高中物理 第十三章限時檢測測試題 新人教版選修3-4

第十三章限時檢測本卷分第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選項中，有的小題只有一個選項符合題目要求，有些小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(·河北衡水中學(xué)高二檢測)檢查視力時人與視力表之間的距離應(yīng)為5m，現(xiàn)因屋子太小而使用一個平面鏡，視力表到鏡子的距離為3m，如圖所示，那么人到鏡中的視力表的距離和人到鏡子的距離分別為()A．5m,2m B．6m,2mC．4.5m,1.5m D．4m,1m答案：A2．表面附有油膜的透明玻璃片，當(dāng)有白光照射時，可在照射面及玻璃片的邊緣分別看到彩色圖樣，則這兩者()A．都是色散現(xiàn)象B．都是干涉現(xiàn)象C．前者是干涉，后者是色散D．前者是色散，后者是干涉答案：C解析：光線照射到透明玻璃片的表面時，光線在油膜的前后表面分別反射，形成薄膜干涉，可在照射面前邊看到彩色的條紋；同時，部分光線進(jìn)入玻璃在玻璃中反射，有部分光線從邊緣出來，玻璃片的邊緣相當(dāng)于棱鏡，發(fā)生色散，可從玻璃片的旁邊看到彩色圖樣，選項C正確．3．(·江蘇啟東中學(xué)高二檢測)下圖所示的4種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(灰黑色部分表示亮紋)．則在下面的四個圖中從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A．紅黃藍(lán)紫 B．紅紫藍(lán)黃C．藍(lán)紫紅黃 D．藍(lán)黃紅紫答案：B4．下面是四種與光有關(guān)的事實，其中與光的全反射有關(guān)的是()①用光導(dǎo)纖維傳播信號②用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查平面的平整度③一束白光通過三棱鏡形成彩色光帶④水面上的油膜呈現(xiàn)彩色A．① B．②④C．③④ D．②③答案：A解析：光導(dǎo)纖維利用光的全反射來傳播信號，白光通過三棱鏡是光的色散，平面平整度的檢查和水面上的彩色油膜是光的干涉現(xiàn)象，則選項A正確．5．高層建筑物外墻大量使用的幕墻玻璃，在白天時外面的人看不清室內(nèi)的物體，而室內(nèi)的人卻能較清楚地看見外面的景物，其原因是()A．在玻璃的外表面涂有增透膜B．在玻璃的外表面涂有高反膜(對光的反射率遠(yuǎn)大于透射的物質(zhì))C．在玻璃的外表面涂有能大量吸收光的物質(zhì)D．在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜答案：B6．(·沙頭角高二檢測)a、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)現(xiàn)b的折射線更靠近法線，由此可判定()A．a(chǎn)比b更容易發(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．由頻率大小進(jìn)一步可知，a頻率較小更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確．由n＝eq\f(c,v)可知介質(zhì)中va>bb，C項錯誤．由sinC＝eq\f(1,n)可知Ca>Cb，B錯誤．7．如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行，此玻璃的折射率為()A.eq\r(2) B．1.5C.eq\r(3) D．2答案：C解析：其光路圖如下圖所示，由幾何關(guān)系知r＝30°，折射率n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，故C正確．8．根據(jù)圖中的漫畫，判斷下列說法中正確的是()A．人看到的是魚的實像，位置變淺了些B．人看到的是魚的虛像，位置變淺了些C．魚看到的是人的實像，位置偏低了些D．魚看到的是人的虛像，位置偏高了些答案：BD解析：人看魚的光路如圖甲所示，因入射角i小于折射角r，則人將看到魚的虛像，且位置比實際情況變淺了些，B正確；魚看到人的光路如圖乙所示，因入射角i大于折射角r，則魚將看到人的虛像，且比實際位置要高，D正確．9．如圖是一個eq\f(1,4)圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達(dá)其上的所有光線．已知該棱鏡的折射率n＝eq\f(5,3)，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線()答案：B10．如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點．已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行答案：AC解析：由幾何關(guān)系可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.由折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(\f(\r(3),2),\f(1,2))＝eq\r(3)，A選項正確；在BC界面上，入射角為30°，臨界角的正弦值為sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)>sin30°，即C>30°，所以在F點，不會發(fā)生全反射，B選項錯誤；光從空氣進(jìn)入棱鏡，頻率f不變，波速v減小，所以λ＝eq\f(v,f)減小，C選項正確；由上述計算結(jié)果，作出光路圖，可知D選項錯誤．第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題5分，共15分．把答案直接填在橫線上)11．“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示．(1)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)并觀察了實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點a．燈絲與單縫和雙縫必須平行放置b．干涉條紋與雙縫垂直c．干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關(guān)d．干涉條紋的間距與光的波長有關(guān)以上幾點中，你認(rèn)為正確的是__________．(2)當(dāng)測量頭中的分劃板中心刻度對準(zhǔn)某條紋的中心時，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為________mm.(3)如果測量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示．則在這種情況下來測量干涉條紋的間距Δx時，測量值__________實際值．(填“大于”、“小于”或“等于”)答案：(1)ad(2)0.702(0.701－0.703均算對)(3)大于12．