2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光及其應(yīng)用達(dá)標(biāo)檢測卷含解析粵教版選擇性必修第一冊

PAGEPAGE9第四章達(dá)標(biāo)檢測卷一、選擇題(1～6為單選題，7～10為多選題，每小題4分，共40分)1．1966年華裔科學(xué)家高錕博士提出一個理論：直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來作為光的傳導(dǎo)材料，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，他被譽為“光纖通信之父”．以下哪個試驗或現(xiàn)象的原理和光導(dǎo)纖維是相同的()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【答案】A【解析】圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光是因為光在水和空氣界面上發(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為光的偏振現(xiàn)象，B錯誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因為光的干涉現(xiàn)象，C錯誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象是因為光發(fā)生了折射現(xiàn)象，D錯誤．2．(2024年北京質(zhì)檢)對下列光學(xué)現(xiàn)象的相識，正確的是()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際位置高【答案】D【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，A錯誤；雨后天空中出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象，B錯誤；用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現(xiàn)一個亮斑是光的衍射現(xiàn)象，C錯誤；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際位置高，D正確．3．下列應(yīng)用激光的事例中錯誤的是()A．利用激光進(jìn)行長距離精確測量B．利用激光進(jìn)行通信C．利用激光進(jìn)行室內(nèi)照明D．利用激光加工堅硬材料【答案】C【解析】激光的單向性好，不利于室內(nèi)照明，并且大功率的激光要靠特地的激光器產(chǎn)生，成本太高，且由于激光的能量集中，會對人體產(chǎn)生損害，故C錯誤．4．a(chǎn)、b兩種單色光以相同的入射角從空氣中射入介質(zhì)中時，如圖所示，發(fā)覺b的折射線更靠近法線，由此可判定()A．a(chǎn)比b更簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象B．當(dāng)光從介質(zhì)射向空氣中，a、b要發(fā)生全反射的臨界角分別為Ca、Cb，則Ca<CbC．在介質(zhì)中b的速度較大D．單色光b的頻率較低【答案】A【解析】如題圖，由eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n可知b的折射率大于a的折射率．所以b的頻率較大，a的頻率較小，D錯誤；由于a的頻率較小波長較大更簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確；由n＝eq\f(c,v)可知光在介質(zhì)中的速度va>vb，C錯誤；由sinC＝eq\f(1,n)可知臨界角Ca>Cb，B錯誤．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()A．紅光 B．黃光C．藍(lán)光 D．紫光【答案】D【解析】從空氣中視察燈泡時，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，P′就是燈P的虛像，P′的位置比實際位置P離水面的距離要近些，如圖所示．當(dāng)入射角β較小時，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))，由于水對紫光的折射率最大，故水面上方的人看水中的紫光燈最淺．故選D.6．如圖所示，直角三角形ABC為一透亮介質(zhì)制成的三棱鏡截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光線垂直射向AC面，已知這種介質(zhì)的折射率為n>2，則()A．可能有光線垂直AB邊射出B．光線只能從BC邊垂直射出C．光線只能從AC邊垂直射出D．肯定既有光線垂直BC邊射出，又有光線垂直AC邊射出【答案】D【解析】因為n>2，而sinC＝eq\f(1,n)，所以sinC<eq\f(1,2)，C<30°，射到AB邊的入射角i＝30°，發(fā)生了全反射，此光線反射到AC邊的入射角i＝60°，再次發(fā)生全反射而垂直射到BC邊上，從BC邊射出．同理，射到BC邊上的光線，經(jīng)兩次全反射后垂直AC射出．D正確，A、B、C錯誤．7．一束白光垂直于三棱鏡的一個面入射發(fā)生色散，下列說法正確的是()A．棱鏡對各色光的折射率不同B．紅光比藍(lán)光通過棱鏡所用的時間短C．黃光比綠光偏轉(zhuǎn)的角度小D．在棱鏡中，速度較大的單色光偏轉(zhuǎn)的角度也較大【答案】ABC【解析】紅光在棱鏡中傳播速度較大，在棱鏡中通過的距離也較短．8．有兩種單色光以相同的入射角從空氣進(jìn)入水中，折射角分別為θ1、θ2，它們在水中傳播相同的距離所用時間分別為t1、t2，則有()A．若t1>t2，則θ1>θ2 B．若t1<t2，則θ1<θ2C．若t1>t2，則θ1<θ2 D．若t1<t2，則θ1>θ2【答案】CD【解析】通過相同距離、時間長的速度小，則其折射率大，入射角相同時折射角就?。?．(2024年西安調(diào)研)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉試驗，在屏上視察到圖甲所示的條紋，僅變更一個試驗條件后，視察到的條紋如圖乙所示．他變更的試驗條件可能是()A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．增大雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源【答案】BC【解析】依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，要使條紋間距變大，可減小雙縫之間的距離，增大光的波長(即降低光的頻率)或增大雙縫到屏的距離，故B、C正確，A、D錯誤．10．(2024年天津重點中學(xué)聯(lián)考)如圖甲所示，每年夏季，我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是日光通過卷層云時，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()甲乙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，a光的臨界角較小D．