光学综合测试题选.doc

光学·综合测试题选一、选择题(每题的四个选项中至少有一项是正确的，请选出正确答案)1．一焦距为f的凸透镜，主光轴和水平的x轴重合，x轴上有一点光源位于透镜的左侧，点光源到透镜的距离大于f而小于2f．若将此透镜沿x轴向右平移2f 的距离，则在此过程中，点光源经透镜所成的像点将[ ] A．一直向右移动B．一直向左移动C．先向左移动，接着向右移动D．先向右移动，接着向左移动2．物体立在焦距为f的透镜主光轴上，与透镜的距离为u，当物体沿主光轴向透镜移近2 cm时，生成的像向透镜移近5 cm，由此可以判断[ ] A．透镜一定是凸透镜B．透镜一定是凹透镜C．物距u一定大于fD．物距u一定小于f3．如图1所示，有一点光源置于透镜主光轴上的A点，成像于BB C AB BC点，将此点光源放在点，成像于点，且＜，则[ ] A．此透镜可能是凹透镜B．此透镜一定是凸透镜C．这两次成像中可能有一次成的是实像D．透镜一定在A点的左侧4．用红光照射白色物体，经凸透镜在光屏上形成物体的倒立清晰实像．现改用绿光照射该物体，保持物体与透镜位置不变，为使光屏上仍得到物体的清晰实像，正确的做法是[ ] A．保持光屏位置不变B．将光屏向接近透镜方向适当移动一点C．将光屏向远离透镜方向适当移动一点D．将光屏向远离透镜方向移动较大距离5．如图2所示，两束单色光a、b自空气射向玻璃，经折射形成复合光束c，则下列说法中正确的是[ ] A．a光光子的能量比b光光子能量大B．在空气中，a光的波长比b光的波长短C．在玻璃中，a光的光速小于b光的光速D．玻璃对a光的临界角大于对b光的临界角6．如图3所示，一条光线通过凸透镜的主光轴上焦点F以外的M点射向凸透镜，入射光线与主轴的夹角为θ．当入射光线仍通过M点而θ角逐渐减小(但不为零)时，透射光线变化的情况是[ ] A．可能通过另一侧的焦点FB．与主光轴的交点位置不变C．与主光轴的交点将远离光心OD．与主光轴的交点将移近光心O7．两束相距为d的紫光a和红光b从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图4所示，当它们从玻璃砖的下表面射出后[ ] A．两束光仍平行，间距等于dB．两束光仍平行，间距大于dC．两束光仍平行，间距小于dD．两束光不再相互平行8．如图5所示，在凸透镜的左侧有一点光源S，经凸透镜成像于光屏PQ上，现移去光屏，则从S上发出的某条光线SC经透镜折射后的折射光线[ ] A．将与主光轴交于光屏PQ原来的位置的右侧B．将与主光轴交于光屏PQ原来位置和透镜之间C．将与主光轴平行D．将与主光轴交于光屏PQ与主光轴的交点上9．甲、乙两种单色光，通过同一凸透镜，测得的焦距f甲＞f乙，则下列几种判断中正确的是[ ] A．在凸透镜中，两种光的速度v甲＞v乙B．凸透镜对两种光的折射率n甲＜n乙C．在真空中两种光的波长λ甲＜λ乙D．两种光子的能量E甲＞E乙10．有a、b、c三种单色光，它们在真空中的波长关系是λa＞λb＞λc，用b光来照射一种金属，能够发生光电效应，逸出光电子的最大初动能是E km，则[ ] A．增大b光的强度，逸出光电子最大初动能将大于E kmB．用a、c光来共同照射，逸出光电子最大初动能可能小于E kmC．用a光来照射，可能没有光电子逸出D．用c光来照射，可能没有光电子逸出11．用游标卡尺观察线状光源的衍射现象，在其它条件都相同的情况下，以下说法中正确的有[ ] A．对光子能量较大的光，狭缝宽度应相对调大一些B．对光子能量较大的光，狭缝宽度应相对调小一些C．光源应离狭缝远些，眼晴应离狭缝近些D．光源应离狭缝近些，眼晴应离狭缝远些12．下列四种波中，最难观察到衍射现象的是哪一种波？[ ] A．无线电波B．可见光C．紫外线D．γ射线13．下述各种说法中正确的是[ ] A．在做双缝干涉实验的装置中，如果关闭双缝中的一条狭缝，则在光屏上出现单缝衍射条纹B．利用薄膜干涉现象可以加强透射光，也可以加强反射光C．在真空中，能量大的光子质量大D．在真空中，能量大的光子速度大14．用游标卡尺观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，看到的现象是[ ] A．