浙江專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章光過關(guān)檢測新人教版選擇性必修第一冊

第四章過關(guān)檢測(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題Ⅰ(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分)1.下列說法正確的是()A.全息照相利用了激光的衍射成像B.激光測距是利用激光的平行度好C.用激光“焊接”剝落的視網(wǎng)膜利用了激光的相干性好D.激光刻錄利用激光的亮度高答案B解析全息照相利用了激光相干性好的特性,故選項A錯誤;激光測距是利用激光的平行度好,故選項B正確;用激光“焊接”剝落的視網(wǎng)膜利用了激光的能量較高、沿直線傳播的特點(diǎn),故選項C錯誤;激光刻錄利用激光的平行度好,故選項D錯誤。2.關(guān)于下列現(xiàn)象所涉及的光學(xué)學(xué)問,下列說法正確的是 ()A.圖甲檢查工件的平整度是利用光的衍射現(xiàn)象B.醫(yī)用內(nèi)窺鏡是利用光的干涉現(xiàn)象C.圖乙在坦克內(nèi)壁上開孔安裝玻璃是利用光的折射現(xiàn)象擴(kuò)大視野D.泊松亮斑是由光的偏振現(xiàn)象產(chǎn)生的答案C解析題圖甲檢查工件的平整度是利用光的干涉現(xiàn)象,故選項A錯誤;醫(yī)用內(nèi)窺鏡是利用光的全反射現(xiàn)象,故選項B錯誤;題圖乙在坦克內(nèi)壁上開孔安裝玻璃是利用光的折射現(xiàn)象擴(kuò)大視野,故選項C正確;泊松亮斑是由光的衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的,故選項D錯誤。3.右圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖,ABCDE為五棱鏡的一個截面,AB⊥BC,光線垂直AB射入,分別在CD和EA上發(fā)生反射,且兩次反射的入射角相等,最終光線垂直BC射出,若兩次反射都為全反射,則該五棱鏡的折射率()A.最小值為2 B.最大值為2C.最小值為1sin22.5°答案C解析設(shè)入射到CD面上的入射角為θ,因為在CD和EA上發(fā)生反射,且兩次反射的入射角相等,依據(jù)幾何關(guān)系有4θ=90°,解得θ=22.5°,依據(jù)sinθ=1n,解得最小折射率n=14.市場上有種燈具俗稱“冷光燈”,用它照耀物品時能使被照物品產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低,從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的緣由之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜(氟化鎂),這種膜能消退不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線,以λ表示此紅外線的波長,則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()A.18λ B.14λ C.12λ答案B解析為減小反射的熱效應(yīng)顯著的紅外線,則要求紅外線在薄膜的前后表面反射后疊加作用減弱,即路程差為半波長的奇數(shù)倍,故薄膜的最小厚度為紅外線在該薄膜中波長的145.下圖分別為紅光和綠光在相同條件下的干涉和衍射圖樣。下列推斷正確的是()A.甲圖是綠光的衍射圖樣B.乙圖是紅光的干涉圖樣C.丙圖是紅光的衍射圖樣D.丁圖是綠光的干涉圖樣答案C解析雙縫干涉的圖樣是明暗相間的干涉條紋,全部條紋寬度相同且等間距,故甲圖和乙圖是雙縫干涉現(xiàn)象,依據(jù)雙縫干涉條紋間距Δx=ldλ,可知波長λ越大,Δx6.一束光照耀究竟面有涂層的平行玻璃磚上表面,經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出,光線分為a、b兩束,如圖所示。下列說法正確的是()A.在玻璃中a光的傳播速度大于b光的傳播速度B.在真空中,遇到障礙物時b光更簡單產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象C.增大空氣一側(cè)的入射角,a光線先消逝D.在真空中用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉試驗,a光的條紋間距大于b光的條紋間距答案B解析光路圖如圖所示,在玻璃磚上表面折射時,a光的偏折程度較大,則a光的折射率較大,由v=cn知,在玻璃中a光的傳播速度小于b光的傳播速度,故選項A錯誤;由于b光的偏折程度較小,故其折射率較小,所以其波長較長,波動性較強(qiáng),遇到障礙物時b光更簡單產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象,故選項B正確;兩列光折射后經(jīng)反射再從玻璃進(jìn)入空氣折射,由幾何關(guān)系可知第一次折射的折射角等于其次次折射的入射角,依據(jù)光路的可逆性可得兩列光均不能發(fā)生全反射,故兩列光不會消逝,故選項C錯誤;a光的折射率大,頻率大,則波長小,依據(jù)Δx=ld7.在透亮的勻稱介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡,O為球心,一束包含a、b兩種單色光的細(xì)光束從介質(zhì)射入氣泡,A為入射點(diǎn),之后a、b光分別從C、D兩點(diǎn)射向介質(zhì),細(xì)光束在A點(diǎn)的入射角為30°,介質(zhì)對a光的折射率n=2,下列說法正確的是 ()A.