2018-2019学年高中物理 单元质量评估（三）（含解析）新人教版选修3-4.doc

单元质量评估(三) (第十三章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)1.(2018西城区高二检测)甲图是太阳光照射下，肥皂膜表面出现的彩色条纹；乙图是激光照射下，针尖的影子，它的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。下列说法正确的是()A.二者都是光的衍射现象B.二者都是光的干涉现象C.甲是光的干涉现象，乙是光的衍射现象D.甲是光的衍射现象，乙是光的干涉现象【解析】选C。太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，属于薄膜干涉现象，针尖障碍物的影子轮廓出现明暗相间的条纹是光波发生衍射引起的，故C正确。2.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是()A.红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B.红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C.红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D.红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大【解析】选D。光从水里射入空气时发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d，光的临界角为C，则光能够照亮的水面面积大小为S=(dtanC)2，可见，临界角越大的光，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项D正确。3.(2018成都高二检测)如图为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样，则()A.甲为蓝光的衍射图样B.乙为红光的干涉图样C.丙为红光的衍射图样D.丁为蓝光的干涉图样【解析】选D。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故甲、乙是衍射图样，且甲图为红光的单缝衍射图样，乙图为蓝光的衍射图样，故A、B错误；双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故丙、丁两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距x=Ld可知，波长越大，x越大，故丙图为红光的双缝干涉图样，丁图为蓝光的干涉图样，故C错误，D正确。故选D。4.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在一天晚上观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A.地球上有人用红色激光照射月球B.太阳照射到地球的红光反射到月球C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹【解析】选C。月全食时不可能有人用很大能量的红色激光照射月球，故A项错误；只有地球挡住了太阳光，才能形成月全食，不会是太阳光照射到地球，再反射到月球上，故B项错误；太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，符合物理原理，故C项正确；太阳光中的红光在月球表面不满足形成干涉的条件，故D项错误。5.(2018三明高二检测)单色光在真空中的传播速度为c，波长为0，在水中的传播速度是v，波长为，水对这种单色光的折射率为n。当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为1，折射角为2，下列说法中正确的是()A.v=cn，=0cvB.0=n，v=csin2sin1C.v=cn，=0vcD.0=n，v=csin1sin2【解析】选B。由题意可知，n=sin1sin2，又n=cv，所以v=cn=csin2sin1，又0=cf，而=vf，所以=vc0=0n，而0=n=cv。综上所述，只有B项正确。故选B。【补偿训练】用a、b、c、d表示四种不同颜色单色点光源，若:将a、b、c放在水中相同深度处，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大；则推断a、b、c、d的折射率正确的是()A.nbndncnaB.nbnandncC.na=nb=nc=ndD.nb=nand=nc【解析】选A。将a、b、c放在水中相同深度处，在水面上方同等条件下观测发现b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大，说明na、nb、nc相比nb最小，ncna；分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大，说明在b、c、d三种光中，b光的波长最长，频率最小，故nb、nc、nd相比，nb最小；a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大，说明na、nc、nd相比，nd最小；综上可知，nbndncna，故选项A正确。6.(多选)(2018白城高二检测)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线。则()A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失E.在玻璃中，a光与b光的传播的时间相等【解析】选A、B、D。通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，故C错误；a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，故B正确；由n=cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，故D正确。由n=cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，t=Rv，故E错误。所以A、B、D正确，C、E错误。7.如图所示，有玻璃三棱镜ABC，顶角A为30，一束光线a垂直于AB射入棱镜，由AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线间夹角为30，则棱镜的折射率为()A.12B.22C.3D.33【解析】选C。由题意可知，光线从玻璃射向空气中时，入射角为1=30，折射角为2=60，则玻璃的折射率n=sin2sin1=3。故选C。8.如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.sin+2sin2B.sin+2sin2C.sinsin(-2)D.sinsin(-2)【解析】选A。由几何关系可知入射角i=+2，折射角=2，所以该棱镜的折射率n=sin+2sin2，A正确。9.(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180后，在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90后，在P处将看到光亮【解题指南】偏振片A为起偏器，B为检偏器，当A、B的透振方向平行时透过B的亮度最大，垂直时没有光透过。【解析】选B、D。