高三物理光学近代物理初步检测题
说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分实验班加做附加题 命题人：陈金忠
第Ⅰ卷（选择题 56分）
一、单项选择题（共15小题，.每小题给出的四个选项中，只有一个是正确的，请选出你认为正确的选项，每题2分）
1、某介质的折射率为
，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的?
2．我国南宋时的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道；“凡风雨初霁（雨后转晴），或露之末（干），其余点缘于草木之叶末，日光大之；五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也”。这段文字记叙的是下列光的何种现象
A．反射 B．色散 C．干涉 D．衍射
3.在演示光电效应的实验中,原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连.用弧光灯照射锌板时,验电器的指针就张开一个角度,如图2所示.这时( )
A.锌板带正电,指针带负电; B.锌板带正电,指针带正电;
C.锌板带负电,指针带正电; D.锌板带负电,指针带负电.
4．下列叙述中不符合物理学史实的有( )
A．托马斯·杨通过对光的干涉现象的研究，证实了光具有波动性
B．卢瑟福通过“α粒子散射实验”的研究，发现了原子核是由质子和中子组成的
C．麦克斯韦根据电磁场理论，提出了光是一种电磁波
D．小圆板衍射时中心有一亮斑，证明光具有波动性
5．某种金属逸出功为2.3eV，这意味着（ ）
A．在这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面
B．在这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面
C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3eV
D．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3eV
6．对于下列光现象的说法中，正确的是 （ ）
①雨后公路上面的油膜出现彩色条纹，这是光的干涉现象
②太阳光斜射到铁栅栏上地面出现明暗相间的条纹，这是光的衍射现象
③光导纤维是利用光的全反射现象制成的
④手术台上的无影灯消除影子是由于光没直线传播的形成的
A．①③ B．①②③ C．①③④ D．①②③④
7．氢原子从一种完态跃迁到另一种完态，
①若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小
②若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能减小，轨道半径变大
③若氢原子放出一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小
④若氢原子放出一个光子，则其电子的能减小，轨道半径变大
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
8．下列几种光的现象中，属于光的衍射的是 （ ）
A．一束白光通过三棱镜，在三棱镜后的屏上形成彩色光带
B．在平静的湖面上出现岸边树的倒影
C．用平行单色光照射一条很窄的缝，在缝后的屏上出现明暗相间的条纹
D．在太阳光照射下，水面的油膜上出现彩色花纹
9．用某单色光照射一金属表面，能产生光电效应，现减弱光照强度 （ ）
A．逸出光电子的最大初动能将减少
B．单位时间内产生光电子的数目将减少
C．光强减弱后，可能不发生光电效应
D．光强减弱后，光电子逸出时间将增加
10．实验证明，蛇的鼻眼之间有一种红外感受器对周围温热物体产生反应，能敏感地测出0.02oC的温度差异，反应时间低于0.1s，在黑色的夜晚也能准确地判断物体的位置，响尾蛇导弹就是仿照蛇的这种结构制成的，这是仿生学的重大成就，关于红外线及蛇的红外线感受器，下列说法正确的是
A．红外线的波长小于可见光 B．红外线可引起人的视觉
C．红外线可引起蛇的视觉 D．红外线可引起蛇的警觉
11．在双缝干涉实验中，以白光为光源，先在双缝中一缝前各放一红色滤光片（只能透过红光），再双缝前分别放一红、一绿的滤光片，则在光屏上
A．依次出现红色、黄色的双缝干涉条纹
B．依次出现红色和绿色的双缝干涉条纹
C．先出现红色干涉条纹，后出现亮光但无双缝干涉条纹
D．先出现红色干涉条纹，后屏上无任何光亮
12．如图3所示，只含绿光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出。则以下说法可能的是 ( )
A．OA为绿光的单色光，OB为紫光的单色光
B．OA为紫光的单色光，OB为绿光的单色光
C．OA为绿光的单色光，OB为复色光
D．OA为紫光的单色光，OB为复色光
13．频率为υ的光照射某金属材料时，产生的光电子的最大初动能为Ekm，若改用频率为2υ的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是 ( )
A．2Ekm B．Ekm-hυ C．Ekm+hυ D．Ekm+2hυ
14．某单色光在折射率为
的介质中传播时，它的波长、频率和波速分别为
、
、
；在折射率为
的介质中传播时，波长、频率和波速分别为
、
、
，以上物理量存在的关系，下列哪些是正确的（ ）
A. 
