2025年大学物理（光学）试题及答案

2025年大学物理（光学）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）本卷共8小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.光在真空中的传播速度为c，在某种介质中的传播速度为v，则该介质的折射率n为（）A.c/vB.v/cC.c²/v²D.v²/c²答案：A2.一束单色光从空气射向折射率为n的某种玻璃的表面，如图所示。i代表入射角，则（）A.当i>0时，会发生全反射现象B.无论入射角i是多大，折射角r都不会超过90°C.当入射角i=arcsin(1/n)时，折射角r=90°D.当入射角i=90°时，折射光线与反射光线垂直答案：B3.用单色光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹。若把双缝间距离d增大，则（）A.条纹间距增大B.条纹间距减小C.条纹间距不变D.无法确定条纹间距变化情况答案：B4.关于光的衍射现象，下列说法正确的是（）A.只有当光的波长比障碍物尺寸大时，才会发生明显的衍射现象B.只有当光的波长比障碍物尺寸小时，才会发生明显的衍射现象C.光的衍射现象说明光具有波动性D.光的衍射现象说明光具有粒子性答案：C5.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则（）A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失答案：A6.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（）A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射答案：C7.光从某种介质射向空气，入射角为45°时，折射角为60°，则该介质的折射率为（）A.√2/2B.√3/2C.√6/2D.√3答案：C8.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的关系如图所示。则这两种光（）A.照射该光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大答案：C第II卷（非选择题共60分）9.（10分）一束光从空气射向折射率为n=√2的某种玻璃的表面，如图所示。i代表入射角，请画出反射光线和折射光线，并求出折射角r。10.（10分）在双缝干涉实验中，用波长λ=500nm的单色光照射，双缝间距d=0.1mm，双缝到屏的距离L=1m。求：（1）相邻两条亮条纹间的距离Δx；（2）若将整个装置放入折射率n=1.5的某种透明介质中，相邻两条亮条纹间的距离Δx'变为多少？11.（10分）如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB；另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°，求：（1）玻璃的折射率；（2）球心O到BN的距离。12.（15分）材料：在研究光电效应的实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。问题：（1）甲、乙、丙三种光的频率大小关系是怎样的？（2）若甲光的频率为f₁，普朗克常量为h，电子电荷量为e，求甲光的遏止电压Uc₁。（3）若乙光的频率为f₂，已知f₂>f₁，在相同条件下，乙光照射该光电管时产生的光电子的最大初动能Ek₂比甲光照射时产生的光电子的最大初动能Ek₁大多少？（用f₁、f₂、h、e表示）13.（15分）材料：如图所示，一束平行光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。问题：（1）在玻璃中，a光的传播速度与b光的传播速度大小关系如何？（2）若将玻璃砖绕圆心O逆时针缓慢转动一小角度，a、b两束光线的出射方向将如何变化？（3）若保持入射光不变，换用一块折射率更大的玻璃砖，a、b两束光线的出射方向又将如何变化？答案9.反射光线和折射光线的画法：根据光的反射定律，反射角等于入射角，画出反射光线；根据光的折射定律n=sini/sinr，已知n=√2，i=45°，可得sinr=sini/n=sin45°/√2=1/2，所以r=30°，画出折射光线。10.（1）根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Lλ/d，代入数据可得Δx=5mm。（2）在介质中，光的波长变为λ'=λ/n，所以相邻两条亮条纹间的距离Δx'=Lλ'/d=Lλ/(nd)=3.33mm。11.（1）设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何关系可知i=60°，r=30°，根据折射定律n=sini/sinr=√3。（2）光线BN恰好在N点发生全反射，则临界角C=30°，设球心O到BN的距离为d，由几何关系可知d=Rsin30°=R/2。12.（1）根据光电效应方程Ek=hf-W₀，光电流与电压关系曲线中，遏止电压越大，光电子的最大初动能越大，对应的光频率越高，所以丙光频率大于乙光频率大于甲光频率。（2）甲光的遏止电压Uc₁满足eUc₁=hf₁-W₀，所以Uc₁=(hf₁-W₀)/e。（3）乙光照射时产生的光电子的最大初动能Ek₂=hf₂-W₀，甲光照射时产生的光电子的最大初动能Ek₁=hf₁-W₀，所以Ek₂-Ek₁=h(f₂-f₁)。13.（1）根据n=c/v，折射率越大，光在介质中的传播速度越小，a光的折射角小，