2021-2022新教材粵教版物理選擇性必修第一冊章末檢測第四章光及其應用WORD版含解析

章末綜合檢測(四)光及其應用(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，共40分。第1～8小題只有一個選項正確，每小題3分；第9～12小題有多個選項正確，每小題4分，全選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1.如圖所示，一束白光通過玻璃棱鏡發(fā)生色散現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．紅光的偏折最大，紫光的偏折最小B．紅光的偏折最小，紫光的偏折最大C．玻璃對紅光的折射率比紫光的大D．玻璃中紫光的傳播速度比紅光的大解析：選B白光中紅光的頻率最低，在玻璃中的折射率最小，由n＝eq\f(c,v)可知，紅光的傳播速度最大，紫光的頻率最高，在玻璃中的折射率最大，傳播速度最小，經(jīng)過棱鏡發(fā)生色散時，偏折最大，綜上所述，A、C、D三項錯誤，B項正確。2．在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是()A．a(chǎn)、c B．b、cC．a(chǎn)、d D．b、d解析：選Da圖中是光的干涉圖樣，b圖是單色光的單縫衍射圖樣，c圖是水波的衍射圖樣，d圖是白光的單縫衍射圖樣，故D正確。3．下列成語、俗語在一定程度上反映了人類對自然現(xiàn)象的認識，其中從物理學的角度分析正確的是()A．“一葉障目”說明光能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．“鏡花水月”說明平面鏡成的像是虛像C．“海市蜃樓”說明光能發(fā)生干涉現(xiàn)象D．“隨波逐流”說明在波的傳播過程中質(zhì)點將沿波速方向隨波遷移解析：選B“一葉障目”說明光沿直線傳播，故A錯誤；“鏡花水月”說明平面鏡成的像是虛像，故B正確；“海市蜃樓”說明光能發(fā)生折射，故C錯誤；在水波的傳播過程中質(zhì)點不沿波速方向隨波遷移，故D錯誤。4．(2020·浙江嘉興第一中學期中)光在科學技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，下列關(guān)于光的說法正確的是()A．用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象B．立體電影是應用了光的衍射現(xiàn)象C．在光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的干涉現(xiàn)象D．光學鏡頭上的增透膜是利用光的偏振現(xiàn)象解析：選A用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，故A正確。立體電影是應用了光的偏振現(xiàn)象，故B錯誤。在光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象，故C錯誤。光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，故D錯誤。5．在水底的潛水員看來，水面上方的所有景物只出現(xiàn)在頂角為97°的倒立圓錐里，這是因為()A．水面上遠處的景物反射的陽光都因為全反射而不能進入水中B．水面上遠處的景物反射的陽光折射進入水中，其中折射角不可能大于48.5°C．水面上方倒立圓錐之外的景物反射的陽光都因為全反射的原因不可能進入水中D．水面上方倒立圓錐之外的景物反射的陽光都因為折射的原因不可能進入潛水員的眼中解析：選B發(fā)生全發(fā)射的條件是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，所以水面上遠處的景物反射的陽光射向水面時不可能發(fā)生全發(fā)射，故A、C錯誤。光從空氣折射進入人眼，人眼認為光是直線傳播的，所以岸上所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里，如圖所示，水面上遠處的景物反射的陽光折射進入水中，若入射角等于90°，根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，可知此時折射角最大，最大的折射角rmax＝eq\f(1,2)×97°＝48.5°，所以折射角不可能大于48.5°，故B正確。水面上方倒立圓錐之處的景物反射的陽光，通過水面的折射能進入潛水員眼中，故D錯誤。6．在雙縫干涉實驗中，光屏上P點到雙縫S1、S2的距離之差ΔS1＝0.75μm，光屏上Q點到雙縫S1、S2的距離之差ΔS2＝1.5μm。若用頻率f＝6.0×1014Hz的黃光照射雙縫，則()A．P點出現(xiàn)亮條紋，Q點出現(xiàn)暗條紋B．P點出現(xiàn)暗條紋，Q點出現(xiàn)亮條紋C．兩點均出現(xiàn)亮條紋D．兩點均出現(xiàn)暗條紋解析：選B由光的頻率f＝6.0×1014Hz，知光的波長λ＝eq\f(c,f)＝5×10－7m。P點到雙縫S1、S2的距離之差ΔS1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ，Q點到雙縫S1、S2的距離之差ΔS2＝1.5μm＝15×10－7m＝3λ，因此P點出現(xiàn)暗條紋，Q點出現(xiàn)亮條紋，選項B正確。7．如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個面折射后從AC面進入空氣，當出射角i′和入射角i相等時，出射光線相對于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ，已知棱鏡的頂角為α，則棱鏡對該單色光的折射率表達式為()A．eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2)) B．eq\f(sin\f(α＋θ,),sin\f(θ,2))C．eq\f(sinθ,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ－\f(α,2)))) D．