2018-2019高中物理 第十三章 光學業(yè)質(zhì)量標準檢測 新人教版選修3-4.doc

第十三章學業(yè)質(zhì)量標準檢測本卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第16小題只有一個選項符合題目要求，第710小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1(北京市房山區(qū)2018屆高三上學期期末) 對下列光學現(xiàn)象的認識，正確的是(D)A陽光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的全反射現(xiàn)象B雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的干涉現(xiàn)象C用白光照射不透明的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個亮斑是光的折射現(xiàn)象D某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，他看到燈的位置比實際位置高解析：陽光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項A錯誤；雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象，選項B錯誤；用白光照射不透明的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，由于光的折射，他看到燈的位置比實際位置高，選項D正確。2(牡丹江一中2016年高二下學期期中)如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是(A)解析：A圖中從玻璃射向空氣可能發(fā)生全反射，A正確；B圖中從空氣射向玻璃是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不會發(fā)生全反射，B錯誤；C圖中光線在玻璃空氣界面既有反射又有折射，因為是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，折射角應大于入射角，C錯誤；D圖中光線從空氣射向玻璃，折射角應小于入射角，D錯誤。3(浙江省溫州中學2017年高二下學期期中)與通常觀察到的月全食不同，小虎同學在2012年12月10日晚觀看月全食時，看到整個月亮是暗紅的。小虎畫了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是(C)A地球上有人用紅色激光照射月球B太陽照射到地球的紅光反射到月球C太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球D太陽光中的紅光在月球表面形成干涉條紋解析：觀看月全食時，看到整個月亮是暗紅的，是因為太陽光經(jīng)地球大氣折射后照射到月球上，光線再反射射向地球大氣時，其它色光被大氣吸收掉，紅光不易被吸收，故月亮是紅色的，選項ABD錯誤，C正確。4(物理與日常生活)市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使被照物品產(chǎn)生的熱效應大大降低，從而廣泛地應用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線，以表示此紅外線的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應為(B)ABCD解析：為減小反射的熱效應顯著的紅外線，則要求紅外線在薄膜的前后表面反射后疊加作用減弱，即路程差為半波長的奇數(shù)倍，故薄膜的最小厚度為紅外線在該薄膜中波長的。5如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發(fā)出紅光、黃光、藍光和紫光的四個燈泡，一人站在這四盞燈正上方離水面有一定距離處觀察，他感覺離水面最近的那盞燈發(fā)出的光是(D)A紅光B黃光C藍光D紫光解析：從空氣中觀察燈泡時，燈泡P發(fā)出的光經(jīng)水面折射后進入觀察者的眼睛，折射光線的延長線交于P點，P就是燈P的虛像，P的位置比實際位置P離水面的距離要近些，如圖所示。當入射角較小時，P的位置在P的正上方，有：sin，sin，n豎直向下看時，d接近于零，故n，即：hH因紫光的折射率最大，故紫光的視深最小。6(江蘇省鹽城市2017年高二下學期期中)某物理興趣小組用實驗探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有兩束單色光a和b射向光屏P，如圖所示他們根據(jù)實驗現(xiàn)象提出了以下四個猜想，你認為正確的是(B)A單色光a的波長小于單色光b的波長B在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度C單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需的時間D當光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，在光屏P上最早消失的是a光解析：由圖知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，則a光的波長大于b光的波長，故A錯誤。由v知，b光在玻璃磚中傳播速度較小，時間較長故B正確C錯誤。由sinC知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，在光屏P上最早消失的是b光，D錯誤。故選B。7(安徽省安慶一中、安師大附中、湖南長沙一中等四省五校2018屆高三上學期期末)下列說法正確的是(AC)A光的雙縫干涉實驗中，若僅將光源從藍光改為紅光，則所得干涉圖樣中相鄰亮條紋間距變大B照相機鏡頭在陽光下呈現(xiàn)淡紫色是光的衍射現(xiàn)象C泊松亮斑支持了光的波動說D光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波解析：光的雙縫干涉實驗中，若僅將光源從藍光改為紅光，則因紅光的波長大于藍光，所以干涉圖樣中相鄰亮條紋間距變大，選項A正確；照相機鏡頭在陽光下呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象，選項B錯誤；泊松亮斑支持了光的波動說，選項C正確；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，選項D錯誤。8(河北省冀州中學2017年高二下學期期中)把一個曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上，讓單色光從上方射入(如圖甲)，這時可以看到亮暗相同的同心圓(如圖乙)，這個現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這些同心圓叫做牛頓環(huán)，為了使同一級圓環(huán)的半徑變大(例如中心數(shù)起的第二道圓環(huán))，則應(AC)A將凸透鏡的曲率半徑變大B將凸透鏡的曲率半徑變小C改用波長更長的單色光照射D改用波長更短的單色光照射解析：當光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋。將凸透鏡的曲率半徑變大，與透鏡中心等距離位置的空氣層厚度變小，出現(xiàn)同一亮條紋的厚度由中心向外偏移，同一級圓環(huán)的半徑變大；相反，凸透鏡的曲率半徑變小，同一級圓環(huán)的半徑變小，故A正確，B錯誤；改用波長更長的單色光照射，出現(xiàn)同一級亮紋的光程差變大，空氣層厚度應變大，所以，同一級圓環(huán)的半徑變大，因此要使半徑變大，可以改用波長更長的單色光照射，故C正確，D錯誤，故選AC。