物理人教版高中選擇性必修一（2019年新編）第四章 光章末檢測(cè)（單元檢測(cè)）

光章末檢測(cè)一、單項(xiàng)選擇題(本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.下列說法正確的是()A.光纖通信利用了光的全反射現(xiàn)象B.用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查工件表面的平整程度利用了光的偏振現(xiàn)象C.門鏡可以擴(kuò)大視野利用了光的干涉現(xiàn)象D.照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜,以增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度,這利用了光的衍射現(xiàn)象答案:A解析:選項(xiàng)B中利用的是薄膜干涉,選項(xiàng)C中利用的是光的折射現(xiàn)象,選項(xiàng)D中利用的是薄膜干涉。2.關(guān)于光纖的說法,正確的是()A.光纖是由高級(jí)金屬制成的,所以它比普通電線容量大B.光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲,但導(dǎo)電性能特別好,所以它比普通電線衰減小C.光纖是非常細(xì)的特制玻璃絲,由內(nèi)芯和外套兩層組成,光纖是利用全反射原理來實(shí)現(xiàn)光的傳導(dǎo)的D.在實(shí)際應(yīng)用中,光纖必須呈筆直狀態(tài),因?yàn)閺澢墓饫w是不能傳導(dǎo)光的答案:C解析:光導(dǎo)纖維的作用是傳導(dǎo)光,它是直徑為幾微米到一百微米之間的特制玻璃絲,且由內(nèi)芯和外套兩層組成,內(nèi)芯的折射率比外套的大。載有聲音、圖像及各種信號(hào)的激光傳播時(shí),在內(nèi)芯和外套的界面上發(fā)生全反射,光纖具有容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,光纖是可以彎曲的。所以,選項(xiàng)C正確。3.下圖為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,P是附有肥皂薄膜的鐵絲圈,S是一點(diǎn)燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是圖中的()答案:D解析:鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平線上厚度基本一致,如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強(qiáng),那么這一水平線上同一厚度處光波會(huì)加強(qiáng),所以干涉條紋應(yīng)是水平的。4.一束白光在真空中通過雙縫后在屏上觀察到的干涉條紋,除中央白色亮條紋外,兩側(cè)還有彩色條紋,其原因是()A.各色光的波長(zhǎng)不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同B.各色光的速度不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同C.各色光的強(qiáng)度不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同D.上述說法都不正確答案:A解析:白光包含各種顏色的光,它們的波長(zhǎng)不同,在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),它們的干涉條紋間距不同,所以在中央亮條紋兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋,A正確。5.某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后,分別得到如圖所示的衍射圖樣。據(jù)此可以判斷出()A.甲是光線射到圓孔后的衍射圖樣,乙是光線射到圓板后的衍射圖樣B.乙是光線射到圓孔后的衍射圖樣,甲是光線射到圓板后的衍射圖樣C.甲、乙都是光線射到圓孔后的衍射圖樣,甲孔的直徑較大D.甲、乙都是光線射到圓板后的衍射圖樣,乙板的直徑較大答案:A解析:甲圖的衍射圖樣為明暗相間的圓環(huán),而乙圖為在影的中心有一個(gè)亮斑——泊松亮斑,故甲為光線通過圓孔后形成的衍射圖樣,乙為光線射到不透光的圓板上形成的衍射圖樣,故A正確。6.如圖所示,直角三角形ABC為一透明介質(zhì)制成的三棱鏡截面,且∠BAC=30°,有一束平行光線垂直射向AC面,已知這種介質(zhì)的折射率為n>2,則()A.可能有光線垂直于AB邊射出B.光線只能從BC邊垂直射出C.光線只能從AC邊垂直射出D.一定既有光線垂直于BC邊射出,又有光線垂直于AC邊射出答案:D解析:因?yàn)閚>2,而sinC=1n,所以sinC<12,C<30°,射到AB邊的入射角i=30°,發(fā)生了全反射,此光線反射到AC邊的入射角i=60°,再次發(fā)生全反射而垂直射到BC邊上,從BC邊射出,同理,射到BC邊上的光線,經(jīng)兩次全反射后垂直于7.在學(xué)習(xí)了光的衍射現(xiàn)象后,徐飛回家后自己設(shè)置了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)發(fā)光的小燈泡和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏,在圓孔從較大調(diào)至完全閉合的過程中,他在屏上看到的現(xiàn)象是()A.先是圓形亮區(qū),最后完全黑暗B.先是圓形亮區(qū),再是圓形亮環(huán),最后完全黑暗C.先是圓形亮環(huán),最后完全黑暗D.先是圓形亮環(huán),然后是圓形亮區(qū),最后完全黑暗答案:B解析:在圓孔由大到小調(diào)節(jié)過程中,當(dāng)孔較大時(shí),光沿直線傳播,在屏上得到圓形亮斑;當(dāng)孔的直徑減小到足夠小時(shí),產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象,屏上將出現(xiàn)明、暗相間的亮環(huán),當(dāng)孔繼續(xù)減小到完全閉合,沒有光到達(dá)屏上時(shí),屏上完全黑暗。