新教材2023-2024學年高中物理第4章光及其應用測評卷教科版選擇性

第四章測評卷一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.夏天柏油路面上的反射光是偏振光,其振動方向與路面平行。人佩戴的太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃制成的,鏡片的透振方向應是()A.豎直的B.水平的C.斜向左上45°D.斜向右上45°2.在高山湖泊邊拍攝的一張風景照片如圖所示,湖水清澈見底,近處湖面水下的景物(石塊、砂礫等)都看得很清楚,而遠處則只看到對岸山峰和天空彩虹的倒影,水面下的景物則根本看不到。下列說法正確的是()A.遠處山峰的倒影非常清晰,是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了全反射B.遠處水面下景物的光線射到水面處,入射角很大,可能發(fā)生了全反射,所以看不見C.近處水面下景物的光線射到水面處,入射角較小,反射光強而折射光弱,因此有較多的能量射出水面而進入人眼睛中D.光線由水射入空氣,光的波速變大,波長變短3.在薄膜干涉實驗中,鐵絲圈上附有肥皂膜,豎直放置,形成如圖所示的肥皂膜側(cè)視圖,用黃色光從左側(cè)照射薄膜,會觀察到明暗相間的干涉條紋,則下列結(jié)論錯誤的是()A.實驗者應該從薄膜右側(cè)觀察干涉圖樣B.干涉條紋的分布上疏下密C.任意兩相鄰亮條紋處對應的薄膜厚度之差不變D.若換用紅光照射,則條紋間距將變大4.虛擬歌手應用了全息投影技術(shù)與大家進行真實般互動,而這項技術(shù)的重中之重就是全息照相技術(shù),其基本原理如圖所示。這一技術(shù)是利用了光的()A.色散現(xiàn)象B.衍射現(xiàn)象C.折射現(xiàn)象D.干涉現(xiàn)象5.高速公路上的標志牌使用了“回歸反光膜”,這種膜是用球體反射元件制成的。如圖所示,反光膜內(nèi)均勻分布著球形的細玻璃珠,所用玻璃的折射率為1.6,入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠依次折射、反射、折射后,出射光線恰好和入射光線平行,則光進入玻璃珠后的折射角的正弦值為()A.0.3B.0.6C.0.8D.0.96.如圖所示,有一個長為12cm的線光源AB,其表面可以朝各個方向發(fā)光,現(xiàn)將AB封裝在一個半球形透明介質(zhì)的底部,AB中點與球心O重合。半球形介質(zhì)的折射率為1.5,為使AB發(fā)出的所有光都能射出球面,不考慮二次反射,則球半徑R至少為()A.35cmB.65cmC.9cmD.18cm7.導光管采光系統(tǒng)由采光裝置、導光管和漫射裝置組成,如圖甲所示。某地鐵站導光管采光系統(tǒng)中的半球形采光裝置和圓柱形導光管過球心的截面如圖乙所示,其中半球的直徑d=45cm,導光管長度L=12.6m。一束平行單色光在該豎直平面內(nèi)從采光裝置上方以與AB方向成45°角的方向射入,已知采光裝置對該單色光的折射率為2,導光管底面到地鐵站地面的距離為3m,則AB界面有光照射到的區(qū)域長度與無采光裝置和漫射裝置(如圖丙所示)時地面上左、右兩側(cè)光斑的最遠距離分別為()A.45cm6.45mB.90+4524cmC.90+4524cm6D.45cm5.75m二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。8.下列四幅圖為光的相關(guān)現(xiàn)象,關(guān)于它們說法正確的是()A.圖甲為a、b兩束單色光分別通過同一雙縫干涉實驗器材形成的圖樣,在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大B.圖乙為光導纖維示意圖,內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小C.圖丙為薄膜干涉示意圖,兩玻璃板的中間一端用薄片墊起,構(gòu)成空氣劈尖,干涉條紋的產(chǎn)生是光在空氣薄膜的上下兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果D.圖丁中,用自然光照射透振方向(箭頭所示)互相垂直的前后兩個豎直放置的偏振片,光屏依然發(fā)亮9.某同學做“測玻璃折射率”實驗時,在白紙上放好上、下表面平行的玻璃磚,玻璃磚厚度為L,如圖所示,光線從真空射向玻璃磚,若入射角i=60°,折射角r=30°,光在真空中的光速為c,則()A.玻璃磚的折射率n=3B.光在玻璃磚中傳播的時間為2C.光在玻璃磚中傳播的時間為23D.若實驗時誤將玻璃磚向上平移一小段,則測得的折射率將偏大10.為研究薄膜干涉,某物理小組將一頂角極大的圓錐形玻璃體倒立在表面平整的標準板上,其截面如圖所示。一束單色光從上方垂直玻璃上表面射向玻璃體。則下列說法正確的是()A.觀察者應從玻璃體右側(cè)觀察干涉圖樣B.產(chǎn)生的干涉條紋是以頂點為圓心的同心圓,且疏密均勻C.產(chǎn)生干涉的兩束光是來自玻璃體下表面和標準板上表面的反射光D.若換用頻率更大的單色光照射,條紋間距將變大三、非選擇題:本題共5個小題,共54分。11.(8分)(1)如圖甲所示,在雙縫干涉實驗中,激光的波長為5.30×107m,屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×107m,則在這里出現(xiàn)的應是(選填“亮條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.30×107m的激光進行上述實驗,保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。

