专辑19 光学-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 19 光学 1、（2021·上海市长宁区高三下学期 5 月二模）如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上会出现明暗相间 的光的干涉条纹，如果想要增大条纹间的距离，可以采用的方法是（ ） A. 增大激光的频率 B. 增大双缝到屏的距离 C. 增大双缝之间的距离 D. 增大激光器到双缝的距离 【答案】B 【解析】 根据 Lx d   可知要增大条纹间的距离 x ，可以增大双缝到屏的距离 L 或减小双缝之间的距离 d，或增大 波长  ，即减小光的频率。 故选 B。 2、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）两支激光笔分别发射红、蓝两种激光，两者发射波长之比 为 7∶5，发射功率之比为 1∶3，则红色激光器每秒发射的光子数约为蓝色激光器的（ ） A. 0.24 倍 B. 0.47 倍 C. 2.1 倍 D. 4.2 倍 【答案】B 【解析】 每个光子的能量 = hcE h  每秒（t=1s）激光器发出的光子数是 n，则 Pt=nE 故激光器每秒发出的光子数为 Pn hc  则 : 0.47PPn n hc hc  蓝 蓝红 红 红 蓝 ： 故选 B。 3、（2021·上海市徐汇区高三下学期 5 月二模）微波炉加热食物时常常出现受热不均的情况，造成该现象 的主要原因是电磁波的（ ） A. 反射 B. 折射 C. 衍射 D. 干涉 【答案】D 【解析】 微波炉加热食物时常常出现受热不均的情况，造成该现象的主要原因是电磁波的干涉，有些地方加强，有 些地方减弱。 故选 D。 4、（2021·上海市普陀区高三下学期 5 月二模）在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先 后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是（ ） A. 饱和光电流 B. 遏止电压 C. 光电子的最大初动能 D. 逸出功 【答案】A 【解析】 A．饱和光电流和光的强度有关，这个实验可以通过控制光的强度来实现饱和光电流相同，A 正确； CD．不同的金属其逸出功是不同的，根据光电效应方程： kE h W  用同种频率的单色光，光子能量 h 相同，光电子的最大初动能 Ek 不同，CD 错误； B．根据遏止电压和最大初动能关系： kEU e  可知光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B 错误。 故选 A。 5、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）下列不属于电磁波的是（ ） A. 阴极射线 B. 红外线 C. X 射线 D. γ射线 【答案】A 【解析】 根据教材中关于电磁波谱的说明可知，无线电波、红外线、可见光、X 射线和γ射线都属于电磁波，阴极射 线不属于电磁波。 故选 A。 6、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）如图，双缝干涉实验中用绿光照射单缝 S 时，在光屏 P 上 可观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（ ） A. 减小 S 与 S1、S2 的间距 B. 减小 S1 与 S2 的间距 C. 减小双缝屏到光屏的距离 D. 将绿光换为紫光 【答案】B 【解析】 根据 lx d   可知，减小 S 与 S1、S2 的间距对条纹间距无影响；减小 S1 与 S2 的间距 d 可增大条纹间距；减小双缝屏到光 屏的距离 l 可减小条纹间距；将绿光换为紫光，波长变小，则条纹间距减小。 故选 B。 7、（2021·上海市静安区高三下学期 5 月二模）用单色光照射某金属表面，能否发生光电效应现象，取决 于该单色光的（ ） A. 强度 B. 波长 C. 速度 D. 光子数目 【答案】B 【解析】 用单色光照射某金属表面，能否发生光电效应现象，取决于该单色光的频率或波长。 故选 B。 8、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）如图，用紫外线照射金属板产生光电效应现象后，验电器 的指针就张开一个角度，则用下列电磁波照射金属板也一定能使验电器指针张开的是（ ） A. 可见光 B. γ射线 C. 红外光 D. 无线电波 【答案】B 【解析】 只有入射光的频率大于金属板的截止频率时才能发生光电效应。题目中各种电磁波的频率关系如下：γ射线 ＞紫外线＞可见光＞红外光＞无线电波，当紫外线照射金属板能够发生光电效应时，只有换用频率更大的γ 射线时，才一定能使金属板发生光电效应。故 ACD 错误、B 正确。 故选 B。 9、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）在双缝干涉实验中，略增大双缝间距，其他条件不变，干 涉条纹将（ ） A. 变密 B. 变疏 C. 不变 D. 