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显B．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显C．衍射条纹的间距不改变，只是亮度增强D．衍射条纹的间距不改变，亮度也不改变15．在光源与屏幕之间有一不透光的屏，屏上有一孔[ ] A．当孔比较小时，幕上的光斑与光源的形状相似B．当孔比较小时，幕上的光斑与孔的形状相似C．当孔比较大时，幕上的光斑与光源的形状相似D．当孔比较大时，幕上的光斑与孔的形状相似16．在照相机镜头上常涂有增透膜，关于增透膜的说法正确的是[ ] A．增透膜的厚度为绿光在真空中波长的1／4B．增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的1／4C．绿光从增透膜前后表面的反射光互相抵消D．绿光从增透膜前后表面的反射光互相叠加使绿光振动加强17．竖直放置的铁丝框中的肥皂膜，在太阳光照射下会形成[ ] A．黑白相间的水平干涉条纹B．黑白相间的竖直干涉条纹C．彩色的水平干涉条纹D．彩色的竖直干涉条纹18．如图6所示为光电管工作原理图，当有波长(指真空中的波长，下同)为λ0的光照射光电管阴极K时，电路中有光电流，则[ ] A．换用波长为λ1(λ1＞λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．换用波长为λ2(λ2＜λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C．增加电路中电源的端电压，电路中的光电流一定增大D．将电源的极性反接，电路中一定没有光电流19．如图7所示a、b两束光，平行主轴射入一凹透镜，经透镜折射出的光线其反向延长线交于P点，由此可知[ ] A．a光束中的光子能量较大B．在同一玻璃中a光传播速度较大C．同一玻璃对a光折射率较大D．若b光束照射光电管恰能发生光电效应，那么a光束照射光电管时，也一定能发生光电效应20．能够用水进行光谱分析，确定样品中元素成份的光谱应当是[ ] A．发射光谱B．连续光谱C．明线光谱D．吸收光谱二、填空题1．半径为r的透明半圆柱体置于空气中，今有一光束从此半圆柱体的平面部分垂直射入，如图8所示，射入点距圆柱体对称轴的距离为d，32＝，若半圆柱体的折射率为，则从半圆柱体射出的光线相对原d r/2入射方向的偏向角为________．2．如图9所示，一玻璃立方体放在空气中，光线从立方体的顶面斜射进来，然后投射到它的一个侧面，若要使此光线从这个侧面射出，玻璃的折射率应满足的条件是________．3．某种透明物质做成一个等腰直角三棱镜，如图10所示，一束单色光以60°的入射角从AB侧面射入，而从AC侧面射出时，出射光线偏离入射光线30°，则在AC侧面发生光的折射时，折射角等于________，此物质的折射率等于________．4．在真空中，波长是6000A的光是黄光，4000A的光是紫光，现有一束频率是5×1014Hz的单色光，它在折射率为1.5的无色透明玻璃中的波长是________A，它在这种玻璃中是________色5．锌的逸出功为5.33×10-19J，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，能使锌产生光电效应的最长波长为________μm．三、作图、实验题1．图11中的点划线为透镜的主光轴，O为光心，AB为放在透镜焦点F处的垂直于主光轴的物体，在透镜的右侧可以观察到物体AB的清晰像，试判断透镜是_________透镜，并作出透镜成像的光路图，确定右侧焦点的位置．2．如图12所示，MN为平面镜，S为点光源，P为遮光屏，试在图中画出看到光源在镜中的像的观察区域．(用斜线表示)3．如图13所示，MN是透镜的主光轴，AB是与主光轴斜交的发光体，A′是发光点A通过透镜所成的像，BC是发光点B发出的一条光线，试作出光路图确定透镜的种类、光心和焦点的位置以及光线BC经过透镜折射后的出射光线．4．