20182019學(xué)年粵教版高中物理選修34 第四章 光 單元測(cè)試

2019-2019學(xué)年粵教版高中物理選修3-4 第四章 光 單元測(cè)試一、單選題1.如圖所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b，波長(zhǎng)分別為a、b ， 該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb ， 則（）A.anbB.ab ， nanbC.ab ， nab ， nanb2.如圖所示，一束復(fù)色光沿PO射向截面為半圓形玻璃磚的圓心O處后，分成a、b兩束單色光射出對(duì)于a、b兩束單色光下列說(shuō)法正確的是（ ）A.單色光a頻率較小B.單色光a穿過(guò)玻璃磚的時(shí)間較長(zhǎng)C.分別用單色光a、b在同一裝置中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距小D.若它們都從玻璃射向空氣，a光發(fā)生全反射的臨界角比b光的小3.關(guān)于下列四圖，以下說(shuō)法正確的是( )A.甲圖可能是單色光線形成的雙縫干涉圖樣B.在乙漫畫中，由于光的折射，魚的實(shí)際位置比人看到的要深一些C.丙圖為一束含有紅光、紫光的復(fù)色光c，沿半徑方向射入半圓形玻璃磚，由圓心O點(diǎn)射出，分為a、b兩束光，則用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用a光要比用b光條紋間距更大D.丁圖是光從玻璃射入空氣時(shí)的光路圖，其入射角是604.如圖所示明暗相間的條紋是紅色、藍(lán)色單色光各自通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣，下列說(shuō)法正確的是（）A.a光是紅光B.在同一種玻璃中a的速度小于b的速度C.b光的光子能量較高D.當(dāng)a和b以相同入射角從玻璃射入空氣時(shí)，若a剛好能發(fā)生全反射，則b也一定能發(fā)生全反射5.華裔科學(xué)家高錕獲得了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通訊之父”在光纖通訊中信號(hào)傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是（）A.波長(zhǎng)越短的光在光纖中傳播的速度越大B.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大C.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射D.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射6.潛水員在水深為h的地方向水面觀望時(shí)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)天空及遠(yuǎn)處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的圓形區(qū)域內(nèi)，已知水的臨界角為 ， 則所觀察到的圓形區(qū)域的半徑為（ ）A.htanB.hsinC.h/tanD.h/sin7.下圖所示的4種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光通過(guò)同一個(gè)雙縫干涉儀形成的干涉圖樣和黃光、紫光通過(guò)同一個(gè)單縫形成的衍射圖樣（黑色部分代表亮紋），那么1、2、3、4四個(gè)圖中亮條紋的顏色依次是（ ）A.紅黃藍(lán)紫B.紅紫藍(lán)黃C.藍(lán)紫紅黃D.藍(lán)黃紅紫二、多選題8.關(guān)于折射率，下列說(shuō)法中正確的是() A.根據(jù) =n可知，介質(zhì)的折射率與入射角的正弦成正比 B.根據(jù) =n可知，介質(zhì)的折射率與折射角的正弦成反比 C.根據(jù)n= 可知，介質(zhì)的折射率與介質(zhì)中的光速成反比 D.同一頻率的光由第一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時(shí)，折射率與波長(zhǎng)成反比9.如圖所示為一束光線穿過(guò)介質(zhì)、時(shí)的光路，則()A.介質(zhì)的折射率最大B.介質(zhì)的折射率最大C.介質(zhì)的折射率最大D.光在介質(zhì)中傳播速度最大10.沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的氣象現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見(jiàn)度只有幾十米，天空變黃發(fā)暗，這是由于這種情況下() A.