第四章《光》單元檢測（解析版）

《第四章光》單元檢測班級：姓名：學(xué)號：成績：（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1.答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考生號等填寫在答題卡和試卷指定位置。2.回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。3.考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。1．如圖所示，某同學(xué)在陽光下觀察豎直放置的肥皂膜，看到彩色條紋。下列說法正確的是（）A．肥皂膜厚度是均勻的B．彩色條紋是光的衍射產(chǎn)生的C．彩色條紋是光的干涉產(chǎn)生的D．如果換成單色光則觀察不到條紋【答案】C【詳解】A．因受重力的作用肥皂膜厚度上部較薄，A錯誤；BC．彩色條紋是光的干涉產(chǎn)生的，B錯誤，C正確；D．如果換成單色光則可觀察到明暗相間的條紋，D錯誤；故選C。2．如圖所示，一束復(fù)色光經(jīng)玻璃三棱鏡后分開成a、b、c和d四種單色光。用這四種單色光分別作為雙縫干涉實驗的光源。下列說法正確的是（）A．d光的頻率最高 B．a(chǎn)光在棱鏡中的速度最大C．d光產(chǎn)生的干涉條紋寬度最大 D．a(chǎn)光產(chǎn)生的干涉條紋寬度最大【答案】C【詳解】A．根據(jù)光路圖可知，a光的偏折角最大，d光的偏折角最小，則a光的折射率最大，d光的折射率最小，a光的頻率最大，d光的頻率最小，故A錯誤；B．根據(jù)可知，a光在棱鏡中的速度最小，故B錯誤；CD．根據(jù)可知，d光頻率最小，波長最長，干涉條紋寬度最大，故C正確，D錯誤。故選C。3．如圖所示為雙縫干涉實驗示意圖。實驗過程中分別進(jìn)行了兩步操作。第一步操作：用兩塊濾光片（紅色濾光片和藍(lán)色濾光片）分別擋住雙縫的上下兩半Ⅰ和Ⅱ；第二步操作：再用不透光的擋板擋住b縫。則下列說法中正確的是（）A．完成第一步操作后，光屏上出現(xiàn)的是圖（C），且丙是藍(lán)色條紋，丁是紅色條紋B．完成第一步操作后，光屏上出現(xiàn)的是圖（B），且甲是紅色條紋，乙是藍(lán)色條紋C．完成第二步操作后，光屏上出現(xiàn)的是圖（C），且丙是藍(lán)色條紋，丁是紅色條紋D．完成第二步操作后，光屏上出現(xiàn)的是圖（B），且甲是紅色條紋，乙是藍(lán)色條紋【答案】B【詳解】操作1是雙縫干涉實驗，故條紋間距相等，光屏上出現(xiàn)（b）圖案，由圖案知甲的波長大于乙的波長，故甲為紅色條紋，乙是藍(lán)色條紋，操作2是單縫衍射，條紋間距不相等，光屏上為（c）圖案，再結(jié)合波長關(guān)系可知丙是紅色條紋，丁是藍(lán)色條紋，故B正確，ACD錯誤。故選B。4．如圖是藍(lán)色大閃蝶，在陽光下可以看到其翅膀燦爛閃爍。藍(lán)色大閃蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，這些翅脊有一串類似臺階的結(jié)構(gòu)，光照射翅脊上“臺階結(jié)構(gòu)”的典型光路如圖所示，則（）A．翅膀燦爛閃爍是光的色散現(xiàn)象B．翅膀燦爛閃爍是光的全反射現(xiàn)象C．光經(jīng)翅脊反射后的頻率變?yōu)樵瓉淼腄．光在空氣中的波長約是在翅脊中波長的1.5倍【答案】D【詳解】AB.翅膀凸起的翅脊上的“臺階結(jié)構(gòu)”都隔著空氣層，自然光會不斷在空氣層和“臺階結(jié)構(gòu)”里發(fā)生反射和折射，藍(lán)色大閃蝶無論是它的厚度、材質(zhì)、還是它樹狀脊脈上的“臺階結(jié)構(gòu)”的位置，都適合藍(lán)色光發(fā)生相干干涉，鱗片綻放出的絢麗光彩，正是藍(lán)光干涉的產(chǎn)物，故AB錯誤；C.光經(jīng)過反射后的頻率不變，故C錯誤；D.因為翅膀折射率為1.5，所以光在空氣中的速度和翅脊中速度之比為1.5，由于頻率不變，波長和波速成正比，所以光在空氣中的波長約是翅脊中波長的1.5倍，故D正確。故選D。5．如圖甲為一種檢測油深度的油量計，油量計豎直固定在油桶內(nèi)，當(dāng)入射光豎直向下照射時，通過觀察油桶上方的矩形窗口亮暗兩個區(qū)域可確定油量。圖乙是油量計結(jié)構(gòu)圖，它是一塊鋸齒形的透明塑料，鋸齒形的底部是一個等腰直角三角形，最右邊的鋸齒剛接觸到油桶的底部。已知透明塑料的折射率小于油的折射率，則下列說法正確的是（）A．透明塑料的折射率應(yīng)小于B．塑料鋸齒和油的界面處發(fā)生全反射形成暗區(qū)C．油量增加時，亮區(qū)范圍變大D．若入射光由紅光換為綠光時，亮區(qū)范圍不變【答案】D【詳解】A．如圖所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分發(fā)生全反射時上面看起來才會明亮，光在從透明塑料板射向空氣，此時發(fā)生全反射的條件是折射率即透明塑料的折射率應(yīng)大于，A錯誤。B．光從塑料鋸齒和油的界面處發(fā)生折射，光線射向油中，在矩形窗口形成暗區(qū)，B錯誤；C．