人教版物理(2019)選擇性必修一第四章-光單元測(cè)試含答案

第四章單元測(cè)試[時(shí)間：90分鐘滿分：100分]一、選擇題(本題共12小題，每題4分，共48分，1～7單選，8～12多選，全部選對(duì)得4分，漏選得2分，錯(cuò)選得0分)1．關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識(shí)的論述中，正確的是()A．甲圖是光的干涉圖樣B．乙圖是光的衍射圖樣C．丙圖是利用光的折射原理D．丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率答案C解析甲圖是光的衍射圖樣，乙圖是光的干涉圖樣，故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；丙圖是光的折射原理，C項(xiàng)正確；丁圖中光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率，D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．某同學(xué)使用激光器作光源，在不透光的擋板上開一條寬度為0.05mm的窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是(黑色部分為亮條紋)()答案B解析單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來越窄，又由于單縫是水平的，故衍射條紋也是水平的，B項(xiàng)正確．3．夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來的汽車司機(jī)照得睜不開眼，嚴(yán)重影響行車安全．若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆?；同時(shí)汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與燈光的振動(dòng)方向垂直，但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體．假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設(shè)置，如下措施中可行的是()A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是豎直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上45°答案D解析若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透振方向水平，從車燈發(fā)出的照射到物體上反射的光將不能透過前窗玻璃，司機(jī)面前將是一片漆黑，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；若前窗玻璃與車燈玻璃的透振方向均豎直，則對(duì)面車燈的光仍能照得司機(jī)睜不開眼，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，車燈玻璃的透振方向是斜向左上45°，則車燈發(fā)出的光經(jīng)物體反射后無法透振進(jìn)本車車窗內(nèi)，卻可以透振進(jìn)對(duì)面車的車窗內(nèi)，C項(xiàng)錯(cuò)誤．4．如圖所示，白熾燈的右側(cè)依次平行放置偏振片P和Q，A點(diǎn)位于P、Q之間，B點(diǎn)位于Q右側(cè)．旋轉(zhuǎn)偏振片P，A、B兩點(diǎn)光的強(qiáng)度變化情況是()A．A、B均不變 B．A、B均有變化C．A不變，B有變化 D．A有變化，B不變答案C解析白熾燈光是自然光，包含各個(gè)方向的光，且各個(gè)方向的光強(qiáng)度相等，所以旋轉(zhuǎn)偏振片P時(shí)各方向透射光強(qiáng)度相同，故A點(diǎn)光的強(qiáng)度不變；白熾燈光經(jīng)偏振片P后變?yōu)槠窆?，此時(shí)只有偏振片Q與P的偏振方向一致時(shí)偏振光才能完全透過Q，因此在旋轉(zhuǎn)P時(shí)B點(diǎn)的光強(qiáng)有變化，C項(xiàng)正確．5．某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測(cè)量時(shí)光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑．該同學(xué)測(cè)得多組入射角i和折射角γ，作出sini－sinγ圖像如圖乙所示．則()A．光由A經(jīng)O到B，n＝1.5B．光由B經(jīng)O到A，n＝1.5C．光由A經(jīng)O到B，n＝0.67D．光由B經(jīng)O到A，n＝0.67答案B解析由sini－sinγ圖像可知，同一光線sinγ＞sini，即γ＞i，故γ為光線在空氣中傳播時(shí)光線與法線的夾角，則BO為入射光線，OA為折射光線，即光線由B經(jīng)O到A，折射率n＝eq\f(sinγ,sini)＝eq\f(0.9,0.6)＝1.5，故B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤．6.如圖所示，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行．此玻璃的折射率為()A.eq\r(2) B．1.5C.eq\r(3) D．2答案C解析如圖為光線在玻璃球內(nèi)的光路圖．A、C為折射點(diǎn)，B為反射點(diǎn)，作OD平行于入射光線，故∠AOD＝∠COD＝60°，所以∠OAB＝30°，玻璃的折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).7.在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個(gè)透明的平行板B，B與A上表面平行，在它們中間形成一個(gè)厚度均勻的空氣膜，現(xiàn)在用波長為λ的單色光垂直照射，同時(shí)對(duì)A緩慢加熱，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化，當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮，則()A．出現(xiàn)最亮?xí)r，B上表面反射光與A上表面反射光疊加后加強(qiáng)B．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后相抵消C．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加eq\f(λ,4)D．