高中物理新教材同步選擇性必修第一冊 主題3 檢測試卷(四)同步講義

檢測試卷(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分，其中1～8為單項選擇題，9～12為多項選擇題)1.(2018·廈門一中高二下學期期中)我國南宋時的程大昌在其所著的《演繁露》中敘述道：“凡風雨初霽(霽jì，雨后轉晴)，或露之未晞(晞xī，干)，其余點綴于草木枝葉之末，日光入之，五色俱足，閃爍不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也.”這段文字記敘的是光的何種現象()A.反射B.色散C.干涉D.衍射答案B解析雨過天晴時，太陽光照在枝葉上的水珠上，白光經過水球折射以后，分成各種彩色光，這種現象叫做光的色散現象，選項B正確.2.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點，在科學技術和日常生活中應用廣泛.下面關于激光的敘述正確的是()A.激光是縱波B.頻率相同的激光在不同介質中的波長相同C.兩束頻率不同的激光能產生干涉現象D.利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離答案D3.(2017·宿遷高二檢測)單色光通過雙縫產生干涉現象，同種單色光通過單縫產生衍射現象，在光屏上都得到明暗相間的條紋，比較這兩種條紋()A.干涉、衍射條紋間距都是均勻的B.干涉、衍射條紋間距都是不均勻的C.干涉條紋間距不均勻，衍射條紋間距均勻D.干涉條紋間距均勻，衍射條紋間距不均勻答案D解析干涉條紋間距均勻，而衍射條紋間距不均勻，中央亮條紋最寬，D正確.4.為了減少光學元件的反射損失，可在光學元件表面鍍上一層增透膜，利用薄膜干涉相消來減少反射光.如果照相機鏡頭所鍍膜對綠光的折射率為n，要使綠光在垂直入射時反射光完全抵消，最小厚度為d，那么綠光在真空中的波長λ0為()A.eq\f(d,4)B.eq\f(nd,4)C.4dD.4nd答案D解析設綠光在膜中的波長為λ，則由d＝eq\f(1,4)λ，得λ＝4d，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)，得綠光在真空中的波長為λ0＝nλ＝4nd.5.用a、b、c、d表示四種不同顏色的單色點光源，若：①將a、b、c放在水中相同深度處，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大②分別用b、c和d發(fā)出的單色光在相同條件下做雙縫干涉實驗，b光的亮條紋間距最大③a、c和d發(fā)出的光在同種玻璃中傳播，d光的傳播速度最大；則推斷同種介質對a、b、c、d發(fā)出的光的折射率正確的是()A.nb＜nd＜nc＜naB.nb＜na＜nd＜ncC.na＝nb＝nc＝ndD.nb＝na＜nd＝nc答案A解析將a、b、c放在水中相同深度處，在水面上方同等條件下觀測發(fā)現b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大，說明na、nb、nc相比nb最小，nc＜na；分別用b、c和d發(fā)出的單色光在相同條件下做雙縫干涉實驗，b光的亮條紋間距最大，說明在b、c、d三種光中，b光的波長最長，頻率最小，故nb、nc、nd相比，nb最?。籥、c和d發(fā)出的光在同種玻璃中傳播，d光的傳播速度最大，說明na、nc、nd相比，nd最小；綜上可知，nb＜nd＜nc＜na，故選項A正確.6.如圖1所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則()圖1A.小球必須位于缸底中心才能從側面看到小球B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C.小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大D.小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大答案D解析把發(fā)光小球放入口徑較大、充滿水的淺玻璃缸底的任何位置都會發(fā)生折射和全反射，逆著折射光線看能看到小球，在發(fā)生全反射的區(qū)域沒有光射出，選項A、B均錯誤.光從水中進入空氣不改變的是頻率，改變的是波速和波長，由v＝eq\f(c,n)和λ＝eq\f(v,f)可知，波速、波長都變大，選項D正確，C錯誤.7.(2018·唐山一中高二第二學期期中)如圖2所示，一個棱鏡的頂角為θ＝41.30°，一束白光以較大的入射角從棱鏡的左側面射入，在光屏上形成從紅到紫排列的彩色光帶，各色光在棱鏡中的折射率和臨界角見下表.當入射角逐漸減小到0°的過程中，彩色光帶的變化情況是()圖2色光紅橙黃綠藍紫折射率1.5131.5141.5171.5191.5281.532臨界角/(°)41.37041.34041.23041.17040.88040.750A.紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光、黃光B.紫光最先消失，最后只剩紅光、橙光C.紅光最先消失，最后只剩紫光D.紅光最先消失，最后只剩紫光、藍光答案B8.如圖3所示，MN是位于豎直平面內的光屏，放在水平面上的半圓柱形玻璃磚的平面部分ab與屏平行.由光源S發(fā)出的一束白光沿半圓半徑射入玻璃磚，通過圓心O再射到屏上.在水平面內以O點為圓心沿逆時針方向緩緩轉動玻璃磚，在光屏上出現了彩色光帶.