高中物理 第十三章 光學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) 新人教版選修34

1、第十三章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)本卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分。滿(mǎn)分100分，時(shí)間90分鐘。第卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第16小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第710小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1(北京市房山區(qū)2018屆高三上學(xué)期期末) 對(duì)下列光學(xué)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，正確的是(d)a陽(yáng)光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的全反射現(xiàn)象b雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的干涉現(xiàn)象c用白光照射不透明的小圓盤(pán)，在圓盤(pán)陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑是光的折射現(xiàn)象d某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，

2、他看到燈的位置比實(shí)際位置高解析：陽(yáng)光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；用白光照射不透明的小圓盤(pán)，在圓盤(pán)陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，由于光的折射，他看到燈的位置比實(shí)際位置高，選項(xiàng)d正確。2(牡丹江一中2016年高二下學(xué)期期中)如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，o點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是(a)解析：a圖中從玻璃射向空氣可能發(fā)生全反射，a正確；b圖中從空氣射向玻璃是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不會(huì)發(fā)生全反射，b錯(cuò)誤；c圖中光線(xiàn)在玻璃空氣界面既有

3、反射又有折射，因?yàn)槭菑墓饷芙橘|(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，折射角應(yīng)大于入射角，c錯(cuò)誤；d圖中光線(xiàn)從空氣射向玻璃，折射角應(yīng)小于入射角，d錯(cuò)誤。3(浙江省溫州中學(xué)2017年高二下學(xué)期期中)與通常觀(guān)察到的月全食不同，小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀(guān)看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的。小虎畫(huà)了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是(c)a地球上有人用紅色激光照射月球b太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球c太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球d太陽(yáng)光中的紅光在月球表面形成干涉條紋解析：觀(guān)看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的，是因?yàn)樘?yáng)光經(jīng)地球大氣折射后照射到月球上，光線(xiàn)再反射射向地球大氣時(shí)，其它色光被大氣吸收掉，

4、紅光不易被吸收，故月亮是紅色的，選項(xiàng)abd錯(cuò)誤，c正確。4(物理與日常生活)市場(chǎng)上有種燈具俗稱(chēng)“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線(xiàn)，以表示此紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為(b)abcd解析：為減小反射的熱效應(yīng)顯著的紅外線(xiàn)，則要求紅外線(xiàn)在薄膜的前后表面反射后疊加作用減弱，即路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故薄膜的最小厚度為紅外線(xiàn)在該薄膜中波長(zhǎng)的。5如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發(fā)出紅

5、光、黃光、藍(lán)光和紫光的四個(gè)燈泡，一人站在這四盞燈正上方離水面有一定距離處觀(guān)察，他感覺(jué)離水面最近的那盞燈發(fā)出的光是(d)a紅光b黃光c藍(lán)光d紫光解析：從空氣中觀(guān)察燈泡時(shí)，燈泡p發(fā)出的光經(jīng)水面折射后進(jìn)入觀(guān)察者的眼睛，折射光線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)交于p點(diǎn)，p就是燈p的虛像，p的位置比實(shí)際位置p離水面的距離要近些，如圖所示。當(dāng)入射角較小時(shí)，p的位置在p的正上方，有：sin，sin，n豎直向下看時(shí)，d接近于零，故n，即：hh因紫光的折射率最大，故紫光的視深最小。6(江蘇省鹽城市2017年高二下學(xué)期期中)某物理興趣小組用實(shí)驗(yàn)探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個(gè)很大的光屏p，讓一復(fù)色光

6、束sa射向玻璃磚的圓心o后，有兩束單色光a和b射向光屏p，如圖所示他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出了以下四個(gè)猜想，你認(rèn)為正確的是(b)a單色光a的波長(zhǎng)小于單色光b的波長(zhǎng)b在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度c單色光a通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間大于單色光b通過(guò)玻璃磚所需的時(shí)間d當(dāng)光束sa繞圓心o逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在光屏p上最早消失的是a光解析：由圖知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，則a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，故a錯(cuò)誤。由v知，b光在玻璃磚中傳播速度較小，時(shí)間較長(zhǎng)故b正確c錯(cuò)誤。由sinc知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當(dāng)光束sa繞圓心o逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在光屏p上最

7、早消失的是b光，d錯(cuò)誤。故選b。7(安徽省安慶一中、安師大附中、湖南長(zhǎng)沙一中等四省五校2018屆高三上學(xué)期期末)下列說(shuō)法正確的是(ac)a光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將光源從藍(lán)光改為紅光，則所得干涉圖樣中相鄰亮條紋間距變大b照相機(jī)鏡頭在陽(yáng)光下呈現(xiàn)淡紫色是光的衍射現(xiàn)象c泊松亮斑支持了光的波動(dòng)說(shuō)d光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波解析：光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將光源從藍(lán)光改為紅光，則因紅光的波長(zhǎng)大于藍(lán)光，所以干涉圖樣中相鄰亮條紋間距變大，選項(xiàng)a正確；照相機(jī)鏡頭在陽(yáng)光下呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；泊松亮斑支持了光的波動(dòng)說(shuō)，選項(xiàng)c正確；光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。8(河北省冀州中學(xué)2017年高二