油量增加時，被浸入到油中的塑料鋸齒增多，則全反射光線減小，則亮區(qū)范圍變小，C錯誤；D．若入射光由紅光換為綠光時，不影響光線在界面處發(fā)生全反射，則亮區(qū)范圍不變，D正確。故選D。6．我國某企業(yè)正在全力研發(fā)“浸沒式光刻”光刻機(jī)。原理是一種通過在光刻膠和投影物鏡之間加入浸沒液體，從而減小曝光波長，提高分辨率的技術(shù)，如圖所示。若浸沒液體的折射率為1.5，當(dāng)不加液體時光刻膠的曝光波長為199nm，則加上液體后，該曝光光波（）A．在液體中的傳播頻率變?yōu)樵瓉淼腂．在液體中的傳播速度變?yōu)樵瓉淼?.5倍C．在液體中的曝光波長約為133nmD．傳播相等的距離，在液體中所需的時間變?yōu)樵瓉淼摹敬鸢浮緾【詳解】A．頻率由光源決定，光由空氣進(jìn)入該液體中傳播時，光波頻率不變，故A錯誤；B．光在液體中的傳播速度為解得故B錯誤；C．加上液體時光刻膠的曝光波長為不加液體時，有c=λ0f聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得故C正確；D．由上分析可知，在液體中曝光光波的傳播速度變?yōu)樵瓉淼?，而傳播距離不變，所以在液體中所需的時間變?yōu)樵瓉淼?，故D錯誤。故選C。7．如圖所示為雙縫干涉部分示意圖，雙縫間距為d，雙縫至屏的距離為，整個裝置處于某種均勻透明介質(zhì)中。若單色光在真空中波長為，經(jīng)過測量得到相鄰兩條亮條紋間距，則可知該均勻透明介質(zhì)的折射率為（）A．n＝4 B．n＝3 C．n＝2 D．n＝1.5【答案】C【詳解】設(shè)單色光在透明介質(zhì)中的波長為，由根據(jù)公式可得聯(lián)立可得故選C。8．如圖所示，S為一點光源，P、Q是偏振片，R是一光敏電阻，R1、R2是定值電阻，電流表和電壓表均為理想電表，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。則當(dāng)偏振片Q由圖示位置轉(zhuǎn)動90°的過程中，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況為（）A．電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小B．電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大C．電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大D．電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小【答案】B【詳解】光沿軸線照射到固定不動的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動一周，當(dāng)偏振片P與偏振片Q垂直時，光屏沒有亮度，則當(dāng)偏振片Q由圖示位置轉(zhuǎn)動90°的過程中，光屏上光的亮度從亮到暗，因此導(dǎo)致光敏電阻的阻值從小到大，則電路中總電阻增大，那么總電流減小，外電壓則增大，因此電壓表示數(shù)變大，而R1兩端的電壓變小，所以R2兩端的電壓在增大，故電流表示數(shù)變大，故B正確，ACD錯誤。故選B。二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求。全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。9．光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用。如圖甲所示是利用光的干涉檢查某精密光學(xué)平面的平整度，下列說法正確的是（）A．圖甲中上板是標(biāo)準(zhǔn)樣板，下板是待檢查的光學(xué)元件B．若換用頻率更大的單色光，其他條件不變，則圖乙中的干涉條紋變寬C．若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條紋，說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凸起D．用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，得到的條紋是隨離圓心的距離增加而逐漸變窄的同心圓環(huán)【答案】AD【詳解】A.圖甲是利用光的干涉檢查某精密光學(xué)平面的平整度，圖甲中上板是標(biāo)準(zhǔn)樣板，下板是待檢查的光學(xué)元件，故A正確；B.根據(jù)條紋間距公式如果換用頻率更大的單色光，則光的波長變短，其他條件不變，則圖乙中的干涉條紋變窄，故B錯誤；C.若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條紋，說明亮條紋提前出現(xiàn)，說明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷，故C錯誤；D.