高二物理光学试题及答案详解

光学单元测试

一、选择题

1的玻璃中，已知折射角为30°，则入射角

等（ ）

A.30°

B.45°

C.60°

D.75° 2．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

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n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ，则（ ）

A ．n a >n b

B ．n a

C ．v a >v b

D ．v a

4．两种单色 光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2。用n 1、n 2分别

表示水对两单色光的折射率，v 1、v 2分别表示两单色光在水中的传播速度（ ）

A . n l ＜n 2、v 1＜v 2 B.n l ＜n 2、v 1>v 2 C.n l >n 2、v 1＜v 2 D.n l >n 2、v 1>v 2 5．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 a 、b 在玻璃体内穿行所用时间分别为t a 、t b ，则t a : t b 等于（ ） （A ）QQ ’:PP ’ （B ）PP ’:QQ ’ （C ）OP ’:OQ ’ （D ）OQ ’:OP

’ 6．图示为一直角棱镜的横截面，?=∠?=∠60,90abc bac 。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=2，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 （ ）

Ａ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小 Ｂ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大 Ｃ．玻璃对红光的折射率比紫光大

Ｄ．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 （ ） Ａ．光纤通信利用光作为载体来传播信息

Ｂ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 Ｃ．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理

Ｄ．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝 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

n 1

)

B.2 h tan(arc sin n)

C.2 h tan(arc cos n

1

) 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（ ）

c

、

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 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（α>β）。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c b a λλλ>>.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 二、计算题

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 =2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+3）dm ，

OM = 1dm ，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）

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=3R/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，作出光路图，并算出介质的折射率。

答案：

22、(1)设t ＝0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

OS ＝vt ①

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①、②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=OM －OS ③由式①～③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=i sin i= H/R =3R/2R =

3/2i=600，折射角r = i/2 = 300

sin r= 1/2折射率 sin i/ sinr =

3

23、解：作图找出发光点S 在平面镜中的像点S ’，连接S ’M 延长交直尺于H 点，MH 沿竖直方向，连接S ’P ，在Rt ΔPR S ’中，R S ’=3dm ， PR=3 dm ， ∴∠ r =300 由折射定律

可得：sin i/sin r = n 解得sin i = 2/2 ，∠i = 450 ，刻度尺上

被照亮的范围QH = 1 dm+ 3dm = （1+3）dm