2021-2022新教材粵教版物理選擇性必修第一冊(cè)章末檢測(cè)第四章光及其應(yīng)用WORD版含解析

章末綜合檢測(cè)(四)光及其應(yīng)用(時(shí)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(gè)選項(xiàng)正確，每小題3分；第9～12小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，每小題4分，全選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)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(duì)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(shí)，偏折最大，綜上所述，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。2．在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)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(yǔ)、俗語(yǔ)在一定程度上反映了人類對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，其中從物理學(xué)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(diǎn)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(cuò)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(cuò)誤；在水波的傳播過程中質(zhì)點(diǎn)不沿波速方向隨波遷移，故D錯(cuò)誤。4．(2020·浙江嘉興第一中學(xué)期中)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列關(guān)于光的說法正確的是()A．用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象B．立體電影是應(yīng)用了光的衍射現(xiàn)象C．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的干涉現(xiàn)象D．光學(xué)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(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)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(yīng)用了光的偏振現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤。在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤。光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。5．在水底的潛水員看來(lái)，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?yàn)?)A．水面上遠(yuǎn)處的景物反射的陽(yáng)光都因?yàn)槿瓷涠荒苓M(jìn)入水中B．水面上遠(yuǎn)處的景物反射的陽(yáng)光折射進(jìn)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(yáng)光都因?yàn)槿瓷涞脑虿豢赡苓M(jìn)入水中D．水面上方倒立圓錐之外的景物反射的陽(yáng)光都因?yàn)檎凵涞脑虿豢赡苓M(jìn)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(yuǎn)處的景物反射的陽(yáng)光射向水面時(shí)不可能發(fā)生全發(fā)射，故A、C錯(cuò)誤。光從空氣折射進(jìn)入人眼，人眼認(rèn)為光是直線傳播的，所以岸上所有景物都出現(xiàn)在一個(gè)倒立的圓錐里，如圖所示，水面上遠(yuǎn)處的景物反射的陽(yáng)光折射進(jìn)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(shí)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(yáng)光，通過水面的折射能進(jìn)入潛水員眼中，故D錯(cuò)誤。6．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS1＝0.75μm，光屏上Q點(diǎn)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(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋B．P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋C．兩點(diǎn)均出現(xiàn)亮條紋D．兩點(diǎn)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(zhǎng)λ＝eq\f(c,f)＝5×10－7m。P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ，Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS2＝1.5μm＝15×10－7m＝3λ，因此P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，選項(xiàng)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(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣，當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)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(duì)該單色光的折射率表達(dá)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(shè)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(xiàng)A正確。8.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成。夜間行車時(shí)，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)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(xì)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(yīng)是()A．15° B．30°C．45° D．60°解析：選D作光路圖如圖所示，設(shè)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(xiàng)D正確。9.雙縫干涉部分實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，調(diào)整實(shí)驗(yàn)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(huì)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(huì)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(xiàng)中條紋間距將變寬，B項(xiàng)中條紋間距變窄，C、D項(xiàng)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(yáng)光照耀下格外明亮B．直棒斜插入水中時(shí)呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象C．口渴的沙漠旅行者，往往會(huì)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(shí)，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(yáng)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(shí)呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象是由于光的折射，故B錯(cuò)誤；口渴的沙漠旅行者，往往會(huì)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(huì)使得拉出的光纖偏離均勻的圓柱體，而呈圓臺(tái)狀，如圖所示，已知此光纖長(zhǎng)度為L(zhǎng)，圓臺(tái)對(duì)應(yīng)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(tái)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(dá)上臺(tái)面的最短時(shí)間為eq\f(L,c)C．