在該介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的傳播速度大B.a光射出空氣泡后的傳播方向相對于射入空氣泡前的傳播方向偏轉(zhuǎn)角為30°C.當(dāng)a光通過單縫時,若縫的寬度小于a光波長,a光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D.若由a光和b光組成的一束細(xì)光束從空氣斜射向水中,在不斷增大入射角時,a的折射光會先消逝答案B解析依據(jù)光在A點(diǎn)的折射可知,a光的偏折角大于b光的偏折角,所以a光的折射率大于b光的折射率,由v=cn得知,在該介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的傳播速度小,選項A錯誤;設(shè)a光在A點(diǎn)的入射角為i,折射角為ra,由折射定律得n=sinrasini,得sinra=nsini=2sin30°=22,得ra=45°,依據(jù)光路可逆性和幾何學(xué)問可知,a光線從C點(diǎn)射出時,入射角和折射角分別等于A點(diǎn)折射時折射角和入射角,則偏向角為θ=2(二、選擇題Ⅱ(本題共3小題,每小題4分,共12分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)8.把一個曲率半徑很大的凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上,讓單色光從上方射入(如圖甲),這時可以看到亮暗相間的同心圓(如圖乙),這個現(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)()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答案AC解析當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋,當(dāng)光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋。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,同一級圓環(huán)的半徑變大;相反,凸透鏡的曲率半徑變小,同一級圓環(huán)的半徑變小,故選項A正確,B錯誤;改用波長更長的單色光照耀,出現(xiàn)同一級亮紋的光程差變大,空氣層厚度應(yīng)變大,所以要使同一級圓環(huán)的半徑變大,可以改用波長更長的單色光照耀,故選項C正確,D錯誤。9.如圖所示,水下光源S向水面A點(diǎn)放射一束光線,折射光線分別為a、b兩束,則()A.a、b兩束光相比較,在真空中a光的波長較長B.在水中a光的速度與b光的一樣大C.若保持入射點(diǎn)A位置不變,將入射光線順時針旋轉(zhuǎn),從水面上方視察,b光先消逝D.用同一雙縫干涉試驗裝置分別用a、b光做試驗,a光干涉條紋間距大于b光干涉條紋間距答案ACD解析由題圖可知,兩光束的入射角i相同,折射角有ra<rb,依據(jù)折射定律可知折射率na<nb,水對b光的折射率較大,b光的頻率更大,則在真空中a光的波長較長,b光的波長較短,故選項A正確;由公式v=cn分析得知,在水中a光的速度比b光的速度大,故選項B錯誤;a光的折射率小,依據(jù)臨界角公式sinC=110.共享單車的尾燈反光標(biāo)記的截面如圖甲所示,它是一塊鋸齒形的透亮材料,鋸齒形態(tài)為等腰直角三角形,直角邊長為a,折射率為n1。某同學(xué)取來做光學(xué)演示,如圖乙所示,將尾燈平放在折射率為n2(n1<n2)的液體上方,用平行光束向下豎直照耀,有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的表述及其說明正確的是()A.尾燈在液面以上時,上表面比較光明,光在尾燈上表面發(fā)生鏡面反射B.尾燈在液面以上時,上表面比較光明,光在尾燈下表面發(fā)生全反射,透亮材料折射率n1≥2C.尾燈鋸齒狀部分入液深度為h時h<2a2,有明暗條紋,明紋總寬度為x=4D.尾燈鋸齒狀部分全部在液面以下時,上表面比較暗,尾燈上表面無反射光答案BC解析尾燈在液面以上時,光線垂直射到上表面后沿直線射到下表面的直角邊上,然后通過鏡面反射到另始終角邊上,再通過另始終角邊的反射豎直向上射出上表面,則可看到下表面比較光明,光在尾燈下表面發(fā)生全反射,此時滿意C≤45°,即n1≥2,選項A錯誤,B正確;如圖所示,光線射到直角邊上時,在液體上部分的光線仍舊發(fā)生全反射,通過另始終角邊射回到空氣中,我們看到的此部分是明紋,而射到液面以下部分的光線,由于n1<n2可知部分光線會發(fā)生折射而射入液體中,我們看到的是暗條紋,則由幾何關(guān)系可知,四個等腰三角形中看到的亮紋總寬度是4×2(acos45°-h)=42a-8h,選項C正確;尾燈鋸齒狀部分全部在液面以下時,尾燈上表面仍有反射光,但是上表面比較暗,選項D錯誤。三、非選擇題(本題共7小題,共60分)11.(4分)如圖所示,在楊氏雙縫干涉試驗中,選用激光的頻率為6.0×1014Hz,測得屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為1.25×10-6m,則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用頻率為8.0×1014Hz的激光進(jìn)行上述試驗,保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將(選填“變寬”“變窄”或“不變”),已知光速c=3×108m/s。