8、下學(xué)期期中)把一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個(gè)玻璃平面上，讓單色光從上方射入(如圖甲)，這時(shí)可以看到亮暗相同的同心圓(如圖乙)，這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這些同心圓叫做牛頓環(huán)，為了使同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大(例如中心數(shù)起的第二道圓環(huán))，則應(yīng)(ac)a將凸透鏡的曲率半徑變大b將凸透鏡的曲率半徑變小c改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射d改用波長(zhǎng)更短的單色光照射解析：當(dāng)光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)是亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)是暗條紋。將凸透鏡的曲率半徑變大，與透鏡中心等距離位置的空氣層厚度變小，出現(xiàn)同一亮條紋的厚度由中心向外偏移，同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大；相反，凸透鏡的曲率半徑變小，同一級(jí)圓環(huán)的半徑變

9、小，故a正確，b錯(cuò)誤；改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射，出現(xiàn)同一級(jí)亮紋的光程差變大，空氣層厚度應(yīng)變大，所以，同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大，因此要使半徑變大，可以改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射，故c正確，d錯(cuò)誤，故選ac。9(浙江省紹興一中2017年高二下學(xué)期期末)一束白光從水中射入真空的折射光線(xiàn)如圖所示，若保持入射點(diǎn)o不變而逐漸增大入射角，下述說(shuō)法中正確的是(bcd)a若紅光射到p點(diǎn)，則紫光在p點(diǎn)上方b若紅光射到p點(diǎn)，則紫光在p點(diǎn)下方c紫光先發(fā)生全反射，而紅光后發(fā)生全反射d當(dāng)紅光和紫光都發(fā)生全反射時(shí)，它們的反射光線(xiàn)射到水底時(shí)是在同一點(diǎn)解析：同一種介質(zhì)對(duì)紫光的折射率大，而對(duì)紅光的折射率小，同一入射角的折射角紫光大，所

10、以紫光在p點(diǎn)下方，a錯(cuò)誤；b正確；同一種介質(zhì)對(duì)紫光的折射率大，紫光的臨界角小，紫光先達(dá)到臨界角，紅光后達(dá)到臨界角，c正確；根據(jù)光的反射定律，紅光和紫光都發(fā)生全反射時(shí)，反射光線(xiàn)的傳播方向一致，所以它們的反射光線(xiàn)射到水底時(shí)在同一點(diǎn)，d正確；故選bcd。10如圖所示，從點(diǎn)光源s發(fā)出的一束細(xì)白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過(guò)三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面的說(shuō)法中正確的是(bc)a在三棱鏡中a側(cè)光的傳播速率大于b側(cè)光的傳播速率bb側(cè)光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象c若改變白光的入射角，在屏上最先消失的是a側(cè)光d通過(guò)同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋的間距xa>xb解析：根據(jù)

11、色散形成的光譜，可知fa>fb，a<b，所以b更容易產(chǎn)生衍射，故b正確；na>nb，根據(jù)n，所以va<vb，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤；sinc，所以b光的臨界角大，a光更容易發(fā)生全反射，故選項(xiàng)c正確；根據(jù)x可知，xa<xb，故選項(xiàng)d錯(cuò)誤。第卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線(xiàn)上)11(北京市海淀區(qū)2018屆高三下學(xué)期期末)某同學(xué)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀測(cè)量光的波長(zhǎng)，如圖所示。實(shí)驗(yàn)中選用的雙縫間距為d，雙縫到像屏的距離為l，在像屏上得到的干涉圖樣如圖所示，分劃板刻線(xiàn)在圖中a、b位置時(shí)，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)分別為x1、x2，則入射的單色光波長(zhǎng)的計(jì)

12、算表達(dá)式為_(kāi)。分劃板刻線(xiàn)在某條明條紋位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖所示，則其讀數(shù)為_(kāi)31.10_mm。解析：(1)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x得，；(2) 游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為31mm，游標(biāo)尺上第2個(gè)刻度與主尺上某一刻度對(duì)齊，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×2mm0.10mm，所以最終讀數(shù)為31.10mm。12如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡abc；在垂直于ac面的直線(xiàn)mn上插兩枚大頭針p1、p2，在ab面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀(guān)察大頭針p1、p2的像，調(diào)整視線(xiàn)方向，直到p1的像_讓p2的像擋住_，再在觀(guān)察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針p3、p4，使p3_擋住p1、p2的像_，p4_擋住p3以及p1、p2的像_。