從上臺(tái)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(dá)光纖側(cè)面時(shí)不會(huì)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(wú)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(dá)上臺(tái)面的最短距離為L(zhǎng)，光在光纖中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，則光通過此光纖到達(dá)上臺(tái)面的最短時(shí)間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(nL,c)，B錯(cuò)誤；通過光纖側(cè)面反射后再?gòu)纳吓_(tái)面射出的光束與垂直射出上臺(tái)面的光束不平行，C錯(cuò)誤；設(shè)全反射臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)，到達(dá)光纖側(cè)面光線入射角等于θ，當(dāng)sinθ>eq\f(1,n)時(shí)，θ>C，則光在第一次到達(dá)光纖側(cè)面時(shí)發(fā)生全反射，不會(huì)從光纖側(cè)面射出，D正確。12．(2020·山東等級(jí)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(diǎn)。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對(duì)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(shí)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(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題，共14分)13．(6分)小顯和小濤兩位同學(xué)用插針法測(cè)定玻璃棱鏡的折射率。(1)小顯同學(xué)按實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤的是________。(選填“P3、P4”或“P5、P6”)在圖1中按實(shí)驗(yàn)要求完成光路圖，并標(biāo)出相應(yīng)的符號(hào)，所測(cè)出的玻璃棱鏡的折射率(2)小濤同學(xué)突發(fā)奇想，用兩塊相同的玻璃直角三棱鏡ABC來(lái)做實(shí)驗(yàn)，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(yīng)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(yīng)該偏向底邊，故插針一定錯(cuò)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(yīng)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(xué)采用“雙縫干涉儀”觀察光的雙縫干涉圖樣，并測(cè)定某種單色光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)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(shí)，觀察到相鄰亮條紋之間的間距將變大(2)若在實(shí)驗(yàn)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(yīng)進(jìn)行以下操作中的________。A．左右調(diào)節(jié)撥桿B．先松開堅(jiān)固螺釘再旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭C．旋轉(zhuǎn)遮光筒(連同單、雙縫、測(cè)量頭)(3)已知測(cè)量頭為50分度的游標(biāo)卡尺，某同學(xué)描述了實(shí)驗(yàn)大概過程和數(shù)據(jù)：調(diào)整手輪后，從測(cè)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(shí)分劃板中心刻度線對(duì)齊A條紋中心，游標(biāo)卡尺的示數(shù)為1.250cm；接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖4所示，此時(shí)分劃板中心刻度線對(duì)齊B條紋中心，游標(biāo)卡尺的示數(shù)為1.775cm。圖中的圓形輪廓即是該同學(xué)所說的視場(chǎng)區(qū)邊界?？墒俏锢砝蠋熣J(rèn)為該同學(xué)并沒有認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，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(cuò)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(shí)，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(cuò)誤。(2)撥桿是調(diào)節(jié)單縫與雙縫是否平行的，故A錯(cuò)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(cè)量頭，應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)遮光筒，故B錯(cuò)誤，C正確。(3)由題圖3知，本實(shí)驗(yàn)操作過程中分刻板的中心刻度線向左偏移不在視場(chǎng)中心，應(yīng)把分刻板中心刻度線調(diào)在視場(chǎng)中心；游標(biāo)卡尺第二個(gè)讀數(shù)不對(duì)，由于是50分度的游標(biāo)尺，精確值為0.02mm，所以游標(biāo)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(xué)沒有認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)。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(chǎng)中心；其二，50分度的游標(biāo)卡尺無(wú)法讀得第二個(gè)示數(shù)。答案：(1)B(2)C(3)分刻板中心刻度線一定要在視場(chǎng)中心50分度的游標(biāo)卡尺無(wú)法讀得第二個(gè)示數(shù)三、計(jì)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(jì)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(fù)色光沿AO方向從真空射入玻璃，紫光、紅光分別從B、C點(diǎn)射出。設(shè)紫光由O到B的傳播時(shí)間為tB，紅光由O到C的傳播時(shí)間為tC，請(qǐng)比較tB、tC的大小。解析：設(shè)某種色光的折射角為θ2(入射角θ1確定)。設(shè)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(shí)得s＝2Rcos(90°－θ2)＝2Rsinθ2①光在玻璃中傳播的時(shí)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(wú)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(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間距離為0.25mm，在距離雙縫為1.2m處的光屏上，測(cè)得5條亮紋間的距離為7.5mm。(1)求這種單色光的波長(zhǎng)；(2)若用這種單色光照射到增透膜上，已知增透膜對(duì)這種光的折射率為1.3，則增透膜的厚度最小應(yīng)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(gè)倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)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(jì)算說明光線1能不能在圓錐側(cè)面的B點(diǎn)發(fā)生全反射；(2)光線1經(jīng)過圓錐側(cè)面B點(diǎn)后射