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加eq\f(λ,2)答案D解析增反膜的膜是空氣膜，應(yīng)該是B下表面與A上表面之間的空氣膜，出現(xiàn)最亮?xí)r，應(yīng)該是B下表面反射光與A上表面反射光疊加后加強(qiáng)，A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度從t1升到t2的過程中，若A的高度增加eq\f(λ,4)，路程差減小了eq\f(λ,2)，路程差不再是波長整數(shù)倍，亮度最暗，C項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度從t1升到t2的過程中，若A的高度增加eq\f(λ,2)，路程差減小了λ，路程差仍是波長整數(shù)倍，亮度最亮，D項(xiàng)正確．8．光從空氣斜射進(jìn)入介質(zhì)中，比值eq\f(sinθ1,sinθ2)＝常數(shù)，這個(gè)常數(shù)()A．與介質(zhì)有關(guān)B．與折射角的大小無關(guān)C．與入射角的大小無關(guān)D．與入射角的正弦成正比，與折射角的正弦成反比答案ABC解析介質(zhì)的折射率與介質(zhì)有關(guān)，與入射角、折射角的大小均無關(guān)，A、B、C三項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．9.如圖所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說法中正確的是()A．人從右側(cè)向左看，可以看到彩色條紋B．人從左側(cè)向右看，可以看到彩色條紋C．彩色條紋水平排列D．彩色條紋豎直排列答案BC解析一束白光射到薄膜上，經(jīng)前后兩個(gè)面反射回來的光相遇，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，從左側(cè)向右看可看到彩色條紋，又由于薄膜同一水平線上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的，故選B、C兩項(xiàng)．10．鑒別奶粉的質(zhì)量，奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個(gè)重要指標(biāo)，可以用旋光法來測(cè)量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量．偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，這一角度α稱為旋光度，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測(cè)樣品的含糖量了．如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動(dòng)B，使到達(dá)O處的光最強(qiáng)，然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間，則下列說法中正確的是()A．到達(dá)O處的光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B．到達(dá)O處的光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度仍為最大，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度仍為最大，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α答案ACD解析自然光通過偏振片后得到振動(dòng)方向與偏振片的透振方向平行的偏振光，該偏振光經(jīng)被測(cè)樣品后，其偏振方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，即相對(duì)于光的傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度α，到達(dá)B的光的偏振方向與B的透振方向不完全一致，故O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若將A或B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使得O處光的強(qiáng)度仍為最大，說明它們轉(zhuǎn)過的角度等于α，故C、D兩項(xiàng)都正確．11．如圖所示，把由同種材料(玻璃)制成的厚度為d的立方體A和半徑為d的半球體B分別放在報(bào)紙上，從正上方(對(duì)B來說是最高點(diǎn))豎直向下分別觀察A、B中心處報(bào)紙上的字，下面的說法正確的是()A．看到A中的字比B中的字高B．看到B中的字比A中的字高C．看到A、B中的字一樣高D．A中的字比沒有玻璃時(shí)的高，B中的字和沒有玻璃時(shí)的一樣高答案AD解析如圖所示，放在B中的字反射的光線經(jīng)半球體向外傳播時(shí)，傳播方向不變，故人看到字的位置是字的真實(shí)位置．而放在A中的字經(jīng)折射，人看到的位置比真實(shí)位置要高．12．圖中給出了“用雙縫干涉測(cè)量光的波長”實(shí)驗(yàn)示意圖，雙縫S1和S2間距為0.80mm，雙縫到屏的距離為0.80m，波長為500nm的單色平行光垂直入射到雙縫S1和S2上，在屏上形成干涉條紋，中心軸線OO′上方第1條亮條紋中心位置在P1處，第3條亮條紋中心位置在P2處，現(xiàn)有1號(hào)、2號(hào)蟲子分別從S1和S2出發(fā)以相同速度沿垂直屏方向飛行，1號(hào)蟲子到達(dá)屏后，沿屏直線爬行到P1，2號(hào)蟲子到達(dá)屏后，沿屏直線爬行到P2，假設(shè)兩條蟲子爬行速率均為10－3m/s，正確的是()A．1號(hào)蟲子的運(yùn)動(dòng)路程比2號(hào)短B．兩只蟲子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差為0.2sC．兩只蟲子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差為1.0sD．已知條件不夠，兩只蟲子運(yùn)動(dòng)時(shí)間差無法計(jì)算答案AB解析結(jié)合干涉條紋的寬度公式：Δx＝eq\f(l,d)·λ可知，該光的干涉條紋的寬度：Δx＝eq\f(0.80,0.80×10－3)×500×10－9m＝5×10－4m，第1條亮條紋中心位置在P1處，所以：O′P1＝Δx＝5×10－4m；第3條亮條紋中心位置在P2處，所以：O′P2＝3Δx＝1.5×10－3m，所以1號(hào)蟲子的路程為：s1＝l＋O′P1＋eq\f(d,2)；2號(hào)蟲子的路程為：s2＝l＋O′P2－eq\f(d,2)，則：s2－s1＝O′P2－O′P1－d＝(1.5×10－3－5×10－4－0.80×10－3)m＝0.2×10－3m，故A項(xiàng)正確；兩只蟲子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差Δt＝eq\f(s2－s1,v)＝eq\f(0.2×10－3,1×10－3)s＝0.2s，故B項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤．二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，每空2分，共18分)13．