下面是小编为大家整理的高三物理复习总结光学试题（完整）,供大家参考。
一、选择题(本题包括 12 小题，每小题 5 分，共 60 分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．全部选对的得 5 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不选的得 0 分) 1．用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，下列方法中正确的是(
) A．改用强度较小的黄光照射 B．改用 γ 射线照射 C．改用强度较强的绿光照射 D．改用红外射线照射 2．颜色不同的 a 光和 b 光由某介质射向空气时，临界角分别为C a 和 C b ，且 C a >C b .当用 a 光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b 光照射，则(
) A．不一定能发生光电效应 B．光电子的最大初动能增加 C．单位时间内发射的光电子数增加 D．入射光强度增加 3．如图 15－1 所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度 E 和磁感应强度 B图 15－1
的大小，使得在 MN 上只有两个点受到射线照射．下面判断正确的是(
) A．射到 b 点的一定是 α 射线 B．射到 b 点的一定是 β 射线 C．射到 b 点的可能是 α 射线或 β 射线 D．射到 b 点的一定是 γ 射线 4．下列说法中正确的是(
) A．质子与中子结合成氘核的过程中需要吸收热量 B.
88 226 Ra(镭)衰变为
86 222 Rn(氡)要经过 1 次 α 衰变和 1 次 β 衰变 C．β 射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流 D．放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间 5．氢原子能级的示意图如图 15－2 所示，大量氢原子从 n＝4 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光a，从 n＝3 的能级向 n＝2 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则(
) A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 γ 射线 B．氢原子从 n＝4 的能级向 n＝3 的能级跃迁时会辐射出紫外线 C．在水中传播时，a 光较 b 光的速度小 图 15－2
D．氢原子在 n＝2 的能级时可吸收任意频率的光而发生电离
6．如图 15－3 所示为氢原子的能级图，氢原子从 n＝3 的能级跃迁到 n＝2的能级时辐射 a 光子；从 n＝4 的能级跃迁到 n＝2 的能级时，辐射 b 光子．下列说法正确的是(
) A．a 光子的能量比 b 光子的能量大 B．若在同种玻璃中传播，a 光的传播速度比 b 光大 C．若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光一定不能使该金属发生光电效应 D．在同一双缝干涉实验装置中，用 a 光照射双缝得到相邻亮纹的间距比用 b 光得到的相邻亮纹间距要宽 7．在下列 4 个核反应方程中，X 表示质子的是(
) A． 15 30 P―→ 14 30 Si＋X
B.
92 238 U―→
90 234 Th＋X C． 13 27 Al＋ 0 1 n―→ 12 27 Mg＋X
D． 13 27 Al＋ 2 4 He―→ 15 30 P＋X 8．月球上特有的能源材料 2 3 He，总共大约有 100 万吨，这是由于太阳风里带有大量中子打入月球表面的 X 粒子中，形成 2 3 He.月球表面稀薄气体里，每立方厘米中有数个 2 3 He 分子，收集这些 2 3 He 可以在月球建立 2 3 He 发电站，其中 X 粒子应该为(
) A． 2 5 He
B．4 2 4 He C．3 2 3 He
D．2 1 1 H 图 15－3
9．下列说法正确的是(
) A．中子和质子结合成氘核时吸收能量 B．放射性物质的温度升高，其半衰期减小 C．某原子核经过一次 α 衰变和两次 β 衰变后，核内中子数减少 4个 D．γ 射线的电离作用很强，可用来消除有害静电 10.正负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子，已知普朗克常量为 h，电子质量为 m，电荷量为 e，电磁波在真空中传播速度为 c.则生成的光子所形成的一束光射入折射率为 n＝ 43 的水中，其波长为(
) A.3h4mc
B.2hmc
C.9h4mc
D.9h8mc
11．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(ν e )而获得了 2002 年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 吨四氯乙烯(C 2 Cl 4 )溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为 ν e ＋ 17 37 Cl―→ 18 37 Ar＋ － 1 0 e，已知 17 37 Cl 核的质量为 36.95658 u， 18 37 Ar 核的质量为 36.95691 u， － 1 0 e 的质量为0.00055 u,1 u 质量对应的能量为 931.5 MeV.根据以上信息，可以判断(
) A．中微子不带电 B．中微子就是中子 C． 17 37 Cl 和 18 37 Ar 是同位素
D．参与上述反应的中微子的最小能量约为 0.82 MeV 12．利用氦－3( 2 3 He)和氘进行的聚变安全、无污染、容易控制，月球上有大量的氦－3，每个航天大国都将获取氦－3 作为开发月球的重要目标之一．“嫦娥一号”探月卫星执行的一项重要任务就是评估月壤中氦－3 的分布和储量．已知两个氘核聚变生成一个氦－3 和一个中子的核反应方程是：2 1 2 H→ 2 3 He＋ 0 1 n＋3.26 MeV. 若有2 g氘全部发生聚变，则释放的能量是(N A 为阿伏加德罗常数) A．0.5×3.26 MeV
B．3.26 MeV C．0.5 N A ×3.26 MeV
