点。不计多次反射。()求出射光相对于D点的入射光的偏角;()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?解析解析本题考查光的折射和全反射、折射率。()光线在BC边上折射,由折射定律有sini1=nsinr1式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC边上的入射角和折射角。光线在AC边上发生全反射,由反射定律有r2=i2式中i2和r2分别是该光线在AC边上的入射角和反射角。光线在AB边上发生折射,由折射定律有nsini3=sinr3
7、答案答案()60()nnsini3式中C是全反射临界角,满足nsinC=1由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为n绿蓝,故选项A、C、D正确。答案答案ACD解题关键解题关键熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系。5.(2010北京理综,14,6分)对于红、黄、绿、蓝四种单色光,下列表述正确的是()A.在相同介质中,绿光的折射率最大B.红光的频率最高C.在相同介质中,蓝光的波长最短D.黄光光子的能量最小答案答案C在红、黄、绿、蓝四种单色光中,蓝光的折射率最大,频率最高,波长最短,光子能量最大。C组组教师专用题组教师专用题组1.(2017北京理综,18,6分)2017年年初,我国研制
8、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=6.610-34Js,真空光速c=3108m/s)()A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J考点三光的粒子性考点三光的粒子性A A组组自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组答案答案B本题考查光子能量。由题意知,电离一个分子的能量等
9、于照射分子的光子能量,E=h=h=210-18J,故选项B正确。审题指导审题指导题目信息提取此题为新科技背景下的信息题,从题中提取有用信息,成为解答此题的关键,从题中应提取到如下有用信息:照射并使分子电离的激光波长为=100nm=10-7m,照射不会把分子打碎,说明光子能量几乎全部用来使分子电离,所以只要计算激光脉冲光子能量即可。2.(2013北京理综,20,6分,0.53)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
10、而形成多光子光电效应,这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率的强激光照射阴极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K、A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.U=-B.U=-C.U=2h-WD.U=-答案答案B同频率的光照射阴极K,普通光不能使其发生光电效应,而强激光能使其发生光电效应,说明一个电子吸收了多个光子。设吸收的光子个数为n,光电子逸出的最大初
11、动能为Ek,由光电效应方程知:Ek=nh-W(n2);光电子逸出后克服电场力做功,由动能定理知Ek=eU,联立上述两式得U=-(n2),当n=2时,即B选项,其他选项均不可能。考查点考查点光电效应。思路点拨思路点拨电子一次吸收的能量只能是一个光子能量的整数倍,本题中倍数n2。3.(2018课标,17,6分)用波长为300nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19J。已知普朗克常量为6.6310-34Js,真空中的光速为3.00108ms-1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A.11014HzB.81014HzC.21015HzD.81015Hz答案答案B本题
12、考查光电效应规律。由光电效应方程得Ek=-W0,而能使锌产生光电效应的单色光的最低频率0应满足h0=W0,联立得0=-=81014Hz,故选项B正确。方法技巧方法技巧光电效应现象的判断能使金属产生光电效应的单色光的最低频率即恰好发生光电效应的条件:照射光的能量等于金属的逸出功。B组组统一命题统一命题课标卷题组课标卷题组4.(2017课标,19,6分)(多选)在光电效应实验中,分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()A.若ab,则一定有Uab,则一定有EkaEkbC.若UaU