在用插針法測(cè)量玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖①②③所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚．他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖，則他們測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比是偏大、偏小還是相等？(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比________．(2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比________．(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比________．答案(1)偏小(2)相等(3)可能偏大，可能偏小，也可能相等解析甲同學(xué)測(cè)量的光路圖如圖甲所示，真實(shí)值n＝eq\f(sini,sinγ)，測(cè)量值n′＝eq\f(sini,sinγ′)，因γ′>γ，故n>n′，所以甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比偏小．乙同學(xué)測(cè)量的光路圖如圖乙所示，測(cè)量值n＝eq\f(sini,sinγ)，與真實(shí)值相等．丙同學(xué)的測(cè)量可能出現(xiàn)三種結(jié)果，光路圖如圖丙所示，真實(shí)值n＝eq\f(sini,sinγ)，測(cè)量值n′＝eq\f(sini,sinγ′)，當(dāng)出射點(diǎn)為c時(shí)，測(cè)量值與真實(shí)值相等；當(dāng)出射點(diǎn)在c左側(cè)時(shí)，測(cè)量值小于真實(shí)值；當(dāng)出射點(diǎn)在c點(diǎn)右側(cè)時(shí)，測(cè)量值大于真實(shí)值，故丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比可能偏大，可能偏小，也可能相等．14．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和濾光片E等光學(xué)元件，把它們放在下圖所示光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量某單色光的波長．(1)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)除光源之外的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離．在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意____________和____________．(2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對(duì)齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖乙中手輪上的示數(shù)為________mm，求得相鄰亮條紋的間距Δx為________mm.(3)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算式λ＝________，求得所測(cè)單色光波長為________nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．答案(1)放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行單縫、雙縫間距離大約為5～10cm(2)12.2701.970(3)eq\f(dΔx,l)563解析(1)在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行；單縫、雙縫間距離大約為5～10cm.(2)測(cè)量頭的讀數(shù)：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動(dòng)刻度．題圖甲讀數(shù)為2.420mm，題圖乙讀數(shù)為12.270mm，所以相鄰亮條紋間距：Δx＝eq\f(12.270－2.420,6－1)mm＝1.970mm.(3)由條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ得：λ＝eq\f(dΔx,l)，代入數(shù)據(jù)得：λ≈5.63×10－7m＝563nm.三、計(jì)算題(本題有4小題，共34分)15．(6分)如圖所示，一束激光從O點(diǎn)由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上表面的A點(diǎn)射出．已知入射角為i，A與O相距l(xiāng)，介質(zhì)的折射率為n，試求介質(zhì)的厚度d.答案eq\f(\r(n2－sin2i),2sini)l解析設(shè)折射角為γ，折射定律eq\f(sini,sinγ)＝n；幾何關(guān)系l＝2dtanγ解得d＝eq\f(\r(n2－sin2i),2sini)l.16．(8分)如圖所示為直角三棱鏡的截面圖，一條光線平行于BC邊入射，經(jīng)棱鏡折射后從AC邊射出．已知∠A＝θ＝60°，光在真空中的傳播速度為c.求：(1)該棱鏡材料的折射率；(2)光在棱鏡中的傳播速度．答案(1)eq\r(3)(2)eq\f(\r(3),3)c解析(1)作出完整的光路如圖所示．根據(jù)幾何關(guān)系可知φ＝∠B＝30°，所以α＝60°.根據(jù)折射定律有eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(sinθ,sinγ)＝n，因?yàn)棣粒溅龋?0°，所以β＝γ.β＋γ＝∠A＝60°，故β＝γ＝30°.再根據(jù)折射定律n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)光在棱鏡中的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c.17．(10分)一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，底面AOB鍍銀(圓中粗線)，O表示半圓截面的圓心．一束光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)入射，經(jīng)過AB面反射后從N點(diǎn)射出．已知光線在M點(diǎn)的入射角為30°，∠MOA＝60°，∠NOB＝30°，sin15°＝eq\f(\r(6)－\r(2),4).求：(1)光線在M點(diǎn)的折射角；(2)透明物體的折射率．答案(1)15°(2)eq\f(\r(6)＋\r(2),2)解析(1)如圖所示，透明物體內(nèi)部的光路為折線MPN，Q、M點(diǎn)相對(duì)于底面EF對(duì)稱，Q、P和N三點(diǎn)共線．設(shè)在M點(diǎn)處，光的入射角為i，折射角為γ，