2020高考物理月刊專版 專題11 光學(xué)綜合 專家預(yù)測2

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1、2020高考物理月刊專版 1.如圖所示,為發(fā)生日食時影區(qū)的分布情況,則下列敘述中正確的是（） A.在D區(qū)的觀察者可觀察到日環(huán)食 B.在B區(qū)的觀察者可觀察到日全食 C.在A區(qū)的觀察者可觀察到日全食 D.在A區(qū)的觀察者可觀察到日偏食 解析：由題圖所示的光路及本影,半影的定義可知:D是本影區(qū),A,C為半影區(qū),B是本影D的倒圓錐體,進入B區(qū)的光線均為太陽周圍的光線,故有A,C區(qū)觀察均為日偏食,在B區(qū)觀察為日環(huán)食.所以,D選項正確. 答案：D 2.一個點光源S,放在平面鏡MN前.若MN不動,光源S以速率2m/s沿與鏡面成60°角的方向向右做勻速直線運動,如圖所示,則光源在鏡中的像將

2、( ) A.以2m/s的速率做直線運動,且運動方向與S的運動方向夾角為120° B.以2m/s的速率垂直于MN做直線運動 C.以 槡2m/s的速率相對于S做直線運動 D.以 槡2m/s的垂直于MN的速率向MN做直線運動 解析：根據(jù)平面鏡成像規(guī)律，作S的像S′，如右圖所示，經(jīng)過t時間，光源S的位置為S1，其像就為S′1.由物像對稱性可知SS1=S′S′1，所以S′相對平面鏡是以2m/s的速率，沿與鏡成60°角的S′O方向做勻速直線運動，并且與S的運動方向SO的夾角為120°，所以選項A是正確的，B是錯誤的. S的速度為v，垂直于平面鏡的分速度1= 5cos30°=2×m/s，由

3、物像對稱性知，S′相對于鏡的垂直分速度也為m/s，所以選項D是錯誤的. 若以S為參照物，則S′相對于S是以2m/s的速率向S做勻速直線運動，所以選項C是正確的. 答案：AC 3.凌日是內(nèi)行星經(jīng)過日面的一種天文現(xiàn)象.我們把繞日運行軌道在地球以內(nèi)的行星，稱為內(nèi)行星.如果內(nèi)行星的一顆恰好從地球與太陽之間經(jīng)過，地球上的觀察者就會看到有一個黑點從太陽圓面通過，大約需要一個多小時，人們把這種現(xiàn)象稱為凌日.根據(jù)上面的材料可知下面說法正確的是() A.地球上的人們能看到的只有水星和金星凌日 B.發(fā)生凌日現(xiàn)象屬于光的折射現(xiàn)象 C.發(fā)生凌日現(xiàn)象屬于光的直線傳播現(xiàn)象 D.凌日現(xiàn)象是人們看到的內(nèi)

4、行星的影子 答案：ACD 4.半徑為R的圓柱體放在地面上,在距地面4R的上方放一與地面平行的平面鏡MN;在圓柱體左側(cè)地面上有一點光源S,地面上圓柱體右側(cè)AB部分沒有被光線照到,如圖所示.已知SB=8R,試求AB的長度. 解析：光路圖如下圖所示, 由物像對稱可知SS′=8R, 所以tanβ=,所以β=60°則 AB=R5cot =R 答案： R 5.如圖所示,平面鏡M以角速度ω= rad/s繞垂直于紙面且過O點的軸順時針轉(zhuǎn)動,AB為一段圓弧屏幕,它的圓心在O點,張角為60°,現(xiàn)有一束來自頻閃光源的細平行光線以一個固定的方向射向平面鏡M上的O點,光源每秒閃12次,則平面鏡每

5、轉(zhuǎn)一周在屏幕AB上出現(xiàn)的亮點數(shù)最多可能是幾個? 1.一人自街上路燈的正下方經(jīng)過，看到自己頭部的影子正好在自己腳下，如果人以不變的速度直線朝前走，則他自己頭部的影子相對于地的運動情況是（） A.勻速直線運動 B.勻加速直線運動 C.變加速直線運動 D.曲線運動 解析：設(shè)燈高為H、人高為h，如圖人以速度v經(jīng)任意時間t到達A，人頭的影子在圖示B處，由幾何知識得.v′為定值，即人頭的影子做勻速直線運動. 答案：A 2.如圖所示，在平面坐標(biāo)軸xOy上，平面鏡M兩端的坐標(biāo)分別為（-1，3）和（0，3），人眼位于坐標(biāo)（2，0）處，當(dāng)一發(fā)光點S從坐標(biāo)原點沿-x方向運動過程中經(jīng)以下哪個區(qū)域，人眼