13、b,则一定有Ekab,则一定有ha-Ekahb-Ekb答案答案BC本题考查光电效应方程、对遏止电压的理解。光照射到同种金属上,同种金属的逸出功相同。若ab,据Ek=h-W0可知,EkaEkb,则B项正确。由Ek=eU,可知UaUb,则A项错误。若UaUb,说明Eka,临界角C30,光在B点不会发生全反射,D错误。解题关键解题关键折射率的定义;光在介质中的传播速度及波长;临界角的定义。3.(2018北京朝阳二模,13)对于红、蓝两种单色光,下列说法正确的是()A.在水中红光的传播速度较大B.在水中蓝光的传播速度较大C.在真空中红光的传播速度较大D.在真空中蓝光的传播速度较大答案答案A各种色光在真
14、空中传播速度都相同,为c=3108m/s,由色散规律可知水对蓝光的折射率大,由n=可知A对。解题关键解题关键熟记色散现象结论;同一种介质对不同色光折射率不同,且n红n蓝。4.(2016北京东城二模,14)一束单色光在某种介质中的传播速度是其在真空中传播速度的一半,则()A.该介质对于这束单色光的折射率为0.5B.这束单色光由该介质射向真空发生全反射的临界角为60C.这束单色光在该介质中的频率为其在真空中频率的一半D.这束单色光在该介质中的波长为其在真空中波长的一半答案答案D该介质对于这束单色光的折射率n=2,故A项错误;由sinC=,代入数据得sinC=,则C=30,故B项错误;光由一种介质进
15、入另一种介质时,频率不变,C项错误;由c=0f和v=f知=,故=0,D项正确。5.(2016北京西城一模,20)光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种。阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层,内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,外表面附近的折射率最低。关于光在连续型光导纤维中的传播,下列四个图中能正确表示传播路径的是()答案答案C光由空气斜射入光导纤维时,根据折射定律,入射角大于折射角,因此光路应向下偏折。由题可知,连续型光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,可以将光导纤维看成多层折射率依次减小的材料。光由内芯向外表面传播过程中,在每两层介质的
16、分界面上发生折射时,入射角都小于折射角,因此光路继续向下偏折,如图所示。当达到某分界面时,发生全反射,之后的光路将与全反射之前对称。可知,只有C选项满足要求。6.(2017北京丰台一模,14)已知一束可见光m是由a、b、c三种单色光组成的,光束m通过三棱镜的传播情况如图所示,则比较a、b、c三种单色光,下列说法正确的是()A.a色光的折射率最大B.c色光的频率最小C.b色光在玻璃中的传播速度最大D.c色光发生全反射的临界角最小答案答案D由白光通过玻璃三棱镜后形成色散现象可知a相当于红光,b相当于绿光,而c相当于紫光,易知B项错误;由折射率的定义易知A项错误;由n=可知C项错误;由sinC=可知
17、D项正确。考查点考查点折射率、全反射、临界角。审题技巧审题技巧在对光学知识的考查中,常以白光通过玻璃三棱镜的色散现象为背景,综合考查折射、全反射现象,有时也和干涉、衍射、光电效应现象组成光学类综合问题。7.(2018北京西城二模,14)一束激光照在一个很小的圆盘上,在屏上观察到如图所示的图样,在影的中心有一个亮斑,这就是著名的“泊松亮斑”。下列说法正确的是()A.圆盘中心有个小孔,这是光的衍射现象B.圆盘中心是不透光的,这是光的衍射现象C.圆盘中心有个小孔,这是光的干涉现象D.圆盘中心是不透光的,这是光的干涉现象考点二光的干涉、衍射和偏振考点二光的干涉、衍射和偏振答案答案B小孔衍射图样正中心为
18、较大的亮斑,圆盘衍射图样的正中心为较小的亮点,是光照在不透光的圆盘上产生的衍射现象,B正确。解题关键解题关键小孔衍射与圆盘衍射的特点。8.(2018北京东城一模,14)下列属于光的衍射现象的是()A.阳光照射到树叶上,在地面上形成圆形亮斑B.光照射细金属丝,在其后形成的阴影中有亮线C.在阳光照射下,肥皂泡呈现彩色条纹D.光照射到凸透镜上,在其后形成圆形亮斑答案答案BA项是光沿直线传播的原理。C项是光的干涉。D项是光的折射。解题关键解题关键正确理解各种光现象的原理。9.(2018北京丰台一模,20)单缝衍射实验中所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系,和双缝干涉实验
