新教材2024年高中物理章末綜合測(cè)評(píng)4光及其應(yīng)用粵教版選擇性必修第一冊(cè)

章末綜合測(cè)評(píng)(四)光及其應(yīng)用1．某同學(xué)運(yùn)用激光器作光源，在不透光的擋板上開(kāi)一條縫寬為0.05mm的窄縫，進(jìn)行光的衍射試驗(yàn)，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是()ABCDB[單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來(lái)越窄，又由于單縫是水平的，衍射條紋也是水平的，故B正確．]2．如圖所示，讓太陽(yáng)光通過(guò)M上的小孔S后照耀到M右方的一偏振片P上，P的右側(cè)再放一光屏Q，現(xiàn)使P圍著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，則關(guān)于光屏Q上光的亮度變更狀況，下列說(shuō)法中正確的是()A．只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時(shí)間屏被照亮，其他位置時(shí)間屏上無(wú)亮光B．光屏上亮、暗交替變更C．光屏上亮度不變D．光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)C[旋轉(zhuǎn)P，自然光通過(guò)偏振片P后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)，太陽(yáng)光是自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同．所以光屏上總是有沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的偏振光，光屏上亮度不變．]3．(多選)有關(guān)光的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是()A．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度B．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象C．用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現(xiàn)象D．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理BCD[拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加一個(gè)偏振片減弱反射光的強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；增透膜是利用薄膜干涉，故B正確；用三棱鏡視察白光，由于三棱鏡對(duì)不同色光的折射率不同，進(jìn)出三棱鏡的偏折角度不同，出現(xiàn)了不同色光的色散，故C正確；光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理，故D正確．]4．酷熱的夏天，在平坦的柏油馬路上，你會(huì)看到在肯定距離之外，地面顯得特別光明，仿佛是一片水面，好像還能看到遠(yuǎn)處車(chē)、人的倒影．但當(dāng)你靠近“水面”時(shí)，它也隨你靠近而后退．對(duì)此現(xiàn)象正確的說(shuō)明是()A．出現(xiàn)的是“空中樓閣”，是由光的折射造成的B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺(jué)C．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度上升，折射率大，發(fā)生全反射D．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度上升，折射率小，發(fā)生全反射D[在太陽(yáng)光照耀下，地表溫度上升，地面旁邊空氣的折射率變小，光發(fā)生全反射，D正確．]5．如圖所示，一條光線通過(guò)一個(gè)在水中的球形空氣泡，下列哪一條表示出射光線的路徑()A．光線1 B．光線2C．光線3 D．光線4A[光先從水進(jìn)入空氣泡中，由折射定律可知折射角應(yīng)大于入射角；然后又從空氣射入水中，折射角應(yīng)小于入射角．綜上所述，只有光線1符合要求，故A正確．]6．如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡材料的折射率為eq\r(2)，則這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖應(yīng)為()ABCDD[光線垂直AB面射入，在到達(dá)AC面上時(shí)入射角i＝60°，因光線的臨界角C滿意sinC＝eq\f(1,n)，C＝45°，i＞C，所以光線在AC面發(fā)生全反射；光線到達(dá)BC面上的入射角i′＝30°，由于i＜C，所以有部分光線從BC面射出，還有部分光線經(jīng)BC面反射到AC面上，此時(shí)入射角等于零度，光線垂直于AC面射出，故D正確．]