只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面B.只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面C.只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面D.只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面三、填空題11.一個(gè)半徑為r的薄軟木圓片，在它的圓心處插入一枚大頭針讓它們浮在水面上，如圖所示調(diào)整大頭針露出的長(zhǎng)度，直至從水面上方的各個(gè)方向向水中看，都恰好看不到大頭針，這是因?yàn)榘l(fā)生了_現(xiàn)象若此時(shí)木片下方大頭針的長(zhǎng)度為h，則水的折射率為_(kāi)12.采用干涉法檢查一塊玻璃板的表面是否平整，所用光源為單色光，檢查中所觀察到的干涉條紋是由如圖哪兩個(gè)表面反射的光線疊加而成的_ 13.波可以分為縱波橫波，在縱波中，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向_；在橫波中，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向_。 四、解答題14.如圖所示，AOB為扇形玻璃磚，一細(xì)光束照射到AO面上的C點(diǎn)，入射光線與AO面的夾角為30，折射光線平行于BO邊，圓弧的半徑為R，C點(diǎn)到BO面的距離為 ，ADBO，DAO=30，光在空氣中國(guó)的傳播速度為c，求玻璃磚的折射率及光線在圓弧面上出射時(shí)的折射角；光在玻璃磚中傳播的時(shí)間15.如圖所示，一直角三棱鏡放置在真空中，其截面三角形的斜邊BC的長(zhǎng)度為d，一束單色光從AB側(cè)面的中點(diǎn)垂直AB入射若三棱鏡的折射率為 ，C=30，單色光在真空中的傳播速度為c，求：該單色光第一次從棱鏡射入真空時(shí)的折射角；該單色光從進(jìn)入棱鏡到第一次從棱鏡射出所經(jīng)歷的時(shí)間 五、綜合題16.如圖所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知A=60，C=90；一束極細(xì)的光于 AC邊的中點(diǎn)垂直AC面入射， =2a，棱鏡的折射率為n= 求：（1）光在棱鏡內(nèi)經(jīng)一次全反射后第一次射入空氣時(shí)的折射角 （2）光從進(jìn)入棱鏡到第一次射入空氣時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間（設(shè)光在真空中傳播速度為c） 答案解析部分一、單選題1.【答案】B 【解析】【解答】由圖知，三棱鏡對(duì)b光的折射率較大，又因?yàn)楣獾念l率越大，介質(zhì)對(duì)光的折射率就越大，所以，nab ， 所以B正確，ACD錯(cuò)誤。【分析】本題主要是理解，光的頻率與折射率的關(guān)系，即頻率越大，介質(zhì)對(duì)光的折射率就越大，結(jié)合公式，判斷波長(zhǎng)。2.【答案】A 【解析】【解答】解：A、由圖知，玻璃磚對(duì)a光的偏折角較小，由折射定律n= 得知，玻璃對(duì)a光的折射率較小，其頻率較小故A正確B、玻璃對(duì)a光的折射率較小，由v= 分析得知，a光在玻璃磚中速度較大，傳播時(shí)間較短故B錯(cuò)誤C、玻璃對(duì)a光的折射率較小，a光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，而干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正比，則知，a光干涉條紋的間距較大故C錯(cuò)誤D、由sinC= 分析得知，b光的折射率大，則臨界角較小，故D錯(cuò)誤故選：A【分析】由圖看出，玻璃磚對(duì)b光的偏折角較大，b光的折射率較大，頻率較大，波長(zhǎng)短由v= 分析光在玻璃磚中傳播速度關(guān)系，即可判斷時(shí)間關(guān)系折射率越大，波長(zhǎng)越短，干涉條紋間距越小由sinC= 分析臨界角的大小3.【答案】B 【解析】【解答】A.中央條紋寬，是單縫衍射的圖樣。A不符合題意。B.光從空氣射入水中發(fā)生折射時(shí)，入射角大于折射角，魚的實(shí)際位置比人看到的要深。B符合題意。C.紫光的折射率比紅光大，相同入射角，當(dāng)光從玻璃射入空氣時(shí)，紫光的折射角大，a光束是紫光，b光束是紅光。紅光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，干涉條紋間距大。C不符合題意。D.光從玻璃射入空氣里時(shí)入射角小于折射角，故其入射角是30D不符合題意；故答案為：B?！