2011-2020北京10年高考真題物理匯編：光學(xué)(教師版)

1/12011-2020北京10年高考真題物理匯編：光學(xué)一．選擇題（共13小題）1．（2020?北京）以下現(xiàn)象不屬于干涉的是（）A．白光經(jīng)過(guò)楊氏雙縫得到彩色圖樣 B．白光照射肥皂膜呈現(xiàn)彩色圖樣 C．白光經(jīng)過(guò)三棱鏡得到彩色圖樣 D．白光照射水面油膜呈現(xiàn)彩色圖樣2．（2019?北京）光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。組次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)光電流大小/mA逸出光電子的最大動(dòng)能/eV第一組1234.04.04.0弱中強(qiáng)2943600.90.90.9第二組4566.06.06.0弱中強(qiáng)2740552.92.92.9由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是（）A．兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光 B．兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同 C．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eV D．若入射光子的能量為5.0eV，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大3．（2019?北京）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說(shuō)法正確的是（）A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫 B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫 C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大 D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大4．（2018?北京）用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后（）A．干涉條紋消失 B．彩色條紋中的紅色條紋消失 C．中央條紋變成暗條紋 D．中央條紋變成紅色5．（2017?北京）如圖所示，一束可見(jiàn)光穿過(guò)平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍(lán)光，則光束a可能是（）A．紅光 B．黃光 C．綠光 D．紫光6．（2017?北京）2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”﹣﹣極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100nm（1nm＝10﹣9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上首個(gè)最強(qiáng)的極紫外激光脈沖，大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為（取普朗克常量h＝6.6×10﹣34J?s，真空光速c＝3×108m/s）（）A．10﹣21J B．10﹣18J C．10﹣15J D．10﹣12J7．（2017?北京）物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如，利用波的干涉，可將無(wú)線電波的干涉信號(hào)用于飛機(jī)降落的導(dǎo)航。如圖所示，兩個(gè)可發(fā)射無(wú)線電波的天線對(duì)稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫。兩天線同時(shí)都發(fā)出波長(zhǎng)為λ1和λ2的無(wú)線電波。飛機(jī)降落過(guò)程中，當(dāng)接收到λ1和λ2的信號(hào)都保持最強(qiáng)時(shí)，表明飛機(jī)已對(duì)準(zhǔn)跑道。下列說(shuō)法正確的是（）A．天線發(fā)出的兩種無(wú)線電波必須一樣強(qiáng) B．導(dǎo)航利用了λ1與λ2兩種無(wú)線電波之間的干涉 C．兩種無(wú)線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定 D．兩種無(wú)線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布完全重合8．（2014?北京）以往，已知材料的折射率都為正值（n＞0）．現(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值（n＜0），稱為負(fù)折射率材料．位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角γ依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)（此時(shí)折射角取負(fù)值）．若該材料對(duì)于電磁波的折射率n＝﹣1，正確反映電磁波穿過(guò)該材料的傳播路徑的示意圖是（）A． B． C． D．9．（2013?北京）如圖所示，一束可見(jiàn)光射向半圓形玻璃磚的圓心O，經(jīng)折射后分為兩束單色光a和b．下列判斷正確的是（）A．玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率 B．a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率 C．在真空中a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng) D．a(chǎn)光光子能量小于b光光子能量10．（2013?北京）以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出．強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽(yáng)極A接電源負(fù)極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)，逐漸增大U，光電流會(huì)逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量）（）A． B． C．