新教材2024-2025學(xué)年高中物理第4章光測(cè)評(píng)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第四章測(cè)評(píng)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.(2024陜西寶雞高二期末)在醫(yī)學(xué)上利用激光來(lái)焊接剝落的視網(wǎng)膜,是因?yàn)榧す獾?)A.單色性好B.方向性好C.亮度高D.相干性好2.(2024湖北武漢高二期末改編)用圖甲所示裝置做圓孔衍射試驗(yàn),在屏上得到的衍射圖樣如圖乙所示,試驗(yàn)發(fā)覺(jué),光繞過(guò)孔的邊緣,傳播到了相當(dāng)大的范圍。下列說(shuō)法正確的是()A.用不同波長(zhǎng)的光做試驗(yàn),衍射圖樣完全相同B.若只將圓孔變小,則中心亮斑和亮紋的亮度反而變大C.若只將圓孔變小,則屏上得到的衍射圖樣的范圍將會(huì)變大D.若只將圓孔變大,則屏上得到的衍射圖樣的范圍將會(huì)變大3.有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能增大紫外線反射的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,紫外線的頻率為8.1×1014Hz。那么他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是()A.9.25×10-8m B.1.85×10-7mC.1.23×10-7m D.6.18×10-8m4.如圖所示為一個(gè)透亮球體,其半徑為R,AB是一豎直直徑,現(xiàn)有一半徑為32R的圓環(huán)形平行細(xì)光束沿AB方向射向球體(AB直徑為圓環(huán)中心軸線),全部光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過(guò)B點(diǎn)射出,則透亮球體的折射率為(A.3 B.2 C.23 D.55.如圖甲所示為雙縫干涉的試驗(yàn)裝置,光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片,然后通過(guò)單縫和雙縫,在光屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。如圖乙所示,屏上P、P1、P2處出現(xiàn)明條紋,Q1、Q2處出現(xiàn)暗條紋,P到S1、S2的距離相等。若遮光筒內(nèi)裝滿水,其他條件不變,則光屏上()甲乙A.不再出現(xiàn)明暗相間的條紋B.P處可能出現(xiàn)暗條紋C.P1處肯定為明條紋D.明暗相間的條紋間距變小6.如圖所示,空氣中有一折射率為2的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB。一束平行光平行于橫截面,以45°入射角照耀到OA上,OB不透光。若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則AB上有光透出部分的弧長(zhǎng)為()A.16πR B.14πR C.13πR D.7.(2024山東卷)柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示,OP右側(cè)是以O(shè)為圓心,半徑為R的14圓,左側(cè)是直角梯形,AP長(zhǎng)為R,AC與CO夾角為45°,AC中點(diǎn)為B。a、b兩種頻率的細(xì)激光束,垂直AB面入射,器件介質(zhì)對(duì)a、b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變,入射點(diǎn)從A向B移動(dòng)過(guò)程中,能在PM面全反射后,從OM面出射的光是(不考慮三次反射以后的光)(A.僅有a光 B.僅有b光C.a、b光都可以 D.a、b光都不行以二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。8.(2024湖北武漢高二期中)如圖所示,下列對(duì)圖片場(chǎng)景的說(shuō)法錯(cuò)誤的有()A.如圖甲所示,立體電影原理和照相機(jī)鏡頭表面涂上的增透膜的原理一樣B.如圖乙所示,肥皂膜上的彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象C.如圖丙所示,筷子“折斷”的現(xiàn)象說(shuō)明光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生了折射D.如圖丁所示,光線通過(guò)一個(gè)不透光的小圓盤得到干涉圖樣9.如圖甲所示,每年夏季,我國(guó)多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象,日暈是日光通過(guò)卷層云時(shí),受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示,這是一束太陽(yáng)光射到六角形冰晶上時(shí)的光路圖,a、b為其折射出的光線中的兩種單色光,下列說(shuō)法正確的是()A.在冰晶中,b光的傳播速度較小B.通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉,a光的相鄰條紋間距較大C.從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí),a光的臨界角較小D.用同一裝置做單縫衍射試驗(yàn),b光中心亮條紋更寬10.如圖所示,空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的勻稱透亮柱體,其內(nèi)圓半徑為r,外圓半徑為R,R=2r。現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透亮柱體,只經(jīng)過(guò)兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設(shè)透亮柱體的折射率為n,光在透亮柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t,若真空中的光速為c,則()A.n可能為3 B.n可能為2C.t可能為22rc D.三、非選擇題:本題共5小題,共54分。11.(8分)(2024廣東廣州高二期中)暑假期間小明利用圖甲所示生活中的物品,測(cè)量某型號(hào)刀片的厚度。甲乙丙試驗(yàn)過(guò)程如下:Ⅰ.點(diǎn)燃蠟燭,用蠟燭火焰把玻璃片的一面熏黑;Ⅱ.并齊捏緊兩片刀片,在玻璃片的熏黑面劃出兩條平直劃痕;Ⅲ.如圖乙所示,將激光光源和玻璃片固定在桌上,并將作為光屏的白紙固定在距離足夠遠(yuǎn)的墻上。Ⅳ.打開(kāi)激光光源,調(diào)整光源的高度并使激光沿水平方向射出,恰好能垂直入射在兩劃痕上,最終在白紙上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)視察白紙上的干涉條紋如圖丙所示。用刻度尺測(cè)出a、b兩亮條紋中心間的距離為cm,則兩相鄰暗條紋中心間的距離Δx=cm。(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))

