物理人教版高中選擇性必修一（2019年新編）第四章 光章末檢測（單元檢測）

光章末檢測一、單項選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.下列說法正確的是()A.光纖通信利用了光的全反射現(xiàn)象B.用標準平面檢查工件表面的平整程度利用了光的偏振現(xiàn)象C.門鏡可以擴大視野利用了光的干涉現(xiàn)象D.照相機鏡頭表面涂上增透膜,以增強透射光的強度,這利用了光的衍射現(xiàn)象答案:A解析:選項B中利用的是薄膜干涉,選項C中利用的是光的折射現(xiàn)象,選項D中利用的是薄膜干涉。2.關于光纖的說法,正確的是()A.光纖是由高級金屬制成的,所以它比普通電線容量大B.光纖是非常細的特制玻璃絲,但導電性能特別好,所以它比普通電線衰減小C.光纖是非常細的特制玻璃絲,由內(nèi)芯和外套兩層組成,光纖是利用全反射原理來實現(xiàn)光的傳導的D.在實際應用中,光纖必須呈筆直狀態(tài),因為彎曲的光纖是不能傳導光的答案:C解析:光導纖維的作用是傳導光,它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻璃絲,且由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大。載有聲音、圖像及各種信號的激光傳播時,在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射,光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強等特點。在實際應用中,光纖是可以彎曲的。所以,選項C正確。3.下圖為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置,P是附有肥皂薄膜的鐵絲圈,S是一點燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應是圖中的()答案:D解析:鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平線上厚度基本一致,如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強,那么這一水平線上同一厚度處光波會加強,所以干涉條紋應是水平的。4.一束白光在真空中通過雙縫后在屏上觀察到的干涉條紋,除中央白色亮條紋外,兩側(cè)還有彩色條紋,其原因是()A.各色光的波長不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同B.各色光的速度不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同C.各色光的強度不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同D.上述說法都不正確答案:A解析:白光包含各種顏色的光,它們的波長不同,在相同條件下做雙縫干涉實驗時,它們的干涉條紋間距不同,所以在中央亮條紋兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋,A正確。5.某研究性學習小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后,分別得到如圖所示的衍射圖樣。據(jù)此可以判斷出()A.甲是光線射到圓孔后的衍射圖樣,乙是光線射到圓板后的衍射圖樣B.乙是光線射到圓孔后的衍射圖樣,甲是光線射到圓板后的衍射圖樣C.甲、乙都是光線射到圓孔后的衍射圖樣,甲孔的直徑較大D.甲、乙都是光線射到圓板后的衍射圖樣,乙板的直徑較大答案:A解析:甲圖的衍射圖樣為明暗相間的圓環(huán),而乙圖為在影的中心有一個亮斑——泊松亮斑,故甲為光線通過圓孔后形成的衍射圖樣,乙為光線射到不透光的圓板上形成的衍射圖樣,故A正確。6.如圖所示,直角三角形ABC為一透明介質(zhì)制成的三棱鏡截面,且∠BAC=30°,有一束平行光線垂直射向AC面,已知這種介質(zhì)的折射率為n>2,則()A.可能有光線垂直于AB邊射出B.光線只能從BC邊垂直射出C.光線只能從AC邊垂直射出D.一定既有光線垂直于BC邊射出,又有光線垂直于AC邊射出答案:D解析:因為n>2,而sinC=1n,所以sinC<12,C<30°,射到AB邊的入射角i=30°,發(fā)生了全反射,此光線反射到AC邊的入射角i=60°,再次發(fā)生全反射而垂直射到BC邊上,從BC邊射出,同理,射到BC邊上的光線,經(jīng)兩次全反射后垂直于7.在學習了光的衍射現(xiàn)象后,徐飛回家后自己設置了一個小實驗。在一個發(fā)光的小燈泡和光屏之間放一個大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏,在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過程中,他在屏上看到的現(xiàn)象是()A.先是圓形亮區(qū),最后完全黑暗B.先是圓形亮區(qū),再是圓形亮環(huán),最后完全黑暗C.先是圓形亮環(huán),最后完全黑暗D.