當玻璃磚轉動角度大于某一值時，屏上彩色光帶中的某種顏色的色光首先消失.有關彩色的排列順序和最先消失的色光是()圖3A.左紫右紅，紫光 B.左紅右紫，紫光C.左紫右紅，紅光 D.左紅右紫，紅光答案B9.(2018·廈門一中高二下學期期中)2009年諾貝爾物理學獎授予英國華裔科學家高錕，以表彰他在“有關光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面”作出了突破性成就，高錕被譽為“光纖之父”.光纖通信是一種現代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質量的通信服務.目前我國正在大力建設高質量的寬帶光纖通信網絡，下列說法正確的是()A.光導纖維傳遞光信號是利用光的干涉原理B.光纖通信利用光作為載體來傳遞信號C.光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理D.目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲答案BD解析光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲，當光射入時滿足光的全反射條件，從而發(fā)生全反射.最終實現傳遞信息的目的.10.(2017·溫州高二檢測)如圖4所示，A、B為兩偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此時在光屏C上，透射光的強度最大，則下列說法中正確的是()圖4A.此時A、B的透振方向平行B.只有將B繞OO′軸順時針旋轉90°，屏上透射光的強度才最弱，幾乎為零C.將A或B繞OO′軸旋轉90°，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零D.將A沿順時針旋轉180°，屏上透射光的強度最弱，幾乎為零答案AC解析當A、B兩偏振片的透振方向平行時，光屏上光的強度最強；當二者透振方向垂直時，光屏上光的強度最弱，幾乎為零，由此可知A、C選項正確.11.(2018·葫蘆島一中高二下學期期中)如圖5所示，O1O2是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，A、B是關于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細光束，從玻璃體右方射出后的光路如圖所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不斷左右移動光屏，可在屏上得到一個光斑P，根據該光路圖，下列說法正確的是()圖5A.A光的頻率比B光的頻率高B.在該玻璃體中，A光的速度比B光的速度小C.在該玻璃體中，A光的臨界角大于B光的臨界角D.用同一雙縫干涉實驗裝置分別以A、B光做實驗，A光的干涉條紋間距大于B光的干涉條紋間距答案CD12.如圖6所示，一束由兩種單色光混合的復色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面鏡的上表面，得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列有關這三束光的判斷正確的是()圖6A.光束Ⅰ仍為復色光，光束Ⅱ、Ⅲ為單色光B.在玻璃中的傳播速度，光束Ⅱ比光束Ⅲ小C.增大α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ會遠離光束ⅠD.改變α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定與光束Ⅰ平行E.減小α角且α>0°，光束Ⅲ可能會在上表面發(fā)生全反射答案ABD解析由圖可知光束Ⅰ是反射光線，所以仍是復色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同導致偏折分離，因為厚玻璃平面鏡的上、下表面是平行的，根據光的可逆性，知兩光束仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是單色光，故A正確；由于光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，所以光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，根據n＝eq\f(c,v)可知在玻璃中的傳播速度，光束Ⅱ比光束Ⅲ小，故B正確；當增大α角且α<90°，即入射角減小，則光束Ⅱ、Ⅲ會靠近光束Ⅰ，故C錯誤；因為厚玻璃平面鏡的上、下表面是平行的，根據光在反射時入射角與反射角相等和光的可逆性，可知改變α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定與光束Ⅰ平行，故D正確；減小α角且α>0°，根據折射定律，光線的折射角增大，根據光的可逆性，知光束Ⅲ不可能在上表面發(fā)生全反射，故E錯誤.二、填空題(本題共3小題，共19分)13.(5分)(2018·全國卷Ⅰ)如圖7所示，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°.一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點射出，其折射角為60°，則玻璃對紅光的折射率為______.若改用藍光沿同一路徑入射，則光線在D點射出時的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.