光学高考题

光学高考题Last revision on 21 December 2020

光学 经典高考题

（全国卷1）20．某人手持边长为6cm 的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m 。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m ，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为

A ．5.5m

B ．5.0m

C ．4.5m

D ．4.0m

【答案】B

【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中

的三角形可得

0.4m 0.4m 6cm 眼睛距镜的距离眼睛距镜的距离树到镜的距离镜高树高+=，即0.4m

0.4m .06m 0+=L H 。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有0.4m

6m 0.4m .05m 0++=L H ，以上两式解得L =29.6m ，H =4.5m 。 【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解。

（全国卷2）20.频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是

A ．

单色光1的波长小于单色光2的波长 B ．

在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度 C ．

单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间 D ． 单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反

射临界角

答案：AD

解析：由折射光路知，1光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的临界角小，AD 对，B 错。sin sin i n r

=，在玻璃种传播的距离为cos d l r =，传播速度为c v n =，所以光的传播事件为sin 2sin sin cos sin 2l d i d i t v c r r c r

===，1光线的折射角小，所经历的时间长，C 错误。

【命题意图与考点定位】平行玻璃砖的折射综合。

（新课标卷）33.[物理——选修3-4]

(1)(5分)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角?ABC ，A ∠为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC 边的方向射到AB 边，进入棱镜后直接射到AC 边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为_________.(填入正确选项前的字母)

A B C 、32

D 答案：A

解析：根据折射率定义有，2sin 1sin ∠=∠n ，13sin =∠n ，已知∠1=450∠2+∠

3=900，解得：。 （北京卷）14．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：C

【解析】红、黄、绿、蓝四种单色光的频率依次增大，光从真空进入介质频率不变，B 错。由色散现象同一介质对频率大的光有大的折射率，A 错。频率大的光在真空中和介质中的波长都小，蓝光的波长最短，C 正确。频率大，光子能量大，D 错。

（上海理综）9．使用照相机拍摄清晰满意的照片，必须选择合适的曝光量。曝光量P 可以表示为：

P =2()d k f

t ，式中k 为常数，d 为照相机镜头“通光孔径”的直径，f 为照相机镜头的焦距，t 为曝光时间，将d f 的倒数f d

称为照相机的光圈数。一摄影爱好者在某次拍摄时，选择的光圈数是8，曝光时间是

130

s 。 若他想把曝光时间减少一半，但不改变曝光量，那么光圈数应选择（ ）。 A ．4 B ．5.6 C ．8 D ．11

答案：B

（上海物理）6. 根据爱因斯坦光子说，光子能量E 等于（h 为普朗克常量，c λ、为真空中的光速和波长）

（A ）c

h λ （B ）h c λ （C ） h λ （D ）h λ

答案：A 解析：c

E hv h λ==。

本题考查光子能量公式和光速公式。

难度：易。

（天津卷）8.用同一光管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图。则这两种光

A 照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大

B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大

C.通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大

D.通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大

答案：BC

（重庆卷）20.如题20图所示，空气中在一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R 的扇形OAB ，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA 上，OB 不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB 上的光，则AB 上有光透出部分的弧长为 A 16R π B 14R π C 13R π D

512R π 答案：B 【解析】根据折射定律，r

sin 45sin 2?=可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公式21

sin =C 得临界角为45°，如果AB 界面上的临界点为D ，此光线在AO 界面上点E 入

射，在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为180°-（120°+45°）=15°，所以A 到D 之间没有光线射出。

由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90°-（30°+15°）=45°，为14

R π。 （江苏卷）12.【选做题】B ．（选修模块3-4）（12分）

（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是

（A ）激光是纵波

（B ）频率相同的激光在不同介质中的波长相同

（C ）两束频率不同的激光能产生干涉现象

（D ）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离

（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为×710-m,屏上P 点距双缝1s 和2s 的路程差为×710-m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为×710-m 的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将 （选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。

（3）如图乙所示，一束激光从O 点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射

后，从上面的A 点射出。已知入射角为i ,A 与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.

答案：（1）D ；

（2）暗条纹；变宽。解析：7.95 1.55.30

=，波程差是半波长的奇数倍，是暗条纹。 I x d

λ?=

，λ变大，x ?变大，变宽。 （3）设折射角为r ，折射定律sin sin i n r =；几何关系2tan l d r =

解得d I = （江苏卷）12.【选做题】C.（选修模块3-5）（12分）

(1)研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K ），钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I 与A\K 之间的电压ak U 的关系图象中，正确的是 .

（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小___▲____(选填“增大、“减小”或“不变”)， 原因是___▲____。

（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为和， 金属钠的截止频率为

145.5310?Hz, 普朗克常量h=346.6310-?J s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板， 能否发生光电效应。

【解析】（1）选C 本题考查光电效应规律

（2）减小；光电子受到金属表面层中力的阻碍作用（或需要克服逸出功）

（3）氢原子放出的光子能量32E E E =-,带入数据的 1.89e E V =

金属钠的逸出功00W hv =，带入数据得 3.2e E V =

因为0E W <，所以不能发生光电效应。

（福建卷）19.(1)(6分)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行，正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示，①此玻璃的折射率计算式为n=________(用图中的θ1、θ2 表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖

可供选择，为了减小误差，应选用宽度______________________．(填“大”或“小”)的玻璃砖采测量。

解析：

（1）①12cos cos n θθ=（或12sin(90)sin(90)

n θθ?-=?-） ②大 （山东卷）37．[物理—物理3-4] （4分）（2）如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN 端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF 上发生全反射，然后垂直PQ 端面射出。

①求该玻璃棒的折射率。

②若将入射光向N 端平移，当第一次射到弧面EF 上时______（填“能”“不能”或“无法确定能否”）发生全反射。

解析：（2）①如图，临界角C=45

°，sin C n =

= ②入射角大于临界角，能。

（浙江卷）16. 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出

A. 甲光的频率大于乙光的频率

B. 乙光的波长大于丙光的波长

C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

答案：B

（四川卷）18.用波长为72.010m -?的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是1910J -?。由此可知，钨的极限频率是（普朗克常量h=3410J -?·s ），光速c=810m ?s ，结果取两位有效数字）

A ．1410? Ｂ .1410? C . 1410? D .1510?

答案：B

【解析】根据光电效应方程W h E km -=ν，在恰好发生光电效应时最大出动能为0有W h =0ν，且λν=c ，综合化简得

143419

7801081063.6107.4102103?=??-??=-=-=---h E c

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