2024-2025年新教材高中物理第四章光單元檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE10-第四章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(2024·江蘇省南通中學(xué)高二下學(xué)期線上測(cè)試)對(duì)下列光學(xué)現(xiàn)象的相識(shí)，正確的是(D)A．陽光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的全反射現(xiàn)象B．雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的干涉現(xiàn)象C．用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑是光的折射現(xiàn)象D．某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，他看到燈的位置比實(shí)際位置高解析：陽光下水面上的油膜呈現(xiàn)出彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個(gè)亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，由于光的折射，他看到燈的位置比實(shí)際位置高，選項(xiàng)D正確。2．(2024·華中師大一附中高二下學(xué)期期中)聲波與光波有很多可比之處，某同學(xué)對(duì)此做了一番比較，得到如下結(jié)論，下列說法錯(cuò)誤的是(D)A．聲波是縱波，而光波是橫波B．聲波的傳播依靠于介質(zhì)，而光可以在真空中傳播C．聲波和光波都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象D．當(dāng)聲波和光波從空氣進(jìn)入水中時(shí)，頻率保持不變，波長和波速都變小解析：聲波的傳播方向與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向在同始終線上，是縱波；而光波的傳播方向與振蕩的方向垂直，是橫波，故A正確；聲音的傳播須要介質(zhì)；光的傳播不須要介質(zhì)，光可以在真空中傳播，故B正確；聲波和光波都有波的共性，所以都能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，故C正確；波的頻率由波源確定，與介質(zhì)無關(guān)，所以當(dāng)聲波和光波從空氣進(jìn)入水中時(shí)，它們的頻率都保持不變，聲波由空氣進(jìn)入水中，波速變大，頻率不變，由波速公式v＝λf，得知聲波的波長變長；光波由空氣進(jìn)入水中，波速變小，頻率不變，由波速公式v＝λf,得知光波波長變短，故D錯(cuò)誤。3．(2024·浙江省溫州中學(xué)高二下學(xué)期期中)與通常視察到的月全食不同，小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的。小虎畫了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是(C)A．地球上有人用紅色激光照耀月球B．太陽照耀到地球的紅光反射到月球C．太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球D．太陽光中的紅光在月球表面形成干涉條紋解析：觀看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的，是因?yàn)樘柟饨?jīng)地球大氣折射后照耀到月球上，光線再反射射向地球大氣時(shí)，其他色光被大氣汲取掉，紅光不易被汲取，故月亮是紅色的，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤，C正確。4．(2024·河南省南陽市高二下學(xué)期3月第一次聯(lián)考)圓形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，OO′為直徑MN的垂線，足夠大的光屏PQ與直徑MN垂直并接觸于N點(diǎn)，已知半圓形玻璃磚的半徑R＝10cm，折射率n＝eq\r(3)，一細(xì)束激光沿半徑方向射向圓心O點(diǎn)，入射光線與OO′夾角30°，光屏PQ上出現(xiàn)兩個(gè)光斑，則這兩個(gè)光斑之間的距離為(C)A．eq\f(20\r(3),3)cm B．5eq\r(3)cmC．eq\f(40\r(3),3)cm D．20eq\r(3)cm解析：畫出如圖光路圖，設(shè)折射角為r，依據(jù)折射定律：n＝eq\f(sinr,sinθ)則得：sinr＝nsinθ＝eq\r(3)×sin30°＝eq\f(\r(3),2)，解得：r＝60°依據(jù)幾何關(guān)系，兩個(gè)光斑之間的距離為：L＝PN＋NQ＝Rtan60°＋Rtan30°＝10×eq\r(3)cm＋10×eq\f(\r(3),3)cm＝eq\f(40,3)eq\r(3)cm，故C正確，ABD錯(cuò)誤。5．如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發(fā)出紅光、黃光、藍(lán)光和紫光的四個(gè)燈泡，一人站在這四盞燈正上方離水面有肯定距離處視察，他感覺離水面最近的那盞燈發(fā)出的光是(D)A．紅光 B．黃光C．藍(lán)光 D．紫光解析：從空氣中視察燈泡時(shí)，燈泡P發(fā)出的光經(jīng)水面折射后進(jìn)入視察者的眼睛，折射光線的延長線交于P′點(diǎn)，P′就是燈P的虛像，P′的位置比實(shí)際位置P離水面的距離要近些，如圖所示。當(dāng)入射角β較小時(shí)，P′的位置在P的正上方，有：sinα＝eq\f(d,\r(h2＋d2))，sinβ＝eq\f(d,\r(H2＋d2))，n＝eq\r(\f(H2＋d2,h2＋d2))豎直向下看時(shí)，d接近于零，故n＝eq\f(H,h)，即：h＝eq\f(1,n)H因紫光的折射率最大，故紫光的視深最小。6.1966年華裔科學(xué)家高錕博士提出一個(gè)理論：直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來作為光的波導(dǎo)來傳輸大量信息，43年后高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通信之父”。以下哪個(gè)試驗(yàn)或現(xiàn)象的原理和光導(dǎo)纖維是相同的(A)A．圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光B．圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像C．圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色D．圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象解析：圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光是因?yàn)楣庠谒涂諝饨缑嫔习l(fā)生了全反射現(xiàn)象，故與光導(dǎo)纖維原理相同，A正確；圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像是因?yàn)楣獾钠瘳F(xiàn)象，B錯(cuò)誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因?yàn)楣獾母缮娆F(xiàn)象，C錯(cuò)誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象是因?yàn)楣獍l(fā)生了折射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。7．(2024·湖北省應(yīng)城一中高二下學(xué)期期中)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(BC)A．用透亮的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象C．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象D．用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象解析：用透亮的標(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，A錯(cuò)誤；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射，B正確；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，C正確；用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散；D錯(cuò)誤。8．(2024·河北省冀州中學(xué)高二下學(xué)期期中)把一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個(gè)玻璃平面上，讓單色光從上方射入(如圖甲)，這時(shí)可以看到亮暗相同的同心圓(如圖乙)，這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)覺的，這些同心圓叫作牛頓環(huán)，為了使同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大(例如中心數(shù)起的其次道圓環(huán))，則應(yīng)(AC)A．將凸透鏡的曲率半徑變大B．將凸透鏡的曲率半徑變小C．改用波長更長的單色光照耀D．改用波長更短的單色光照耀解析：當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時(shí)是亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)是暗條紋。將凸透鏡的曲率半徑變大，與透鏡中心等距離位置的空氣層厚度變小，出現(xiàn)同一亮條紋的厚度由中心向外偏移，同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大；相反，凸透鏡的曲率半徑變小，同一級(jí)圓環(huán)的半徑變小，故A正確，B錯(cuò)誤；改用波長更長的單色光照耀，出現(xiàn)同一級(jí)亮紋的光程差變大，空氣層厚度應(yīng)變大，所以，同一級(jí)圓環(huán)的半徑變大，因此要使半徑變大，可以改用波長更長的單色光照耀，故C正確，D錯(cuò)誤，故選AC。9．P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實(shí)線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照耀P時(shí)能在P的另一側(cè)視察到透射光(ABD)A．太陽光B．沿豎直方向振動(dòng)的光C．沿水平方向振動(dòng)的光D．沿與豎直方向成45°角振動(dòng)的光解析：只要光的振動(dòng)方向不與偏振片的透振方向垂直，光都能通過偏振片。太陽光、沿豎直方向振動(dòng)的光、沿與豎直方向成45°角振動(dòng)的光均能通過偏振片。10．(2024·天津市重點(diǎn)中學(xué)高二聯(lián)考)如圖甲所示，每年夏季，我國多地會(huì)出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是日光通過卷層云時(shí)，受到冰晶的折射或反射形成的，如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時(shí)的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法正確的是(AB)A．在冰晶中，b光的傳播速度較小B．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C．從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較小D．用同一裝置做單縫衍射試驗(yàn)，b光中心亮條紋更寬解析：由題圖乙可知，太陽光射入六角形冰晶時(shí)，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知b光的傳播速度較小，A正確；由a光的折射率小于b光的折射率，可知a光的頻率小于b光的頻率，所以a光的波長大于b光的波長，依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光相鄰條紋間距較大，B正確；a光的折射率較小，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角較大，C錯(cuò)誤；波長較長，中心亮條紋越寬，故a光的中心亮條紋更寬，D錯(cuò)誤。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(2小題，共18分。把答案干脆填在橫線上)11．(8分)如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側(cè)透過棱鏡視察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像__讓P2的像攔住__，再在視察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3__攔住P1、P2的像__，P4__攔住P3以及P1、P2的像__。登記P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°。則該透光物質(zhì)的折射率n＝__eq\r(2)__，并在圖中畫出正確完整的光路圖。