消失 【答案】A 【解析】 根据条纹间距 Lx d   ，可知略增大双缝间距 d，则干涉条纹的宽度减小，干涉条纹将变密，故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 10、（2021·上海市虹口区高三下学期 5 月二模）一束平行单色光照射不透明的小圆板，在其阴影中央可以 观察到如图所示的泊松亮斑。这是光的 （ ） A. 干涉现象 B. 衍射现象 C. 直线传播现象 D. 光电效应现象 【答案】B 【解析】 泊松亮斑是光的衍射现象。在适当的距离和尺寸下，当光照射到一个不透明圆板时，将发生明显的衍射现 象，在阴影的中央有一个亮斑，在阴影的周围有圆环形的衍射条纹。 故选 B。 11、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）某实验小组用自制狭缝观察光的干涉、衍射现象，在光 屏上分别得到图乙、图丙两幅图样。关于 P 处放置的自制狭缝，下列说法正确的是（ ） A. 乙对应双缝，丙对应单缝 B. 乙对应单缝，丙对应双缝 C. 都是单缝，乙对应的单缝较宽 D. 都是双缝，丙对应的双缝间距较大 【答案】A 【解析】 双缝干涉是亮暗相间的等宽条纹，单缝衍射图像的中间是宽亮条纹，两侧是明暗交替的窄条纹，所以图乙 是双缝干涉，图丙是单缝衍射。 故选 A。 12、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光 电子逸出，则光电流强度取决于入射光的（ ） A. 频率 B. 波长 C. 照射时间 D. 光照强度 【答案】D 【解析】 用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，其中光电子的数目决定于单位时间内单位面积上入射光的光 子数目，则光电流强度取决于入射光的光照强度。 故选 D。 13、（2021·上海市宝山区高三下学期 5 月二模）如图，将洁净的锌板用导线连接在验电器上，用紫外线灯 照射锌板时，观察到验电器指针发生偏转。此时，___________从锌板表面逸出，验电器带___________电。 【答案】 (1). 光电子（或电子） (2). 正 【解析】 [1]紫外线灯照射锌板发生了光电效应，锌板上的电子吸收了光子的能量，从锌板表面飞出； [2]因锌板失去了电子，则它带正电，而验电器与锌板用导线连接，则验电器也带正电。 14、（2021·上海市黄浦区高三下学期 5 月二模）用单色光 a 照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数 为 m。若改用频率更大的单色光 b 照射该金属，则 b 光的光子能量_____a 光的光子能量；若用强度较弱的 单色光 a 照射该金属表面，单位时间内飞出金属表面的光电子数____m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。 【答案】 (1). 大于 (2). 小于 【解析】 [1] 由光子能量的表达式 ε hν 可知，入射光的频率越大，光子能量越大，所以 b 光的光子能量大于 a 光的光子能量。 [2] 单位时间内飞出的光电子的数目与入射光的强度有关，a 光的光照强度弱，所以单位时间内飞出的光电 子数目少。 15、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）光的干涉、衍射现象表明光具有波动性；_________现象 表明光具有粒子性。光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用 ________来描述。 【答案】 (1). 光电效应（或康普顿效应） (2). 波动规律（或波动理论） 【解析】 [1]光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性。 [2]光的波粒二象性应理解为光子在空间各点出现的可能性的大小（即概率），可以用波动规律来描述。 16、（2021·上海市普陀区高三下学期 5 月二模）如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸 深度为 2h ，缸底面圆心处有一单色点光源S ，缸中装有某种液体，深度为 h ，O 点为液面的圆心，OS 垂 直于水平面。用面积为 2h 的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以O 为圆心剪出一个面积为 21 3 h 的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸 口射出，则缸口的最小面积为多少？ 【答案】 24 2 3 3 h 【解析】 用面积为 2 1S h 的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源S 发出的光线射到黑纸 片的边缘处恰发生全反射，临界角为 C ，光路图如图甲所示。 2 2 1 1S r h   由几何关系得 1tan rC h  由全反射知识有 1sinC n  解得 2n  剪出一个面积为 2 2 1 3S h 圆孔后，设透光部分的半径为 2r ，射出光线的最大入射角为i ，对应的折射角为  ，光路图如图乙所示。 2 2 2 2 1 3S r h   由几何关系得 2tan ri h  根据折射定律有 sin sinn i  缸口的最小半径为 3 2 tanr r h   缸口的最小面积为 2 3 3S r 解得 2 3 4 2 3 3S h