D．N A ×3.26 MeV 二、计算题(本题包括 4 小题，共 40 分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13．(8 分)在 β 衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953 年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 1 1 H的核反应，间接地证实了中微子的存在． (1)中微子与水中的 1 1 H 发生核反应，产生中子( 0 1 n)和正电子( ＋ 1 0 e)，即中微子＋ 1 1 H―→ 0 1 n＋ ＋ 1 0 e 可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前的字母) A．0 和 0
B．0 和 1 C．1 和 0
D．1 和 1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即 ＋ 1 0 e＋ － 1 0 e―→2γ 已知正电子和电子的质量都为 9.1×10－ 31
kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是_________________________________________________. (3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波长的大小． 解析：(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知 A 正确． (2) 由 能 量 守 恒 有 2E ＝ 2m e c 2 ， 所 以 E ＝ m e c 2 ＝ 9.1×10－31 ×(3.0×10 8 ) 2
J＝8.2×10 － 14
J. 反应过程中动量守恒且总动量为零． (3)粒子的动量 p＝ 2mE k ，物质波的波长 λ＝ hp
由 m n ＞m e ，知 p n ＞p e ，则 λ n ＜λ e . 答案：(1)A (2)8.2×10－ 14
遵循动量守恒 (3)λ n ＜λ e
14．(10 分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时，只要每秒有 6 个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为 6.63×10－ 34
J·s，光速为 3.0×10 8
m/s，则 (1)人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少？ (2)用这种波长的绿色光照射下列五种材料能产生光电效应的材料有几种？
材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功(×10－19
J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 解 析 ：
(1) 每 个 绿 光 光 子 的 能 量 E 0 ＝ hν ＝ hcλ＝6.63×10－ 34 ×3.0×10 8530×10－ 9
J＝3.8×10－ 19
J 最少须每秒射入 6 个绿光光子人眼才能察觉故 P＝6E 0t＝6×3.8×10－ 19
W＝2.3×10 － 18
W. (2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E 0仅大于铯的逸出功，故只有一种． 答案：(1)2.3×10－ 18
W (2)1 15.(10 分)(Ⅰ)放射性同位素
6 14 C 被考古学家称为“碳钟”，它可用来断定古生物体的年代，此项研究获得 1960 年诺贝尔化学奖.
6 14 C很不稳定，易发生衰变，其半衰期为 5730 年，若测得一古生物遗骸中
6 14 C 含量只有活体中的 12.5%，则此遗骸的年代约有多少年？ (Ⅱ)1934 年约里奥·居里夫妇用 α 粒子轰击静止的 13 27 Al，发现了放射性磷 15 30 P 和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖． (1)写出这个过程的核反应方程式； (2)若该种粒子以初速度 v 0 与一个静止的12 C 核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为 v 1 ，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12 C 核的速度．
解析：(Ⅰ)由于生物活体通过新陈代谢，生物体
6 14 C 与
6 12 C 的比例和空气相同，都是固定不变的，但生物遗骸由于新陈代谢停止，
6 14 C发生衰变、
6 14 C 与
6 12 C 的比值将不断减小，由半衰期的定义得 12．5%M 0 ＝M 0 ( 12 )tτ
则 tτ ＝3，t＝3τ＝3×5730 年＝17190 年． (Ⅱ)(1)核反应方程式为：
2 4 He＋ 13 27 Al→ 15 30 P＋ 0 1 n. (2)设该种粒子的质量为 m，则12 C 核的质量为 12m.由动量守恒定律可得：mv 0 ＝m(－v 1 )＋12mv 2
解得：v 2 ＝ v0 ＋v 112 则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同． 答案：(Ⅰ)17190 年 (Ⅱ)见解析 16．(12 分)光具有波粒二象性，光子的能量 E＝hν，其中频率 ν表示波的特征．在爱因斯坦提出光子说之后法国物理学家德布罗意提出了光子动量 p 与光波波长 λ 的关系 p＝h/λ. 若某激光管以 P w ＝60 W 的功率发射波长 λ＝663 nm 的光束，试根据上述理论计算：
(1)该管在 1 s 内发射出多少光子？ (2)若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力 F 为多大？ 解析：(1)光子不仅有能量，而且有动量，照射物体时，产生的作用力可根据动量定理．设在时间 Δt 内发射出的光子数为 n，光子频率
为 ν，每个光子的能量 E＝hν，所以 P W ＝ nhνΔt(Δt＝1 s)． 而 ν＝ cλ ，解得 n＝P W Δt·λhc ＝60×1×663×10－ 96.63×10－ 34 ×3×10 8 个＝2.0×10 20 个． (2)在时间 Δt 内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n 个光子的总动量为 p 总 ＝np＝n hλ . 根据动量定理有 F·Δt＝p 总 ， 解得黑体表面对光子束的作用力为 F＝ p总Δt ＝nhλ·Δt ＝nhνλν·Δν ＝P Wc ＝603×10 8
N＝2.0×10－ 7
N. 又根据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力 F′＝F＝2.0×10－ 7
N. 答案：(1)2.0×10 20 个 (2)2.0×10－ 7
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