某同学做“测定玻璃折射率”的实验，他通过正确的操作画出矩形玻璃砖的两个分界面ab和cd，并得到4个大头针A、B、C、D的位置如图14所示．(1)在图上用3根有方向的直线作出光从空气射入玻璃砖、从玻璃砖射出到空气的光路．(注意画光路时要以A点作为光的出发点)(2)用字母α表示光从空气射入玻璃时的入射角、用字母β表示光从玻璃射出到空气时的折射角．(3)以光进入玻璃的入射点为圆心，2cm为半径画圆，交表示空气中的入射光线的直线于P点，交表示玻璃中的折射光线的直线于Q点．量出P点到法线(作出法线)的距离为________mm，量出Q点到法线的距离为________mm，算出玻璃的折射率为________．5．如图15所示，为了测量半圆形玻璃砖的折射率，我们先竖插上两枚大头针P1、P2，在玻璃砖AB的另一侧观察P1、P2的像和P2挡住P1的像，并相应地插上另两枚大头针P3、P4，用一块有刻度尺的直角三角板画出实验光路图，并说明半圆形玻璃的折射率n，用三角板测量时的计算式是n＝________．如果在半圆形玻璃砖的AB一侧观察不到P1、P2的像，而在半圆形的一侧观察到P1、P2的像和P2挡住P1的像，并相应地插上另两枚大头针P3、P4，如图15乙所示，在图中画出半圆形玻璃砖中的光路．6．某同学用共轭法测凸透镜的焦距，他采用的实验步骤是：A ．用太阳光粗测凸透镜的焦距B ．在光具座上依次放置蜡烛、透镜和光屏，从刻度尺读出蜡烛到光屏的距离L ，使L ＞4fC ．将凸透镜从蜡烛附近向光屏移动，屏上出现一次烛焰清晰的像，记下透镜的位置D ．将凸透镜再向远离蜡烛的方向移动，同时移动光屏，使再次在光屏上出现烛焰的清晰像，从光具座的刻度尺读出两次成像透镜间的距离为dE f f ．根据公式＝，计算凸透镜的焦距L d L224 F ．改变L ，按B 、C 、D 、E 步骤重复共做3次，取f 的平均值这个同学在实验中，步骤________有错误，应改为________，他在实验中还缺少1个步骤是________．7．用“两次成像法测透镜焦距”的实验中，某同学把光源与光屏先固定在相距45cm 处，被测透镜放于两者之间，实验时通过移动透镜在屏上得到一缩小的清晰的像，为使在屏上第2次成出清晰的像，应将________．[ ]A ．光屏向透镜移动B ．透镜向光屏移动C ．透镜向光源移动D ．将光源向透镜移动如果在实验时，第2次在光屏上所成的像没有调节到最清晰，这将会使测得的焦距________．(不考虑其它因素引起的误差)[ ]A ．必偏大B ．必偏小C ．偏大、偏小都有可能四、计算题1．如图16所示是直角等腰三棱镜，光线自AB 面射入，折射后射到AC 面上，为使光线不再从AC 面射出，已知材料的折射率为n ，则入射角i 的最大值为多少？2．如图17为一束平行光射向半径R ＝6cm 的半圆形玻璃砖，其中沿径向的光线与直径AB的夹角θ＝60°，光束经折射后射向界面AB时，a左侧的光线都不能从AB界面射出玻璃，而a右侧的光线都可以从AB界面射出玻璃，求OB上有光线射出部分的长度．3．如图18为一个半圆形玻璃砖的截面图，O为圆心，MM′⊥AB，一束单色光沿NO方向射入，折射光线为ON′，ON与OM的夹角为30°，ON′与OM′的夹角为45°．已知半圆形玻璃砖的半径R＝3.0m，c＝3.0×108m／s，求当该单色光束沿与OM夹角为60°的PO方向射入时，光在该玻璃砖中传播的时间？．单色细光束射到折射率＝的透明球表面，光束在过球心的平24n面内，入射角i＝45°，研究经折射进入球内后经内表面反射1次，再经球面折射后射出的光线，如图19所示(图中已画出入射光线和折射光线)．(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向；(2)求入射光与出射光之间的夹角α；(3)如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小？5．如图20，有一竖直放置的平面镜MN，在平面镜前45cm处有一与平面镜平行放置的平板ab，在ab靠镜一侧有一点光源S，现要在离平面镜5cm的PQ虚线上的某一处放一平行于平面镜的挡光板，使反射光不能照射到ab板上的AB部分．