先是圓形亮環(huán),然后是圓形亮區(qū),最后完全黑暗答案:B解析:在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過程中,當孔較大時,光沿直線傳播,在屏上得到圓形亮斑;當孔的直徑減小到足夠小時,產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象,屏上將出現(xiàn)明、暗相間的亮環(huán),當孔繼續(xù)減小到完全閉合,沒有光到達屏上時,屏上完全黑暗。8.如圖所示,一個透明玻璃球的折射率為2,一束足夠強的細光束在過球心的平面內(nèi),以45°入射角由真空射入玻璃球后,在玻璃球與真空的交界面處發(fā)生多次反射和折射,從各個方向觀察玻璃球,能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)是()A.2 B.3C.4 D.5答案:B解析:設光在該玻璃球中發(fā)生全反射的臨界角是C,則sinC=1n=22,解得C=45°;光在玻璃球中的折射率n=sin45°sinθ,解得θ二、多項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)9.關于下列光學現(xiàn)象,說法正確的是()A.水中藍光的傳播速度比紅光(波長較長)大B.光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射C.在岸邊觀察前方水中的一條魚,魚的實際深度比看到的要深D.分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗,用紅光時得到的條紋間距更寬答案:CD解析:在同一種介質(zhì)中,波長越短,波速越慢,故紅光的傳播速度比藍光大,選項A錯誤;光從空氣射向玻璃是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì),不能發(fā)生全反射,選項B錯誤;在岸邊觀察水中的魚,由于光的折射,魚的實際深度比看到的深度要深,選項C正確;在空氣中紅光的波長比藍光要長,根據(jù)Δx=ldλ可知紅光的雙縫干涉條紋間距大,選項D10.a、b兩種單色光以相同的入射角從某種介質(zhì)射向真空,光路如圖所示,則下列敘述正確的是()A.a光的全反射臨界角小于b光的全反射臨界角B.通過同一雙縫干涉裝置,a光的干涉條紋間距比b光的寬C.在該介質(zhì)中a光的傳播速度大于b光的傳播速度D.在該介質(zhì)中a光的波長小于b光的波長答案:BC解析:由題圖可知,b光比a光偏折角大,故b光的折射率大,由n=cv可知,b光在該介質(zhì)中傳播速度小,由λ=vf可知,在該介質(zhì)中a光的波長較長,再由Δx=ldλ可知,a光干涉條紋間距較大,故B、C正確,D錯誤;由sinC=1n可得,11.右圖為半圓形透明介質(zhì)的橫截面,其半徑為R。一束光從半圓形透明介質(zhì)的左邊緣以入射角60°射入透明介質(zhì),光束在半圓形透明介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次反射后剛好從半圓形透明介質(zhì)的另一邊緣射出。已知光在真空中傳播的速度為c。則()A.透明介質(zhì)的折射率為3B.透明介質(zhì)的折射率為3C.透明介質(zhì)全反射臨界角的正弦值為3D.光線在透明介質(zhì)中傳播時間為3答案:BC解析:由幾何關系知,光束的折射角r=30°,由n=sinisinr知介質(zhì)的折射率n=3,故A錯誤,B正確;由sinC=1n知,發(fā)生全反射臨界角的正弦值為sinC=1n=33,故C正確;光線在介質(zhì)中傳播路程s=3R。傳播時間t=sv,又12.平面MN、PQ、ST為三個相互平行的界面,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為三種不同的介質(zhì),平面ST的上表面涂有反射層(光線不能通過),某種單色光線射向界面MN后,發(fā)生了一系列的反射和折射現(xiàn)象,光路如圖所示。則()A.當入射角β適當減小時,光線c、d都可能會消失B.當入射角β適當增大時,光線d可能會消失C.對于三種介質(zhì),光在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度最小D.出射光線b、c、d不一定平行答案:BC解析:當入射角β適當減小時,光線在PQ界面的入射角減小,不可能發(fā)生全反射,故光線c、d都不可能消失,故A錯誤。a光在MN界面不會發(fā)生全反射,但隨著β角增大,a光就可能會在PQ界面發(fā)生全反射,則光線d消失,選項B正確。Ⅱ介質(zhì)折射率最大,光在Ⅱ中速度最小,選項C正確。如光線b、c、d都有,由幾何關系可知必相互平行,故選項D錯誤。三、實驗題（本大題共2小題，共16分）13．(8分)在“測定玻璃的折射率”的實驗中，(1)小朱同學在實驗桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實驗器材，他認為除了缺刻度尺還少了一種器材，請你寫出所缺器材的名稱：________，老師將器材配齊后，他進行實驗，圖乙是他在操作過程中的一個狀態(tài)，請你指出第四枚大頭針應在圖乙中的位置________(選填“A”“B”或“C”)．