【全程復(fù)習(xí)方略】2021年春高中物理選修3-4-單元質(zhì)量評估(三)-第十三章-光

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)整合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。單元質(zhì)量評估(三)第十三章(90分鐘100分)一、選擇題(本大題共10小題,每小題4分,共40分。多選題已在題號后標出)1.(2021·蘭州高二檢測)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相繼通過兩個偏振片,以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片,透射光的強度發(fā)生變化B.一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上,當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時,反射光是偏振光C.日落時分,拍攝水面下的景物,在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清楚D.通過手指間的縫隙觀看日光燈,可以看到彩色條紋【解析】選D。在垂直于傳播方向的平面上,沿著某個特定方向振動的光是偏振光,A、B反映了光的偏振特性,C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用,D是光的衍射現(xiàn)象。2.從兩個相同的手電筒射出的光,當它們在某一區(qū)域疊加后,看不到干涉圖樣,這是由于()A.手電筒射出的光不是單色光B.干涉圖樣太細小看不清楚C.四周環(huán)境的光太強D.這兩束光為非相干光【解析】選D。兩束光的頻率不同,不滿足干涉產(chǎn)生的條件,這兩束光是非相干光,故D正確。3.(多選)在單縫衍射試驗中,下列說法正確的是()A.其他條件不變,將入射光由黃色換成綠色,衍射條紋間距變窄B.其他條件不變,使單縫寬度變小,衍射條紋間距變窄C.其他條件不變,換用波長較長的光照射,衍射條紋間距變寬D.其他條件不變,增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬【解析】選A、C、D。當單縫寬度確定時,波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,條紋間距也越大,黃光波長大于綠光波長,所以條紋間距變窄,A、C正確;當光的波長確定時,單縫寬度越小,衍射現(xiàn)象越明顯,衍射條紋間距越寬,B錯誤;當光的波長確定,單縫寬度也確定時,增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距也會變寬,D正確。4.(2021·四平高二檢測)如圖所示,一橫截面為直角三角形的三棱鏡,∠B=90°,∠C=30°。一束與AB面成θ=30°角的光線射向AB面,經(jīng)過BC邊發(fā)生一次反射,再從AC邊射出,且出射光線的折射角為60°。則這種材料的折射率為()A.QUOTEB.QUOTEC.QUOTED.2【解析】選B。作出光路圖,如圖所示,依據(jù)幾何關(guān)系和折射定律有n=QUOTE=QUOTE,可得i=30°,n=QUOTE。5.(多選)如圖所示,電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B,人眼在P處迎著入射光方向,看不到光亮,則()A.圖中a光為偏振光B.圖中b光為偏振光C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后,在P處將看到光亮D.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后,在P處將看到光亮【解題指南】偏振片A為起偏器,B為檢偏器,當A、B的透振方向平行時透過B的亮度最大,垂直時沒有光透過?！窘馕觥窟xB、D。自然光沿各個方向發(fā)散是均勻分布的,通過偏振片后,透射光是只沿著某一特定方向振動的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光,則A錯;它通過A偏振片后,即變?yōu)槠窆?則B對;設(shè)通過A的光沿豎直方向振動,P點無光亮,則B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振光,將B轉(zhuǎn)過180°后,P處仍無光亮,C錯;若將B轉(zhuǎn)過90°,則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動的光的偏振片,則偏振光能通過B,即在P處有光亮,D對。6.(2021·青島高二檢測)如圖所示,一條紅色光線和另一條紫色光線,以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊橫截面為半圓形的玻璃柱體,其透射光線都是由圓心O點沿OC方向射出。則可知()A.攔住BO光線,OC光線是紅光B.攔住BO光線,OC光線是紫光C.AO光線較BO光線穿過玻璃柱體所需時間短D.在雙縫干涉試驗中,若僅將入射光由AO光線變?yōu)锽O光線,則干涉亮條紋間距變小【解析】選B。