用同一裝置做單縫衍射試驗，b光中心亮條紋更寬【答案】AB【解析】由題圖乙可知，太陽光射入六角形冰晶時，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a光的折射率小于對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錯誤；光的衍射中，波長越長，中心亮條紋越寬，故a光的中心亮條紋更寬，D錯誤．二、非選擇題(本題共6小題，共60分)11．(9分)某探討小組的同學(xué)依據(jù)所學(xué)的光學(xué)學(xué)問，設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域視察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好攔住P1、P2的像，同學(xué)們通過計算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要依據(jù)P3所插的位置，就可干脆讀出液體折射率的值，則：(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為________．(2)圖中P3、P4兩位置中________所對應(yīng)的折射率的值大．(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為________．【答案】(1)eq\r(3)(2)P4(3)1【解析】(1)依據(jù)折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，題中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)圖中P4對應(yīng)的入射角大于P3對應(yīng)的入射角，所以P4對應(yīng)的折射率大．(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處所對應(yīng)的折射率為1.12．(9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________________，再在視察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3________________，P4______________________.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＝______，并在圖中畫出正確完整的光路圖．【答案】被P2的像攔住攔住P1、P2的像攔住P1、P2、P3的像eq\r(2)【解析】通過作圖找出BC面上的反射點和AB面上的出射點，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．13．(9分)光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直．(真空中的光速c＝3.0×108(1)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度．(2)當(dāng)入射角變?yōu)?5°時，折射角變?yōu)槎啻螅?3)當(dāng)入射角增大或減小時折射率是否發(fā)生變更？請說明理由．【答案】(1)eq\r(3)eq\r(3)×108m/s(2)arcsineq\f(\r(6),6)(3)折射率不變，理由見解析【解析】(1)依據(jù)題意可得光路圖如圖所示．由反射定律有θ3＝θ1＝60°，又θ3＋θ2＝90°，所以θ2＝90°－θ1＝30°.n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,\r(3))m/s＝eq\r(3)×108m/s.(2)n＝eq\f(sinθ′1,sinθ′2)，sinθ′2＝eq\f(sin45°,\r(3))＝eq\f(\r(6),6)，θ′2＝arcsineq\f(\r(6),6).(3)介質(zhì)的折射率取決于介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率，與光的入射角和折射角無關(guān)，所以當(dāng)入射角增大或減小時，折射率不變．14．(9分)如圖，在注滿水的游泳池的底部有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m．從點光源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).(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，他的眼睛到池面的高度為2.0m．當(dāng)他看到正前下方的點光源A時，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)池邊的光線的入射角為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′是光線在水中的入射角．設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a.由幾何關(guān)系有sini′＝eq\f(a,\r(a2＋h2))，⑤x＋l＝a＋h′， ⑥式中h′＝2m．聯(lián)立③④⑤⑥式得x＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(\f(7,23))－1))m≈0.7m.15．(12分)如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜．有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最終從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)．求該玻璃的折射率．【答案】1.43【解析】如圖，依據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線肯定與入射光線平行．這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射．設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r.由折射定律有sini＝nsinr，①由正弦定理有eq\f(sinr,2R)＝eq\f(sini－r,R)，②由幾何關(guān)系，入射點的法線與OC的夾角為i.由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sini＝eq\f(L,R)，③式中L是入射光線與OC的距離．由②③式和題給數(shù)據(jù)得sinr＝eq\f(6,\r(205))，④由①③④式和題給數(shù)據(jù)得n＝eq\r(2.05)≈1.43.16．(12分)如圖所示，矩形ABCD為長方體水池橫截面，寬度d＝6m，高h(yuǎn)＝(2eq\r(3)＋1)m，水池里裝有高度為h′＝2eq\r(3)m、折射率為n＝eq\r(2)的某種液體，在水池底部水平放置寬度d′＝5m的平面鏡，水池左壁高b＝eq\r(3)m處有一點光源S，在其正上方放有一長等于水池寬度的標(biāo)尺AB，S上方有小擋板，使光源發(fā)出的光不能干脆射到液面，不考慮光在水池面上的反射，求在此橫截面上標(biāo)尺上被照亮的長度和液面