；
B. ；
C. ；
D. 
；
15．如图4所示，一细束白光通过三棱镜后分为各种单色光，取其中a、b、c三种单色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹（双缝间距和缝屏间距均不变）；②让这三种单色光分别照射锌板；③让这三种单色光分别垂直投射到一条直光纤的端面上；则下列说法正确的是（
）
A．如果b种色光能产生光电效应，则a种色光一定能产生光电效应
B．c种色光的波动性最显著
C．c种色光穿过光纤的时间最长
D．a种色光形成的干涉条纹间距最小
二、选择题（共6小题，每小题4分，共24分.每小题给出的四个选项中，至少有一个是正确的，请选出你认为正确的选项。）
16、A、B是两束平行的单色光，它们从空气射入水中的折射角分别为γA、γB，若γA〉γB，则：
A、在空气中A的波长大于B的波长
B、在水中A的传播速度大于B的传播速度
C、A的频率大于B的频率
D、在水中A的波长小于 B的波长
17、发生日食时，在地面上不同地点的人可能同时分别看到：
A、日全食、日偏食 B、日环食、日偏食
C、日环食、日全食 D、日偏食、日环食、日全食
18.下面说法正确的是
（A） 光子射到金属表面时，可能有电子发出
（B） 光子射到金属表面时，一定有电子发出
（C） 电子轰击金属表面时，可能有光子发出
（D） 电子轰击金属表面时，一定没有光子发出
19．关于杨氏双缝于涉的下列说法中，正确的是 （ ）
A．杨氏双缝干涉实验证明光具有波动性
B．光屏上凡是波峰与波峰相遇处，呈现亮条纹；凡是波谷与波谷相遇处，呈现暗条纹
C．以白光为光源呈现彩色条纹；以单色光为光源呈现明暗相间条纹
D．干涉条纹和间距与光的波长有关，在实验装置不变的条件下，波长越长条纹间距越宽；
20．如图7-1所示，甲图中S为点光源，AB为一遮光板，CD表示AB上透光部分，C、D之间的距离d可以调节MN为光屏，乙图和丙图上的白色部分表示光通过CD在屏上得到的图则下列说法中正确的是（ ）
A．CD为一窄缝
B．CD为一圆孔
C．比较得到乙、丙两图时的d，乙图对应的d较小
D．比较得到乙、丙两图时的d，丙图对应的d较小
21．氢原子处于基态的能量值为
eV，则下列说法中正确的是（ ）
A．氢原子从基态跃迁时吸收的能量值一定是小于或等于13.6eV的某些不连续的值
B．氢原子由基态向激发态跃迁时只能吸收光子的能量
C．根据玻尔理论可知，氢原子由基态向激发态跃迁时氢原子的能量是增加的，动能是减少的
D．若从第4能级跃迁到第2能级时发出的光为蓝光，则第5能级跃迁到第2能级可能发出黄光
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 答案 | ||||||||
| 题号 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| 答案 |
| 题号 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| 答案 |
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
三、填空题（每题4分，共20分，请把答案填写在题中横线上）
22．人和很多动物在夜间几乎什么都看不见，而猫头鹰在夜间却有很好的视力，这是因为它对红外线产生视觉，因此猫头鹰成为很多仿生学专家研究的对象，并已经成功地模仿它制成了可供侦察兵使用的“夜视仪”，根椐热辐射理论，物体所发光的最大波长λm，与物体的热力学温度满足如下
km的关系式，若猫头鹰的猎物夜间体温为27oC，则它发出的光的最大波长为 m
23、纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除。
（1）这是利用了激光的
A．单色性 B．方向性 C．高能量 D．粒子性
（2）纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1nm等于 m.