依據(jù)光路的可逆性,復(fù)色光從空氣射入玻璃,偏折大的折射率大,在玻璃中,紫光折射率大于紅光,所以AO是紫光,BO是紅光,題中,若攔住BO光線,OC光線是紫光,所以A錯誤,B正確;在玻璃中,紫光折射率大,光速小,光程相同時,所需時間長,即AO光線較BO光線穿過玻璃柱體所需時間長,C錯誤;雙縫干涉條紋間距公式為Δx=QUOTEλ,可見,若l和d不變時,入射光由波長較短的紫光改為波長較長的紅光,條紋間距變大,D錯誤。7.(多選)(2022·浙江高考)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說法正確的是()A.水中藍光的傳播速度比紅光快B.光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射C.在岸邊觀看前方水中的一條魚,魚的實際深度比看到的要深D.分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉試驗,用紅光時得到的條紋間距更寬【解析】選C、D。光在介質(zhì)中的傳播速度v=QUOTE,其中n是折射率,由于藍光折射率大于紅光折射率,所以藍光傳播速度比紅光慢,A項錯誤;光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播時,可能發(fā)生全反射,所以B項錯誤;視深h和實際深度H關(guān)系為h=QUOTE,所以魚的實際深度比看到的要深,C項正確;條紋間距Δy=QUOTEλ,由于紅光波長大于藍光波長,所以紅光得到的條紋間距更寬,D項正確?！咀兪接?xùn)練】如圖所示,一束由兩種色光混合的復(fù)色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面,得到三束光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,則()A.光束Ⅰ仍為復(fù)色光,光束Ⅱ、Ⅲ為單色光,且三束光確定相互平行B.增大α且α≤90°,光束Ⅱ、Ⅲ會遠離光束ⅠC.在此玻璃中光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的折射率小D.減小α且α>0°,光束Ⅲ可能會從上表面消逝【解析】選A。由玻璃對不同色光的折射率不同,并結(jié)合光的全反射分析求解。Ⅰ為直接反射的光,為復(fù)色光,Ⅱ、Ⅲ兩束是經(jīng)玻璃的下表面反射和再次進入空氣的折射形成的,如圖所示,由光路圖知,光束Ⅱ在玻璃中的偏折程度比光束Ⅲ的偏折程度大,光束Ⅱ的折射率比光束Ⅲ的大,光束Ⅱ、Ⅲ為單色光,由光路可逆可知,三束光彼此平行,A正確,C錯誤;當α=90°時,反射光與入射光重合,因此當α增大時,Ⅱ、Ⅲ光束靠近光束Ⅰ,B錯誤;由于光路可逆,因此只要光能從上表面射入,則確定能以原角度從上表面射入空氣,不會發(fā)生全反射,D錯誤。8.在信息技術(shù)迅猛進展的今日,光盤是存儲信息的一種重要媒介。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的。若激光束不是垂直投射到盤面上,則光線在通過透亮介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而轉(zhuǎn)變行進的方向,如圖所示。下列說法中正確的是()A.圖中光束①是紅光,光束②是藍光B.在光盤的透亮?????介質(zhì)層中,光束①比光束②傳播速度更快C.若光束①②先后通過同一單縫衍射裝置,光束①的中心亮紋比光束②的窄D.若光束①②先后通過同一雙縫干涉裝置,光束①的條紋寬度比光束②的寬【解析】選C。由題圖可知,光束①的折射率大于光束②的折射率,即n1>n2,而n紅<n藍,A錯;由v=QUOTE得,B錯;折射率大的光束波長小,在單縫衍射、雙縫干涉試驗中的條紋寬度要小,C對、D錯。9.(2021·徐州高二檢測)如圖所示的4種明暗相間的條紋,分別是紅光、藍光通過同一個雙縫干涉儀形成的干涉圖樣和黃光、紫光通過同一個單縫形成的衍射圖樣(黑色部分代表亮紋),那么1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是()A.紅、黃、藍、紫 B.紅、紫、藍、黃C.藍、紫、紅、黃 D.藍、黃、紅、紫【解析】選B。由于雙縫干涉條紋是等間距的,而單縫衍射條紋除中心亮條紋最寬最亮之外,兩側(cè)條紋亮度、寬度都漸漸減小,因此1、3為雙縫干涉條紋,2、4為單縫衍射條紋。又雙縫干涉條紋的間距Δx=QUOTEλ,在l、d都不變的狀況下,干涉條紋間距Δx與波長λ成正比,紅光波長比藍光波長長,則紅光干涉條紋間距比藍光干涉條紋間距大,即1、3分別對應(yīng)紅光和藍光。而在單縫衍射中,當單縫寬度確定時,波長越長,衍射越明顯,即中心條紋越寬越亮,黃光波長比紫光波長長,則黃光的中心條紋較寬較亮,故2、4分別對應(yīng)紫光和黃光。綜上所述,1、2、3、4四個圖中亮條紋的顏色依次是紅、紫、藍、黃,B正確。10.如圖所示,a、b為兩束不同頻率的單色光,以45°的入射角射到玻璃磚的上表面,直線OO′與玻璃磚垂直且與其上表面交于N點,入射點A、B到N點的距離相等,經(jīng)玻璃磚上表面折射后,兩束光相交于圖中的P點,則下列說法正確的是()A.在真空中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度B.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度C.同時增大入射角(入射角始終小于90°),則a光在下表面先發(fā)生全反射D.對同一雙縫干涉裝置,a光的干涉條紋比b光的干涉條紋寬【解析】選D。