13、記下p3、p4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過(guò)p3、p4的位置作直線(xiàn)與ab面相交于d，量出該直線(xiàn)與ab面的夾角為45°。則該透光物質(zhì)的折射率n_，并在圖中畫(huà)出正確完整的光路圖。解析：通過(guò)作圖找出bc面上的反射點(diǎn)和ab面上的出射點(diǎn)，則由幾何知識(shí)可得各角的大小，如圖所示，則n，其實(shí)驗(yàn)原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故p1的像讓p2的像擋住、p3擋住p1、p2的像，p4應(yīng)擋住p3以及p1、p2的像。13登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線(xiàn)的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線(xiàn)照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線(xiàn)對(duì)眼睛傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折

14、射率為n1.5，所要消除的紫外線(xiàn)的頻率為f8.1×1014hz。(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_兩反射光疊加后加強(qiáng)_。(2)這種“增反膜”的厚度是_1.23×107m_。解析：為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線(xiàn)，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射出來(lái)形成的光疊加后加強(qiáng)，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即2dn(n1,2，)，因此，膜的厚度至少是紫外線(xiàn)在膜中波長(zhǎng)的。紫外線(xiàn)在真空中的波長(zhǎng)是c/f3.7×107m。在膜中的波長(zhǎng)是/n2.47×107m，故膜的厚度至少是1.23×107m。三、論述·計(jì)

15、算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)14(9分)(江蘇省揚(yáng)州中學(xué)2017年高二下學(xué)期期中)平行光垂直射向一半徑為r的透明介質(zhì)半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)現(xiàn)只有p、q之間所對(duì)圓心角為60°的球面上有光射出，已知光在真空中的傳播速度為c3.0×108m/s，求：(1)介質(zhì)球?qū)υ撊肷涔獾恼凵渎剩?2)該光在介質(zhì)球中的傳播速度。解析：(1)由題意知光在介質(zhì)球界面處的臨界角為 c30°由sinc得n2(2)光在介質(zhì)球中的傳播速度為v1.5×108m/s答案

16、：(1)2(2)1.5×108m/s15(10分)1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏雙縫干涉的結(jié)果(稱(chēng)洛埃鏡實(shí)驗(yàn))。(1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，s為單色光源，m為一平面鏡。試用平面鏡成像作圖法畫(huà)出s經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域。(2)設(shè)光源s到平面鏡的垂直距離和光屏的垂直距離分別為a和l，光的波長(zhǎng)為，在光屏上形成干涉條紋。寫(xiě)出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離x的表達(dá)式。解析：本題考查光的反射、平面鏡成像和光的干涉等知識(shí)。(1)根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)(對(duì)稱(chēng)性)，先作出s在鏡中的像s，畫(huà)出邊沿光線(xiàn)

17、，范圍如圖所示。(2)根據(jù)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中干涉條紋寬度與雙縫間距、縫屏距離、光波波長(zhǎng)之間的關(guān)系式x，因?yàn)閐2a，所以x。16(11分)(山東省煙臺(tái)市2017年高三模擬)如圖，在注滿(mǎn)水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源a，它到池邊的水平距離為3.0 m。從點(diǎn)光源a射向池邊的光線(xiàn)ab與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。(1)求池內(nèi)的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源a時(shí)，他的眼睛所接受的光線(xiàn)與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。答案：(1)2.6m(2)0.7m解

18、析：(1)如圖，設(shè)到達(dá)池邊光線(xiàn)的入射角為i。依題意，水的折射率n，光線(xiàn)的折射角90°。由折射定律有nsinisin由幾何關(guān)系有sini式中，l3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得hm2.6m()設(shè)此時(shí)救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線(xiàn)與豎直方向的夾角為45°。由折射定律有nsinisin式中，i是光線(xiàn)在水面的入射角。設(shè)池底點(diǎn)光源a到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)系得sinixlax式中x2m。聯(lián)立式得x(31)m0.7m17(12分)如圖所示，為某種透明介質(zhì)的截面圖，aoc為等腰直角三角形，bc為半徑r10cm的四分之一圓弧，ab與水平面屏幕mn垂直并接觸于a點(diǎn)。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心o，在ab分界面上的入射角i45°，結(jié)果在水平屏幕mn上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑。已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1，n2。(1)判斷在am和an兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；(2)求兩個(gè)亮斑間的距離。答案：(1)在am處產(chǎn)生的亮斑顏色為紅色，在an處產(chǎn)生的亮斑顏色為紅色與紫色的混合色(2)(510)cm解析：(1)設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為c1、c2，sinc1，c160°，同理c245°，i45°c2，i45°<c1所以紫光在ab面發(fā)生全反射，而紅光在a