高中同步測試卷·人教物理選修3－4：高中同步測試卷（三）word版含解析

高中同步測試卷(三)第三單元光(時間：90分鐘，滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分．在每小題所給的四個選項中，至少有一個選項符合題意)1．下列關(guān)于光的說法正確的是()A．分別用紅光和紫光在同一裝置上做干涉實驗，相鄰紅光干涉條紋間距小于相鄰紫光干涉條紋間距B．雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的衍射現(xiàn)象C．水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象D．醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡，用來檢查人體內(nèi)臟器官的內(nèi)部，它利用了光的全反射原理2．紅、綠、黃三條入射光線，分別沿與三棱鏡的底面平行的方向射向三棱鏡的一個側(cè)面，從三棱鏡的另一個側(cè)面射出，且出射光線與三棱鏡底邊延長線交于三點，三點到三棱鏡底邊中點的距離分別為s1、s2、s3，則()A．s1＝s2＝s3 B．s1<s2<s3C．s1>s2>s3 D．s1>s3>s23．某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到圖甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖乙所示．他改變的實驗條件可能是()A．減小光源到單縫的距離 B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離 D．換用頻率更高的單色光源4．如圖所示，直角三棱鏡ABC的一個側(cè)面BC緊貼在平面鏡上，∠BAC＝β.從點光源S發(fā)出的一細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上，適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向．當(dāng)SO與AC成α角時，其折射光與鏡面發(fā)生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，則此棱鏡的折射率為()A.eq\f(cosα,cosβ) B.eq\f(cosα,sinβ)C.eq\f(sinα,cosβ) D.eq\f(sinα,sinβ)5．如圖甲所示，某玻璃三棱鏡的頂角為θ，恰好是黃光的臨界角．當(dāng)一束白光通過三棱鏡，在光屏M上形成紅橙黃綠藍(lán)靛紫的彩色光帶后，把白光束的入射角i逐漸減小到零，則以下說法中正確的是()A．M屏上的彩色光帶最上邊的是紫光B．在入射角i逐漸減小的過程中M上最先消失的是紫光C．在入射角i逐漸減小到零的過程中，最后仍能射到M屏上的光的頻率是最高的D．若把三棱鏡換成如圖乙所示的平行玻璃磚，則入射角i逐漸增大的過程中在光屏上最先消失的也是紫光6．用紅光做楊氏雙縫干涉實驗時，在屏上能觀察到明暗相間且間隔相等的紅色干涉條紋．現(xiàn)若用一張不透明的紙將其中的一個狹縫擋住，則在屏上可以觀察到()A．一片紅光B．和狹縫寬度相當(dāng)?shù)囊粭l紅色亮線C．明暗相間但間隔不等的紅色條紋D．仍是原來形狀的紅色條紋，但其中的亮條紋比原來稍暗些7．如圖所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強(qiáng)度相同的光線均由空氣射入玻璃磚到達(dá)玻璃磚的圓心位置．下列說法正確的是()A．假若三條光線中有一條在O點發(fā)生了全反射，那么一定是aO光線B．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射C．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射D．假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大8．如圖所示，有一等腰棱鏡，a、b兩束不同頻率的單色光垂直AB邊射入棱鏡，兩束光在AB面上的入射點到OC的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點，以下判斷正確的是()A．在真空中，a光光速大于b光光速B．在真空中，a光波長小于b光波長C．a(chǎn)光通過棱鏡的時間大于b光通過棱鏡的時間D．a(chǎn)、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角9．如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑為R，一細(xì)束白光從Q點垂直于直徑MN的方向射入半圓形玻璃磚，從玻璃磚的圓弧面射出后，打到光屏P上，得到由紅到紫的彩色光帶．已知QM＝eq\f(R,2).如果保持入射光線和屏的位置不變，只使半圓形玻璃磚沿直徑方向向上或向下移動，移動的距離小于eq\f(R,2)，則有()A．半圓形玻璃磚向上移動的過程中，屏上紅光最先消失B．半圓形玻璃磚向上移動的過程中，屏上紫光最先消失C．半圓形玻璃磚向下移動的過程中，屏上紅光最先消失D．半圓形玻璃磚向下移動的過程中，屏上紫光最先消失10.如圖所示，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是()A．