圖7答案eq\r(3)(2分)大于(3分)解析根據光路的可逆性，在AC面，入射角為60°時，折射角為30°.根據光的折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，沿同一路徑入射時，r角仍為30°不變，對應的i角變大，因此折射角大于60°.14.(6分)如圖8所示，在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，需要從標尺上讀出某條亮條紋的位置.圖中所示的讀數是________mm.圖8若雙縫相距為d，雙縫到屏間的距離為l，相鄰兩個亮條紋中心的距離為Δx，則光的波長表示為λ＝________(字母表達式)，某同學在兩個亮條紋之間測量，測出以下結果，其他數據為：d＝0.20mm，l＝700mm，測量Δx的情況如圖9所示.由此可計算出該光的波長為：λ＝________m.圖9答案5.24(2分)eq\f(d,l)Δx(2分)5.6×10－7(2分)解析從題圖可以看出，主尺示數為5mm，游標尺第12條刻線與主尺上的刻線對齊，即游標尺示數為：12×0.02mm＝0.24mm，游標卡尺的示數為：5mm＋0.24mm＝5.24mm.由干涉條紋間距的計算公式：Δx＝eq\f(l,d)λ，解得光的波長表達式為：λ＝eq\f(dΔx,l).由題圖可以求出條紋間距為：Δx＝eq\f(9.80,5)mm＝1.96mm，代入數據解得光的波長為：λ＝5.6×10－7m.15.(8分)(2018·河南省實驗中學高二下學期期中)在“測玻璃的折射率”實驗中：(1)為取得較好的實驗效果，下列操作正確的是________.(2)某同學在量入射角和折射角時，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，用圓規(guī)以O點為圓心，OA為半徑畫圓，交OO′延長線于C點，過A點和C點作垂直法線的直線分別交于B點和D點，如圖10所示，若他測得AB＝7.5cm，CD＝5cm，則可求出玻璃的折射率n＝________.圖10(3)有甲、乙兩位同學在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關系分別如圖11中①、②所示，其中甲同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖.則甲、乙兩位同學測得的折射率與真實值相比分別是________和________(填“偏大”、“偏小”或“不變”).圖11答案(1)CD(2分)(2)1.5(2分)(3)偏小(2分)不變(2分)三、計算題(本題共3小題，共33分)16.(9分)(2018·永年二中高二下學期期中)半徑為R的固定半圓形玻璃磚的橫截面如圖12所示，O點為圓心，與直徑AB垂直的足夠大的光屏CD緊靠住玻璃磚的左側，OO′與AB垂直.一細光束沿半徑方向與OO′成θ＝30°角射向O點，光屏CD區(qū)域出現兩個光斑，兩光斑間的距離為(eq\r(3)＋1)R，求：圖12(1)此玻璃的折射率；(2)當θ變?yōu)槎啻髸r，兩光斑恰好變?yōu)橐粋€.答案(1)eq\r(2)(2)θ≥45°解析(1)細光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，設折射角為β，光路圖如圖所示，(2分)由幾何關系得：L1＝eq\f(R,tanθ)＝eq\f(R,tan30°)＝eq\r(3)R(2分)根據題意兩光斑間的距離為(eq\r(3)＋1)R(1分)所以L2＝R由幾何關系知β＝45°(1分)根據折射定律，折射率n＝eq\f(sinβ,sinθ)＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)(1分)(2)若光屏CD上恰好只剩一個光斑，則說明該光束恰好在AB面發(fā)生全反射由sinC＝eq\f(1,n)得臨界角為C＝45°(1分)即當θ＝45°時，光屏上恰好只剩下一個光斑.(1分)17.(12分)(2018·廈門一中高二下學期期中)如圖13所示，半徑為R的半圓形玻璃磚與一底角為30°的直角△ACB的玻璃磚平行且正對放置，點O和O′分別是BC邊的中點和半圓形玻璃磚的圓心.一束平行于AC邊的單色光從AB邊上的點D入射，經折射后從點O射出，最后從半圓形玻璃磚上的某點P射出.已知BC邊與直徑B′C′長度相等，二者相距eq\f(1,3)R，點B、D間距離為R，兩種玻璃磚的厚度與折射率均相同，若不考慮光在各個界面的反射.求：圖13(1)玻璃磚的折射率n；(2)點P的位置和單色光的最后出射方向.答案(1)eq\r(3)(2)見解析解析(1)連接DO，則三角形BOD恰為等邊三角形，設單色光從AB邊上的點D入射時的折射角為α，由幾何知識得α＝30°(1分)在AB界面，根據折射定律得n＝eq\f(sin60°,sinα)(1分)解得n＝eq\r(3)(2分)(2)作出其余光路如圖所示，光在O點發(fā)生折射，OO′為法線(2分)根據折射定律得sin∠2＝nsin∠1而∠1＝α＝30°解得∠2＝60°光在D′點發(fā)生折射，D′E為法線，由光路可逆知∠3＝∠1＝30°(2分)在直角△OO′D′中，O′D′＝OO′·tan∠2＝eq\f(\r(3),3)R在△O′D′P中，根據正弦定理得eq\f(sin∠4,O′D′)＝eq\f(sin90°＋∠3,O′P)解得∠4＝30°(2分)光在P點發(fā)生折射，根據折射定律得sin∠5＝nsin∠4聯(lián)立解得∠5＝60°(光線平行于OO′連線向右射出)