2010年高考物理试题分类汇编——光学

某人手持边长为6$cm$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0.4$m$。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（）

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，其光路如右图所示，下列说法正确的是（）  
                               

用同一光电管研究$a,b$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（）

(1)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${\theta }_1$、${\theta }_2$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")的玻璃砖来测量。
(2)(某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系。实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量。根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量$\Delta l$与拉力$F$（）。

(3)如图所示是一些准备用来测量待测电阻阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 

为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量$R_x$阻值的电路。

如题图所示，空气中有一折射率为$\sqrt{2}$的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90^o,、半径为$R$的扇形$OAB$、一束平行光平行于横截面，以45^o入射角射到$OA$上，$OB$不透光，若考虑首次入射到圆弧$AB$上的光，则$AB$上有光透出的部分的弧长为（）

A．（选修模块3-3）
（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强$p$和体积$V$关系的是．

（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24$kJ$的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5$kJ$的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小$kJ$，空气（选填"吸收"或"放出"）的总能量为$kJ$．
（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3$kg/m^3$和2.1$kg/m^3$，空气的摩尔质量为0.029$kg/mol$，阿伏加德罗常数$N_A$=6.02$\times {10}^{23}mo{l}^{-1}$．若潜水员呼吸一次吸入2$L$空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．（结果保留一位有效数字）
B．（选修模块3-4）
（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．

（2）如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×${10}^{-7}m$，屏上P点距双缝$S_1$和$S_2$的路程差为7.95×${10}^{-7}m$，则在这里出现的应是（选填"明条纹"或"暗条纹"）．现改用波长为6.30×${10}^{-7}m$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$d$．

C．（选修模块3-5）
（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$U_{AK}$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-3.40$eV$和-1.51$eV$，金属钠的截止频率为$5.53\times {10}^{14}Hz$，普朗克常量$h$=$6.63\times {10}^{-34}$$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．

（1）如图，一个三棱镜的截面为等腰直角$∆ABC$，$\angle A$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)

（2）波源$S_1$和$S_2$振动方向相同，频率均为$4Hz$，分别置于均匀介质中$x$轴上的$O,A$两点处，$OA=2m$，如图所示。两波源产生的简谐横波沿$x$轴相向传播，波速为$4m/s$$4m/s$。己知两波源振动的初始相位相同。求：

（）简谐横波的波长：

（）$OA$间合振动振幅最小的点的位置。

用波长为$2.0\times {10}^{-7}m$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$4.7\times {10}^{-19}J$。由此可知，钨的极限频率是（）（普朗克常量$h=6.63\times {10}^{-34}J·s$），光速$c=3.0\times {10}^{8}m/s$，结果取两位有效数字）

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：$P=k{\left(\frac{d}{f}\right)}^{2}t$，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$\frac{d}{f}$的倒数$\frac{f}{d}$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$\frac{1}{30}s$。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（）

根据爱因斯坦光子说，光子能量$E$等于（$h$为普朗克常量，$c,\lambda$为真空中的光速和波长）（）