把溫度計放在c的下方，示數(shù)增加最快B．若分別讓a、b、c三色光通過一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大C．a(chǎn)、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越小D．若讓a、b、c三色光以同一入射角，從空氣中某一方向射入介質(zhì)，b光恰能發(fā)生全反射，則c光也一定能發(fā)生全反射11．如圖所示，空氣中有一塊橫截面呈扇形的玻璃磚，玻璃磚的折射率為eq\r(2).現(xiàn)有一細(xì)光束垂直射到AO面上，經(jīng)玻璃磚反射、折射后經(jīng)OB面平行返回，∠AOB＝135°，則光線在OB面上的入射角應(yīng)是()A．15° B．30°C．45° D．60°12.打磨某剖面如圖所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是()A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B．若θ>θ2，光線會從OQ邊射出C．若θ<θ1，光線會從OP邊射出D．若θ<θ1，光線會在OP邊發(fā)生全反射題號123456789101112答案二、非選擇題(本題共4小題，共40分．解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(8分)如圖所示，某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測定半圓形玻璃磚的折射率，OP是畫在紙上的直線，他在直線OP適當(dāng)位置先后豎直插上P1、P2兩枚大頭針，如圖放上玻璃磚(如粗黑線所示)，然后插上P3、P4大頭針．(1)其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是：_________________________________．(2)若該同學(xué)實驗操作規(guī)范準(zhǔn)確，其記錄的情況如圖所示．該同學(xué)還用圓規(guī)做了一個以O(shè)為圓心，半徑與玻璃磚相同的半圓(如圖中虛線所示)．則這位同學(xué)測出玻璃磚的折射率n＝________．14.(10分)如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R＝9cm，折射率為n＝eq\r(3)，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上出現(xiàn)兩個光斑．(1)作出光路圖(不考慮光沿原路返回)；(2)求兩個光斑之間的距離．15．(10分)如圖所示，△ABC為一直角三棱鏡的橫截面，其頂角α＝30°，OP為垂直于直線BC的光屏，現(xiàn)有一寬度為H＝AB的單色平行光束垂直射向AB面，結(jié)果在光屏上形成一條寬為eq\f(H,2)的光帶，BO＝eq\f(\r(3),2)H.(1)求出射光的偏折角；(2)求介質(zhì)的折射率．16.(12分)如圖，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射．已知θ＝15°，BC邊長為2L，該介質(zhì)的折射率為eq\r(2).求：(1)入射角i；(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間(設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin75°＝eq\f(\r(6)＋\r(2),4)或tan15°＝2－eq\r(3))．參考答案與解析1．[導(dǎo)學(xué)號07420033]【解析】選CD.根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ，因紅光波長較長，故相鄰紅光干涉條紋間距大，A錯誤；雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的折射和色散綜合作用的結(jié)果，B錯誤；水面油膜呈現(xiàn)彩色條紋是白光在油膜前后兩表面的反射光相遇疊加的結(jié)果，屬于干涉，故C正確；醫(yī)學(xué)上用光導(dǎo)纖維制成內(nèi)窺鏡，應(yīng)用的是全反射原理，D正確．2．[導(dǎo)學(xué)號07420034]【解析】選D.依據(jù)色散知識可知，光線經(jīng)過三棱鏡將偏向三棱鏡的底邊，延長后與三棱鏡底邊交于一點，此點到底邊中點的距離與光線偏折的角度有關(guān)，偏折的角度越大，交點到底邊中點的距離越?。虼耍t光的出射光線與底邊延長線的交點距底邊中點的距離大于黃光的，黃光的又大于綠光的，因此D項對．3．[導(dǎo)學(xué)號07420035]【解析】選B.由甲和乙兩圖可知改變條件以后條紋變寬，由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，只有B正確．4．[導(dǎo)學(xué)號07420036]【解析】選A.