（3）对DNA进行修复，属于
24．一单色光在某介质中的波长为
，其光子的能量为E，则介质对此光子的折射率为 .
25．如图所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合。OA是画在纸上的直线，P1，P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，a是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角a和β，便可求得玻璃的折射率。
某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像。他应采取的措施是
。若他已透过玻璃看到P1，P2的像，为确定P3的位置，确定P3位置的方法是
；若他已正确地测得了a，β的值，则玻璃的折射率n=
26、如图5所示，一束光以45°的入射角从空气投射到三棱镜的一个侧面上，
图5
在棱镜上发生折射，折射光线与棱镜该侧面成60°角，并在棱镜另一侧面上恰好发生全反射。由此可知，该棱镜材料的折射率为________，该棱镜的顶角θ的大小为____
四、计算题（本题共3小题，共26分，解答应写明必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）
27、（10分）如图10所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知
=60°，
=90°，一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射，AD＝a，棱镜的折射率n＝，求：
（1）光从棱镜第一次射入空气时的折射角。
（2）光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间（设光在真空中传播速度为c）。
28．（7分）已知某金属表面接受波长为和2的单色光照射时，释放出的光电子最大初动能分别为30eV和10eV，该金属发生光电效应的极限波长为多少？
29．（9分）已知氢原子基态的电子的轨道半径
m，根据玻尔假设，电子绕核的可能轨道半径是
（n=1，2，3……）.氢原子在不同轨道上对应的能级如图所示.
（1）求电子在基态轨道上运动的动能；
（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，在图上用箭头标出这些氢原子能发出哪几条光谱线？
（3）计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长.（已知静电力常量k=9.0×109N·m/C2，普朗克常量h=6.63×10－34J·S，电子电量e=1.6×10－19C）
 |
四、附加题 （20分。）
30．光纤通信是一种现代化的通讯手段，它可以提供大容量，高速度、高质量的通信服务。为了研究问题的方便，我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管，如图6所示，设此玻璃管长为L，折射率为n，且光在玻璃的内界面上恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为( )
A．nL/c B．n2L/c C．nL/c2 D．n2L/c2
31、如图所示，发光点S向平面镜射出一细激光束，反射后在一光屏上得一光点S′。平面镜开始时在与光屏平行a处，后绕激光束的入射点O以角速度ω逆时针旋转。SO=h，当转到300的位置b时,光斑S′在光屏上移动的即时速度的大小为：（
）
A、6ωh a O 300 ω
B、8ωh b
C、4ωh
D、2ωh
S 光屏
S′
32．图6所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则( )
A．产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的
B．产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的
C．被检查的玻璃表面有凸起
D．被检查的玻璃表面有凹陷
|
A．A光的频率大于B光的频率。
B．B光的频率大于A光的频率。
C．用A光照射光电管时流过电流表 G的电流方向是a流向b。
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a。
34．一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条变经，如图所示，两圆半径之比为44∶1，则 （ ）
①发生的是α衰变
②轨迹2是反冲核的径迹
③反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动
④该放射性元素的原子序数是90
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
35．能源问题是人类面临的生存问题之一.20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空设立太阳能卫星电站，可24h发电，且不受昼夜气候的影响，利用微波------电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送。卫星电站的最佳位置在1100km的赤道上空，微波的定向性很好，飞机通过微波区不会发生意外.预计在21世纪初地球上空将升起卫星电站.
（1）硅太阳能电池将实现哪种转换 （ ）
A．光能——微波 B．光能——热能 C．光能——电能 D．电能——微波
（2）微波是指 （ ）
A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．机械波
（3）飞机外壳对微波的哪种作用使飞机安然无恙 （ ）
A．反射 B．吸收 C．干涉 D．衍射
36．（16分）阅读下面资料并回答问题：
自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射固与温度有关，称为热辐射.热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同.处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变.若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能与黑体绝对程度的四次方成正比，即P0=KT4，其中常量K=
瓦/（米2·开4） 在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体。有关数据及数学公式：太阳半径RS=
，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=
，球面积S=4πR2，其中R为球半径.