6、可以從平面鏡中觀察到S的圖像？（） A.0到-1區(qū)域 B.-1到-2區(qū)域 C.0到-∞區(qū)域 D.-2到-4區(qū)域 解析：如圖所示，由平面鏡成像及相似三角形知識知D項正確. 答案：D 3.如圖所示，在x軸的原點放一點光源S，距點光源為a處，放一不透光的邊長為a的正方體物塊，若在x軸的上方距x軸為2a處放一個平行于x軸并且面向物塊的長平面鏡，則在x軸上正方體的右邊有部分區(qū)域被鏡面反射來的光照亮，當(dāng)點光源沿x軸向右移動的距離為多少時，正方體的右側(cè)x軸上被光照亮部分將消失（） A.a B. a C. a D. a 解析：如圖所示，當(dāng)S在2位置時光線部分剛好被擋住而消失，由幾何

7、關(guān)系可知2位置在a處，所以選D. 答案：D 4.為了連續(xù)改變反射光的方向，并多次重復(fù)這個過程，方法之一是旋轉(zhuǎn)由許多反射面組成的多面體棱鏡（簡稱鏡鼓），如圖所示.當(dāng)激光束從固定方向入射到鏡鼓上的一個反射面上時，由于反射鏡繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，反射光就可在屏幕上掃出一條水平線.依此，每塊反射鏡都將輪流掃描一次.如果要求掃描的范圍θ=45°且每秒鐘掃描48次，那么鏡鼓的反射鏡面數(shù)目和鏡鼓旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速分別為（） A.8,360轉(zhuǎn)/分 B.16，180轉(zhuǎn)/分 C.16，60轉(zhuǎn)/分 D.32，180轉(zhuǎn)/分 解析：掃描的范圍θ=45°，每塊反射鏡相對的圓心角為22.5°，故N==16個，轉(zhuǎn)速n=

8、=180轉(zhuǎn)/分. 答案：B 5.如圖所示，以平面鏡的高度為直徑作一圓，使圓所在的平面與平面鏡垂直，在圓周上有三個發(fā)光點a、b、c跟圓心的連線與平面鏡的夾角分別為α、β、γ，人眼位于所在平面，在鏡前一定范圍內(nèi)可以看到發(fā)光點a、b、c的像，下列判斷正確的是（本題中像的觀測范圍是指邊界光線間夾角）（） A.觀測到a點像的范圍最大 B.觀察到c點像的范圍最大 C.觀察到a、b、c三點像的范圍一樣大 D.觀察到a、b、c三點像的范圍不一樣大 解析：分別作出a、b、c三光源的像，由像點向平面鏡邊緣引連線在鏡外所成的區(qū)域為觀測區(qū)，而連線所成的角是同一個圓的直徑所對的圓周角，均為90°，所以C正

9、確. 答案：C 6.科學(xué)家們公認(rèn)，太陽能是未來人類最合適、最安全、最綠色、最理想的代替能源.太陽能利用的一種方案是在距地球表面36000 km的同步軌道上建立太陽能發(fā)電廠，然后利用微波將電能傳回地球.根據(jù)推算，到2020年全世界能源消費總量大約需要25萬億立升原油.如果用太陽能替代，只需要一塊面積約1.5萬平方千米，半徑約70千米的轉(zhuǎn)化太陽能的圓形“光板”就可實現(xiàn).已知太陽距地球1.5×1011 m，地球半徑為6400 km，太陽半徑為地球半徑的109倍.關(guān)于該方案，下面說法正確的是（） A.該吸收太陽能的圓形“光板”在地球上會形成日全食 B.該吸收太陽能的圓形“光板”在地球上會形成日

10、全食和日偏食 C.該吸收太陽能的圓形“光板”在地球上會形成日環(huán)食和日偏食 D.該吸收太陽能的圓形“光板”可以不自轉(zhuǎn) 解析：如圖所示，設(shè)太陽直徑為D，圓形發(fā)光板直徑為D′，地球中心到圓形發(fā)光板的距離為d，太陽中心到地球中心距離為r， ∴, ∴ FE≈1.5×104km,而d=6400km+36000km=4.24×104km,FE