根據(jù)題意可知，光在AC上發(fā)生折射，折射光線恰好垂直BC，則由幾何關(guān)系可知入射角為eq\f(π,2)－α，折射角為eq\f(π,2)－β，根據(jù)折射定律可得折射率n＝eq\f(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)－α)),sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)－β)))＝eq\f(cosα,cosβ)，選項A正確．5．[導(dǎo)學(xué)號07420037]AB6．[導(dǎo)學(xué)號07420038]【解析】選C.雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋，所有條紋寬度相同且等間距，若將其中的一個縫封住，屬于單縫衍射，那么單縫衍射條紋是中間明亮且寬大，越向兩側(cè)寬度越小越暗，而波長越大，中央亮條紋越粗，故C正確，A、B、D錯誤．7．[導(dǎo)學(xué)號07420039]【解析】選ACD.三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會偏折．在直徑界面，光線aO的入射角最大，光線cO的入射角最小，它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，都有發(fā)生全反射的可能．如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是aO光線，因為它的入射角最大，所以選項A正確．假若光線bO能發(fā)生全反射，說明它的入射角等于或大于臨界角，光線aO的入射角更大，所以，光線aO一定能發(fā)生全反射，光線cO的入射角可能大于臨界角，也可能小于臨界角，因此，cO不一定能發(fā)生全反射，所以選項C正確，選項B錯誤．假若光線aO恰能發(fā)生全反射，光線bO和cO都不能發(fā)生全反射，但bO的入射角更接近于臨界角，所以，光線bO的反射光線較光線cO的反射光線強(qiáng)，即bO的反射光線亮度較大，所以選項D正確．8．[導(dǎo)學(xué)號07420040]【解析】選BC.因為兩束光折射后相交于圖中的P點，根據(jù)折射定律可知a光的折射率na＞nb，a光的頻率νa＞νb，光在真空中的傳播速度相等，A錯誤；由λ＝eq\f(c,ν)得B正確；由v＝eq\f(c,n)和t＝eq\f(s,v)得C正確；根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)知D錯誤．9．[導(dǎo)學(xué)號07420041]【解析】選D.光線垂直MN入射，射到曲面上，各種色光的入射角相等，半圓形玻璃磚向上移動的過程中，則入射角減小，當(dāng)入射角大于等于臨界角，才會發(fā)生全反射，所以各種色光都不會發(fā)生全反射，故A、B錯誤；半圓形玻璃磚向下移動的過程中，各種色光的入射角增大，因為紫光的折射率最大，則臨界角最小，所以紫光最先發(fā)生全反射，光屏上紫光最先消失，故C錯誤，D正確．10．[導(dǎo)學(xué)號07420042]【解析】選A.由題圖可知，玻璃對a、b、c三種色光的折射率na＞nb＞nc，由v＝eq\f(c,n)知，va＜vb＜vc，選項C錯誤；由于λa＜λb＜λc，波長越長，熱效應(yīng)越顯著，選項A正確；由Δx＝eq\f(l,d)λ知，c光形成的干涉條紋間距最大，選項B錯誤；由sinC＝eq\f(1,n)，則臨界角Ca＜Cb＜Cc，當(dāng)b光恰能發(fā)生全反射時，c光不發(fā)生全反射，選項D錯誤．11．[導(dǎo)學(xué)號07420043]【解析】選B.由幾何知識可知，光線從OB射出時的折射角為r＝45°，設(shè)光線在OB面的入射角為α.由折射定律得n＝eq\f(sinr,sinα)，則得sinα＝eq\f(sinr,n)＝eq\f(sin45°,\r(2))＝0.5，故α＝30°，即光在OB面的入射角為30°.12．[導(dǎo)學(xué)號07420044]【解析】選D.題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90°－θ2.從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90°－(180°－3θ1)＝3θ1－90°可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射．若θ>θ2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若θ<θ1，光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項D正確．13．[導(dǎo)學(xué)號07420045]【解析】(1)透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像．(2)如圖，作出法線，過圓與入射光線與折射光線的交點作法線的垂線CA和DB，由數(shù)學(xué)知識得：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)透過玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像(2)1.514．[導(dǎo)學(xué)號07420046]【解析】(1)光路圖如圖所示．(2)由幾何關(guān)系A(chǔ)Q＝Rtan60°＝9eq\r(3)cm，n＝eq\f(sinr,sini)，所以sinr＝eq\f(\r(3),2)，r