答案暗條紋變窄解析已知屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差,結(jié)合c=λf可知n=1.25×10-6mλ12.(6分)在用插針法測定玻璃的折射率的試驗中,甲、乙兩位同學(xué)分別運(yùn)用矩形玻璃磚和梯形玻璃磚進(jìn)行試驗。(1)甲同學(xué)在紙上畫出的界面aa'、bb'與矩形玻璃磚位置的關(guān)系如圖甲所示,若其他操作均正確,且以aa'、bb'為界面畫光路圖,則測得的折射率與真實值相比(選填“偏大”“偏小”“不變”或“可能偏小、偏大或不變”)。

(2)乙同學(xué)運(yùn)用梯形玻璃磚經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖乙所示,其垂直投影平面圖如圖丙所示。該玻璃磚的折射率n=。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象,乙同學(xué)用梯形玻璃磚又做了兩次試驗,經(jīng)正確操作共插好了8枚大頭針,如圖丁所示,圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針,其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和(選填“A”或“B”)。

答案(1)可能偏小、偏大或不變(2)1.51(1.48~1.54都算對)(3)A解析(1)甲同學(xué)的測量可能出現(xiàn)三種可能,光路圖如圖所示,當(dāng)出射點(diǎn)為c時,測量值與真實值相同;當(dāng)出射點(diǎn)在c左側(cè)時,測量值小于真實值;當(dāng)出射點(diǎn)在c右側(cè)時,測量值大于真實值。故丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比可能偏大、偏小或不變。(2)作圖如下,假設(shè)每小格邊長為1,由n=sinαsinγ得n=5.(3)由P1P2射入后,第一次折射時入射角大于折射角,其次次折射時折射角大于入射角,經(jīng)過A點(diǎn)。13.(8分)我們用以下裝置來做用雙縫干涉測量光的波長的試驗。(1)光具座上放置的光學(xué)元件如下圖所示,M為。

