人教版(新教材)高中物理選擇性必修1第四章光章末檢測2：章末培優(yōu)練

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE1章末培優(yōu)練一、選擇題1．(多選)(2020·沈陽市郊聯(lián)體高二下學(xué)期期中)把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖1所示，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下面關(guān)于條紋的說法中正確的是()圖1A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在空氣劈尖膜的上、下兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗條紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng)D．觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè)〖答案〗AC〖解析〗根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理，題中所述現(xiàn)象是由空氣膜上、下兩表面反射的兩列光疊加而成的，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)條紋的位置與空氣膜的厚度是對(duì)應(yīng)的，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖移動(dòng)，故C正確；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，故D錯(cuò)誤．2．(2020·重慶市第二外國語學(xué)校期中)如圖2所示，用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)第三條暗條紋(從中央亮條紋往上數(shù))，已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差r2－r1應(yīng)為()圖2A.eq\f(c,2f)B.eq\f(3c,2f)C.eq\f(2c,3f)D.eq\f(5c,2f)〖答案〗D〖解析〗由題中條件可知，r2－r1＝eq\f(5,2)λ，又因?yàn)棣耍絜q\f(c,f)，則r2－r1＝eq\f(5c,2f)，D項(xiàng)正確．3．(2018·長沙市明德中學(xué)期末)如圖3所示，扇形AOB為透明玻璃磚截面示意圖，圓心角∠AOB＝60°，OM為∠AOB的角平分線，平行于OM的單色光在空氣中由OA邊射入玻璃磚，經(jīng)OA面折射后的光線恰平行于OB面．則下列說法正確的是()圖3A．該玻璃磚的折射率為eq\r(3)B．經(jīng)OA面折射后的光線射到AMB面都將發(fā)生全反射C．該入射光在空氣中的波長與在玻璃磚中的波長相等D．該入射光在空氣中的頻率與在玻璃磚中的頻率不相等〖答案〗A〖解析〗依題意作出光路圖，由幾何知識(shí)得入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°，由折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)得n＝eq\r(3)，A正確；由sinC＝eq\f(1,n)可知，光在此介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角C大于30°，經(jīng)OA面折射后照射到AM面這一范圍的光線可能發(fā)生全反射，經(jīng)OA面折射后照射到MB范圍的光線不能發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；光在不同介質(zhì)中傳播頻率不變，D錯(cuò)誤；若光在真空中的傳播速度為c，則光在玻璃磚中傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，由v＝λf可知，該入射光在空氣和在玻璃磚中的波長不同，C錯(cuò)誤．4．(多選)(2020·龍巖一中期中)一束由紅光和紫光組成的復(fù)合光，斜射到兩面平行的玻璃磚的AB面上，如圖4所示，紅光和紫光從BD面(足夠大)上射出，已知玻璃對(duì)紅光的折射率小于對(duì)紫光的折射率．關(guān)于從BD面射出的光的說法正確的是()圖4A．紅光比紫光更靠近D端B．紫光比紅光更靠近D端C．逐漸減小入射角θ，紅光最先在BD面發(fā)生全反射D．