eq\f(sinα,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－\f(θ,2))))解析：選A設折射角為β，由折射定律可知n＝eq\f(sini,sinβ)，因入射角和出射角相等，即i＝i′，由幾何關(guān)系可知β＝eq\f(α,2)，i＝eq\f(θ,2)＋β＝eq\f(θ＋α,2)，故折射率n＝eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2))，選項A正確。8.現(xiàn)在高速公路上的標志牌都用“回歸反光膜”制成。夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，標志牌上的字特別醒目。這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10μm的細玻璃珠，所用玻璃的折射率為eq\r(3)，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射—反射—折射后恰好和入射光線平行，如圖所示，那么第一次入射的入射角應是()A．15° B．30°C．45° D．60°解析：選D作光路圖如圖所示，設入射角為θ，折射角為α，則θ＝2α，又n＝eq\f(sinθ,sinα)＝2cosα，所以cosα＝eq\f(n,2)＝eq\f(\r(3),2)，α＝30°，所以θ＝60°，故選項D正確。9.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，由Δx＝eq\f(L,d)λ知，A項中條紋間距將變寬，B項中條紋間距變窄，C、D項中條紋間距不變，故A、C、D正確。10．下述現(xiàn)象哪些是由全反射造成的()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，當他們喜出望外地奔向那潭池水時，池水卻總是可望而不可即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，所以格外明亮，故A正確；直棒斜插入水中時呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象是由于光的折射，故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，是折射和全反射形成的現(xiàn)象，故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，故D正確。11．(2020·浙江紹興模擬)在光纖制造過程中，拉伸速度不均勻，會使得拉出的光纖偏離均勻的圓柱體，而呈圓臺狀，如圖所示，已知此光纖長度為L，圓臺對應底角為θ，折射率為n，真空中光速為c?，F(xiàn)光從光纖下方垂直射入下臺面，則()A．光從真空射入光纖，光的頻率不變B．光通過此光纖到達上臺面的最短時間為eq\f(L,c)C．從上臺面射出的光束一定是平行光D．若滿足sinθ>eq\f(1,n)，則光在第一次到達光纖側(cè)面時不會從光纖側(cè)面射出解析：選AD光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)，所以光從真空射入光纖，光的頻率不變，A正確；光通過此光纖到達上臺面的最短距離為L，光在光纖中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，則光通過此光纖到達上臺面的最短時間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(nL,c)，B錯誤；通過光纖側(cè)面反射后再從上臺面射出的光束與垂直射出上臺面的光束不平行，C錯誤；設全反射臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)，到達光纖側(cè)面光線入射角等于θ，當sinθ>eq\f(1,n)時，θ>C，則光在第一次到達光纖側(cè)面時發(fā)生全反射，不會從光纖側(cè)面射出，D正確。12．(2020·山東等級考)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB′C′C面的線狀單色可見光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對該單色光的折射率為eq\r(2)，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA′C′C的光線。下列說法正確的是()A．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq\f(1,2)B．光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq\f(2,3)C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將減小解析：選AC由全反射臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))可知，臨界角為45°，即光線垂直BC方向射向AC恰好發(fā)生全反射，由幾何知識可知光從AA′C′C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq\f(1,2)，所以A項正確，B項錯誤；若DE發(fā)出的單色光頻率減小，則折射率n隨之減小，由sinC＝eq\f(1,n)可知，其臨界角增大，所以AA′C′C面有光出射的區(qū)域面積將增大，C項正確，D項錯誤。二、實驗題(本題共2小題，共14分)13．(6分)小顯和小濤兩位同學用插針法測定玻璃棱鏡的折射率。(1)小顯同學按實驗步驟，先在紙上插下兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃棱鏡的另一側(cè)插下另外兩枚大頭針，如圖1所示。則插針一定錯誤的是________。