19、中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系相同。利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数,线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。如图是实验的示意图,挡光片A固定,挡光片B放置在待测金属棒上端,A、B间形成平直的狭缝,激光通过狭缝,在光屏上形成衍射图样,温度升高,金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化,衍射图样也随之发生变化。在激光波长已知的情况下,通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度,可算出狭缝宽度及变化,进而计算出金属的线膨胀系数。下列说法正确的是()A.其他实验条件不变,使用激光波长越短,中央亮条纹宽度越宽B.相同实验条件下,金属的膨胀量越大,中央亮条纹宽度越窄C.相
20、同实验条件下,中央亮条纹宽度变化越大,说明金属膨胀量越大D.其他实验条件相同,狭缝到光屏距离越大,测得金属的线膨胀系数越大答案答案C根据题意,单缝衍射形成的中央亮条纹宽度x=。其他实验条件不变时,使用激光的波长越短,x越小,A项错误。相同实验条件下,金属的膨胀量越大,造成单缝宽度d越小,x越大,B项错误。相同实验条件下,中央亮条纹宽度变化越大,d变化越大,金属膨胀量越大,C项正确。金属的线膨胀系数取决于金属的材料,与d、L、x均无关,D项错误。解题关键解题关键题目交代了单缝衍射实验产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系,和双缝干涉实验产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝
21、间距、光的波长、缝屏距离的关系相同。金属棒膨胀,单缝宽度d减小。可以由条纹宽度变化判断出d变化情况,条纹越宽,说明单缝越窄,金属膨胀量越大。金属线膨胀系数是表征金属特征的物理量,由金属材料性质决定。10.(2018北京西城一模,20)2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家,以表彰他们为发现引力波所做的贡献。引力波被认为是时空弯曲的一种效应,物体加速运动时会给宇宙时空带来扰动,这种扰动会以光速向外传播能量。如图为科学家们探测引力波的装置示意图,发射器发出的激光S经半透光分束镜分为相互垂直的两束S1和S2,然后经过4km长的两臂,在两臂端点处经反射镜反射回来,S1和S2相遇形成干涉,被探测器
22、接收。精确调节两臂,使探测器在无引力波作用时,接收到的信号强度为0。当有引力波作用时,两臂长度将因此而发生改变,则接收到的信号强度不为0。下列说法正确的是()A.引力波可以超光速传播B.引力波不能传播能量C.探测器接收到的两束波的频率相同D.无引力波作用时两束激光到探测器的路程差为0答案答案C由题意知引力波会以光速向外传播能量,所以A、B错。由题中信息,S1和S2相遇形成干涉,知两束波的频率相同,C对。无引力波作用时,接收信号强度为0,说明两列波叠加减弱,路程差应为半波长的奇数倍,不可能为0,D错。解题关键解题关键认真读取信息。对干涉的理解。11.(2017北京朝阳一模,14)关于红、紫两束单
23、色光,下列说法正确的是()A.在空气中红光的波长较长B.在同一玻璃中红光的速度较小C.红光的光子能量较大D.用同一装置做双缝干涉实验时,红光的干涉条纹间距较小答案答案A红光的波长比紫光的长,故A正确;红光的频率比紫光的小,故红光的光子能量较小,故C错误;由n=和n红紫,B错。波长长的色光,更容易发生衍射现象,可,C错。太阳光谱是吸收光谱,太阳光谱中有一些清晰的暗线,说明太阳中具有与这些暗线对应的元素,D错。14.(2016北京海淀一模,20)1924年,德布罗意提出了物质波理论,他假设实物粒子也具有波动性,大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子(如电子、质子等),他认为粒子的动量p与波的波长之间