已知：SA＝45 cm，AB＝45cm，求挡光板的最小宽度是多少？6．如图21所示，有一细束横截面为1mm 2的平行红光，波长为 6630A (f 8cm)MN，沿着凸透镜焦距＝主光轴射向凸透镜，光屏和主光轴垂 直，它到凸透镜的距离是168cm ，这束光的功率是3×10-2W ，求光屏MN 上照射范围内每秒内每平方厘米面积上接到多少个光子？(不考虑光的反射和吸收，普朗克常量h ＝6.63×10-34J ·s)722S ．如图所示，折射率为的液面上有一点光源，发出一条光2 线，垂直到水平放置于液体中、且距液面为d 的平面镜M 上，当平面镜M 绕垂直过中心O 的轴以角速度ω逆时针匀速转动时，观察者发现液面上有一光斑掠过，且光斑过P 点后即消失，那么光斑在P 点时的瞬时速度是多少？8．在透镜正中央贴一个半径为R 的黑纸片，并在距离透镜30cm 处放置一个垂直于主光轴的光屏，若用平行与主光轴的平行光束照射透镜时，则在屏上形成半径为2R 的黑影，求透镜的焦距．参考答案提示一、选择题1．C 2．A 、D 3．B 、D 4．B 5．D 6．B 7．B 8．A 9．A 、B 10．C 11．B 、C 12．D 13．A 、B 、C 14．B 15．A 、D 16．B 、C 17．B 、C 18．B 19．A 、C 、D 20．C 、D 二、填空题 1．180°2n 360．＜．°；262/4．4000 紫 5．0.37三、作图、实验题1．凹透镜；光路如图1所示2．如图2所示3．如图3所示4．(1)如图4所示(2)如图中的α、β(3) 18.0； 12.0；1.505nEF 5．＝；如图所示CD6．D ；将“同时移动光屏”改为“保持光屏的位置不动”；调整烛焰中心、光屏中心的位置，使它们位于凸透镜的主光轴上，并使光屏与透镜的主光轴垂直四、计算题1．若光线不再从AC 而射出，就是发生了全反射，设临界角为A ，则＝，光线从而进入棱镜，令其折射角为，由几何关系∠sinA AB r C 1n＋∠＝°，则＝∠＝．再依＝知，＝＝，故入射角的最大值＝．r 90sinr cos C n sini nsinri arcsin n 1max 2n n ir n 2211---sin sin 2．如图6，光线a 在AB 界面上临界角C ＝90°－θ＝30°，玻璃的折射率n＝1／sinC ＝2．光束射入玻璃后右边界是MN ，可以判断： ∠NMO ＝30° ∠MON ＝30°得＝＝．ON R 3.46(cm)333．设玻璃的折射率为n ，根据题意n＝°°sinsin45302=这束光在该玻璃中的临界角为C，sinC＝1／n，即sinC2C45＝／，＝°2所以当光沿PO方向入射时i＝60°＞C＝45°，将发生全反射，这束光在玻璃中经过的距离是l＝2R光在玻璃中的速度＝vcn光在玻璃中传播的时间＝×tlvRncs==-228105.4．(1)光路如图7所示．(2)由折射定律：n＝sini／sinr，得sinr＝sini／n＝1／2，r＝30°．由几何关系，a／2＝r－(i－r)＝2r－i，所以α＝4r－2i＝30°．(3)红光偏折较小，α最大；紫光偏折大，α最小．5．如图8，分别作出两条入射光线1、2(入射点分别是SA的中垂线、SB的中垂线与MN的交点)和两条反射光线1′、2′，得到它们与PQ的交点c、d，cd长即是最小宽度，由相似三角知识易得cd＝15(cm)．6．设平行光束的面积为S0，此平行光束经透镜后会聚于焦点F上，又在光屏MN上形成的光斑的面积为S，如图9所示，由几何关系知ss(168ff)S(168ff)2S4(cm)222＝－，＝－＝设平行红光内入射的光子数为，则γ＝λ＝×，＝时，＝×λ·＝t(s)N Nh Nhc310t t1s N310h c102217--则光屏上每秒内每平方厘米面积上接收的光子数为＝＝×（）MNnNS2.51016s7sin1n22p4v2OP2dcosq22dv2v4d11．θ＝＝，θ＝＝ω＝ω＝ω＝＝ω810f AOF COFR2R f30ff15(cm)．①如图，若为凸透镜，设焦距为由△∽△，得＝＋，则＝．②如图，若为凹透镜，设焦距为－由△∽△＇，得＝＋解得：＝．11f FAO FCOf30(cm)RR ff2 30。