如圖所示，是利用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗得到的光路圖．玻璃磚的入射面AB和出射面CD并不平行，則(1)出射光線與入射光線__________．(填仍平行或不再平行)(2)以入射點O為圓心，以R＝5cm長度為半徑畫圓，與入射線PO交于M點，與折射線的延長線OQ交于F點，過M、F點分別向法線作垂線，量得eq\x\to(MN)＝1.68cm，eq\x\to(FE)＝1.12cm，則該玻璃磚的折射率n＝__________.答案：(1)不再平行(2)1.513．登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴(yán)重地?fù)p傷視力．有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡．他選用的薄膜材料的折射率為n＝1.5，所要消除的紫外線的頻率為γ＝8.1×1014Hz.(1)他設(shè)計的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是__________________________．(2)這種“增反膜”的厚度是______________．(3)請判斷以下有關(guān)薄膜干涉的說法正確的是()A．薄膜干涉說明光具有波動性B．如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)生的干涉條紋一定不平行C．干涉條紋一定是彩色的D．利用薄膜干涉也可以“增透”答案：(1)兩反射光疊加后加強(2)1.23×10－7m(3)A、D解析：為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射出來形成的光疊加后加強，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/γ＝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.干涉和衍射都證明光具有波動性，如果薄膜厚度均勻變化，則干涉條紋一定平行，白光的干涉為彩色條紋，單色光的干涉則為該色光顏色，當(dāng)膜的厚度為四分之一波長時，兩反射光疊加后減弱則會“增透”．三、論述·計算題(共5小題，共45分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(8分)空中有一只小鳥，距水面3m，其正下方距水面4m深處的水中有一條魚．已知水的折射率為4/3.(1)鳥從空中看到水中的魚離它的距離是多少？(2)魚在水中看空中的鳥離它的距離是多少？答案：(1)6m(2)8m解析：(1)首先作出鳥看魚的光路圖，如圖所示．由于是在豎直方向上看，所以入射角很小，即圖中的i和r均很小，故有tani＝sini，tanr＝sinr.由圖可得：h1tanr＝h′tani，h′＝h1tanr/tani＝h1sinr/sini＝eq\f(h1,n)＝4×eq\f(3,4)m＝3m則鳥看水中的魚離它：H1＝(3＋3)m＝6m(2)同理可得魚看鳥時：h″＝nh2＝3×eq\f(4,3)m＝4m則H2＝(4＋4)m＝8m15．(8分)為了減少光在透鏡表面由于反射帶來的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般用折射率為1.38的氟化鎂，為了使波長為5.52×10－7m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度．答案：1×10－7m解析：由于人眼對綠光最敏感，所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增透膜的厚度只使反射的綠光干涉相消，但薄膜的厚度不宜過大，只需使其厚度為綠光在膜中波長的eq\f(1,4)，使綠光在增透膜的前、后兩個表面上的反射光互相抵消．而光從真空進(jìn)入某種介質(zhì)后，其波長會發(fā)生變化．若綠光在真空中波長為λ0，在增透膜中的波長為λ，由折射率與光速的光系和光速與波長及頻率的關(guān)系得：n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0f,λf)，得λ＝eq\f(λ0,n)，那么增透膜厚度d＝eq\f(1,4)λ＝eq\f(λ0,4n)＝eq\f(5.52×10－7,4×1.38)m＝1×10－7m.16．(9分)(·高考江蘇物理，12)下圖是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片，相機的鏡頭豎直向上．照片中，水立方運動館的景象呈現(xiàn)在半徑r＝11cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的運動員手到腳的長度l＝10cm.若已知水的折射率n＝eq\f(4,3)，請根據(jù)運動員的實際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案：2.1m解析：設(shè)照片圓形區(qū)域的實際半徑為R，運動員的實際長為L，由折射定律nsinα＝sin90°由幾何關(guān)系sinα＝eq\f(R,\r(R2＋h2))，eq\f(R,r)＝eq\f(L,l)得h＝eq\r(n2－1)·eq\f(L,l)r取L＝2.2m，解得h＝2.1(m)(1.6～2.6m都算對)17．(10分)為從軍事工事內(nèi)部觀察到外面的目標(biāo)，在工事壁上開一長方形孔．設(shè)工事壁厚d＝34.64cm，孔的寬度L＝20cm，孔內(nèi)嵌入折射率n＝eq\r(3)的玻璃磚如圖所示，試問：(1)嵌入玻璃磚后，工事內(nèi)部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少？(2)要想使外界180°范圍內(nèi)景物全被觀察到，應(yīng)嵌入多大折射率的玻璃磚？答案：(1)120°(2)2解析：當(dāng)人眼處于底端左邊呈對角線向外看時，視野最大，光路如圖所示，又d＝34.64cm，L＝20cm，則tanβ＝eq\f(20,34.64)＝eq\f(1,\r(3))，所以β＝30°(1)折射定律eq\f(sinα,sinβ)＝eq\r(3)，所以α＝60°(2)要使視野的張角為180°，即α′＝90°，由折射定律得eq\f(sin90°,sinβ)＝n，所以n＝218．(10分)單色細(xì)光束射到折射率n＝eq\r(2)的透明球面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角i＝45°，研究經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后，又經(jīng)內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球面折射后射出的光線，如下圖所示(圖上已畫出入射光和出射光)．(1)在圖上大致畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向．(2)求入射光與出射光之間的夾角α(3)如果入射光是一束白光，透明球的色散情況與玻璃相仿，問哪種顏色光的α角最大，哪種顏色光的α角最小？答案：(1)參看解析；(2)30°；(3)紅光的α最大，紫光的α最小解析：(1)光線從入射到出射的光路如下圖所示