用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，牛頓環(huán)中的空氣厚度不是均勻變化，空氣膜厚度增加的越來越快，則亮條紋會提前出現(xiàn)，所以得到的條紋是隨離圓心的距離增加而逐漸變窄的同心圓環(huán)，故D正確。故選AD。10．如圖，在透明的均勻介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡，O為球心；一束包含a、b兩種單色光的細(xì)光束從介質(zhì)射入氣泡，A為入射點，之后a、b光分別從C、D兩點射向介質(zhì)，細(xì)光束在A點的入射角為，a光射出空氣泡后相對于射入空氣泡前的光偏轉(zhuǎn)角為，下列說法中正確的是（）A．在該介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的傳播速度大B．當(dāng)a光通過單縫時，若縫的寬度小于a光波長時，a光不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象C．介質(zhì)對a光的折射率D．若逐漸增大圖中的入射角i，空氣泡中率先消失的是a光【答案】CD【詳解】A．根據(jù)光在A點的折射，可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由可知，在該介質(zhì)中，a色光的傳播速度比b色光的傳播速度小，故A項錯誤；B．根據(jù)明顯衍射的條件可知，當(dāng)a光通過單縫時，若縫的寬度小于a光波長時，a光能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故B項錯誤；C．設(shè)a光在A點的入射角為i，折射角為r，根據(jù)光路可逆性和幾何知識可知，a光從C點射出時，入射角和折射角分別等于A點折射角和入射角，則對于偏轉(zhuǎn)角有解得由折射定律得解得故C項正確；D．由公式可知，折射率大的臨界角小，而由上述分析可知，a光的折射率大，所以a光的臨界角小，a光先發(fā)生全反射，故D項正確。故選CD。11．如圖是雙縫干涉實驗裝置的示意圖，S為單縫，雙縫、之間的距離是，P為光屏，雙縫到屏的距離為1.2m。用綠色光照射單縫S時，可在光屏P上觀察到第1條亮紋中心與第6條亮紋中心間距為。若相鄰兩條亮條紋中心間距為，則下列說法正確的是（）A．為B．增大雙縫到屏的距離，將變大C．改用間距為的雙縫，將變大D．換用紅光照射，將變大【答案】ABD【詳解】A．第1條亮紋中心與第6條亮紋中心間距為，則相鄰兩條亮條紋中心間距為故A正確；B．根據(jù)雙縫干涉的各條紋距離可知，增大雙縫到屏的距離，將變大，故B正確；C．由可知，增大雙縫的距離d，將變小，故C錯誤；D．綠色換用紅光照射，即光的波長變長，由知將變大，故D正確；故選ABD。12．如圖邊長為a的立方體透明材料中心處安裝一紅色點光源，點為上表面的中心，透明材料對該單色光的折射率為，光在真空中的傳播速度為c，不考慮二次反射，則（）A．在點觀察到的深度為B．光從立方體中射出需要的最短時間為C．光從立方體射出的區(qū)域面積占立方體表面積的D．若點光源發(fā)出藍(lán)光，透明材料表面有光出射的區(qū)域面積將增大【答案】AB【詳解】A．根據(jù)視深公式可得，在點觀察到的深度為故A正確；B．根據(jù)公式可得，光在立方體中的傳播速度為由題意可知，光在立方體中傳播的最短距離為則光從立方體中射出需要的最短時間為故B正確；C．根據(jù)題意，由公式可得則由幾何關(guān)系可得，光從立方體一側(cè)射出的區(qū)域半徑為光從立方體一側(cè)射出的區(qū)域面積為光從立方體射出的區(qū)域面積與立方體表面積的比值為故C錯誤；D．藍(lán)光的頻率比紅光的大，透明材料對藍(lán)光的折射率比紅光的大，由可知，藍(lán)光的臨界角比紅光的小，則透明材料表面有光出射的區(qū)域面積將減小，故D錯誤。故選AB。三、非選擇題：本題共6小題，共60分。13．如圖甲所示，在測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡，并確定AB和AC界面的位置。然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再從鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像。（1）此后正確的操作步驟是____A．插上大頭針P3，使P3擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C．插上大頭針P4，使P4擋住P3的像D插上大頭針P4，使P4擋住P1、P2的像和P3（2）正確完成上述操作后，在紙上標(biāo)出大頭針P3、P4的位置（圖中已標(biāo)出）。為測量該種玻璃的折射率，兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線，如圖乙、丙所示。能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖____選填（“乙”或“丙”），所測玻璃折射率的表達(dá)式n=____（用代表線段長度的字母ED、FG表示）。【答案】