(選填“P3、P4”或“P5、P6”)在圖1中按實驗要求完成光路圖，并標出相應的符號，所測出的玻璃棱鏡的折射率(2)小濤同學突發(fā)奇想，用兩塊相同的玻璃直角三棱鏡ABC來做實驗，兩者的AC面是平行放置的，如圖2所示。P1、P2的連線垂直于AB面，若操作正確的話，則在圖2中右邊的插針應該是________。(選填“P3、P4”“P3、P6”“P5、P4”或“P5、解析：(1)光線經(jīng)三棱鏡折射后應該偏向底邊，故插針一定錯誤的是“P5、P6”根據(jù)光的折射定律得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。(2)作出光路圖如圖乙所示，可知經(jīng)過P1、P2的光線經(jīng)兩塊玻璃直角三棱鏡的分界處后向下偏，然后射入右側(cè)玻璃直角三棱鏡后平行射出，則題圖2中右邊的插針應該是P5、P6。答案：(1)P5、P6圖見解析eq\f(sinθ1,sinθ2)(2)P5、P614．(8分)小明同學采用“雙縫干涉儀”觀察光的雙縫干涉圖樣，并測定某種單色光的波長，實驗裝置如圖1所示。(1)下列說法正確的是________。A．元件a是白熾燈，它的作用是照明并獲得相干光源B．元件f為撥桿，它的作用是調(diào)節(jié)單、雙縫平行，以獲得清晰的條紋C．將紅色濾光片換成紫色濾光片時，觀察到相鄰亮條紋之間的間距將變大(2)若在實驗中小明觀察到的條紋如圖2(甲)所示，為了使干涉條紋豎直，即如圖2(乙)所示，則小明應進行以下操作中的________。A．左右調(diào)節(jié)撥桿B．先松開堅固螺釘再旋轉(zhuǎn)測量頭C．旋轉(zhuǎn)遮光筒(連同單、雙縫、測量頭)(3)已知測量頭為50分度的游標卡尺，某同學描述了實驗大概過程和數(shù)據(jù)：調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖3所示，此時分劃板中心刻度線對齊A條紋中心，游標卡尺的示數(shù)為1.250cm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖4所示，此時分劃板中心刻度線對齊B條紋中心，游標卡尺的示數(shù)為1.775cm。圖中的圓形輪廓即是該同學所說的視場區(qū)邊界。可是物理老師認為該同學并沒有認真做實驗，其依據(jù)(寫出兩條)：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。解析：(1)元件a是白熾燈，它的作用是提供照明光源，而單縫的作用是獲得相干光源，故A錯誤；元件f為撥桿，它的作用是調(diào)節(jié)單、雙縫平行，以獲得清晰的條紋，故B正確；將紅色濾光片換成紫色濾光片時，依據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，則觀察到相鄰亮條紋之間的間距將變小，故C錯誤。(2)撥桿是調(diào)節(jié)單縫與雙縫是否平行的，故A錯誤；由題圖2(甲)、(乙)可知，條紋與刻度仍平行，因此不需要旋轉(zhuǎn)測量頭，應該是旋轉(zhuǎn)遮光筒，故B錯誤，C正確。(3)由題圖3知，本實驗操作過程中分刻板的中心刻度線向左偏移不在視場中心，應把分刻板中心刻度線調(diào)在視場中心；游標卡尺第二個讀數(shù)不對，由于是50分度的游標尺，精確值為0.02mm，所以游標卡尺示數(shù)最后一位數(shù)字不可能為奇數(shù)，故判斷該同學沒有認真做實驗。其判斷的依據(jù)有兩條：其一，分刻板中心刻度線一定要在視場中心；其二，50分度的游標卡尺無法讀得第二個示數(shù)。答案：(1)B(2)C(3)分刻板中心刻度線一定要在視場中心50分度的游標卡尺無法讀得第二個示數(shù)三、計算題(本題共4小題，共46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)15．(8分)如圖所示，OBCD為半圓柱體玻璃的橫截面，OD為直徑，一束由紫光和紅光組成的復色光沿AO方向從真空射入玻璃，紫光、紅光分別從B、C點射出。設紫光由O到B的傳播時間為tB，紅光由O到C的傳播時間為tC，請比較tB、tC的大小。解析：設某種色光的折射角為θ2(入射角θ1確定)。設圓柱體玻璃的半徑為R，光在玻璃中傳播的路程是s。由幾何知識得s＝2Rcos(90°－θ2)＝2Rsinθ2①光在玻璃中傳播的時間為t＝eq\f(s,v)②光在玻璃中的速度為v＝eq\f(c,n)③由折射定律得nsinθ2＝sinθ1④聯(lián)立①②③④式得t＝eq\f(2Rsinθ1,c)與θ2無關(guān)，故tB＝tC。答案：tB＝tC16．(8分)(2020·江蘇南京模擬)用某一單色光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間距離為0.25mm，在距離雙縫為1.2m處的光屏上，測得5條亮紋間的距離為7.5mm。(1)求這種單色光的波長；(2)若用這種單色光照射到增透膜上，已知增透膜對這種光的折射率為1.3，則增透膜的厚度最小應取多少？解析：(1)根據(jù)公式Δx＝eq\f(L,d)λ，得λ＝eq\f(d,L)Δx由題意知Δx＝eq\f(x,N－1)又L＝1.2m，d＝0.25×10－3m，x＝7.5×10－所以λ＝eq\f(0.25×10－3×7.5×10－3,1.2×4)m≈3.9×10－7m。(2)根據(jù)公式n＝eq\f(c,v)，c＝λf，v＝λ′f，得n＝eq\f(λ,λ′)所以λ′＝eq\f(λ,n)＝eq\f(3.9×10－7,1.3)m＝3.0×10－7m故增透膜的最小厚度d′＝eq\f(1,4)λ′＝7.5×10－8m。答案：(1)3.9×10－7m(2)7.5×10－17．(14分)(2020·河南開封模擬)如圖所示，在桌面上有一個倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示。有一半徑為r＝0.1m的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為n＝eq\r(3)。則：(1)通過計算說明光線1能不能在圓錐側(cè)面的B點發(fā)生全反射；(2)光線1經(jīng)過圓錐側(cè)面B點后射