(2)測(cè)量玻璃片到光屏的距離L=3.00m,已知該紅色激光的波長(zhǎng)λ=700nm,利用公式求出雙劃痕的間距d=mm,即為刀片厚度。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

12.(8分)如圖所示,畫有直角坐標(biāo)系Oxy的白紙位于水平桌面上。M是放在白紙上的半圓形玻璃磚,其底面的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn),直邊與x軸重合。OA是畫在紙上的直線,P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針,P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針,α是直線OA與y軸正方向的夾角,β是直線OP3與y軸負(fù)方向的夾角。只要直線OA畫得合適,且P3的位置取得正確,測(cè)出角α和β,便可求得玻璃的折射率。某學(xué)生在用上述方法測(cè)量玻璃的折射率時(shí),在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針,但在y<0的區(qū)域內(nèi),不管眼睛在何處,都無(wú)法透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像,他應(yīng)實(shí)行的措施是

。

若他已透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像,確定P3的位置方法是。若他已正確地測(cè)得了α、β的值,則玻璃的折射率n=。

13.(10分)(2024江蘇連云港階段訓(xùn)練)探討光的干涉現(xiàn)象的原理圖如圖所示。光源S到雙縫S1、S2的距離相等,S1、S2連線平行于光屏,O點(diǎn)為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出單色光,經(jīng)S1、S2傳播到光屏上P點(diǎn),S1P垂直于光屏,P為某亮條紋中心,OP之間還有k條亮條紋,光由S1、S2傳播到P點(diǎn)的時(shí)間差為t0?，F(xiàn)緊貼S1放置厚度為d的玻璃片,光由S1垂直穿過(guò)玻璃片傳播到P點(diǎn)與光由S2干脆傳播到P點(diǎn)的時(shí)間相等。已知光在真空中的速度為c,玻璃對(duì)該單色光的折射率為n,不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射,求:(1)單色光在真空中的波長(zhǎng)λ;(2)玻璃片的厚度d。14.(12分)如圖所示,一潛水員在距海岸A點(diǎn)45m的B點(diǎn)豎直下潛,B點(diǎn)和燈塔之間停著一條長(zhǎng)4m的皮劃艇。皮劃艇右端距B點(diǎn)4m,燈塔頂端的指示燈與皮劃艇兩端的連線與豎直方向的夾角分別為α和βsinα=45,sinβ=1637,水的折射率為43(1)潛水員在水下看到水面上的全部景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里。若海岸上A點(diǎn)恰好處在倒立圓錐的邊緣上,求潛水員下潛的深度;(2)求潛水員豎直下潛過(guò)程中看不到燈塔指示燈的深度范圍。15.(16分)一厚度勻稱的圓柱形玻璃管內(nèi)徑為16cm,外徑為24cm。一條光線從玻璃管壁中點(diǎn)入射,光線AB與豎直方向成60°角,與直徑MN在同一豎直面內(nèi),如圖所示。該玻璃的折射率為62,真空中光速c=3.0×108(1)光線經(jīng)玻璃管內(nèi)壁折射后從另一側(cè)內(nèi)壁下端射出玻璃管,求玻璃管的長(zhǎng)度;(2)保持入射點(diǎn)不動(dòng),調(diào)整入射角。求光線AB在玻璃管內(nèi)壁處恰好發(fā)生全反射時(shí),光線在玻璃中傳播的時(shí)間。