7．如圖所示，有玻璃三棱鏡ABC，頂角A為30°，一束光線a垂直于AB射入棱鏡，由AC射出進(jìn)入空氣，測(cè)得出射光線與入射光線間夾角為30°，則棱鏡的折射率為()A．eq\f(1,2)B．eq\f(\r(2),2)C．eq\r(3)D．eq\f(\r(3),3)C[由題意可知，光線從玻璃射向空氣中時(shí)，入射角為θ1＝30°，折射角為θ2＝60°，則玻璃的折射率n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\r(3).故選C.]8．(1)某同學(xué)用圖甲所示的裝置做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的試驗(yàn)，他采納了藍(lán)色燈作為光源，在測(cè)量頭目鏡中視察到如圖乙所示的藍(lán)色條紋．在不變更其他試驗(yàn)條件的狀況下，視察到目鏡中的條紋如圖丙所示，則可能的緣由是________．甲乙丙A．單縫寬度變小了B．雙縫間距變小了C．光源與單縫間的距離變大了D．光源的發(fā)光強(qiáng)度變大了(2)干涉條紋除了可以通過(guò)雙縫干涉視察到外，把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上(圖甲)，讓單色光從上方射入(示意圖如圖乙，其中R為凸透鏡的半徑)，從上往下看凸透鏡，也可以視察到由干涉造成圖丙所示的環(huán)狀條紋，這些條紋叫作牛頓環(huán)．假如改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照耀，視察到的圓環(huán)半徑將________；假如換一個(gè)半徑更大的凸透鏡，視察到的圓環(huán)半徑將________．(均選填“變大”“變小”或“不變”)甲乙丙(3)采納波長(zhǎng)為690nm的紅色激光作為單色入射光，牛頓環(huán)的兩條相鄰亮條紋位置所對(duì)應(yīng)的空氣膜的厚度差約為_(kāi)_______．A．345nm B．690nmC．幾微米 D．幾毫米[解析](1)依據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，當(dāng)雙縫間距d減小時(shí)，條紋間距增大，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．(2)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；用波長(zhǎng)變長(zhǎng)的光照耀，則出現(xiàn)亮條紋的這一厚度遠(yuǎn)離中心，則圓環(huán)的半徑變大；換一個(gè)表面曲率半徑更大的凸透鏡，出現(xiàn)亮條紋的這一厚度偏移中心，知圓環(huán)的半徑變大．(3)由題意知相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣層的厚度差為半個(gè)波長(zhǎng)，故為345nm，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．[答案](1)B(2)變大變大(3)A9．在雙縫干涉試驗(yàn)中，屏上一點(diǎn)P到雙縫的距離之差為1.5×10－6m．若用頻率為5.0×1014Hz的單色光照耀雙縫，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？從屏中心算起這是第幾條什么條紋？[解析]該單色光的波長(zhǎng)λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,5×1014)m＝6×10－7m，P點(diǎn)到雙縫的距離差與波長(zhǎng)的大小關(guān)系為1.5×10－6m＝2.5λ，即距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處是暗條紋．令2.5λ＝(2k－1)eq\f(λ,2)(k＝1，2，3，…)，得k＝3，這是第3條暗條紋．[答案]暗條紋第3條暗條紋10．橫截面為矩形的玻璃棒被彎成如圖所示的形態(tài)，一束平行光垂直地射入水平表面A上，要使通過(guò)表面A射入的光全部從表面B射出，比值eq\f(R,d)最小是多少？(玻璃的折射率n＝1.5)[解析]如圖所示的光路中，從玻璃棒的A端面入射的光線，可分為左、中、右，其中最右邊的一條光線，最難發(fā)生全反射，設(shè)其入射角為∠1，只有當(dāng)∠1≥arcsineq\f(1,n)時(shí)，才發(fā)生全反射，依據(jù)幾何關(guān)系知sin∠1＝eq\f(R,R＋d).依題意有eq\f(R,R＋d)≥eq\f(1,n).將n＝1.5代入上式，解得eq\f(R,d)≥2.[答案]211．(多選)小明同學(xué)在假期旅游期間學(xué)習(xí)攝影，他發(fā)覺(jué)照相機(jī)鏡頭呈現(xiàn)淡紫色．如圖所示是他拍攝的兩張照片：甲圖的湖泊遠(yuǎn)景照中，能看到遠(yuǎn)處山峰的清晰倒影，看不到水面下景物：乙圖的湖水近景照中，能清晰看到魚(yú)、石頭等水下景物，則()甲乙A．鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是鏡頭表面所鍍膜使光發(fā)生干涉的結(jié)果B．甲圖山峰倒影特別清晰是因?yàn)閬?lái)自山峰的光在水面發(fā)生了全反射C．乙圖水下景物的光射到水面時(shí)因入射角較小致反射光強(qiáng)而折射光弱D．拍攝乙圖時(shí)若安裝透振方向與水面反射光偏振方向垂直的偏振片將更清晰AD[照相機(jī)鏡頭鍍了多層的增透膜，增加了可見(jiàn)光的透過(guò)性，由于高頻的藍(lán)光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此鏡頭呈現(xiàn)淡紫色，故A正確；甲圖中的倒影是因?yàn)閬?lái)自山峰的光通過(guò)水面反射進(jìn)入鏡頭而引起的，而全反射在光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才會(huì)發(fā)生，故B錯(cuò)誤；當(dāng)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時(shí)，只有當(dāng)入射角增大才會(huì)使反射光增加而折射光減弱，故C錯(cuò)誤；拍攝乙圖時(shí)，來(lái)自水下魚(yú)的光通過(guò)水面的折射再進(jìn)入鏡頭，為了使照片更清晰，可以利用偏振片來(lái)削減在水面發(fā)生反射而進(jìn)入鏡頭的光，故D正確．]12．(多選)如圖所示的雙縫干涉試驗(yàn)，用綠光照耀單縫S時(shí)，在光屏P上視察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()A．減小S1與S2的間距B．減小雙縫屏到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將整個(gè)裝置放在水中AC[依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，減小雙縫間的距離，即d變小，則干涉條紋間距減大，故A正確；依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，減小雙縫到屏的距離，即l減小，干涉條紋間距減小，故B錯(cuò)誤；依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，將綠光換為紅光，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，則干涉條紋間距變大，故C正確；因?yàn)関＝eq\f(c,n)，λ＝eq\f(c,f)，則光進(jìn)入水中的波長(zhǎng)λ′＝eq\f(v,f)＝eq\f(c,nf)＝eq\f(λ,n).光進(jìn)入水中波長(zhǎng)變短，依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，波長(zhǎng)變短，則干涉條紋間距變小，故D錯(cuò)誤．]13．(多選)如圖所示，一束色光從長(zhǎng)方體玻璃磚上表面射入玻璃，穿過(guò)玻璃后從側(cè)面射出，變?yōu)閍、b兩束單色光，則以下說(shuō)法正確的是()A．玻璃對(duì)a光的折射率較大B．在玻璃中b光的波長(zhǎng)比a光短C．在玻璃中b光傳播速度比a光大D．減小入射角i，a、b光線有可能消逝BD[由題圖可知折射率na<nb，則fa＜fb，又由n＝eq\f(c,v)得，va＞vb，綜上得λb＜λa，故A、C錯(cuò)誤，B正確；減小入射角i，由幾何關(guān)系可知在玻璃內(nèi)的入射角變大，可能發(fā)生全反射．a(chǎn)、b都可能消逝，D正確．]14．(多選)如圖所示，實(shí)線為空氣和水的分界面，一束紅光從空氣中的A點(diǎn)沿AO1方向(O1點(diǎn)在分界面上，圖中O1點(diǎn)和入射光線都未畫(huà)出)射向水中，折射后通過(guò)水中的B點(diǎn)．圖中O點(diǎn)為A、B連線與分界面的交點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()A．O1點(diǎn)在O點(diǎn)的右側(cè)B．紅光從空氣中射入水中時(shí)，速度變小C．若沿AO方向射向水中的是一束紫光，則折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正上方的D點(diǎn)D．若紅光從水中的B點(diǎn)沿BO方向射向界面，則紅光在界面處有可能發(fā)生全反射BD[當(dāng)光由空氣射入水中時(shí)入射角大于折射角，畫(huà)出大致光路圖如圖所示，可見(jiàn)O1點(diǎn)在O點(diǎn)的左側(cè)，故A錯(cuò)誤；紅光在真空中速度最大，當(dāng)紅光從空氣中射入水中時(shí)，速度變小，故B正確；若沿AO方向射向水中的是一束紫光，水對(duì)紫光的折射率大于對(duì)紅光的折射率，依據(jù)折射定律可知，紫光的偏折程度大于紅光的偏折程度，所以折射光線有可能通過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；若紅光從水中的B點(diǎn)沿BO方向射向界面，入射角可能大于臨界角，紅光在界面處有可能發(fā)生全反射，故D正確．]