痉治觥繄D乙可以利用光的折射畫圖求解，需要注意的是人的眼睛總是認(rèn)為光是沿直線傳播的。4.【答案】B 【解析】【解答】根據(jù)雙縫干涉相鄰條紋間距公式 可得在其它條件不變的情況下，相干光的波長(zhǎng)越大，條紋間距越大，由題圖可知a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，那么a光是藍(lán)色光，b是紅色光，A、由上分析可知，a光是藍(lán)色光，且b光的光子能量較低，故AC錯(cuò)誤；B、因a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，則a光的頻率大于b光的頻率，那么a光的折射率大于b光，根據(jù)v= ，因此在玻璃中，a的速度小于b的速度，故B正確；D、當(dāng)a和b以相同入射角從玻璃射入空氣時(shí)，若a剛好能發(fā)生全反射，因a光的臨界角小，若a剛好能發(fā)生全反射，則b一定不能發(fā)生全反射，故D錯(cuò)誤故選：B【分析】根據(jù)干涉條紋的寬度可以確定入射光的波長(zhǎng)的大小關(guān)系來(lái)確定兩列光的頻率的大小關(guān)系，從而確定各自什么光，再利用全反射臨界角與折射率的關(guān)系，從而即可求解5.【答案】C 【解析】【解答】A、波長(zhǎng)越短的光，頻率越大，介質(zhì)對(duì)它的折射率n越大，根據(jù)公式v= ，知光在光纖中傳播的速度越小故A錯(cuò)誤B、頻率越大的光，介質(zhì)對(duì)它的折射率n越大，根據(jù)公式v= ，知該光在光纖中傳播的速度越小故B錯(cuò)誤CD、發(fā)生全反射的必要條件是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，即從折射率大的介質(zhì)射入折射率小的介質(zhì)；當(dāng)內(nèi)芯的折射率比外套的大時(shí)，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上才能發(fā)生全反射故C正確，D錯(cuò)誤故選：C【分析】發(fā)生全反射的條件是：一是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，即從折射率大的介質(zhì)射入折射率小的介質(zhì)；二是入射角大于臨界角當(dāng)內(nèi)芯的折射率比外套的大時(shí)，光在界面上才能發(fā)生全反射波長(zhǎng)越長(zhǎng)、頻率越小的光，介質(zhì)對(duì)它的折射率越小，根據(jù)公式v= ，光在光纖中傳播的速度越大6.【答案】A 【解析】【解答】如圖所示，最遠(yuǎn)處的景物進(jìn)入眼睛的光線幾乎是緊貼水面，其入射角接近90，折射角為 因此，人看到的景物呈現(xiàn)在人眼上方以O(shè)點(diǎn)為圓心、r為半徑的水面區(qū)域內(nèi)由圖可知。【分析】當(dāng)光從水中進(jìn)入空氣，入射角大于等于臨界角時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射，根據(jù)臨界角的意義，結(jié)合幾何關(guān)系求出圓形亮斑的半徑。7.【答案】B 【解析】【解答】解：雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，故1、3是雙縫干涉現(xiàn)象，根據(jù)雙縫干涉條紋間距x= 可知波長(zhǎng)越大，x越大，故左邊第一個(gè)是紅光，第三個(gè)是藍(lán)光單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而波長(zhǎng)越大，中央亮條紋越粗，故第2個(gè)是紫光單縫衍射圖樣；最右端為黃光單縫衍射圖樣故從左向右依次是紅光（雙縫干涉）、紫光（單縫衍射）、藍(lán)光（雙縫干涉）和黃光（單縫衍射），故B正確，ACD錯(cuò)誤故答案為：B【分析】根據(jù)光的條紋，判斷出是雙縫干涉還是單縫衍射，再根據(jù)條紋的周期判斷光的波長(zhǎng)。二、多選題8.【答案】C,D 【解析】【解答】介質(zhì) 的折射率是一個(gè)表明介質(zhì)的光學(xué)特性的物理量，由介質(zhì)本身決定，與入射角、折射角無(wú)關(guān)。由于真空中光速是個(gè)定值，故n與v成反比正確，這也說(shuō)明折射率與光在該介質(zhì)中的光速是有聯(lián)系的，由 ，當(dāng)f一定時(shí)，v正比于。n與v成反比，故折射率與波長(zhǎng)也成反比。 【分析】介質(zhì)的折射率決定于介質(zhì)本身和光的頻率，與入射角的正弦和折射角的正弦無(wú)關(guān)。9.