11、著地球，所以圓形吸光板必須自轉(zhuǎn). 答案：C 7.當(dāng)月球繞地球旋轉(zhuǎn)時，正好轉(zhuǎn)到太陽和地球之間，在地球上某些地方便發(fā)生日食，下列說法正確的是（） A.在月球背面的本影區(qū)區(qū)域?qū)l(fā)生日全食 B.在月球背面的半影區(qū)區(qū)域?qū)l(fā)生日偏食 C.發(fā)生日環(huán)食時月球距地球比發(fā)生日全食時月球距地球近一些 D.發(fā)生日環(huán)食時月球距地球比發(fā)生日全食時月球距地球遠一些 解析：作出月球運動到太陽和地球之間光路判斷，所以ABD三項正確. 答案：ABD 8.如圖所示，點光源S位于光屏AB的右方，平面鏡MN初始時與光屏AB平行，點光源S發(fā)出的光從光屏AB上的小孔P射到平面鏡上的O點，SO⊥MN，PO=d，今將平面鏡繞

12、著過O點的軸逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω.求： （1）從初始位置開始轉(zhuǎn)過30°角的過程中，光線SO經(jīng)平面鏡反射落在光屏AB上的斑點Q移動的平均速度； （2）平面鏡轉(zhuǎn)到與初始位置夾30°角的瞬間，斑點在光屏上移動的瞬時速度. 解析：(1)根據(jù)光的反射定律和幾何知識得，初始時，反射光線落在光屏的P點，平面鏡轉(zhuǎn)過30°,反射光線落在光屏的Q點，PQ=tan60°PO=d,t= =,∴v平均=. （2）根據(jù)運動的合成和分解及圓周運動知識得： v線=w′×2r=2ω×2d,v瞬= =8ωd. 答案：（1） （2）8ωd 9.寬度為d的平面鏡MN立于水平地面上，在平面鏡的正前方的A

13、點處（A點到平面鏡的兩端點M、N的距離相等），有一人面對平面鏡站在水平地面上，A點距離鏡面h遠，在平面鏡的前方與鏡面平行的直線PQ上有一點光源S，從遠處以速度v沿直線QP運動，如圖所示，已知PQ到平面鏡MN所在直線的距離為H，且H>h. （1）點光源S沿QP直線運動，在某一個范圍內(nèi)可以被A點的人通過平面鏡看到，請用作圖法畫出人通過平面鏡可看到發(fā)光點S的范圍，在圖中用斜線表示出來； （2）人通過平面鏡可以看到發(fā)光點S的時間是多少？ 漫反射體的人造地球衛(wèi)星的圓形軌道與赤道共面，衛(wèi)星自西向東運動.春分期間太陽垂直射向赤道，赤道上某處的人在日落后8h時在西邊的地平線附近恰能看到它，之后極快地

14、變暗而看不到了.已知地球的半徑R地=6.4×106m，地面上的重力加速度為10 m/s2，估算：（答案要求精確到兩位有效數(shù)字） （1）衛(wèi)星軌道離地面的高度； （2）衛(wèi)星的速度大小. 解析：從北極沿地軸往下看的地球俯視圖如圖所示，設(shè)衛(wèi)星離地高h,Q點為日落后8 h時能看到它反射的陽光.日落8 h時Q點轉(zhuǎn)過的角度設(shè)為θ. （1）θ=×360°=120° 軌道高h= -R地=6.4×106×=6.4×106m. （2）因為衛(wèi)星軌道半徑r=R地+h=2R地. 根據(jù)萬有引力定律，引力與距離的平方成反比，衛(wèi)星軌道處的重力加速度gr=g地=2.5 m/s2,mgr=mm/s≈5.7×103

15、m/s. 答案：(1)6.4×106m (2)5.7×103m/s 11.內(nèi)表面只反射而不吸收光的圓筒內(nèi)有半徑為R的黑球，距球心2R處有一點光源S，球心O和光源S皆在圓筒軸線上，如圖所示.若使點光源向右半邊發(fā)出的光最后全被黑球吸收，則筒的內(nèi)半徑r最大為多少？ 解析：自S作球的切線SM，并畫出S經(jīng)管壁反射形成的虛像點S′，及由S′畫出球面的切線S′N，如圖甲所示，由圖可看出，只要S′M和S′N之間有一夾角，則筒壁對從S向右的光線的反射光線就有一部分進入球的右方，不會完全落在球上被吸收. 求的筒的內(nèi)半徑的最大值.這時SM與S′N的交點到球心的距離MO就是所要求的筒的半徑r.由圖乙可得 r=①