24、遵从关系:=(h为普朗克常量),这一假说后来在一系列实验中得到了证实。如图甲所示,在电子双缝干涉实验中,将电子垂直射向两个紧靠的平行狭缝(电子发射端到两狭缝距离相等),在缝后放上一个安装有电子侦测器的屏幕(屏幕上的O点位于两狭缝中心对称轴的正后方,图中未画出),电子打到探测器上会在屏幕上出现亮点。在实验中,以速率v0发射电子,开始时,屏幕上出现没有规律的亮点,但是当大量的电子到达屏幕之后,发现屏幕上不同位置出现亮点的概率并不相同,且沿垂直双缝方向呈现出间隔分布,如图乙所示。这种间隔分布类似于光的干涉中出现的明暗相间的条纹。则下列说法中正确的是()乙甲A.以速率2v0发射电子,重复实验,O点可能
25、处在暗条纹上B.以速率2v0发射电子,重复实验,所形成的条纹间距会变小C.若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离(不改变狭缝和屏幕间的距离),重复实验,如果屏幕上仍有间隔的条纹分布,则O点一定处在暗条纹上D.若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离(不改变狭缝和屏幕间的距离),重复实验,如果屏幕上仍有间隔的条纹分布,则O点一定处在明条纹上答案答案B=,当以速率2v0发射电子时,减小,由x=知B项正确。改变发射电子的速率,但O点到两狭缝的距离差为0,则O点仍处在明条纹上,A错。若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一小段距离,屏幕上仍有干涉条纹,但O点处于明条纹上还是暗条纹上取决于O点到两狭缝
26、的距离差,C、D项错。考查点考查点物质波、干涉。解题指导解题指导根据=,p=mv,得=,v越大,波长越短,由相邻干涉条纹间距x=知,越小,x越小。根据波程差s=n时为明条纹判断O处明暗情况。15.(2018北京西城一模,18)2016年9月25日,被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用,开始接收来自宇宙深处的电磁波。中国天眼的存在,使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义。如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106W)的发射机,其发射的无线电波波长为126厘米。那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空
27、光速c=31m/s,普朗克常量h=6.610-34Js)()A.1023B.1027C.1031D.1035考点三光的粒子在考点三光的粒子在答案答案C设每秒发射的光子数为n,发射机每秒发射的总能量为:Pt=nh,将题中数据代入得:n=6.361030,数量级更接近选项C。解题关键解题关键正确建立光子能量和发射功率的关系。16.(2018北京房山一模,14)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.真空中,a光的波长小于b光的波长B.在三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度C.在三棱镜中a光的折射率大于b光的折射率D.a光的光子能量小于b光的光子能量答案答案D
28、由图可知nanb,则由色散规律可知ab。因E光=h,则E光ab。因n=,则vavb。思路分析思路分析从图中可见b光偏折更明显,即可得nanb。分析时可假设b为紫光,a为红光。17.(2018北京海淀一模,17)用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的频率等物理量间的关系。电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示,则()A.通过电流计G的电流方向由d到cB.电压U增大,光电流I一定增大C.用同频率的光照射K极,光电子的最大初动能与光的强弱无关D.光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应答案答案C光电子从K极逸出向A极运动,所以通过电流计G的电流方向由cd,
29、A错误。由乙图可知U增大到某一数值后,I不再变大,B错误。由光电效应方程及遏止电压可知,h=W+eUc,同频率的光遏止电压Uc相同,光电子最大初动能相同,C正确。由图乙可知U=0时,I0,光电效应照样发生,D错误。解题关键解题关键熟知光电效应方程及遏止电压Uc的含义。18.(2018北京房山二模,13)用电子做双缝干涉实验,下面三幅图分别为100个、3000个、7000个左右的电子通过双缝后,在胶片上出现的干涉图样。该实验表明()A.电子具有波动性,不具有粒子性B.电子具有粒子性,不具有波动性C.电子既有波动性,又有粒子性D.电子到达胶片上不同位置的概率相同答案答案C这个实验说明,电子到达胶片