【答案】C,D 【解析】【解答】根據(jù)折射情況，與相比，折射率大；與相比，折射率大，所以的折射率最小，光的傳播速度在中最大，根據(jù)光路可逆，光從射向或從射向時(shí)，入射角相等，從折射角可判定 ，故 ，C、D正確，A、B錯(cuò)誤【分析】根據(jù)光路圖，首先判斷出三種介質(zhì)的折射率的大小關(guān)系，可判斷AB的正誤，再結(jié)合光在介質(zhì)中的傳播速度與折射率的關(guān)系可判斷C的正誤，由光發(fā)生全反射的條件可判知D的正誤。10.【答案】B,D 【解析】【解答】根據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件知，發(fā)生沙塵暴時(shí)，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光線能到達(dá)地面，根據(jù) 知，到達(dá)地面的光是頻率較小的部分，故選項(xiàng)B、D正確?！痉治觥勘绢}考查明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物與波長(zhǎng)相比相差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能發(fā)生明顯的衍射。三、填空題11.【答案】全反射；【解析】【解答】解：觀察者在水面上各個(gè)方向都剛好看不到水下的大頭針，說(shuō)明由針頭射出的光線，恰好在水面與木塞的邊緣處發(fā)生全反射由題意作出光路圖如圖所示，這時(shí)入射角等于臨界角，由幾何關(guān)系可得sinC= 又sinC= 由以上兩式解得液體的折射率為 n= 故答案為：全反射， 【分析】觀察者在水面上任何位置都剛好看不到水下的大頭針，說(shuō)明由針頭射出的光線，恰好在水面與木塞的邊緣處發(fā)生全反射，通過(guò)幾何關(guān)系得到入射角的正弦值，即可得折射率12.【答案】a的下表面和b的上表面 【解析】【解答】解：薄膜干涉形成的條紋是空氣膜的上下表面的發(fā)射光干涉產(chǎn)生的，即由a的下表面和b的上表面兩個(gè)表面的反射光線疊加而成的； 故答案為：a的下表面和b的上表面【分析】薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的發(fā)射光干涉產(chǎn)生的當(dāng)兩反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，出現(xiàn)明條紋，是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，出現(xiàn)暗條紋，可知薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同13.【答案】相同；垂直 【解析】【解答】波可以分為縱波橫波，在縱波中，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同，在橫波中，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直?！痉治觥考訌?qiáng)相關(guān)概念、原理的理解。四、解答題14.【答案】解：光路如圖所示，由于折射光線CE平行于BO，因此光線在圓弧面上的入射點(diǎn)E到BO的距離也為 ，則光線在E點(diǎn)的入射角滿足 sin= ，得：=30由幾何關(guān)系可知，COE=90，因此光線在C點(diǎn)的折射角為：r=30由折射定律知，玻璃磚的折射率為：n= = = 由于光線在E點(diǎn)的入射角為30，根據(jù)折射定律可知，光線在E點(diǎn)的折射角為60由幾何關(guān)系可知，CE= = 光在玻璃磚中傳播的速度為：v= 因此光在玻璃磚中傳播的時(shí)間為：t= = 答：玻璃磚的折射率是 ，光線在圓弧面上出射時(shí)的折射角是60；光在玻璃磚中傳播的時(shí)間是 【解析】【分析】作出光路圖，根據(jù)幾何知識(shí)求出光線在AB圓弧面上的入射角和C點(diǎn)的折射角，即可由折射定律求出玻璃磚的折射率，并由折射定律求出光線在圓弧面上出射時(shí)的折射角；由幾何關(guān)系求出光在玻璃磚中傳播的距離，由v= 求出光在玻璃磚中傳播的速度，即可求得傳播的時(shí)間15.【答案】解：畫出該單色光在三棱鏡中傳播的光路圖如圖所示當(dāng)光線到達(dá)三棱鏡的BC邊時(shí)，因C=30，由幾何關(guān)系可知=60又因?yàn)槿忡R的折射率n= ，所以光發(fā)生全反射的臨界角為45因=60，所以該單色光在BC邊發(fā)生全反射當(dāng)該單色光到達(dá)三棱鏡的AC邊時(shí)，由幾何關(guān)系可知，其入射角為=30設(shè)其折射角為，則由折射定律n= 可得：=45因?yàn)榻孛嫒切蔚男边匓C的長(zhǎng)度為d，D為AB邊的中點(diǎn)，C=30，由幾何關(guān)系可知 = 因?yàn)?60，所以C