【名師一號(hào)】2021年新課標(biāo)版物理選修3-4雙基限時(shí)練-《光》章末測(cè)試

《光》章末測(cè)試說(shuō)明：本測(cè)試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，考試時(shí)間90分鐘，滿分100分．第Ⅰ卷(選擇題)一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分．每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)得5分，選對(duì)但不全的得3分，錯(cuò)選或不答的得0分)1．(多選題)用單色光做雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A．入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋間距越大B．入射光的頻率越大，干涉條紋間距越大C．把入射光由綠光變?yōu)樽瞎?，干涉條紋間距變小D．把入射光由綠光變?yōu)榧t光，干涉條紋間距變小解析由Δx＝eq\f(L,d)·λ知，對(duì)于一確定的雙縫干涉試驗(yàn)裝置，單色光干涉條紋間距Δx跟波長(zhǎng)λ成正比，由c＝λf知，頻率越大，波長(zhǎng)越小，紅光的波長(zhǎng)最大，紫光的波長(zhǎng)最?。蔄、C選項(xiàng)正確．答案AC2．(多選題)一束光線穿過(guò)介質(zhì)1、2、3時(shí)，光路如圖所示，則()A．介質(zhì)1的折射率最大B．介質(zhì)2是光密介質(zhì)C．光在介質(zhì)2中的速度最大D．當(dāng)入射角由45°漸漸增大時(shí)，在1、2分界面上可能發(fā)生全反射解析由題意可知n3>n1>n2，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；光線由介質(zhì)1到介質(zhì)2，是由光密介質(zhì)進(jìn)入到光疏介質(zhì)，漸漸增大入射角時(shí)有可能發(fā)生全反射，故D選項(xiàng)正確；由n＝eq\f(c,v)可知C選項(xiàng)正確．答案CD3．如圖所示，一個(gè)三棱鏡的折射率n＝eq\r(2)，其截面為直角三棱鏡，∠A＝30°，∠C＝90°.一條單色光線從空氣垂直AB邊入射，該光線的出射光線有幾條()A．2條 B．3條C．4條 D．1條解析如圖所示，光線的入射角為30°，折射光線①?gòu)睦忡R出射．設(shè)折射角為α.∵n＝eq\f(sinα,sin30°)，sinα＝eq\f(\r(2),2)∴α＝45°，反射光線在BC邊上的入射角為60°，大于棱鏡的臨界角45°.所以光線在BC邊上發(fā)生全反射，全反射的光線在AB邊上的入射角為0°.出射光線②；同時(shí)要在AB邊上發(fā)生反射，反射光線沿光路反向進(jìn)行．在BC邊上發(fā)生反射，在AC邊上以45°的折射角射出光線③，并同時(shí)發(fā)生反射；反射光線在AB邊上的入射角為0°.出射光線④，并同時(shí)發(fā)生反射，此后光線又沿原光路進(jìn)行．可見(jiàn)，射入棱鏡的光線的出射光線有四條．答案C4.如圖所示，只含有黃光和紫光的復(fù)色光束PO，沿半徑方向射入空氣中的玻璃半圓柱后，被分成兩束光OA和OB，沿如圖所示方向射出，則()A．OA為黃光，OB為紫光B．OA為紫光，OB為黃光C．OA為黃光，OB為復(fù)色光D．OA為紫光，OB為復(fù)色光解析由于n紫>n黃，故臨界角C紫<C黃，由圖分析知，光線PO的入射角小于黃光的臨界角，經(jīng)過(guò)界面時(shí)，部分黃光從OA折射出去，部分黃光和全部紫光從OB反射出去．答案C5．(多選題)有兩種單色光以相同的入射角從空氣射入水中，折射角分別為θ1、θ2，它們?cè)谒袀鞑ハ嗤木嚯x所用時(shí)間分別為t1、t2，則有()A．若t1>t2，則θ1>θ2 B．若t1<t2，則θ1<θ2C．若t1>t2，則θ1<θ2 D．若t1<t2，則θ1>θ2解析通過(guò)相同距離、時(shí)間長(zhǎng)的速度小，其折射率大；入射角相同時(shí)，折射角就小，故選項(xiàng)C、D正確．答案CD6.空氣中兩條光線a和b從虛框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示．虛框內(nèi)有兩個(gè)折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡．下圖給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生右圖效果的是()ABCD解析畫(huà)出入射光線與出射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)則為發(fā)生全反射的位置，畫(huà)上全反射棱鏡，可知B正確．答案B7．如圖甲所示為雙縫干涉試驗(yàn)的裝置示意圖，乙圖為用綠光進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在屏上觀看到的條紋狀況，a為中心條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做試驗(yàn)時(shí)觀看到的條紋狀況，a′為中心亮條紋，則以下說(shuō)法正確的是()甲乙丙A．丙圖可能為用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．丙圖可能為用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)C．丙圖可能為用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較短D．丙圖可能為用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較短解析依據(jù)雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大，由題意可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此B、C、D錯(cuò)，A對(duì)．答案A8．用單色光通過(guò)小圓盤(pán)和小圓孔做衍射試驗(yàn)時(shí)，在光屏上得到衍射圖樣，它們的特點(diǎn)是()A．用小圓盤(pán)時(shí)中心是暗的，用小圓孔時(shí)中心是最亮的B．用小圓盤(pán)時(shí)中心是亮的，用小圓孔時(shí)中心是暗的C．中心均為亮點(diǎn)的同心圓形條紋D．中心均為暗點(diǎn)的同心圓形條紋解析用單色光通過(guò)小圓盤(pán)和小圓孔做衍射試驗(yàn)，在光屏上會(huì)得到一些明、暗相間的圓環(huán)，這些圓環(huán)達(dá)到的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光的直線傳播所照明的面積，且中心均為亮點(diǎn)，故C選項(xiàng)正確．