摘要:14.如图23是研究光电效应的实验电路.现用等离子态的氢气跃迁时所发出的光照射光电管的阴极K.测得微安表的示数是40 μA.电压表的示数是20V.已知光电管阴极材料的逸出功是3.6eV.求:(1)氢气发光的最短波长, (2)光电管阴极材料的极限波长,(3)光电子到达阳极A的最大动能.

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高考真题

1.【解析】通过手指的缝隙观察日光灯,看到彩色条纹,是光的衍射现象。D不正确。

【答案】D

 

 2.【解析】由题可知单色光在玻璃球体发生了全反射,如图24所示,

为光线在玻璃球内的光路图.A、C为折射点,B为反射点,作OD

平行于入射光线,故,所以

玻璃的折射率.                                

【答案】C                                                     图24

 

3.【解析】依题意,画出红、蓝光线经过平板玻璃砖实的光路如图25示。玻璃中的光速则为,设玻璃砖的厚度为d,在未发生全反射之前,光通过玻璃砖的时间为。由折射定律知,因此,,由于蓝光的频率大于红光的频率,故玻璃对红光的折射率n1小于对蓝光的折射率n2且都大于1.5,考虑以上因素,                                                           

 

图25

由此式可知,在未发生全反射之前,t1<t2

【答案】B

4.【解析】白光作杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A错;用红光作光源,屏上将呈现红色两条纹与暗条纹(即黑条纹)相间,B对;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,C错;紫光作光源,遮住一条狭缝,屏上出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹,D对

【答案】BD

5.【解析】金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,D对。                      图4

【答案】D

6.【解析】吹出的肥皂泡却是彩色的,证时了光的干涉现象,热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同,说明了光的波动性.

【答案】BD

 

7.【解析】微波是电磁波,其波长在10-3m到10m之间;黑体的热辐射是辐射电磁波;普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

【答案】ACD

 

8.【解析】光导纤维传递光信号的是利用了几何光学的全反射  ,全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质,且入射角等于或大于临界角

【答案】全反射   光疏介质   临界角

 

9.【解析】设入射光线与1/4球体的交点为C,连接OC,OC即为 入射点的法线。因此,图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B。依题意,∠COB=α。又由△OBC知sinα=   设光线在C点的折射角为β,

由折射定律得                                                  

由以上式得                               图26

由几何关系知,光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见图26)为30°。由折射定律得                 因此,所以

【答案】

10.【解析】(1)设光在介质中的传播速度为v,波长为λ,频率为f,则

         f=                     ①

                     ②

联立①②式得             ③

从波形图上读出波长m,代入数据解得

f=5×1014Hz

根据光线a在AC面的的入射角和折射角知玻璃砖的折射率,设此玻璃砖的临界角为,解得光线b在CD面上入射角和几何关系可知为,因为 ,故b在CD面上反生全反射;射到BD面的入射角由几何关系可知为,因 ,故不会发生全反射而从BD面射出.根据折射定律可求得出射光线与界面法线的夹角为,故上述光路如

图27所示。

【答案】(1)f=5×1014Hz(2)图27所示

                                                      图27

 

11.【解析】当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时,射到遮光边缘O的那条光线的入射角最小。如图28所示

若线光源底端在A点时,望远镜内刚好可以看到此光源底端,

设过O点液面的法线为OO1,则   

                ①

其中a为此液体到空气的全反射临界角。由折射定律有

           ②                             图28

同理,若线光源顶端在B1点时,通过望远镜刚好可以看到此光源顶端,则。设此时线光源底端位于B点。由图中几何关系可得

          ③

联立②③式得              ④

【答案】

 

名校试题

1.【解析】 红光折射率小于蓝光折射率,由折射率公式n=c/v知红光在同种介质中的速度较大,即V1>V2; 由全反射公式sinc=1/n知红光折射率小临界角大; 所以蓝光发生全反射时红光依然有折射现象。选C

【答案】C

2.【解析】由于没有确定几何尺寸,所以光线可能射向Q的右侧面,也可能射向Q的下表面,A错误;当光线射向Q的下表面时,它的入射角与在P中的折射角相等,由于nP<nQ,进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角,那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ,B、C错误,D正确。