9(浙江省紹興一中2017年高二下學期期末)一束白光從水中射入真空的折射光線如圖所示，若保持入射點O不變而逐漸增大入射角，下述說法中正確的是(BCD)A若紅光射到P點，則紫光在P點上方B若紅光射到P點，則紫光在P點下方C紫光先發(fā)生全反射，而紅光后發(fā)生全反射D當紅光和紫光都發(fā)生全反射時，它們的反射光線射到水底時是在同一點解析：同一種介質(zhì)對紫光的折射率大，而對紅光的折射率小，同一入射角的折射角紫光大，所以紫光在P點下方，A錯誤；B正確；同一種介質(zhì)對紫光的折射率大，紫光的臨界角小，紫光先達到臨界角，紅光后達到臨界角，C正確；根據(jù)光的反射定律，紅光和紫光都發(fā)生全反射時，反射光線的傳播方向一致，所以它們的反射光線射到水底時在同一點，D正確；故選BCD。10如圖所示，從點光源S發(fā)出的一束細白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面，經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象，在光屏的ab間形成一條彩色光帶。下面的說法中正確的是(BC)A在三棱鏡中a側光的傳播速率大于b側光的傳播速率Bb側光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C若改變白光的入射角，在屏上最先消失的是a側光D通過同一雙縫干涉裝置產(chǎn)生的干涉條紋的間距xaxb解析：根據(jù)色散形成的光譜，可知fafb，anb，根據(jù)n，所以vavb，故選項A錯誤；sinC，所以b光的臨界角大，a光更容易發(fā)生全反射，故選項C正確；根據(jù)x可知，xaxb，故選項D錯誤。第卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上)11(北京市海淀區(qū)2018屆高三下學期期末)某同學用雙縫干涉實驗儀測量光的波長，如圖所示。實驗中選用的雙縫間距為d，雙縫到像屏的距離為L，在像屏上得到的干涉圖樣如圖所示，分劃板刻線在圖中A、B位置時，游標卡尺的讀數(shù)分別為x1、x2，則入射的單色光波長的計算表達式為_。分劃板刻線在某條明條紋位置時游標卡尺如圖所示，則其讀數(shù)為_31.10_mm。解析：(1)根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式x得，；(2) 游標卡尺的主尺讀數(shù)為31mm，游標尺上第2個刻度與主尺上某一刻度對齊，游標讀數(shù)為0.052mm0.10mm，所以最終讀數(shù)為31.10mm。12如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側透過棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像_讓P2的像擋住_，再在觀察的這一側先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3_擋住P1、P2的像_，P4_擋住P3以及P1、P2的像_。記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45。則該透光物質(zhì)的折射率n_，并在圖中畫出正確完整的光路圖。解析：通過作圖找出BC面上的反射點和AB面上的出射點，則由幾何知識可得各角的大小，如圖所示，則n，其實驗原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像擋住、P3擋住P1、P2的像，P4應擋住P3以及P1、P2的像。13登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為f8.11014Hz。(1)他設計的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_兩反射光疊加后加強_。(2)這種“增反膜”的厚度是_1.23107m_。解析：為了減少進入眼睛的紫外線，應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射出來形成的光疊加后加強，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長的整數(shù)倍，即2dN(N1,2，)，因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的。紫外線在真空中的波長是c/f3.7107m。在膜中的波長是/n2.47107m，故膜的厚度至少是1.23107m。三、論述計算題(共4小題，共42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14(9分)(江蘇省揚州中學2017年高二下學期期中)平行光垂直射向一半徑為R的透明介質(zhì)半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60的球面上有光射出，已知光在真空中的傳播速度為c3.0108m/s，求：(1)介質(zhì)球?qū)υ撊肷涔獾恼凵渎剩?2)該光在介質(zhì)球中的傳播速度。解析：(1)由題意知光在介質(zhì)球界面處的臨界角為 C30由sinC得n2(2)光在介質(zhì)球中的傳播速度為v1.5108m/s答案：(1)2(2)1.5108m/s15(10分)1801年，托馬斯楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏雙縫干涉的結果(稱洛埃鏡實驗)。(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡。試用平面鏡成像作圖法畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域。(2)設光源S到平面鏡的垂直距離和光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為，在光屏上形成干涉條紋。寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離x的表達式。解析：本題考查光的反射、平面鏡成像和光的干涉等知識。(1)根據(jù)平面鏡成像特點(對稱性)，先作出S在鏡中的像S，畫出邊沿光線，范圍如圖所示。(2)根據(jù)楊氏雙縫干涉實驗中干涉條紋寬度與雙縫間距、縫屏距離、光波波長之間的關系式x，因為d2a，所以x。16(11分)(山東省煙臺市2017年高三模擬)如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。(1)求池內(nèi)的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0m。當他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結果保留1位有效數(shù)字)。答案：(1)2.6m(2)0.7m解析：(1)如圖，設到達池邊光線的入射角為i。依題意，水的折射率n，光線的折射角90。由折射定律有nsinisin由幾何關系有sini式中，l3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得hm2.6m()設此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為45。由折射定律有nsinisin式中，i是光線在水面的入射角。設池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關系得sinixlax式中x2m。聯(lián)立式得x(31)m0.7m17(12分)如圖所示，為某種透明介質(zhì)的截面圖，AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R10cm的四分之一圓弧，AB與水平面屏幕MN垂直并接觸于A點。由紅光和紫光兩種單色光組成的復色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i45，結果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個亮斑。已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為n1，n2。(1)判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；(2)求兩個亮斑間的距離。答案：(1)在AM處產(chǎn)生的亮斑顏色為紅