解析：通過作圖找出BC面上的反射點(diǎn)和AB面上的出射點(diǎn)，則由幾何學(xué)問可得各角的大小，如圖所示，則n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，其試驗(yàn)原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像攔住、P3攔住P1、P2的像，P4應(yīng)攔住P3以及P1、P2的像。12．(10分)(1)如圖所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長”試驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②__濾光片__、③__單縫__、④__雙縫__、⑤遮光筒、⑥光屏。對(duì)于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可實(shí)行__增加雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)__或__減小雙縫之間的距離__的方法。(2)假如將燈泡換成激光光源，該試驗(yàn)照樣可以完成，這時(shí)可以去掉的部件是__②③__(填數(shù)字代號(hào))。(3)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖甲所示。接著轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第10條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是__1.610__mm。(4)假如已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則待測(cè)光的波長是__5.37×10－7__m。(取三位有效數(shù)字)解析：(1)由試驗(yàn)原理可知②③④分別是濾光片、單縫、雙縫。由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可實(shí)行的方法有：①增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)；②減小雙縫之間的距離。(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。(3)甲圖讀數(shù)是0.045mm，乙圖讀數(shù)是14.535mm，它們的差值是14.490mm，中間跨越了10－1＝9個(gè)條紋間距，所以相鄰兩亮條紋間距是Δx＝eq\f(14.490,9)mm＝1.610mm。(4)光的波長λ＝eq\f(Δx·d,l)≈5.37×10－7m。三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(9分)平行光垂直射向一半徑為R的透亮介質(zhì)半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)覺只有P、Q之間所對(duì)圓心角為60°的球面上有光射出，已知光在真空中的傳播速度為c＝3.0×108(1)介質(zhì)球?qū)υ撊肷涔獾恼凵渎剩?2)該光在介質(zhì)球中的傳播速度。解析：(1)由題意知光在介質(zhì)球界面處的臨界角為C＝30°由sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)＝2(2)光在介質(zhì)球中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝1.5×108m/s答案：(1)2(2)1.5×10814．(10分)登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要留意防止紫外線的過度照耀，尤其是眼睛更不能長時(shí)間被紫外線照耀，否則將會(huì)嚴(yán)峻地?fù)p傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛損害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n＝1.5，所要消退的紫外線的頻率為f＝8.1×1014Hz。(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是什么？(2)這種“增反膜”的厚度是多少？答案：(1)從膜的前后兩個(gè)表面反射出來的光疊加后加強(qiáng)(2)1.23×10－7解析：為了削減進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射出來形成的光疊加后加強(qiáng)，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長λ′的整數(shù)倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的eq\f(1,2)。紫外線在真空中的波長是λ＝c/f＝3.7×10－7m。在膜中的波長是λ′＝λ/n＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m。15．(11分)如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點(diǎn)光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3)。(取eq\r(7)＝2.6，eq\r(\f(7,23))＝0.55)(1)求池內(nèi)的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A時(shí)，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。答案：(1)2.6m(2)0.7m解析：(1)如圖，設(shè)到達(dá)池邊光線的入射角為i。依題意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，光線的折射角θ＝90°。由折射定律有nsini＝sinθ ①由幾何關(guān)系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2)) ②式中，l＝3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝eq\r(7)m≈2.6m ③(2)設(shè)此時(shí)救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有nsini′＝sinθ′ ④式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點(diǎn)光源A到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)系得sini′＝eq\f(a,\r(a2＋h2)) ⑤x＋l＝a＋x′ ⑥式中x′＝2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x＝(3eq