8.如圖所示,一個(gè)透明玻璃球的折射率為2,一束足夠強(qiáng)的細(xì)光束在過球心的平面內(nèi),以45°入射角由真空射入玻璃球后,在玻璃球與真空的交界面處發(fā)生多次反射和折射,從各個(gè)方向觀察玻璃球,能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)是()A.2 B.3C.4 D.5答案:B解析:設(shè)光在該玻璃球中發(fā)生全反射的臨界角是C,則sinC=1n=22,解得C=45°;光在玻璃球中的折射率n=sin45°sinθ,解得θ二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)9.關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說法正確的是()A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光(波長(zhǎng)較長(zhǎng))大B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射C.在岸邊觀察前方水中的一條魚,魚的實(shí)際深度比看到的要深D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬答案:CD解析:在同一種介質(zhì)中,波長(zhǎng)越短,波速越慢,故紅光的傳播速度比藍(lán)光大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光從空氣射向玻璃是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì),不能發(fā)生全反射,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在岸邊觀察水中的魚,由于光的折射,魚的實(shí)際深度比看到的深度要深,選項(xiàng)C正確;在空氣中紅光的波長(zhǎng)比藍(lán)光要長(zhǎng),根據(jù)Δx=ldλ可知紅光的雙縫干涉條紋間距大,選項(xiàng)D10.a、b兩種單色光以相同的入射角從某種介質(zhì)射向真空,光路如圖所示,則下列敘述正確的是()A.a光的全反射臨界角小于b光的全反射臨界角B.通過同一雙縫干涉裝置,a光的干涉條紋間距比b光的寬C.在該介質(zhì)中a光的傳播速度大于b光的傳播速度D.在該介質(zhì)中a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)答案:BC解析:由題圖可知,b光比a光偏折角大,故b光的折射率大,由n=cv可知,b光在該介質(zhì)中傳播速度小,由λ=vf可知,在該介質(zhì)中a光的波長(zhǎng)較長(zhǎng),再由Δx=ldλ可知,a光干涉條紋間距較大,故B、C正確,D錯(cuò)誤;由sinC=1n可得,11.右圖為半圓形透明介質(zhì)的橫截面,其半徑為R。一束光從半圓形透明介質(zhì)的左邊緣以入射角60°射入透明介質(zhì),光束在半圓形透明介質(zhì)的弧形面發(fā)生兩次反射后剛好從半圓形透明介質(zhì)的另一邊緣射出。已知光在真空中傳播的速度為c。則()A.透明介質(zhì)的折射率為3B.透明介質(zhì)的折射率為3C.透明介質(zhì)全反射臨界角的正弦值為3D.光線在透明介質(zhì)中傳播時(shí)間為3答案:BC解析:由幾何關(guān)系知,光束的折射角r=30°,由n=sinisinr知介質(zhì)的折射率n=3,故A錯(cuò)誤,B正確;由sinC=1n知,發(fā)生全反射臨界角的正弦值為sinC=1n=33,故C正確;光線在介質(zhì)中傳播路程s=3R。傳播時(shí)間t=sv,又12.平面MN、PQ、ST為三個(gè)相互平行的界面,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為三種不同的介質(zhì),平面ST的上表面涂有反射層(光線不能通過),某種單色光線射向界面MN后,發(fā)生了一系列的反射和折射現(xiàn)象,光路如圖所示。則()A.當(dāng)入射角β適當(dāng)減小時(shí),光線c、d都可能會(huì)消失B.當(dāng)入射角β適當(dāng)增大時(shí),光線d可能會(huì)消失C.對(duì)于三種介質(zhì),光在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度最小D.出射光線b、c、d不一定平行答案:BC解析:當(dāng)入射角β適當(dāng)減小時(shí),光線在PQ界面的入射角減小,不可能發(fā)生全反射,故光線c、d都不可能消失,故A錯(cuò)誤。a光在MN界面不會(huì)發(fā)生全反射,但隨著β角增大,a光就可能會(huì)在PQ界面發(fā)生全反射,則光線d消失,選項(xiàng)B正確。Ⅱ介質(zhì)折射率最大,光在Ⅱ中速度最小,選項(xiàng)C正確。如光線b、c、d都有,由幾何關(guān)系可知必相互平行,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，共16分）13．(8分)在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，(1)小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了缺刻度尺還少了一種器材，請(qǐng)你寫出所缺器材的名稱：________，老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他在操作過程中的一個(gè)狀態(tài)，請(qǐng)你指出第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置________(選填“A”“B”或“C”)．