15．(多選)如圖所示，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線．則()A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D．若變更光束的入射方向使θ角漸漸變大，則折射光線a首先消逝ABD[通過(guò)光路圖可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，故C錯(cuò)誤；a光的頻率大于b光的頻率，波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，故B正確；由n＝eq\f(c,v)知，在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A正確；入射角增大時(shí)，折射率大的光線首先發(fā)生全反射，a光首先消逝，故D正確．]16．在“測(cè)定玻璃的折射率”的試驗(yàn)中，(1)小朱同學(xué)在試驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的試驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了缺刻度尺還少了一種器材，請(qǐng)你寫(xiě)出所缺器材的名稱(chēng)：________，老師將器材配齊后，他進(jìn)行試驗(yàn)，圖乙是他在操作過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)，請(qǐng)你指出第四枚大頭針應(yīng)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(biāo)紙測(cè)定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫(huà)在紙上的直線，她在直線AO適當(dāng)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(yīng)當(dāng)是________．操作完成后，她用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)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(cè)出玻璃的折射率n＝________.[解析](1)在試驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的試驗(yàn)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(yīng)在圖乙中的位置B處，如圖所示．(2)透過(guò)玻璃磚看，P3大頭針攔住P1、P2兩枚大頭針的像；如圖，作出法線，過(guò)圓與入射光線與折射光線的交點(diǎn)作法線的垂線CA和DB，由數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)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)攔住P1、P2的像1.517．2024年9月23日“光纖之父”華裔科學(xué)家高琨逝世，他一生最大的貢獻(xiàn)是探討玻璃纖維通訊．光纖在轉(zhuǎn)彎的地方不能彎曲太大，如圖模擬光纖通信，將直徑為d的圓柱形玻璃棒彎成eq\f(3,4)圓環(huán)，已知玻璃的折射率為eq\r(2)，光在真空中的速度為c，要使從A端垂直入射的光線能全部從B端射出．求：(1)圓環(huán)內(nèi)徑R的最小值；(2)在(1)的狀況下，從A端最下方入射的光線，到達(dá)B端所用的時(shí)間．[解析](1)從A端最下方入射的光線發(fā)生全反射時(shí)其他光線都能發(fā)生全反射，依據(jù)幾何關(guān)系得sinθ＝eq\f(R,R＋d)設(shè)全反射臨界角為C，則要使A端垂直入射的光線全部從B端射出，必需有θ≥C依據(jù)臨界角公式有sinC＝eq\f(1,n)因此有sinθ≥sinC即有eq\f(R,R＋d)≥eq\f(1,n)；解得R≥eq\f(d,n－1)＝eq\f(d,\r(2)－1)，所以R的最小值為eq\f(d,\r(2)－1).(2)在(1)的狀況下，θ＝45°，R＝eq\f(d,\r(2)－1).如圖所示．光在光纖內(nèi)傳播的總路程為s＝6R＝eq\f(6d,\r(2)－1)光在光纖內(nèi)傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),2)c所以所求時(shí)間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(6\r(2)d,（\r(2)－1）c).[答案](1)eq\f(d,\r(2)－1)(2)eq\f(6\r(2)d,（\r(2)－1）c)18．(2024·山東卷)超強(qiáng)超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，其中用到的一種脈沖激光展