BD##DB

丙

【詳解】（1）[1]根據(jù)題意可知，然后應(yīng)插上大頭針，使擋住、的像，再插上大頭針，使擋住和、的像，從而確定出射光線，故此后正確的操作步驟為BD。（2）[2]根據(jù)題意，過、做一條直線與AC變相交于H，并以入射點O為圓心做一個圓，與入射光線相交D，與OH連線的延長線相交于G，過O點做法線，過D點做法線的垂線交于E，過G點做法線的垂線交于F，由圖可知，，可得，僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率，圖丙所示；[3]根據(jù)幾何關(guān)系可得，折射率為14．我們用如圖所示的裝置來做“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗。（1）將實驗儀器按要求安裝在光具座上，則在圖甲中A、B處分別應(yīng)該安裝的器材和濾光片的位置分別是_________。A．A處為雙縫、B處為單縫，濾光片在光源和凸透鏡之間B．A處為單縫、B處為雙縫、濾光片在凸透鏡和A之間C．A處為雙縫，B處為單縫、濾光片在遮光筒內(nèi)D．A處為單縫，B處為雙縫、濾光片在A和B之間（2）已知雙縫間距，雙縫到毛玻璃屏間的距離，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A，B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)也如圖中所給出，則①分劃板在圖中A位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為，在B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_________mm，相鄰兩條紋間距_________mm（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；②該單色光的波長_________m；（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）【答案】

B

16.4

0.88

【詳解】（1）[1]從左向右的實驗裝置是光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、光屏。故選B。（2）[2]B位置游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為1.60cm=16.0mm，游標(biāo)尺的最小分度為0.1mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為故B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)為[3]相鄰兩條紋間距為（3）[4]根據(jù)條紋間距公式有解得15．如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1、S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P到S1、S2的距離之差為，現(xiàn)分別用A、B兩束單色光在空氣中做雙縫干涉實驗。（1）若A光在折射率為n=1.5的介質(zhì)中波長為410-7m，則P點是亮條紋還是暗條紋；（2）若B光在某介質(zhì)中的波長為3.1510-7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37°，則P點是亮條紋還是暗條紋?！敬鸢浮浚?）暗條紋；（2）明條紋【詳解】（1）由于光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中頻率不變，故根據(jù)求得k＝3.5于是P點出現(xiàn)暗條紋。(2）對B光由臨界角為37°可知故根據(jù)求得于是P點出現(xiàn)明條紋16．手機(jī)屏?xí)l(fā)出一種對眼睛危害較大的藍(lán)光。某同學(xué)用所學(xué)知識為眼鏡設(shè)計“增反膜”來減小藍(lán)光對眼睛的傷害，制作前他利用如圖甲所示的裝置測量藍(lán)光的波長，光源架在鐵架臺的上端，中間是刻有雙縫的擋板，下面是光傳感器，接受到的光照信息經(jīng)計算機(jī)處理后，在顯示器上顯示出干涉圖像的條紋信息如圖乙所示，根據(jù)x軸上的光強(qiáng)分布可以算出光的波長。已知雙縫間距d，雙縫到光傳感器的距離L，選用的薄膜材料對藍(lán)光的折射率為n。求：（1）被測藍(lán)光的波長；（2）鏡片表面所鍍“增反膜”的最小厚度?！敬鸢浮浚?）；（2）【詳解】（1）由圖乙可知，相