甲乙丙(2)小紅利用方格坐標紙測定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫在紙上的直線，她在直線AO適當位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚，使其圓心與O重合，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線．其中她確定P3大頭針位置的方法應當是________．操作完成后，她用圓規(guī)作了一個以O為圓心、半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖丙中虛線所示)，則她測出玻璃的折射率n＝________．[解析](1)在實驗桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實驗器材，還缺少刻度尺、大頭針；依據(jù)光的折射定律，及玻璃磚上下表面平行，那么出射光線與入射光線相互平行，因此第四枚大頭針應在圖乙中的位置B處，如圖所示．(2)透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像；如圖，作出法線，過圓與入射光線與折射光線的交點作法線的垂線CA和DB，由數(shù)學知識得：入射角和折射角的正弦值分別為：sini＝eq\f(CA,CO)，sinr＝eq\f(BD,DO)，其中CO＝DO，則折射率n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(BD,CA)＝eq\f(6,4)＝1.5．[答案](1)大頭針B(2)擋住P1、P2的像1.514.(8分)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,某同學安裝實驗裝置如圖所示,調(diào)試好后能觀察到清晰的干涉條紋。(1)根據(jù)實驗裝置知,②③④依次是、、。

(2)某次實驗時,該同學調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板中心刻線對齊某亮紋的中心,如圖所示,此時螺旋測微器的讀數(shù)為mm。

(3)轉(zhuǎn)動手輪,使分劃線向一側(cè)移動到另一條亮紋的中心位置,再次從螺旋測微器上讀數(shù)。若實驗測得第1條與第4條亮紋中心間的距離為Δx=0.960mm,已知雙縫間距為d=1.5mm,雙縫到屏的距離為l=1.00m,則對應的光波波長λ應為mm。

答案:(1)濾光片單縫雙縫(2)1.180(3)4.8×10-4計算題（本大題共3小題，共46分）15.(10分)在做雙縫干涉實驗時,用波長λ1=0.60μm的光和另一波長未知的光一起照射到兩個間距未知的狹縫上,結果發(fā)現(xiàn)已知波長的第4級明條紋和未知波長的第5級明條紋重合,則未知光的波長是多少?答案:0.48μm解析:設未知光的波長為λ2,根據(jù)條紋間距公式Δx=ldλ有x4=4x5'=5依題意有x4=x5'故λ2=45λ1=45×0.6μm=0.48μ16.(10分)如圖所示,一截面為半圓的透明體,其AB面與水平面間的夾角為30°,半圓半徑r=10cm。一束很細的單色光從半圓上P點豎直向下射入透明體,且此光線的延長線恰好經(jīng)過圓心O點,在水平面上得到一個亮點R(未畫出),同時光線從圓弧AB上某點Q射出(未畫出),已知透明體的折射率為3。(1)補充完整光路圖。(2)求QR兩點間的距離x。答案:(1)見解析圖(2)203解析:(1)作出光路圖如圖所示(2)由光路圖可知光線從P點進入透明體在AB邊的入射角為30°,根據(jù)反射定律有∠MOQ=30°由n=sinisinr得,折射角由幾何關系可知∠ROB=30°,則△BOR為等腰三角形所以lOR=lBR=r2由幾何關系得△QOR為直角三角形,則QR兩點間的距離x=lOQ217.(12分)如圖所示,一巨大的玻璃容器,容器底部有一定的厚度,容器中裝有一定量的水,在容器底部有一單色點光源S,已知水對該單色光的折射率為n水=43,玻璃對該單色光的折射率為n玻璃=1.5,容器底部玻璃的厚度為d,水的深度為2d。已知光在真空中的傳播速度為c,波的折射定律sin(1)該單色光在水和玻璃中傳播的速度;(2)在水面形成的圓形光斑的半徑(不考慮兩個界面處的反射光線)。答案:(1)34c2(2)25解析:(1)由n=cv可知,光在水中的速度為v=cn光在玻璃中的速度為v=cn玻璃(2)光路圖如圖所示。光恰好在水和空氣的分界面發(fā)生全反射時,sinC=1n又cosC=1-(sinC)在玻璃與水的分界面上,由sinCsinθ=n玻璃又cosθ=53,tanθ=2由幾何關系可知光斑的半徑為R=dtanθ+2dtanC,解得R=25518.(12分)下圖是一透明玻璃磚的截面,AMB部分是半徑為R的半圓,O為圓心,∠MOA=30°,ABCD是矩形,已知玻璃磚的折射率n=3。一光線從M點沿垂直于直徑AB的方向入射,經(jīng)折射后到達BC面上N點(圖中未畫出),已知光在真空中的傳播速度為c。(1)求光從M點射入玻璃磚時的折射角。(2)通