參考答案第四章測(cè)評(píng)1.C在醫(yī)學(xué)上利用激光來(lái)焊接剝落的視網(wǎng)膜,是利用了激光的亮度高,能量強(qiáng)的特點(diǎn),故C正確。2.C用不同波長(zhǎng)的光做試驗(yàn),衍射圖樣并不相同,因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越長(zhǎng),對(duì)同一圓孔而言,衍射現(xiàn)象越明顯,A錯(cuò)誤;圓孔變小,衍射現(xiàn)象更明顯,衍射圖樣的范圍反而變大,但透光強(qiáng)度變小,中心亮斑和亮條紋的亮度變?nèi)?C正確,B、D錯(cuò)誤。3.C為了使入射光從該膜的前后兩個(gè)表面反射出來(lái)疊加后加強(qiáng),則路程差(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)λ'的整數(shù)倍,因此,膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的12。紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ=cf=3.7×10-7m,在膜中的波長(zhǎng)是λ'=λn=2.467×10-7m,故膜的厚度至少是1.23×104.A光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系可知,α=60°,α=2β,β=30°,由折射定律有n=sinα5.D從雙縫射出的兩束光仍舊滿意相干光的條件,在屏上相遇還是會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,因此屏上還會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;P到雙縫的距離差為零,則P處仍舊出現(xiàn)中心亮條紋,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由于光由真空(或空氣)進(jìn)入介質(zhì)后波長(zhǎng)發(fā)生改變,P1到雙縫的距離之差不肯定還是新波長(zhǎng)的整數(shù)倍,可能是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍從而出現(xiàn)暗條紋,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;光由真空(或空氣)進(jìn)入介質(zhì)后頻率不變,光速變小,由公式v=λf可知,光在水中的波長(zhǎng)λ變短,由雙縫干涉相鄰兩亮條紋(或暗條紋)間的距離公式Δx=ldλ6.B由折射定律知sin45°sinγ=n=2,解得γ=30°,則折射角為30°。過(guò)圓心的光線是臨界光線,此時(shí)的折射光線ON和OB的夾角就是折射角,還要考慮到全反射的狀況,如圖所示,射到M點(diǎn)的光線的入射角為臨界角C=45°,則射到AM弧上的光線發(fā)生了全反射,那么有光透出部分的弧對(duì)應(yīng)的圓心角為45°,長(zhǎng)度為2πR7.A畫出臨界光路如圖所示,從A點(diǎn)垂直于AB面入射的光,沿直線傳播到O點(diǎn),經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。從B點(diǎn)垂直于AB面入射的光,經(jīng)CO反射恰好過(guò)P點(diǎn)。當(dāng)全反射臨界角為C=45°時(shí),n=1sinC=2=1.414,因?yàn)閍光折射率大于1.414,依據(jù)sinCa=1na,可得Ca<45°,能在PM面發(fā)生全反射。同理可得b光的全反射臨界角Cb>45°,不能在PM面發(fā)生全反射,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。當(dāng)a光在PM面發(fā)生全反射時(shí),設(shè)在PM面的入射角為α,在OM面的入射角為θ,依據(jù)幾何關(guān)系可得θ=2α-45°,可得當(dāng)α<45°時(shí),θ<α,故當(dāng)8.AD立體電影利用了光的偏振原理,照相機(jī)鏡頭表面涂上的增透膜利用了光的干涉原理,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,符合題意;肥皂膜上的彩色條紋是從肥皂膜前后表面反射回來(lái)的兩列光發(fā)生干涉的結(jié)果,選項(xiàng)B正確,不符合題意;筷子“折斷”的現(xiàn)象說(shuō)明光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生了折射,選項(xiàng)C正確,不符合題意;圖丁是光線通過(guò)一個(gè)圓孔得到的衍射圖樣,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,符合題意。9.AB由題圖乙可知,太陽(yáng)光射入六角形冰晶時(shí),a光的偏折角小于b光的偏折角,由折射定律可知,六角形冰晶對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率,由v=cn知b光的傳播速度較小,A正確;由a光的折射率小于b光的折射率,可知a光的頻率小于b光的頻率,所以a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng),依據(jù)Δx=Ldλ可知,a光相鄰條紋間距較大,B正確;a光的折射率較小,由臨界角公式sinC=1n可知,a10.AB依據(jù)題意可畫出如圖所示的光路圖,則兩次全反射時(shí)的入射角均為45°,所以全反射的臨界角C≤45°,折射率n≥1sin45°=2,A、B均正確;光在介質(zhì)中的傳播速度v=c11.答案(1)6.700.84(2)0.25解析(1)a、b兩點(diǎn)間的距離s=10.70cm-4.00cm=6.70cm,兩相鄰暗條紋中心間的距離與兩相鄰亮條紋中心間的距離相等,為Δx=s8=0.(2)依據(jù)Δx=Ldλ可得d=L·λ12.答案另畫一條更靠近y軸正方向的直線OA,把大頭針P1、P2豎直地插在所畫的直線上,直到在y<0區(qū)域內(nèi)透過(guò)玻璃磚能看到P1、P2的像插上大頭針P3,使P3剛好能攔住P1、P2的像sin解析無(wú)法看到P1、P2的像是由于OA光線的入射角過(guò)大發(fā)生全反射;P3能攔住P1、P2的像說(shuō)明OP3是OA的折射光線;依據(jù)折射定律,n=sinβ13.答案(1)c(2)c解析(1)由題意,P為第k+1級(jí)亮條紋中心,則有S2P-S1P=(k+1)λ又S2P-S1P=ct0解得λ=ct(2)由題意,設(shè)光在玻璃中的傳播速度為v,則dv-且v=c解得d=ct14.答案(1)157m(2)163m≤h≤70解析(1)設(shè)潛水員下潛到M點(diǎn)時(shí),由M點(diǎn)發(fā)出的光線恰好在A點(diǎn)發(fā)生全反射,臨界角為C則有sinC=1tanC=3hBM=xABtanC=(2)由折射定律,燈塔發(fā)出的光恰好照到皮劃艇右沿外側(cè)并射入水中時(shí),sinαsinr1=n,h1=l1tan同理,燈塔發(fā)出的光恰好照到皮劃艇左沿外側(cè)并射入水中時(shí)sinβsinr2=n,h2=l1+則潛水員看