(2)在本試驗中,測量Δx是本試驗的關(guān)鍵,視察圖像,在實際操作中Δx的測量應(yīng)選下圖中的(選填“甲”或“乙”)圖。

甲乙(3)已知試驗所用的測量頭由分劃板、滑塊、目鏡、手輪等構(gòu)成,運(yùn)用50分度的游標(biāo)卡尺。某同學(xué)在勝利視察到干涉圖像后,起先進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。從目鏡中視察干涉圖像,同時調(diào)整手輪,總共測量了5條亮紋之間的距離,初末位置游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙和丁所示,則相鄰兩條亮紋的間距Δx=mm。

丙丁(4)為了增加光屏上相鄰兩條紋之間的距離,可以。

A.增大單縫與雙縫之間的距離B.增大雙縫與毛玻璃之間的距離C.將紅色濾光片改為綠色濾光片D.增大雙縫之間的距離答案(1)濾光片(2)乙(3)1.99(4)B解析(2)在實際操作中標(biāo)度線在明條紋中簡單視察,且先測量3Δx的長度再除以3,得出的Δx誤差更小,故選乙圖。(3)初末位置游標(biāo)卡尺的示數(shù)分別為5mm+0.02mm×23=5.46mm,13mm+0.02mm×20=13.40mm,則條紋間距Δx=13.40mm-5(4)依據(jù)Δx=ldλ可知,增大單縫與雙縫之間的距離,對條紋間距無影響,選項A錯誤;增大雙縫與毛玻璃之間的距離,即增大l,可增大條紋間距,選項B正確;將紅色濾光片改為綠色濾光片,則波長λ變小,則條紋間距變小,選項C錯誤;增大雙縫之間的距離,則d14.(9分)下圖為雙縫干涉測量光的波長的試驗示意圖,雙縫S1和S2間距為0.80mm,雙縫到屏的距離為0.80m,波長為500nm的單色平行光垂直入射到雙縫S1和S2上,在屏上形成干涉條紋,中心軸線OO'上方第一條亮紋中心位置在P1處,第三條亮紋中心位置在P2處,現(xiàn)有1號、2號蟲子分別從S1和S2同時動身,以相同速度沿垂直屏的方向飛行,1號蟲子到達(dá)屏后,沿屏直線爬行到P1,2號蟲子到達(dá)屏后,沿屏直線爬行到P2,假定兩只蟲子爬行速度均為10-3m/s,則兩只蟲子運(yùn)動的時間差為多少?答案0.2s解析相鄰亮條紋的間距為Δx=ldλ=0.O'P1的間距為x=0.5mmO'P2的間距為x'=3x=1.5mm1號蟲子爬行的時間為t1=x2號蟲子爬行的時間為t2=x兩只蟲子飛行的時間相同,因此兩只蟲子運(yùn)動的時間差為Δt=t2-t1=x'-x-d15.(9分)如圖所示,直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡,然后垂直于AC邊射出。(1)求棱鏡的折射率。(2)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變,漸漸減小入射角,直到BC邊上恰好有光線射出。求此時AB邊上入射角的正弦。答案(1)3(2)3解析(1)光路圖及相關(guān)量如圖所示。光束在AB邊上折射,由折射定律得sinisinα=n,式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知α+β=60°,由幾何關(guān)系和反射定律得β=β'=∠B,則(2)設(shè)變更后的入射角為i',折射角為α',由折射定律得sini'sinα'=n,依題意,光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θc,且sinθc=1n,由幾何關(guān)系得θc=16.(12分)右圖為某種透亮介質(zhì)的截面圖,△AOC為等腰直角三角形,BC為半徑R=10cm的四分之一圓弧,AB與水平面屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)。由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O,在AB分界面上的入射角i=45°,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個亮斑。已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為n1=233,n2=(1)推斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色。

(2)求兩個亮斑間的距離。

答案(1)在AM處產(chǎn)生的亮斑顏色為紅色,在AN處產(chǎn)生的亮斑顏色為紅色與紫色的混合色

(2)(52+10)cm

解析(1)設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2,sinC1=1n1=32,C1=60°,同理C2=45°,i=45°=C2,i=45°<C1,所以紫光在AB面發(fā)生全反射,而紅光在AB面一部分折射,一部分反射,且由幾何關(guān)系可知,反