(2)如圖乙所示,一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)中,經(jīng)下表面反射后,從上表面的A點射出。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=。

12.(8分)在做測量介質(zhì)折射率的實驗時,其中有兩個實驗小組用不同的介質(zhì)做的實驗情況如下:(1)甲組同學在測玻璃的折射率實驗時,用他們測得的多組入射角i與折射角r作出sinisinr圖像如圖甲所示,取0.67=23,則該玻璃的折射率為。光線是(選填“從空氣射入玻璃”或“從玻璃射入空氣”(2)乙組同學先畫出圖乙所示的坐標系,再在y<0區(qū)域放入某透明介質(zhì)(以x軸為界面),并通過實驗分別標記了折射光線、入射光線、反射光線通過的一個點,它們的坐標分別為A(8,3),B(1,4),C(7,4),則:①界面上的入射點(圖中未標出)的坐標為;

②通過圖中數(shù)據(jù)可以求得該介質(zhì)的折射率n=(保留2位小數(shù))。

13.(10分)如圖所示,ABC為直角三棱鏡,∠A=60°,∠C=30°,一束單色光斜射到AB面的D點,入射光線與AB面的夾角為30°,折射光線與AC邊平行,不計光線在AC面的反射。已知DB=13AB,AB邊長為L,光在真空中的傳播速度為c(1)試判斷,光線照射到BC邊是否會發(fā)生全反射;(2)求光在三棱鏡中傳播的時間。14.(12分)(2023江蘇南通高二期中)如圖所示,玻璃磚的橫截面ABC是直角三角形,∠A=30°,BC邊長為L,BC為鏡面。一束與AC成37°的光束從AC邊上的G點射入玻璃磚,在鏡面BC邊的反射光線EF與AC平行,E是BC的中點。已知真空中光速為c。求:(1)玻璃磚的折射率n;(2)該光束從射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚的傳播時間t。15.(16分)如圖甲所示,真空中的半圓形透明介質(zhì),半徑為R,圓心為O,其對稱軸為OA,一束單色光沿平行于對稱軸的方向射到圓弧面上。光線到對稱軸的距離為32R,經(jīng)兩次折射后由右側(cè)直徑面離開介質(zhì)。已知該光線的入射角和出射角相等,真空中的光速為c(1)求透明介質(zhì)的折射率n。(2)求單色光在介質(zhì)中傳播的時間t。(3)如圖乙所示,將透明介質(zhì)截取下半部分OAB,用黑紙覆蓋OB。用該單色光平行于橫截面、與界面OA成30°角入射,若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,求圓弧AB上有光射出的弧長L。取答案：1.A解析夏天,柏油路面上的反射光對人的眼睛刺激過大,為了減弱對人眼睛的影響,人佩戴的太陽鏡的鏡片是由偏振玻璃材料制成的偏振片,該偏振片的透振方向與反射光的振動方向垂直,由于反射光的振動方向與路面平行,則鏡片的透振方向應該沿豎直方向,故選項A正確。2.B解析遠處山峰的倒影非常清晰,是因為山峰發(fā)出的光線在水面上發(fā)生了反射,但不是全反射,因為全反射只有光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時才可能發(fā)生,故A錯誤;遠處水面下景物的光線射到水面處,入射角很大,若入射角大于或等于全反射臨界角,則發(fā)生全反射,光線不能射出水面,因而看不見,故B正確;近處水面下景物的光線射到水面處,入射角越小,反射光越弱而折射光越強,射出水面而進入人眼睛中的能量越多,故C錯誤;光線由水射入空氣,根據(jù)v=cn可知光的波速變大,但光的頻率不變,根據(jù)v=λf3.A解析薄膜干涉是前后兩個面的反射光疊加產(chǎn)生的,應該從入射光的同側(cè)觀察,故A說法錯誤,符合題意;由于薄膜不是均勻增厚的,從上到下薄膜增厚得越來越快,所以明暗相間的條紋不是等間距的,而是上疏下密,故B說法正確,不符合題意;任意相鄰亮條紋處對應的薄膜厚度之差是12波長,不變,故C說法正確,不符合題意;光波的干涉條紋間距公式為Δx=Ld4.D解析全息照相技術(shù)的基本原理是被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束,另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產(chǎn)生干涉,把物體光波上各點的相位和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來,即利用了光的干涉現(xiàn)象。