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28--32届全国中学生高中物理竞赛预赛试题分类汇编--------光学


全国中学生高中物理竞赛预赛试题分类汇编--------光学

(31 届预)8. (10 分)如图所示,两个薄透镜 L1 和 L2 共轴放置,已知 L1 的焦距 f1=f, L2 的焦距 f2=﹣f, 两透镜间的距离也是 f, 小物体位于物面 P 上,物距 u1=3f. (1)小物体经过这两个透镜成的像在 L2 的_____边,到 L2 的 距离为________,是______像(填“实”或“虚”)、_______ 像(填“正”或“倒”),放大率为___________. (2)现把两个透镜位置调换,若还要使给定的原物体在原像处成像,两透镜作为整体应 沿光轴向______边移动距离_________. 这个新的像是______ (填“实”或“虚”) 、 ______ 像(填“正”或“倒”),放大率为__________.

(31 届预)11.(15 分)如图所示,一水平放置的厚度为 t 折射率为 n 的平行玻璃砖, 下表面镀银(成反射镜).一物点 A 位于玻璃砖的上方距玻 璃砖的上表面为 h 处. 观察者在 A 点附近看到了 A 点的像. A 点的像到 A 点的距离等于多少?不考虑光经玻璃砖上表面的 反射.

(30 届预)1.下列说法正确的是: A.一束单色光从真空射入 时,在玻璃表面处发生折射现象,这与光在玻璃中的传播速 度不同于在真空中的传播速度有关 B.白纸上有两个非常靠近的小黑斑,实际上是分开的,没有重叠部分.但通过某一显微 镜所成的象却是两个连在一起的没有分开的光斑,这与光的衍射现象有关 C.雨后虹的形成与光的全反射现象有关 D.老年人眼睛常变为远视眼,这时近处物体通过眼睛所成的像在视网膜的前方 (瞳孔与 视网膜之间),故看不清 AB (30 届预)5.图示两条虚线之间为一光学元件所在处,AB 为其主光轴.P 是一点光源,其傍 轴光线通过此光学元件成像于 Q 点. 该光学元件可能是 A.薄凸透镜 B.薄凹透镜 C.凸球面镜 D.凹球面镜 D
3.图中 L 为一薄凸透镜,ab 为一发光圆面,二者共轴,S 为与 L 平行放置的屏,已知这时 ab 可在屏上成 清晰的像.现将透镜切除一半,只保留主轴以上的一半透镜,这时 ab 在 S 上的像 A.尺寸不变,亮度不变. B.尺寸不变,亮度降低. C.只剩半个圆,亮度不变. D.只剩半个圆,亮度降低. 答案:B

(29 届预)10.(16 分)图中 K 是密封在真空玻璃管内的金属电极,它受光照射后能释放出电子;W
是可以透光的窗口, 光线通过它可照射到电极 K 上; C 是密封在真空玻璃 管内圆筒形的收集电极,它能收集 K 所发出的光电子.R 是接在电池组 E (电压足够高) 两端的滑动变阻器, 电极 K 通过导线与串联电池组的中心 端 O 连接; G 是用于测量光电流的电流计. 已知当某一特定频率的单色光 通过窗口照射电极 K 时, 能产生光电子. 当滑动变阻器的滑动接头处在某 一点 P 时,可以测到光电流,当滑动头向右移动时,G 的示数增大,使滑 动头继续缓慢向右不断移动时,电流计 G 的示数变化情况 是: _ . .当滑动变阻 器的滑动接头从 P 点缓慢向左不断移动时,电流计 G 的示数变化情况是:

若测得用频率为? 1 的单色光照射电极 K 时的遏止电压为 V1 ,频率为? 2 的单色光照射电极时的遏止电压为

V2 ,已知电子的电荷量为 e,则普朗克常量 h=
答案:逐渐增大,最后趋向一恒定值。(4 分)

, 金属电极 K 的逸出功 W0 =



逐渐减小,最后变到零。(4 分)

e

V1 ? V2 ? 1 ?? 2



V1? 2 ? V2? 1 (各 4 分) ? 1 ?? 2

解析:滑动触头向右滑动时,加在光电管上的电压向正向增大,光电流随正向电压的增大先逐渐增大,当 达到饱和光电流值后不再改变。滑动触头向左滑动到某位置后,光电管加反向电压,反向电压随滑动触头 向左滑动而增大,当确定遏止电压时,光电流减小为 0。 由爱因斯坦光电效应方程可得

h? ? W0 ? Ek
代入相关量解得 h

而 eV

? Ek
W0 ? V1? 2 ? V2? 1 ? 1 ?? 2

?e

V1 ? V2 ? 1 ?? 2

(28 届预)7.(10 分)近年来,由于“微结构材料”的发展,研制具有负折射率的人工材料 的光学性质及其应用,已受人们关注.对正常介质,光线从真空射人折射率为 n 的介质时, 人射角和折射角满足折射定律公式, 人射光线和折射光线分布在界面法线的两侧; 若介质的 折射率为负,即 n<0,这时人射角和折射角仍满足折射定律公式,但人射光线与折射光线分 布在界面法线的同一侧.现考虑由共轴的两个薄凸透镜 L1 和 L2 构成的光学系统,两透镜的 光心分别为 O1 和 O2,它们之间的距离为 s.若要求以与主光轴成很小夹角的光线人射到 O1 能从 O2 出射,并且出射光线与人射光线平行,则可 以在 O1 和 O2 之间放一块具有负折射率的介质平板, 介质板的中心位于 OO’的中点,板的两个平行的侧 面与主光轴垂直,如图所示.若介质的折射率 n= -1.5, 则介质板的厚度即垂直于主光轴的两个平行侧 面之间的距离 d = . 0.6s (28 届预)9.(10 分)光帆是装置在太空船上的一个面积很大但很轻的帆,利用太阳光对 帆的光压,可使太空船在太空中飞行.设想一光帆某时刻位于距离太阳为 1 天文单位(即日 地间的平均距离) 处, 已知该处单位时间内通过垂直于太阳光辐射方向的单位面积的辐射能 3 -2 -1 量 E =1.37× 10 J· m ·s , 设平面光帆的面积为 1.0× 106m2, 且其平面垂直于太阳光辐射方向, 又设光帆对太阳光能全部反射(不吸收),则光帆所受光的压力约等于 N. 9N


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