【答案】D

3.【解析】由能量守恒可知,A正确,B错误;由光子学说及光电效应的规律可知,C错误,D正确。

【答案】AD

4.【解析】两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹是薄膜干涉,狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹是单缝衍射

【答案】C

5.【解析】单缝衍射的条纹是不等间距,中央亮纹又宽又亮

【答案】D

6.【解析】(1)ADEG

(2)如图29所示,   

x=d(tanr2-tanr1)=d

  【答案】(1)ADEG    (2)d

 

7.【解析】反射角60°                 ③                 

由折射定律                                                 

                        ④

解得折射角r = 30°                   ⑤

因此反射光束1和透射光束2之间的夹角

【答案】

8.【解析】①连接BC,如图30所示

在B点光线的入射角、折射角分别

标为i、r,

Sini=5/10=/2, 所以,                             图30

i=45°

由折射率定律:

在B点有:                            

Sin r=1/2  故:r=30°   BC=2Rcos r     t= BCn/C=2Rncos r/C

t=(/3) ×10-9s

②由几何关系

可知        α=30°

【答案】(1)t=(/3) ×10-9s  (2)α=30°

 

9.【解析】①P3 应刻的折射率  

  

② 最靠近0C边的是紫光;

增大入射角度,紫光在刻度盘上最先消失

【答案】(1)    (2)紫光在刻度盘上最先消失

(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角。          

(结果可用三角函数表示)

10.【解析】(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r  r=30°

    根据  

  

(2)根据   

(3)光路如图31所示 

ab光线在AB面的入射角为45°

设玻璃的临界解为C,则

sin45°>0.67,因此光线ab在AB面会发生全反射

光线在CD面的入射角r′=r=30°                               图31

根据 ,光线CD面的出射光线与法线的夹角

   由折射定律有:      ①

又由几何关系有:              ②

解①②得 

光线PC离直线AB的距离CD=Rsinα=10cm(1分)

则距离直线AB10cm的入射光线经折射后能到达B点.

【答案】(1)    (2)    (3)

11.【解析】光恰要发生全反射时的临界线射到屏幕S上的

E点到亮区中心O′的距离r,就是所求最大半径,

设临界角为C,如图所示

     …………①                                      

    又 …………②

     …………③

    解得 …………④

【答案】

12.【解析】由光电效应规律可知:当阴极发射的光电子全部达到阳极A时,光电流达到饱和,由电流可知每秒到达阳极的电子数,即每秒发射的电子数.由爱因斯坦光电效应方程可计算最大的初动能,光强加倍,每秒钟发射的光电子数加倍,但入射光频率不变,发射的光电子的最大初动能不变.                                 

(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数

根据爱因斯坦光电方程,光电子的最大初动能:

J

J.

(2)如果照射光的频率不变,光强加倍,根据光电效应实验规律,阴极每秒发射的光电子数

光电子的最大初动能仍然是J.

【答案】(1)J.    (2)J.

考点预测题

1.【解析】物体S和它的虚像S'以平面镜来说总是对称的,因此平面镜以速度v沿OS方向向光源靠近时,若以平面镜为参照物,则不难看出S是沿SS'连线逐渐向平面镜靠近,所以S'也是沿SS'连线逐渐向平面镜移动。由几何知识和平面镜成像特点可求出答案。设平面镜从图32所示的位置Ⅰ,移动位置Ⅱ,沿OS方向向光源移动的距离为L,速度v=与此同时,光源S沿S'连线向平面镜移动距离d=Lsin30°,据物像对称规律可知虚像沿SS'连线向平面镜移动d=Lsin30°,所以像S'沿SS'连线向光源移动的距离为d'=2d=L。则像移动速率为v'=,故选C                                         

【答案】C                                                    图32

2.【解析】根据光的直线传播,可以作出人影形成的图像,由图中的几何关系,可以求出路灯距地面的高度。如图33所示,设图中A点为路灯位置,AB为由路灯向地面引的垂线,GE为题述某时刻人的位置,ED为此刻地面上他的影子;再过2s,人位于HF,其对应影子则位于FC.则由题意有:EF=vt=2m