U＝2hν﹣W D．11．（2012?北京）一束單色光經(jīng)由空氣射入玻璃，這束光的（）A．速度變慢，波長(zhǎng)變短 B．速度不變，波長(zhǎng)變短 C．頻率增高，波長(zhǎng)變長(zhǎng) D．頻率不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng)12．（2012?北京）“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成，若在結(jié)兩端加一恒定電壓U，則它會(huì)輻射頻率為v的電磁波，且與U成正比，即v＝kU，已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)．你可能不了解此現(xiàn)象為原理，但仍可運(yùn)用物理學(xué)中常用的方法，在下列選項(xiàng)中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為（）A． B． C．2he D．13．（2011?北京）如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以（）A．增大S1與S2的間距 B．減小雙縫屏到光屏的距離 C．將綠光換為紅光 D．將綠光換為紫光

2011-2020北京10年高考真題物理匯編：光學(xué)參考答案一．選擇題（共13小題）1．【分析】白光過(guò)楊氏雙縫形成彩色圖樣屬于干涉現(xiàn)象；白光照射肥皂泡和水面油膜屬于薄膜干涉；白光過(guò)三棱鏡得到彩色圖樣屬于光的色散；【解答】解：A、用白光做光源，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x＝λ知，不同波長(zhǎng)的，條紋寬度不一，則得到彩色的干涉條紋，B、肥皂液是無(wú)色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光線在肥皂膜的表面發(fā)生干涉造成的，C、陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶，是光的色散現(xiàn)象，不屬于干涉現(xiàn)象，D、水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，屬于薄膜干涉，本題選現(xiàn)象不屬于干涉的，故選：C?！军c(diǎn)評(píng)】考查光的干涉、光的色散現(xiàn)象，理解它們的原理與區(qū)別，注意色散與干涉的區(qū)別。2．【分析】根據(jù)光子能量的大小分析是否為同頻率的光子；根據(jù)光電效應(yīng)方程求出兩組實(shí)驗(yàn)中金屬板的逸出功，從而確定是否為同種金屬；根據(jù)光電效應(yīng)方程分析光電子的最大初動(dòng)能；根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析光電流的大小與光的強(qiáng)度的關(guān)系?！窘獯稹拷猓篈．第一組實(shí)驗(yàn)時(shí)，光子能量為4.0eV，第二組實(shí)驗(yàn)時(shí)，光子能量為6.0eV，可知兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光，故A正確；B．根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hv﹣W，可得第一組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)金屬板的逸出功為W＝4.0eV﹣0.9eV＝3.1eV，第二實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)金屬板的逸出功為W'＝6.0eV﹣2.9eV＝3.1eV，有W＝W'，則可知兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同，故B錯(cuò)誤；C．若入射光子的能量為5.0eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hv﹣W，可得逸出光電子的最大動(dòng)能為Ek＝5.0eV﹣3.1eV＝1.9eV，故C正確；D．由表格中的數(shù)據(jù)可知，在產(chǎn)生光電效應(yīng)的前提下，對(duì)同種頻率的入射光而言，入射光的強(qiáng)度越大，光電流越大，所以若入射光子的能量為5.0eV，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大，故D正確。本題選不正確的，故選：B?！军c(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程，知道同一種金屬，逸出功相同，知道最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系，并能靈活運(yùn)用，掌握光電流的大小與光的強(qiáng)度的大小關(guān)系。3．【分析】根據(jù)干涉條紋與衍射條紋的區(qū)別：干涉條紋在光屏上觀察到的圖案是間距相等的條紋圖象，而衍射條紋中，中間的亮紋的寬度最大。【解答】解：干涉條紋在光屏上觀察到的圖案是間距相等的條紋圖象，而衍射條紋中，中間的亮紋的寬度最大，向兩邊漸漸減小，因此甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。【點(diǎn)評(píng)】考查干涉與衍射條紋的應(yīng)用，掌握兩者的區(qū)別與聯(lián)系，理解干涉的條件，與明顯的衍射的條件。4．【分析】發(fā)生干涉的條件是兩列光的頻率相同。白光通過(guò)紅色濾光片剩下紅光，仍滿足干涉條件，即能發(fā)生干涉現(xiàn)象?！窘獯稹拷猓篈、在雙縫中，仍是頻率相同的紅光，因此能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B、由于只有紅光干涉條紋，因此不會(huì)出現(xiàn)彩色條紋，也沒(méi)有彩色條紋中的紅色條紋消失現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；C、在中央條紋，滿足光程差為零，則是明條紋，并不變成暗條紋，故C錯(cuò)誤；D、得到白光的干涉條紋后，在光源與單縫之間加上紅色濾光片，在雙縫中的，由于紅光的頻率相同，則能發(fā)生干涉，但不是彩色條紋，而是明暗相間的紅色條紋，故D正確。故選：D。【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道光發(fā)生干涉的條件：兩列光的頻率必須相同。5．