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为
—
范围内，求相应的频率范围.
（2）每秒从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试
估算火星的平均温度.
37．（14分）一般认为激光器发出的是频率为
的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是
（也称频率宽度）.让单色光照射到薄膜表面，一部分从前表面射出（这部分称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一小部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分称乙光），甲、乙这两部分光叠加而以生干涉，称为薄膜干涉。乙光与甲光相比要多在薄膜中传播一小段时间
理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是，的最大值
与
的乘积近似等于1，即只有满足
才会观察到明显的稳定的干涉现象。已知红宝石激光器发出激光
Hz，它的频率宽度为
Hz，让这束单色光由空气斜射到折射率
的液膜表面，射入时与液膜表面成45°角，如图7-4所示
（1）求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速率
（2）估算在图所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm
38．如图11所示，折射率为n＝的液面上有一点光源S，发出一条光线，垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h的平面镜M的O点上，当平面镜绕垂直于纸面的轴O以角速度ω逆时针方向匀速转动时，液面上的观察者跟踪观察，发现液面上有一光斑掠过，且光斑到P点后立即消失，求：
(1)光斑在这一过程的平均速度。
(2)光斑在P点即将消失时的瞬时速度
39．如图12所示，静止在匀强磁场中的
核俘获一个速度
m/s的中子而发生核反应。已知生成物中
的速度
m/s，其方向与反应前中子速度方向相同。
（1）写出题述中的核反应方程式.
（2）求另一生成物的速度 .
（3）在图中画出反应后两粒子的运动轨迹示意图并求出轨迹半径之比.
（4）求当粒子旋转6周时，另一粒子旋转几周?
高三物理同步测试参考答案（六）
1.ACD 2.B 3.BD 4.C
5．B（提示:减弱光强只影响光电子数）
6．D（提示:光束c频率最高，a频率最低，发生光电的极限频率不大于光束b的频率）
7．A（提示：0.9P=n·πd2/4·hc/λ）
8．D
9．C提示：红光的频率不相同。不是相干光源，在光屏上不可能出现干涉条纹，但由于红光和绿光都能发生明显的衍射现象，所以要屏上仍有光亮
10．C提示：能否产生光电效应决定于光的频率，与光照强度和光照时间无关
11．0.6eV
12．0.9×10-5
13．①激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上作“光刀”切开皮肤切除肿瘤或做其他外科手术，故填“高能量”。
②1nm=10-9m
③激光对生物DNA修复实质是生物基因突变。
14．
（提示：W=Ehc/λ，Em=hv-W）
15．
（提示：
介质中光速
折射率
得
16．提示：（1）硅太阳能电池实现的是光能向电能的转换，故C对。
（2）由于卫星电站离地面很高，不可能架设电路将电能传换成微波向地面传送，微波是电磁波家族中的一员，故C对.
（3）金属对微波具有很强的反射作用，观察家用微波炉可看出微波炉的外壳都是金属制成的，选A.
17．解析：根据光电效应方程
代入：
eV 
eV 得：
18．解析：（1）设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有：
所以折射角为：
光在薄膜中的传播速率为：
m/s
（2）乙光在薄膜中经过的路程
乙光通过薄膜所用的时间
又因为
所以
解出：
m
22．（16分）解：（1）
…1分 
…1分
所以频率范围为
～
………………1分
（2）
代入数据得
………………2分
（3）设火星表面温度为T′，火星到太阳距离d=400RS
火星单位时间吸收来自太阳的辐射能量为 
…………3分
火星单位时间向外辐射的能量为P辐=δ
………………3分
平衡时P吸=P辐 代入数据解得
……………………2分