2023新教材高中物理章末綜合檢測（四）光新人教版選擇性必修第一冊

/06/6/章末綜合檢測（四）光(本試卷滿分：100分)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．由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這是因為()A．兩個光源發(fā)出光的頻率不同B．兩個光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個光源的光速不同D．這兩個光源是彼此獨立的，不是相干光源解析：選D題中兩光源發(fā)出的光都是白光，頻率不確定沒法比較，選項A錯誤；光的強(qiáng)度對光是否產(chǎn)生干涉沒有影響，選項B錯誤；光速在真空中是確定的，但它對光的干涉也沒影響，選項C錯誤；題中是兩個獨立光源，根據(jù)物體的發(fā)光原理(原子躍遷)，二者產(chǎn)生的不是相干光源，選項D正確。2．在光的雙縫干涉實驗中，下列描述正確的是()A．用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較長的紅光B．用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較短的紫光C．相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D．在雙縫干涉實驗中，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個亮條紋間距將變寬解析：選A條紋間距與光的波長成正比，在可見光中，紅光波長最長，紫光波長最短，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是紅光，A正確、B錯誤。雙縫干涉實驗中，相鄰兩亮條紋或兩暗條紋是等寬間距的，故C錯誤。紅光的波長比紫光的波長大，所以換成紫光后，相鄰兩個亮條紋間距將變窄，故D錯誤。3．把一平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上，一端用薄片墊起，形成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所示，這時可以看到明暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說法中正確的是()A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在空氣薄膜的上、下兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果，條紋間距都相等B．干涉條紋中的暗條紋是由于兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．將薄片增厚，條紋變疏D．觀察薄膜干涉條紋時，眼睛應(yīng)在入射光的另一側(cè)解析：選A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，由于空氣膜厚度是均勻變化的，故條紋間距都相等，選項A對；干涉條紋中的暗條紋是兩列反射光的波峰與波谷疊加的結(jié)果，選項B錯；將薄片增厚，條紋變密，選項C錯；觀察薄膜干涉條紋時，眼睛應(yīng)在入射光的同一側(cè)，選項D錯。4.如圖所示，一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑垂直ab面入射，有光線從ab面射出。以O(shè)點為圓心，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過θ角時，恰好沒有光線從ab面射出，則該玻璃磚的折射率為()A.eq\f(1,sin\f(θ,2)) B.eq\f(1,sinθ)C.eq\f(1,sin2θ) D.eq\f(1,2sinθ)解析：選B由題意，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過θ角時，恰好沒有光線從ab面射出，說明光線發(fā)生了全反射，此時的入射角恰好等于臨界角，即有i＝C，而入射角i＝θ，則臨界角C＝θ。由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(1,sinθ)，故B選項正確。5．光導(dǎo)纖維是利用光的全反射來傳輸光信號的。如圖所示，一光導(dǎo)纖維內(nèi)芯折射率為n1，外層折射率為n2，一束光信號與界面夾角α由內(nèi)芯射向外層，要在界面發(fā)生全反射，必須滿足的條件是()A．n1＞n2，α小于某一值 B．n1＜n2，α大于某一值C．n1＞n2，α大于某一值 D．n1＜n2，α小于某一值解析：選A要使光信號在內(nèi)芯與外層的界面上發(fā)生全反射，必須讓內(nèi)芯折射率n1大于外層折射率n2，同時入射角須大于某一值，故α應(yīng)小于某一值，故A正確。6.(2021·北京等級考)如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是()A．這是光的干涉現(xiàn)象B．在真空中光束b的波長大于光束c的波長C．玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率D．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度解析：選C光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光，這是光的色散現(xiàn)象，選項A錯誤；由題圖可知光束c的折射角大于光束b的折射角，根據(jù)折射定律可知nc＜nb，選項C正確；由于光的折射率越大，其頻率越大，波長越短，則光束b在真空中的波長較短，選項B錯誤；根據(jù)v＝eq\f(c,n)知，光束c的折射率小，則光束c在玻璃磚中的傳播速度大，選項D錯誤。7．(2021·湖北高考)如圖所示，由波長為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長為λ1和λ2的光形成的距離O點最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則()A．λ1<λ2，M是波長為λ1的光出射位置B．λ1<λ2，N是波長為λ1的光出射位置C．λ1>λ2，M是波長為λ1的光出射位置D．λ1>λ2，N是波長為λ1的光出射位置解析：選D由雙縫干涉條紋間距的公式Δx＝eq\f(λl,d)可知，當(dāng)兩種色光通過同一雙縫干涉裝置時，波長越長條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1>λ2，反射光經(jīng)過三棱鏡后分成兩束色光，由題圖可知入射時M光的折射角小，又由折射定律可知，入射角相同時，折射率越大的色光折射角越小，由于λ1>λ2，則n1<n2，所以N是波長為λ1的光出射位置，故D正確，A、B、C錯誤。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.雙縫干涉部分實驗裝置如圖所示，調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是()A．若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋B．