逐漸減小入射角θ，紫光最先在BD面發(fā)生全反射〖答案〗BD〖解析〗當(dāng)光從空氣射入玻璃時(shí)，玻璃對(duì)紫光的折射率大于對(duì)紅光的，由折射定律得，紫光偏折程度較大，所以紫光比紅光更靠近D端，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)可知紫光的臨界角小于紅光的臨界角，逐漸減小入射角θ，折射角也減小，而在BD上的入射角增大，顯然先達(dá)到紫光的臨界角，選項(xiàng)C錯(cuò)，D對(duì)．5．(2019·長春實(shí)驗(yàn)中學(xué)期末)一半徑R的半圓形玻璃磚放置在豎直平面上，其截面如圖5所示．圖中O為圓心，MN為豎直方向的直徑．有一束細(xì)光線自O(shè)點(diǎn)沿水平方向射入玻璃磚，可以觀測到有光線自玻璃磚內(nèi)射出，現(xiàn)將入射光線緩慢平行下移，當(dāng)入射光線與O點(diǎn)的距離為d時(shí)，從玻璃磚射出的光線剛好消失．則此玻璃磚的折射率為()圖5A.eq\f(R,\r(R2－d2)) B.eq\f(\r(R2－d2),R)C.eq\f(R,d) D.eq\f(d,R)〖答案〗C〖解析〗根據(jù)題意可知，當(dāng)入射光線與O點(diǎn)的距離為d時(shí)，從玻璃磚射出的光線剛好消失，光線恰好在圓弧面上發(fā)生了全反射，作出光路圖，如圖所示：根據(jù)幾何知識(shí)得：sinC＝eq\f(d,R)，sinC＝eq\f(1,n)，聯(lián)立得：n＝eq\f(R,d).故選C.二、非選擇題6.半徑為R的固定半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖6所示，O點(diǎn)為圓心，OO′為直徑MN的垂線．足夠大的光屏PQ緊靠在玻璃磚的右側(cè)且與MN垂直．一束復(fù)色光沿半徑方向與OO′成θ＝30°角射向O點(diǎn)，已知復(fù)色光包含折射率從n1＝eq\r(2)到n2＝eq\r(3)的光束，因而光屏上出現(xiàn)了彩色光帶．圖6(1)求彩色光帶的寬度；(2)當(dāng)復(fù)色光入射角逐漸增大時(shí)，光屏上的彩色光帶將變成一個(gè)光點(diǎn)，求θ角至少為多少時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象．〖答案〗(1)(1－eq\f(\r(3),3))R(2)45°〖解析〗(1)由折射定律得n1＝eq\f(sinβ1,sinθ)，n2＝eq\f(sinβ2,sinθ)，代入數(shù)據(jù)，解得β1＝45°，β2＝60°.故彩色光帶的寬度為Rtan45°－Rtan30°＝(1－eq\f(\r(3),3))R.(2)當(dāng)所有光線均發(fā)生全反射時(shí)，光屏上的光帶消失，反射光束將在PN上形成一個(gè)光點(diǎn)．當(dāng)折射率為n1的單色光在玻璃表面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，對(duì)應(yīng)的θ值最小，因?yàn)閟inC1＝eq\f(1,n1)＝eq\f(\r(2),2)，所以C1＝45°，故θ的最小值θmin＝C1＝45°.7．(2018·湖北部分重點(diǎn)中學(xué)模擬)某公園的湖面上有一伸向水面的觀景臺(tái)，截面圖如圖7所示，觀景平臺(tái)下表面恰好和水面相平，A為觀景平臺(tái)右側(cè)面在湖底的投影，水深H＝8m．在距觀景平臺(tái)右側(cè)面s＝4m處有一可沿豎直方向移動(dòng)的單色點(diǎn)光源P，現(xiàn)該光源從距水面高h(yuǎn)＝3m處向下移動(dòng)接近水面的過程中，觀景平臺(tái)水下部分被照亮，最近距離為AB，若AB＝6m，求：圖7(1)水的折射率n；(2)求最遠(yuǎn)距離AC(計(jì)算結(jié)果可以保留根號(hào))．〖答案〗(1)eq\f(4,3)(2)eq\f(24\r(7),7)m〖解析〗(1)P從最高點(diǎn)射向O點(diǎn)的光經(jīng)水面折射后射向B點(diǎn)，根據(jù)幾何關(guān)系可得sinα＝eq\f(OO′,PO)＝0.8，sinβ＝eq\f(AB,OB)＝0.6，折射率n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(4,3).(2)從O′點(diǎn)射向O點(diǎn)的光經(jīng)O點(diǎn)折射后射向C點(diǎn)，此時(shí)入射角為90°，則sin∠AOC＝eq\f(AC,\r(AC2＋H2))＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)，解得AC＝eq\f(24\r(7),7)m.8.