答案C9．如圖是一個(gè)eq\f(1,4)圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸取到達(dá)其上的全部光線．已知該棱鏡的折射率n＝eq\f(5,3)，若平行光束垂直入射并掩蓋OM，則光線()A．不能從圓弧NF1射出B．只能從圓弧NF1射出C．能從圓弧G1H1射出D．能從圓弧H1M解析由棱鏡折射率n＝eq\f(5,3)可知，全反射的臨界角C＝arcsineq\f(3,5)＝37°，從G點(diǎn)入射的光達(dá)到G1點(diǎn)的入射角i＝C＝37°，發(fā)生全反射，所以B選項(xiàng)正確．答案B10．(多選題)DVD光盤(pán)由塑料愛(ài)護(hù)層和信息記錄層組成．如圖所示，激光束以入射角θ從空氣入射到厚度為d、折射率為n的塑料愛(ài)護(hù)層后，聚焦到信息記錄層的光斑寬度為a，才能有效獵取信息．在保證a不變的前提下，減小激光束照到塑料愛(ài)護(hù)層的寬度l(l＝a＋2b)，則()A．須滿足sinθ＝eq\f(nb,\r(b2＋d2))B．須滿足sinθ＝eq\f(b,n\r(b2＋d2))C．在θ和n不變時(shí)，須減小dD．在θ和d不變時(shí)，須減小n解析設(shè)折射角為α，則n＝eq\f(sinθ,sinα)＝eq\f(sinθ,\f(b,\r(b2＋d2)))，則sinθ＝eq\f(nb,\r(b2＋d2))，A正確，B錯(cuò)誤；在θ和n不變時(shí)，減小d，則b會(huì)相應(yīng)減小，l會(huì)減小，C正確；θ和d不變時(shí)，減小n，則折射角又會(huì)增大，l會(huì)增大，D錯(cuò)誤．答案AC第Ⅱ卷(非選擇題)二、試驗(yàn)題(本題包括2小題，共14分)11．(6分)某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測(cè)半圓形玻璃磚的折射率．開(kāi)頭玻璃磚的位置如圖中實(shí)線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同始終線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀看P1、P2的像，且P2的像攔住P1的像．如此觀看，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時(shí)，上述現(xiàn)象恰好消逝．此時(shí)只須測(cè)量出________________，即可計(jì)算出玻璃磚的折射率．請(qǐng)用你的測(cè)量角表示出折射率n＝________________.解析當(dāng)恰好看不見(jiàn)P1、P2的像時(shí)，剛好發(fā)生全反射現(xiàn)象，此時(shí)玻璃磚直徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ為臨界角，折射率n＝eq\f(1,sinθ).答案玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度θeq\f(1,sinθ)12．(8分)用某種單色光做雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間距離d＝0.20mm，雙縫到毛玻璃屏間的距離為l＝75.0cm，如圖甲所示，試驗(yàn)時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)如圖乙所示的測(cè)量頭上的手輪，使與游標(biāo)卡尺相連的分劃線對(duì)準(zhǔn)如圖丙所示的第1條亮條紋，此時(shí)卡尺的主尺和游標(biāo)的位置如圖戊所示，則游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝________mm，然后再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使與游標(biāo)卡尺相連的分劃線向右邊移動(dòng)，直到對(duì)準(zhǔn)第5條亮條紋，如圖丁所示，此時(shí)卡尺的主尺和游標(biāo)的位置如圖己所示，則游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)x2＝________mm，由以上已知數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)，則該單色光的波長(zhǎng)是________mm.甲乙丙丁戊己解析由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)章讀出x1＝0.3mm，x2＝9.6mm.Δx＝eq\f(x2－x1,n－1)＝eq\f(9.3,4)mm.λ＝eq\f(Δx·d,l)＝eq\f(9.3×0.2,4×750)mm＝6.2×10－4mm.答案0.39.66.2×10－4三、計(jì)算題(本題包括3小題，共36分，計(jì)算題要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13．(10分)頻率為6×1014Hz的激光從S1和S2投射到屏上，若屏上的點(diǎn)P到S1與到S2的路程差為3×10－6m，那么點(diǎn)P處是亮條紋還是暗條紋？設(shè)O為到S1和S2的路程相等的點(diǎn)，則PO間有幾條暗條紋、幾條亮條紋？(不含O、P解析單色光的波長(zhǎng)λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6×1014)m＝5×10－7m，路程差為3×10－6m，eq\f(Δr,\f(λ,2))＝eq\f(3×10－6,\f(5,2)×10－7)＝12，即路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，P點(diǎn)消滅亮條紋，而O點(diǎn)處為中心亮條紋，所以，在PO間有5條亮條紋，6條暗條紋．答案亮條紋6條暗條紋，5條亮條紋14.(12分)如圖所示，ABC是一個(gè)透亮?????的薄壁容器，內(nèi)裝液體，當(dāng)光垂直射向AC面時(shí)，光在AB面恰好發(fā)生全反射，已知光在真空中的傳播速度為c，求液體的折射率及光在該液體中傳播速度為多大？解析設(shè)液體的折射率為n，光在里面?zhèn)鞑サ乃俣葹関，發(fā)生全放射的臨界角為C，則由題意知：C＝60°所以n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sin60°)＝eq\f(2\r(3),3)又由于n＝eq\f(c,v)，所以v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),2)c.答案eq\f(2\r(3),3)eq\f(\r(3),2)c15.(14分)如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑R＝10cm，折射率為n＝eq\r(3)，直徑AB與屏幕MN垂