甲乙丙(2)小紅利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫在紙上的直線，她在直線AO適當(dāng)位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚，使其圓心與O重合，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線．其中她確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是________．操作完成后，她用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖丙中虛線所示)，則她測(cè)出玻璃的折射率n＝________．[解析](1)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，還缺少刻度尺、大頭針；依據(jù)光的折射定律，及玻璃磚上下表面平行，那么出射光線與入射光線相互平行，因此第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置B處，如圖所示．(2)透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像；如圖，作出法線，過圓與入射光線與折射光線的交點(diǎn)作法線的垂線CA和DB，由數(shù)學(xué)知識(shí)得：入射角和折射角的正弦值分別為：sini＝eq\f(CA,CO)，sinr＝eq\f(BD,DO)，其中CO＝DO，則折射率n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(BD,CA)＝eq\f(6,4)＝1.5．[答案](1)大頭針B(2)擋住P1、P2的像1.514.(8分)在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)安裝實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,調(diào)試好后能觀察到清晰的干涉條紋。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置知,②③④依次是、、。

(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),該同學(xué)調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板中心刻線對(duì)齊某亮紋的中心,如圖所示,此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為mm。

(3)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃線向一側(cè)移動(dòng)到另一條亮紋的中心位置,再次從螺旋測(cè)微器上讀數(shù)。若實(shí)驗(yàn)測(cè)得第1條與第4條亮紋中心間的距離為Δx=0.960mm,已知雙縫間距為d=1.5mm,雙縫到屏的距離為l=1.00m,則對(duì)應(yīng)的光波波長(zhǎng)λ應(yīng)為mm。

答案:(1)濾光片單縫雙縫(2)1.180(3)4.8×10-4計(jì)算題（本大題共3小題，共46分）15.(10分)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),用波長(zhǎng)λ1=0.60μm的光和另一波長(zhǎng)未知的光一起照射到兩個(gè)間距未知的狹縫上,結(jié)果發(fā)現(xiàn)已知波長(zhǎng)的第4級(jí)明條紋和未知波長(zhǎng)的第5級(jí)明條紋重合,則未知光的波長(zhǎng)是多少?答案:0.48μm解析:設(shè)未知光的波長(zhǎng)為λ2,根據(jù)條紋間距公式Δx=ldλ有x4=4x5'=5依題意有x4=x5'故λ2=45λ1=45×0.6μm=0.48μ16.(10分)如圖所示,一截面為半圓的透明體,其AB面與水平面間的夾角為30°,半圓半徑r=10cm。一束很細(xì)的單色光從半圓上P點(diǎn)豎直向下射入透明體,且此光線的延長(zhǎng)線恰好經(jīng)過圓心O點(diǎn),在水平面上得到一個(gè)亮點(diǎn)R(未畫出),同時(shí)光線從圓弧AB上某點(diǎn)Q射出(未畫出),已知透明體的折射率為3。(1)補(bǔ)充完整光路圖。(2)求QR兩點(diǎn)間的距離x。答案:(1)見解析圖(2)203解析:(1)作出光路圖如圖所示(2)由光路圖可知光線從P點(diǎn)進(jìn)入透明體在AB邊的入射角為30°,根據(jù)反射定律有∠MOQ=30°由n=sinisinr得,折射角由幾何關(guān)系可知∠ROB=30°,則△BOR為等腰三角形所以lOR=lBR=r2由幾何關(guān)系得△QOR為直角三角形,則QR兩點(diǎn)間的距離x=lOQ217.(12分)如圖所示,一巨大的玻璃容器,容器底部有一定的厚度,容器中裝有一定量的水,在容器底部有一單色點(diǎn)光源S,已知水對(duì)該單色光的折射率為n水=43,玻璃對(duì)該單色光的折射率為n玻璃=1.5,容器底部玻璃的厚度為d,水的深度為2d。已知光在真空中的傳播速度為c,波的折射定律sin(1)該單色光在水和玻璃中傳播的速度;(2)在水面形成的圓形光斑的半徑(不考慮兩個(gè)界面處的反射光線)。答案:(1)34c2(2)25解析:(1)由n=cv可知,光在水中的速度為v=cn光在玻璃中的速度為v=cn玻璃(2)光路圖如圖所示。光恰好在水和空氣的分界面發(fā)生全反射時(shí),sinC=1n又cosC=1-(sinC)在玻璃與水的分界面上,由sinCsinθ=n玻璃又cosθ=53,tanθ=2由幾何關(guān)系可知光斑的半徑為R=dtanθ+2dtanC,解得R=25518.(12分)下圖是一透明玻璃磚的截面,AMB部分是半徑為R的半圓,O為圓心,∠MOA=30°,ABCD是矩形,已知玻璃磚的折射率n=3。一光線從M點(diǎn)沿垂直于直徑AB的方向入射,經(jīng)折射后到達(dá)BC面上N點(diǎn)(圖中未畫出),已知光在真空中的傳播速度為c。(1)求光從M點(diǎn)射入玻璃磚時(shí)的折射角。(2)通