自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对。10.(多选)(2018长沙高二检测)如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知()A.射出c板后的两束单色光与入射光平行B.射到P点的光在玻璃中的折射率较大C.射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长D.若稍微增大入射角，光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射E.若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光【解析】选A、B、E。光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行，A正确；射到P点的光偏折程度比射到Q点的光偏折程度厉害，知射到P点的光在玻璃中的折射率较大，B正确；射到P点的光折射率较大，根据v=cn知，在玻璃中传播的速度较小，折射率大，则频率大，波长小，C错误；光从b板上表面射入到其下表面时的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，光线不可能在下表面上发生全反射，D错误；根据x=Ld知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折厉害，为射到P点的光，即蓝光，E正确。二、实验题(本大题共2小题，共12分)11.(6分)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。甲(1)在图乙中画出完整的光路图。乙(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=_(保留3位有效数字)。(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，对应其出射光线上的2枚大头针是P3和_(选填“A”或“B”)。丙【解析】(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖两平行边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播线路。光路图如图所示。(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为1，折射角为2，则sin 1=5.35.32+420.798，sin 2=2.22.22+3.620.521所以该玻璃砖的折射率n=sin 1sin 2=0.7980.521=1.53(3)由题图可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A。答案:(1)见解析图(2)1.53(说明:0.03范围内都可)(3)A12.(6分)(2018大兴区高二检测)在用双缝干涉测光的波长的实验时:(1)实验装置如图1所示，已知单缝与双缝间的距离L1，双缝与屏的距离L2，单缝宽d1，双缝间距d2。用测量头测量条纹间距时，采用累积的方法进行小量放大，将相邻6条亮纹依次标记为:第1条、第2条第6条，测得第1条亮纹中心到第6条亮纹中心间的距离，并计算出相邻的两条亮纹中心间的距离x，由此可以得出这次实验中所测得的单色光波长的表达式为=_。(用本题中提到的字母表示)(2)某同学在屏上观察到图2中(甲)图所示的条纹，之后他进行了某项操作，观察到的条纹变为(乙)图所示。则他进行的操作可能是_。A.将蓝色滤光片换为红色滤光片B.减小了双缝与屏的距离C.换了一个双缝间距更小的双缝D.将单缝向左移动一小段距离【解析】(1)干涉用到的是双缝间距以及双缝与屏的距离，故根据公式x=Ld可得，=xd2L2。(2)通过比较可知亮条纹间的宽度增大，故将蓝色滤光片换为红色滤光片，波长变长，根据x=Ld可知，亮条纹宽度增大，A正确；减小了双缝与屏的距离，即L减小，所以亮条纹宽度减小，B错误；换了一个双缝间距更小的双缝，即d减小，故亮条纹间距增大，C正确；将单缝向左移动一小段距离，对两条纹间的距离变化没有影响，故D错误。答案:(1)xd2L2(2)A、C【补偿训练】在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器的读数如图，为_mm。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，由手轮上的螺旋测微器再读出一读数。若实验测得第1条亮纹与第6条亮纹中心间的距离x=11.550 mm，双缝到屏的距离l=0.70 m，已知双缝间距d=0.20 mm。由计算式=_，求得所测光的波长为_m(保留两位有效数字)。【解析】固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度为11.30.01 mm=0.113 mm，所以读数为1.5 mm+0.113 mm=1.613 mm，由x=ld得光波的波长为:=dx5l=0.2010-311.55010-350.70 m=6.610-7 m答案:1.613dx5l6.610-7三、计算题(本大题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13.(8分)(2017全国卷)如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。【解析】如图所示，根据光路的对称性与光路的可逆性知，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行，故从半球面射入的折射光线，将从圆柱体中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i，折射角为r，由折射定律有:sini=nsinr；(2分)由正弦定理有:sinr2R=sin(i-r)R(2分)由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。设入射光线与OC的距离为L，由题设条件和几何关系有:sini=LR；(2分)由以上几式解得:sinr=6205，n=2.051.43(2分)答案:1.4314.(10分)(2018长沙高二检测)如图所示为一巨大的玻璃容器，容器底部有一定的厚度，容器中装有一定量的水，在容器底部有一单色点光源S，已知水对该单色光的折射率为n水=43，玻璃对该单色光的折射率为n玻璃=1.5，容器底部玻璃的厚度为d，水的深度为2d。(已知光在真空中的传播速度为c，波的折射定律sin1sin2=v1v2)求:(1)该单色光在玻璃和水中传播的速度。(2)水面形成的圆形光斑的半径(不考虑两个界面处的反射光线)。【解题指南】解答该题的思路为:(1)由n=cv可以求出光在水中的速度和在玻璃中的速度。(2)作出光路图，光在水与玻璃的接触面发生全反射，由几何关系求出R。【解析】(1)由n=cv可知，光在水中的速度为:v水=cn水=34c(1分)光在玻璃中的速度为:v玻=cn玻=23c(1分)(2)如图所示:光恰好在水和空气的分界面发生全反射时:sinC=1n水=34(1分)在玻璃与水的分界面上由:sinCsin=n玻n水解得sin=23(2分)由几何关系知:光斑的半径R=dtan+2dtanC(2分)又tan=sincos=sin1-sin2=255，tanC=sinCcosC=sinC1-sin2C=377(1分)故R=dtan+2dtanC=255+677d(2分)答案:(1)23c34c(2)255+677d15.(10分)(2017全国卷)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料