(2019·十堰市期末)如圖8所示，某種材料制成的半球體，左側(cè)面鍍有水銀，CD為半球底面直徑，O為球心，直線OB垂直CD，且與半球面交于B點(diǎn)．現(xiàn)有一單色光平行BO方向從半球面上的A點(diǎn)射入半球，經(jīng)CD面反射后恰好從B點(diǎn)射出半球．半球的半徑為R，入射時(shí)單色光線與OB的距離d＝eq\f(\r(3),2)R，透明半球?qū)υ搯紊獾恼凵渎蕁＝eq\r(3)，不考慮單色光在B點(diǎn)的反射．圖8(1)求單色光從B點(diǎn)射出時(shí)的折射角α；(2)已知光在真空中的傳播速度為c，求單色光在半球內(nèi)傳播的總時(shí)間t.〖答案〗(1)60°(2)eq\f(3R,c)〖解析〗(1)該單色光在半球內(nèi)傳播的光路如圖所示，設(shè)光在A點(diǎn)的入射角為θ1，則有：sinθ1＝eq\f(d,R)＝eq\f(\r(3),2)，可得θ1＝60°.設(shè)折射角為θ2，則有n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，可得θ2＝30°，由幾何關(guān)系可知，光線在B點(diǎn)的入射角θ3＝30°，在B點(diǎn)，由n＝eq\f(sinα,sinθ3)可得：α＝60°.(2)由圖可知：EB＝eq\f(2\r(3),3)R，則OE＝eq\f(\r(3)R,3)，EF＝OF－OE＝eq\f(\r(3),2)R－eq\f(\r(3),3)R＝eq\f(\r(3),6)R，AE＝2EF＝eq\f(\r(3),3)R，光線在半球內(nèi)的總路程為：s＝AE＋EB＝eq\r(3)R，光線在半球內(nèi)的傳播速度大小為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,\r(3))，光線在半球內(nèi)的傳播時(shí)間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(3R,c).9．(2018·江淮十校月考)如圖9所示，ABCD是某種透明材料的截面，AB面為平面，CD面是半徑為R的圓弧面，O1O2為對(duì)稱軸，一束單色光從O1點(diǎn)斜射到AB面上，折射后照射到圓弧面上的E點(diǎn)，剛好發(fā)生全反射，∠O1O2E＝30°，DO2⊥CO2，透明材料對(duì)單色光的折射率為eq\f(2\r(3),3)，光在真空中傳播速度為c，求：圖9(1)單色光在AB面上入射角α的正弦值；(2)光在透明材料中傳播的時(shí)間(不考慮光在BC面上的反射)．(結(jié)果可以用根號(hào)表示)〖答案〗(1)eq\f(\r(3),3)(2)eq\f(\r(6)＋\r(3)R,3c)〖解析〗(1)光在圓弧面上剛好發(fā)生全反射，因此有sinC′＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),2)，故C′＝60°由幾何關(guān)系可知r＋30°＝C′，因此r＝30°，由折射定律有n＝eq\f(sinα,sinr)，可得sinα＝eq\f(\r(3),3).(2)由幾何關(guān)系可知O1E＝O2E＝R，光在E點(diǎn)的反射光線EF平行于AB，則EF＝Rsin45°－Rsin30°＝eq\f(\r(2)－1R,2)，光在材料中傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),2)c，因此光在材料中傳播的時(shí)間t＝eq\f(O1E＋EF,v)＝eq\f(\r(6)＋\r(3)R,3c).10.(2018·全國卷Ⅱ)如圖10，△ABC是一直角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)．不計(jì)多次反射．圖10(1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角；(2)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？〖答案〗(1)60°(2)eq\f(2\r(3),3)≤n<2〖解析〗(1)光線在BC面上發(fā)生折射，由折射定律有sini1＝nsinr1①式中，n為棱鏡的折射率，i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角．光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角．光線在AB面上發(fā)生折射，由折射定律有nsini3＝si