30、上不同位置的概率不同,个别电子呈现出粒子性,大量的电子呈现出波动性,所以电子既有波动性,又有粒子性。19.(2017北京东城二模,19)如图所示,把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,则()A.锌板带正电,验电器带负电B.若改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转C.若改用红外线照射锌板,验电器的指针仍然会发生偏转D.这个现象可以说明光具有波动性答案答案B紫外线使锌板发生光电效应,锌板失去电子而带正电,则与之连接的验电器也带正电。红外线的频率小于锌的截止频率,不发生光电效应,验电器的指针不偏转。该现象说明光具有粒子性。考查点考查点光电效应
31、。易错提示易错提示锌板中电子飞出,但不是转移到验电器上。注意与静电感应现象的区别。20.(2016北京朝阳一模,19)从1907年起,密立根就开始测量金属的遏止电压Uc(即图甲所示的电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压)与入射光的频率,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验,得到了某金属的Uc-图像如图乙所示。下列说法正确的是()甲乙A.该金属的截止频率约为4.271014HzB.该金属的截止频率约为5.501014HzC.该图线的斜率为普朗克常量D.该图线的斜率为这种金属的
32、逸出功答案答案A设金属的逸出功为W0,截止频率为c,则W0=hc,光电子的最大初动能Ek与遏止电压Uc的关系是Ek=eUc,由光电效应方程有Ek=h-W0。联立两式可得:Uc=-c,故Uc-图线的斜率为,C、D错误。当Uc=0时,可解得=c,此时读图可知,4.31014Hz,即金属的截止频率约为4.31014Hz,在误差允许范围内,可以认为A正确,B错误。考查点考查点光电效应、图像。思路分析思路分析由光电效应方程h=W0+Ek,当Ek=0时,金属的逸出功W0=hc,结合Ek=eUc,得图像的表达式Uc=-c。21.(2017北京顺义二模,20)二氧化碳对波长较长的电磁辐射(如红外线)有较强的吸
33、收作用,而对波长较短的电磁辐射(如可见光)的吸收作用较弱。阳光中多种波长的电磁辐射透过大气照到地球表面,使地面升温,而地面的热辐射是波长较长的电磁辐射,它不容易透过大气中的二氧化碳,于是大气温度上升。大气中二氧化碳的作用像暖房的玻璃一样:太阳的热辐射容易进来,地面的热辐射却不易出去。这种效应叫“温室效应”。二氧化碳是一种重要的“温室气体”。温室效应使得大气的温度不致太低,昼夜温差不致太大,各种生物能够繁衍生息。然而,近年来由于人类的活动,大气中的二氧化碳增加,温室效应加剧,这是全球变暖的重要原因。根据上述观点及你所掌握的其他信息,判断下列说法正确的是()A.红外线具有明显的热效应是因为其光子能
34、量大于可见光的光子能量B.温室效应是指二氧化碳对可见光吸收较弱,大量的可见光照射到地面,导致地球温度升高C.在地球形成的早期,火山活动频繁,排出大量的二氧化碳,温室效应显著,当时地球的气温很高D.由于现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料,燃烧过程放出大量的热,导致地球温度升高,气候变暖答案答案C光子能量E=h=h,红外线的波长比可见光的长,光子能量小,A项错。B项对温室效应的原因解释不完整。现代工业大量燃烧煤炭、石油等燃料,产生大量二氧化碳,使温室效应加剧,D项错误。1.(2016北京西城二模,14)下列几个光现象中,属于衍射现象的是()A.水中的气泡看起来特别明亮B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色
35、光带C.在阳光照射下肥皂泡上出现彩色花纹D.通过两支铅笔夹成的狭缝看点亮的日光灯出现彩色条纹答案答案D水中的气泡看起来特别明亮是因为光从水射向气泡表面时发生了全反射。白光通过三棱镜后出现彩色光带为色散现象。在阳光照射下的肥皂泡上出现彩色条纹是发生了干涉。只有D项描述现象属于衍射现象。B B组组2016201820162018年高考模拟年高考模拟综合题组综合题组 时间时间: :4545分钟分值分钟分值: :7070分分一、选择题(每题6分,共48分)2.(2017北京东城一模,14)如图所示,将一个半圆形玻璃砖置于空气中,当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时,下列情况不可能发生的是()答案答案B光