由于△ABD∽△GED,故有

  ----------①

由于△ABC∽△HFC,故有                     图33

  -----------②

以GE=HF=1.7m,ED=1.3m,EC=EF十FC=2m+1.8m=3.8m分别代入①②两式联立解之可得路灯距地面的高度为AB=8.5m

【答案】8.5m

3.【解析】因为同种介质对紫光的折射率较大,故入射角相同时,紫光侧移距离较大,A、B项错;设入射角为i,折射角为r,则侧移距离,可见对于同一种色光,入射角越大,侧移距离越大,D项正确。

【答案】D

4.【解析】点光源s射向圆形木板边缘的光线进入水中后折向水底,在水底以O为圆心,以R为半径的圆形区域是点光源s发射的光线照射不到的影区(如图34)

                      

【答案】 

 

图34

5.【解析】本题考查光的折射有关的知识,本题为中等难度题目。由该棱镜的折射率为可知其临界角C满足:,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射,其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。

【答案】B

6.【解析】如图35所示,光线射到A或B时,入射角大于临界角,发生全反射,而后由几何关系得到第二次到达界面的时候垂直打出.O点为∆ABC的重心,设EC=x,则由几何关系得到: .解得光斑半径x=2r

【答案】C                                                   图35

 

7.【解析】衍射现象说明光具有波动性,利用衍射条纹的图样与障碍物的形状对应,可以让光携带不同的信息。所以选项BC正确。

【答案】BC

8.【解析】撤去一张纸后劈形空气的薄膜的劈势减缓,相同水平距离上,劈势厚度变化减小,以致波程差变化减小,条纹变宽,条纹数量变少(变疏)故A正确。

【答案】A

9.【解析】真空玻璃管上采用镀膜技术,利用的是从镀膜前后表面反射回的相互叠加,增加光的强度,该技术对镀膜的厚度有要求,即镀膜厚度应为自然光中主要色光的半波长的整数倍,故该技术运用了光的干涉原理

【答案】C

10.【解析】太阳光是自然光,沿各个方向振动的光都有,所以在偏振片另一侧可看到透射光;沿竖直方向振动的光,与的透振方向相同,能透过偏振光;沿与竖直方向成45°角的透振光,有部分能透过偏振片,故选ABD正确。

【答案】ABD

11.【解析】玻璃的透振方向是允许透过的偏振方向。要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体,即车灯的透射炮经对面物体反射后能进入本车车窗玻璃,则同一车前窗玻璃和前灯玻璃的透振方向必须相同,选项AC错;若使对面的车灯不进入车窗玻璃,则车窗玻璃的透振方向和对面车灯的透振方向必须竖直,B项中对面车灯光的偏振方向和本车车窗玻璃的透射方向相同,而D项符合垂直条件,故选项D正确。

【答案】D

12.【解析】因光子的频率为=,又a、b、c三束单色光波长关系abc,得abd,已知用b光束照射某种金属时,恰能发生光电效应,则c光束照射能发生光电效应,a光不能,故B、C错,由光电效应方程Ek=h-W,则c光束照射时,释放出的光电子的最大初动能最大,D错,所以只有A正确。

【答案】A

13.【解析】由爱因斯坦光电效应方程列式    ①

又因为                                     ②

联立上式得:

【答案】

 

14.【解析】(1) hνmin= hc/λmax =13.6×1.6×10-19=2.2×10-18  J

        λmax=6.63 ×10-34×3×108 /2.2×10-18 =9.1×10-8  m

(2)       hν0 =hc/λ=w=3.6×1.6×10-19 =5.76×10-19J

λ=6.63 ×10-34×3×108 /5.76×10-19 =3.5×10-7m

(3)  EKA ?EKK = e U ,EKK=hν-w

              EKA=eU+ EKK =eU+hν-w=20+13.6-3.6=30eV

【答案】(1)9.1×10-8  m (2)3.5×10-7m    (3)30eV

 

 

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