各種光在真空中的光速相同,A錯誤;依據(jù)題圖,入射角相同,a光的折射角較大,所以a光的折射率較小,由光在介質(zhì)中的光速v=QUOTE得,a光在介質(zhì)中的傳播速度較大,B錯誤;依據(jù)臨界角公式C=arcsinQUOTE可知,a光的臨界角較大,b光的臨界角小,由于入射角始終小于90°,a、b兩光在下表面時都達不到臨界角,故都不能發(fā)生全反射,C錯誤;a光的折射率較小,波長較長,依據(jù)公式Δx=QUOTEλ可知,對同一雙縫干涉裝置,a光的干涉條紋比b光的干涉條紋寬,D正確。二、試驗題(本大題共2小題,共16分)11.(8分)在“用雙縫干涉測光的波長”的試驗中,將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上螺旋測微器的讀數(shù)如圖,為mm。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,由手輪上的螺旋測微器再讀出一讀數(shù)。若試驗測得第1條亮紋與第6條亮紋中心間的距離Δx=11.550mm,雙縫到屏的距離l=0.70m,已知雙縫間距d=0.20mm。由計算式λ=,求得所測光的波長為m(保留兩位有效數(shù)字)?！窘馕觥抗潭潭茸x數(shù)為1.5mm,可動刻度為11.3×0.01mm=0.113mm,所以讀數(shù)為1.5mm+0.113mm=1.613mm,由Δx=QUOTEλ得光波的波長為:λ=QUOTE=QUOTEm=6.6×10-7答案:1.613QUOTE6.6×10-712.(8分)如圖為玻璃厚度檢測儀的原理簡圖,其原理是:固定一束激光AO以不變的入射角i照到MN表面,折射后從PQ表面射出,折射光線最終照到光電管C上,光電管將光信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?依據(jù)激光束在C上移動的距離,可以確定玻璃厚度的變化。設(shè)i=45°,玻璃對該光的折射率為QUOTE,C上的光斑向左移動了Δs,則可確定玻璃的厚度比原來變(選填“厚”或“薄”),轉(zhuǎn)變了?！窘馕觥抗饨?jīng)過平行玻璃磚傳播方向不變,只發(fā)生側(cè)移,光斑向左移,可見玻璃磚變厚。由QUOTE=n,得r=30°。設(shè)變厚了d,則dtan45°-dtan30°=Δs,所以d=QUOTEΔs。答案:厚QUOTEΔs三、計算題(本大題共4小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)13.(10分)如圖所示,半圓玻璃磚的半徑R=10cm,折射率為n=QUOTE,直徑AB與屏幕垂直并接觸于A點,激光a以入射角i=30°射向半圓玻璃磚的圓心O,結(jié)果在水平屏幕MN上毀滅了兩個光斑。求兩個光斑之間的距離L?！窘馕觥慨嫵鋈鐖D光路圖,設(shè)折射角為r,依據(jù)折射定律n=QUOTE, (3分)解得r=60° (3分)由幾何學(xué)問得,△OPQ為直角三角形,所以兩個光斑PQ之間的距離L=PA+AQ=Rtan30°+Rtan60°解得L=QUOTEcm≈23.1cm。 (4分)答案:23.1cm14.(12分)(2021·昆明高二檢測)如圖所示,在雙縫干涉試驗中,S1和S2為雙縫,P是光屏上的一點,已知P點與S1、S2距離之差為2.1×10-6m(1)已知A光在折射率為1.5的介質(zhì)中波長為4×10-7m(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10-7m,當B光從這種介質(zhì)射向空氣時,臨界角為37°(3)若讓A光照射S1,B光照射S2,試分析光屏上能觀看到的現(xiàn)象?！窘馕觥?1)設(shè)A光在空氣中波長為λ1,在介質(zhì)中波長為λ2,由n=QUOTE=QUOTE,得λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7m依據(jù)路程差Δr=2.1×10-6m所以N1=QUOTE=QUOTE=3.5 (2分)由此可知,從S1和S2到P點的路程差是波長λ1的3.5倍,所以P點為暗條紋。 (1分)(2)依據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC=QUOTE得n=QUOTE=QUOTE (2分)由此可知,B光在空氣中波長λ3為λ3=nλ介=QUOTE×3.15×10-7m=5.25×10-7m(2分)路程差Δr和波長λ3的關(guān)系為N2=QUOTE=QUOTE=4 (1分)可見,用B光作光源,P點為亮條紋。(3)若讓A光和B光分別照射S1和S2,這時既不能發(fā)生干涉,也不發(fā)生衍射,此時在光屏上只能觀看到亮光。 (2分)答案:(1)暗條紋(2)亮條紋(3)見解析15.(10分)(2021·南京高二檢測)如圖所示,ABCD為始終角梯形棱鏡的截面,∠C=60°,P為垂直于直線BC的光屏,現(xiàn)用一寬度等于AB邊的單色平行光束垂直射向AB面,經(jīng)棱鏡折射后在屏P上形成寬度等于QUOTE的一條光帶,求棱鏡的折射率。【解析】光路圖如圖所示,依據(jù)題意有 (2分)θ1=θ2=30°,QUOTE=QUOTE則QUOTE=QUOTE (2分)依據(jù)幾何關(guān)系有QUOTE=QUOTEtan30°=QUOTEtan30°=QUOTE (2分)在△DEF中,tanθ3=QUOTE=QUOTE,解得θ3=30° (2分)由折射定律可得n=QUOTE,解得n=QUOTE (2分)答案:QUOTE16.(12分)(2022·山東高考)如圖,三