36、由空气斜射入玻璃时折射角小于入射角,A正确,B错误。C、D选项中,光由空气进入玻璃入射角为零,折射角为零,再由玻璃斜射入空气,折射角大于入射角,也可能发生全反射,C、D正确。3.(2017北京海淀一模,15)如图所示,两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面,进入玻璃砖中形成复合光束c,则下列说法中正确的是()A.若用a光照射某金属的表面能发生光电效应,则用b光照射也能发生B.在相同条件下进行双缝干涉实验,a光的干涉条纹间距较小C.在玻璃砖中a光的速度较小D.从水中射向空气发生全反射时,a光的临界角较小答案答案A由图可知nanb,则由色散规律知ab,由条纹间距公式x=,可知在相同条
37、件下进行双缝干涉实验时,a光的干涉条纹间距较大,B错。又n=,则vavb,C错。由n=知,CaCb,D错。4.(2017北京朝阳二模,14)如图所示,ABC是一个用折射率n的透明介质做成的棱镜,其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB面上,则该光束()A.能从AC面射出B.能从BC面射出C.进入棱镜后速度不变D.进入棱镜后波长变长答案答案B因n,故光从介质射入空气时发生全反射时的临界角45。由题知光从AC面射向空气时入射角为45,将在AC面上发生全反射,而垂直BC面射出,故A错而B对。光从空气射入介质时,频率不变而速度变小,由v=f可知,波长变短,故C、D错误。5.(2
38、017北京丰台二模,14)用某种频率的光照射锌板时,锌板能发射出光电子。为了增大光电子的最大初动能,下列办法可行的是()A.增大入射光的强度B.增加入射光的照射时间C.用波长更长的入射光照射锌板D.用频率更高的入射光照射锌板答案案D由光电效应方程h=W+Ekm知,用频率更高的入射光照射锌板,产生的光电子的最大初动能增大。6.(2017北京西城二模,19)研究光电效应的电路如图甲所示,用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K,极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与A、K之间的电压U的关系图像如图乙所示。关于1、2、3三条曲线,下列说法正确的是()A.2、3为用黄光照射时
39、得到的曲线,曲线2对应的黄光较强B.2、3为用黄光照射时得到的曲线,曲线3对应的黄光较强C.1、3为用黄光照射时得到的曲线,曲线1对应的黄光较强D.1、3为用黄光照射时得到的曲线,曲线3对应的黄光较强答案答案C由爱因斯坦光电效应方程h=W+m及遏止电压与最大初动能的关系qUc=m知,因为蓝光h大,同一金属逸出功相同,光电子最大初动能大,对应的遏止电压大,即2对应蓝光,1、3为黄光照射时得到的曲线,当电压为零时,1对应的电流更大,说明光电子数目更多,即光强较大,C正确。考查点考查点光电效应、遏止电压。解题关键解题关键遏止电压与光频率的关系,光强与光电流的关系。7.(2017北京海淀一模,20)实
40、验表明:光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时,光的波长会变长或者不变,这种现象叫康普顿散射,该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律。如果电子具有足够大的初速度,以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子,则该散射被称为逆康普顿散射,这一现象已被实验证实。关于上述逆康普顿散射,下列说法中正确的是()A.该过程不遵循能量守恒定律B.该过程不遵循动量守恒定律C.散射光中存在波长变长的成分D.散射光中存在频率变大的成分答案答案D光子获得能量,由E=h可知,散射光中存在频率变大的成分。该过程仍遵循动量守恒定律和能量守恒定律。考查点考查点动量守恒的条件、光子的能量E=h。解题关键解题关键“散射过程中有能量从电
41、子转移到光子”是理解逆康普顿效应的关键。8.(2017北京西城一模,20)通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间,经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品,被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业展示等领域,能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。我们将其工作原理简化为如图所示的模型,在自然条件下,液晶层中的液晶分子无规则排列,玻璃呈乳白色,即不透明,像一块毛玻璃;通电以后,弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和你所学知识,关于通电雾化玻璃,你认为下列叙述中比较合理的是()A.不通电时,入射光在液晶层发生了全反射,导