【分析】根據(jù)兩光對(duì)應(yīng)的折射角可確定折射率大小，進(jìn)而確定頻率關(guān)系確定光束的性質(zhì)?！窘獯稹拷猓汗鈴目諝庑鄙涞讲ＡВ?yàn)椴Ａ舷卤砻嫫叫?，?dāng)?shù)诙握凵鋾r(shí)折射光線與第一次折射入射光線平行。由于折射率不同，a光偏折較大，b光偏折較小。所以此玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，所以a的頻率大于b的頻率，給出的各色光中頻率大于藍(lán)光的只有紫光，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選：D?！军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查了折射定律的直接應(yīng)用，要求同學(xué)們能根據(jù)偏折角的關(guān)系判斷折射率及頻率的關(guān)系；同時(shí)還要熟記可見(jiàn)光中各種顏色的單色光的頻率大小關(guān)系。6．【分析】根據(jù)光子波長(zhǎng)，結(jié)合E＝求出光子具有的能量，確定能夠電離一個(gè)分子能量的數(shù)量級(jí)?！窘獯稹拷猓耗軌螂婋x一個(gè)分子的能量為E＝＝J＝1.98×10﹣18J，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選：B?！军c(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道光子能量與光子波長(zhǎng)的關(guān)系，結(jié)合公式分析求解，基礎(chǔ)題。7．【分析】當(dāng)兩波的頻率相同，可以發(fā)生干涉，兩波源連線的中垂線上的點(diǎn)到兩波源的路程差為零，都是加強(qiáng)點(diǎn)?！窘獯稹拷猓篈、干涉要求兩波源的頻率相同，而強(qiáng)度沒(méi)有要求，故A錯(cuò)誤。B、由于無(wú)線電波以光速傳播，根據(jù)知，波長(zhǎng)不同，頻率不同，所以兩種無(wú)線電波之間不會(huì)發(fā)生干涉，故B錯(cuò)誤。C、空間中某點(diǎn)加強(qiáng)與減弱取決于到兩波源的距離差為半波長(zhǎng)的奇、偶數(shù)倍。所以兩種電波的波峰與波峰疊加最強(qiáng)分布是固定的，而且λ1≠λ2，所以無(wú)線電波各自在空間的強(qiáng)弱分布不重合，不過(guò)中垂線都是加強(qiáng)點(diǎn)，故C正確，D錯(cuò)誤。故選：C?！军c(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵知道干涉的條件，知道當(dāng)飛機(jī)沿兩波源中垂線降落時(shí)，路程差為零，為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，接收到的信號(hào)最強(qiáng)。8．【分析】該材料對(duì)于電磁波的折射率n＝﹣1，則折射光線與入射光線位于法線的同側(cè)，且折射角等于入射角．【解答】解：由折射定律：＝﹣1得：sini＝﹣sinr即折射角和入射角等大，且位于法線的同側(cè)，故B正確。故選：B。【點(diǎn)評(píng)】本題屬于信息題目，結(jié)合學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)延伸拓展，考查學(xué)生提取信息以及學(xué)習(xí)的能力．9．【分析】根據(jù)光線的偏折程度，比較光的折射率大小，從而得出頻率、波長(zhǎng)、光子能量的大小關(guān)系．【解答】解：A、因?yàn)閍光的偏折程度大于b光，所以對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率。故A錯(cuò)誤；B、折射率大，頻率大，所以a光的頻率大于b光的頻率，根據(jù)E＝hv知，a光的光子能量大于b光的光子能量。故B正確，D錯(cuò)誤；C、因?yàn)閍光的頻率大，根據(jù)c＝λf知，則a光的波長(zhǎng)小。故C錯(cuò)誤。故選：B?！军c(diǎn)評(píng)】解決本題的突破口在于通過(guò)光的偏折程度比較出光的折射率的大小，知道折射率、頻率、波長(zhǎng)等大小關(guān)系．10．【分析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hv﹣W，以及Ekm＝eU進(jìn)行分析．【解答】解：根據(jù)題意知，一個(gè)電子吸收一個(gè)光子不能發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)，即吸收的光子能量為nhv，n＝2，3，4…則有：eU＝nhv﹣W，解得．知B正確，A、C、D錯(cuò)誤。故選：B。【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵是掌握光電效應(yīng)方程，知道最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系．11．【分析】該題考查了單色光在不同的介質(zhì)中，波長(zhǎng)、變速的變化情況，通過(guò)和v＝λf結(jié)合在不同的介質(zhì)中光的頻率不變可得出正確結(jié)果。【解答】解：一束單色光經(jīng)由空氣射入玻璃，是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，由可知，光的傳播速度變慢；一單色光在不同的介質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變，由v＝λf可知，波長(zhǎng)變短；綜上所述可知選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)BCD錯(cuò)誤。故選：A?！军c(diǎn)評(píng)】光從真空（或空氣中）射入某種介質(zhì)時(shí)，頻率是不會(huì)變化的；會(huì)熟練的應(yīng)用判斷光速的變化情況，應(yīng)用v＝λf判斷波長(zhǎng)的變化情況；同時(shí)還要了解同種介質(zhì)對(duì)不同頻率的光的折射率是不同的。12．【分析】物理公式確定了物理量之間數(shù)值的關(guān)系，同時(shí)也就確定了物理單位間的關(guān)系，本題根據(jù)單位進(jìn)行判斷．【解答】解：物理公式兩邊的單位是相同的，根據(jù)公式v＝kU，，故其單位為s﹣1?V﹣1；普朗克常量h的單位是J?s，e的單位是C；根據(jù)公式W＝qU，1J＝1V?C，故1Js＝1VCs，故1s﹣1?V﹣1＝1，故的單位是s﹣1?V﹣1；故選