故D正確。5.B解析如圖所示,根據(jù)對稱性以及幾何關(guān)系可知i=2r,根據(jù)折射定律有sinisinr=1.6,聯(lián)立以上兩式可得sinr=6.C解析如圖所示,在半球面上任選一點P,根據(jù)幾何關(guān)系可知,若此時線狀光源B點發(fā)出的光能夠射出P點,則線狀光源其他點發(fā)出的光也一定能夠射出P點,所以只要B點發(fā)出的所有光線能夠射出球面,則光源發(fā)出的所有光均能射出球面,在△OPB中,根據(jù)正弦定理有OBsinα=OPsinθ,解得sinα=OBOPsinθ=6cmRsinθ,當θ=90°時,sinα有最大值,sinαm=6cmR,為使光線一定能從7.C解析根據(jù)題意,由折射定律畫出光路圖,如圖甲所示。根據(jù)題意,由折射定律可得n=sin90°sinr=2,解得sinr=22,即r=45°,由幾何關(guān)系可得OC=12dcosr=4524cm,則AB界面有光照射到的區(qū)域長度為AC=AO+OC=90+4524cm。無采光裝置和漫射裝置時,根據(jù)題意有sin甲乙8.AC解析根據(jù)光的干涉條紋間距公式Δx=Ldλ,a光的干涉條紋比b光的寬,所以λa>λb,na<nb,在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b9.AB解析由折射率的定義,可得玻璃磚的折射率n=sinisinr=sin60°sin30°=3,A正確;光在玻璃磚中傳播的距離為10.BC解析薄膜干涉是由前后兩個面的反射光疊加產(chǎn)生,應從入射光的同側(cè)位置觀察,故A錯誤,C正確;由于以頂點為圓心的圓周上各點空氣薄膜間距相等且隨半徑的方向均勻變化,因此可以看到條紋是以頂點為圓心的同心圓,且疏密均勻,故B正確;頻率大的光,則波長小,由干涉條紋間距公式Δx=ldλ11.答案(1)暗條紋變寬(2)n2解析(1)當點到兩縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍時,出現(xiàn)暗條紋;Δx=ldλ(2)設折射角為r,由折射定律得sinisinr=n,由幾何關(guān)系可知l=2dtanr,解得d=12.答案(1)1.5從空氣射入玻璃(2)(4,0)1.33解析(1)由題圖甲可知,入射角大于折射角,故可知光線是從空氣射入玻璃的。由n=sinisinr可知,玻璃的折射率n=10(2)畫出三條光線如圖所示,根據(jù)反射光線與入射光線的對稱性,可知界面上的入射點的橫坐標為x=1+72cm=設入射角為i',折射角為r',根據(jù)數(shù)學知識得sini'=332+42=0.6,sinr'=所以該介質(zhì)的折射率n=sinrsini=13.答案(1)會發(fā)生全反射(2)4解析(1)根據(jù)幾何關(guān)系可知,光線在D點的入射角i=60°,折射角r=30°,因此玻璃磚對光的折射率n=sin根據(jù)幾何關(guān)系,光照射到BC面時,入射角α=60°設臨界角為C0,由于sinC0=1所以C0<60°,因此光線照射到BC邊會發(fā)生全反射。(2)光的傳播如圖所示由幾何關(guān)系知AC長為2L,則DE=13AC=2EF·cos30°=13BC=1解得EF=23光在玻璃磚中傳播的時間t=DE+14.答案(1)1.6(2)16解析(1)AC界面上,由幾何關(guān)系可知入射角為i=53°,折射角為r=30°則折射率為n=sin解得n=1.6。(2)在F點,入射角為i'=60°可知sini'>1即在F點發(fā)生全反射,在F點全反射的光線在AC面的入射角為30°,發(fā)生折射,光束在玻璃中的速度為v=c由幾何關(guān)系可知,光束在玻璃中的路程為d=12L+L+12L=解得光束在玻璃中傳播時間為t=dv15.答案(1)3(2)R(3)7解析(1)設第一次折射的