42、致光线无法通过B.不通电时,入射光在液晶层发生了干涉,导致光线无法通过C.通电时,入射光在通过液晶层后方向发生了改变D.通电时,入射光在通过液晶层后按原有方向传播答案答案D不通电时,入射光在液晶层发生折射,各向导性,导致光线通过时方向杂乱,A、B错。通电时,整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃,入射光通过后出射方向不变,D正确。考查点考查点光的折射。解题关键解题关键自然条件下,玻璃不透明像一块毛玻璃,但是透光。通电以后相当于普通透明玻璃,类似于玻璃砖。9.(10分)(2018北京大兴重点校月考)如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB
43、,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知ABM=30,求(1)玻璃的折射率。(2)球心O到BN的距离。二、非选择题(共22分)解析解析(1)设光线BM在M点的入射角为i,折射角为r,由几何知识可知,i=30,r=60,根据折射定律得n=代入数据得n=(2)光线BN恰好在N点发生全反射,则BNO为临界角CsinC=设球心到BN的距离为d,由几何知识可知d=RsinC联立各式得d=R答案答案(1)(2)R10.(12分)(2017北京海淀重点校月考)波长=0.7110-2nm的伦琴射线使金箔发射光电子,电子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内做最大半径为r的匀速圆周运动,已知rB=1.8810-4mT
44、,电子质量m=9.110-31kg。试求:(1)光电子的最大初动能;(2)金属的逸出功;(3)该电子的物质波的波长。解析解析(1)电子在匀强磁场中做半径为r的匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供m=evB所以v=电子的最大初动能Ek=mv2=J4.9710-16J3.1103eV(2)入射光子的能量=h=h=eV1.75104eV根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为W0=h-Ek=1.44104eV(3)该电子的物质波的波长为=m2.210-11m答案答案(1)3.1103eV(2)1.44104eV(3)2.210-11m1.(2015北京朝阳二模,14)一束光从折射率为1.5的玻璃射向空
45、气,入射角为45。下列四幅光路图中正确的是()C C组组 教师专用题组教师专用题组答案答案A光从玻璃斜射入空气可能发生全反射,临界角公式:sinC=,又因为sin45=,所以C)。下列结论中正确的是()A.光束a在水中的传播速度比光束b在水中的传播速度小B.若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角大C.若单色光a照射某金属时能发生光电效应,那么单色光b照射该金属时也一定能发生光电效应D.用单色光a和单色光b分别做双缝干涉实验,在其他条件一定的情况下,单色光a的条纹间距比单色光b的条纹间距小9.(2016北京朝阳一模,14)a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气,其光路如图所示。下列说法正确的是()A.a光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小B.该玻璃对a光的折射率较小C.b光的光子能量较小D.b光在该玻璃中传播的速度较大答案答案Ba、b光入射角相同,在分界面上a光发生反射及折射,而b光发生全反射,因此a光的折射率小于b光的折射率,故B正确;a光折射率小,因此a光发生全反射的临界角大,故A错误;b光折射率大,则b光在该玻璃中的传播速度小,b光的波长小,b光的光子能量大,故C、D均错误。考查点考查点折射率、全反射。解题指导解题指导a、b光发生全反射的临界角Cbna,由折射率大小判断光的频率ba,再由n=,E=h,得出vbEa。