若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化C．若將像屏向上平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋D．若將像屏向下平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化解析：選ACD雙縫干涉發(fā)生后，并不只在有光屏處有干涉現(xiàn)象，而是在雙縫右側(cè)的空間，只要通過雙縫后兩列光在相遇的地方疊加都能發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，并且在新的位置仍很清晰，且A中條紋間距將變寬，B中條紋間距變窄，C、D中條紋間距不變，故A、C、D正確。9．下述現(xiàn)象哪些是由于全反射造成的()A．露水珠或噴泉的水珠，在陽光照耀下格外明亮B．直棒斜插入水中時呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象C．口渴的沙漠旅行者，往往會看到前方有一潭晶瑩的池水，當(dāng)他們喜出望外地奔向那潭池水時，池水卻總是可望而不可及D．在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯側(cè)面，在水面上觀察水中的試管，看到試管壁特別明亮解析：選ACD露水珠或噴泉的水珠，在陽光照耀下部分位置發(fā)生全反射，故格外明亮，A正確；直棒斜插入水中時呈彎折現(xiàn)象是光的折射，B錯誤；口渴的沙漠旅行者，往往會看到前方有一潭晶瑩的池水，是全反射現(xiàn)象，當(dāng)靠近時此現(xiàn)象會消失，C正確；盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯側(cè)面，在水面上觀察水中的試管，看到試管壁特別明亮，是由于發(fā)生了全反射，D正確。10.兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中，發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象(α>β)。下列結(jié)論中正確的是()A．在水中的傳播速度，光束a比光束b大B．在水中的傳播速度，光束a比光束b小C．水對光束a的折射率比水對光束b的折射率小D．水對光束a的折射率比水對光束b的折射率大解析：選AC由公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，可得折射率na<nb，C正確，D錯誤；由v＝eq\f(c,n)，na<nb知va>vb，A正確，B錯誤。三、非選擇題(本題共4小題，共54分)11．(9分)由于實驗室中矩形玻璃磚的數(shù)量不夠，部分同學(xué)需改用直角三棱鏡做“測量玻璃的折射率”實驗，實驗步驟如下：a．如圖所示，先在—張白紙上作相互垂直的直線ab、a′b′作為三棱鏡的兩個界面，并在直線上標(biāo)出點O；b．標(biāo)出P3、P4的位置；c．將三棱鏡放在白紙上，使短邊跟ab對齊，長邊跟a′b′對齊；d．在長邊a′b′的外側(cè)透過三棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像完全被P2的像擋??；e．在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像；f．過O點作一垂直ab的線段OA，在OA上垂直紙面插兩枚大頭針P1、P2；g．移去三棱鏡和大頭針，連接P3P4交a′b′于O′點，過O′點作與a′b′垂直的直線MN；h．作光路圖，計算折射率n。(1)正確的實驗步驟順序為________；(2)請在圖中畫出準(zhǔn)確完整的光路圖；(3)請根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，求出該玻璃的折射率n。解析：(1)利用插針法確定光路，注意有時擋住的是物體本身，有時擋住的是物體的像，目的是確定某一入射光線和對應(yīng)的出射光線，以利用折射定律求解折射率。正確的實驗步驟順序為a、f、c、d、e、b、g、h。(2)光路圖如圖所示。(3)由幾何關(guān)系及圖中所給的數(shù)據(jù)，可得玻璃的折射率n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)。答案：(1)a、f、c、d、e、b、g、h(2)光路見解析圖(3)eq\r(2)12．(12分)(1)將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色條紋，這是由于光的________(選填“折射”“干涉”或“衍射”)。當(dāng)縫的寬度________(選填“遠(yuǎn)大于”或“接近”)光波的波長時，這種現(xiàn)象十分明顯。(2)如圖所示，某L形透明材料的折射率n＝2。現(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時不會射入空氣，求θ的最大值。解析：(1)光能繞過障礙物或小孔的現(xiàn)象叫作衍射；產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波的波長小或相差不多。(2)光線不射入空氣中，則在AB面發(fā)生全反射，有sinC＝eq\f(1,n)，且C＋θ＝90°，得θ＝60°。答案：(1)衍射接近(2)60°13．(15分)如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃的折射率。解析：如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射。設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r。由折射定律有sini＝nsinr①由正弦定理有eq\f(sinr,2R)＝eq\f(sin?i－r?,R)②由幾何關(guān)系，入射點的法線與OC的夾角為i。由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sini＝eq\f(L,R)③式中L是入射光線與OC的距離。由②③式和題給數(shù)據(jù)得sinr＝eq\f(6,\r(205))④由①③④式和題給數(shù)據(jù)得n＝eq\r(2.05)≈1.43。答案：1.4314．(18分)(2021·湖南高考)我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實驗，認(rèn)識到光沿直線傳播。身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞，直徑為1.0cm、深度為1.4cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。(1)若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？(2)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？解析：(1)如圖所示，若人腳處反射的光恰能成像，則透明介質(zhì)的折射率最小，由幾何關(guān)系得此時入射角的正弦值sin