人教版选修3-4第13章《光》作业单元测试1

1、第十三章限时检测本卷分第I卷（选择题）和第n卷（非选择题）两部分。满分100分，时间90分钟。第I卷（选择题共40分）一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第 16 小题只有一个选项符合题目要求，第 710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得2分，有选错或不答的得 0分）1.对于以下光学现象或运用，说法错误的是（）A .自行车尾灯的内部构造实质是一列竖直排布的紧密的全反射三棱镜B 海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景C.夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象D 光导纤维的内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成

2、答案：B解析：海市蜃楼呈正立的虚像，B错误；根据光的传播特征可判A、C、D正确。2.（济南一中20142015学年高二下学期质检）如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃 砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是（）答案：A解析：A图中从玻璃射向空气可能发生全反射,A正确；B图中从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不会发生全反射，B错误；C图中光线在玻璃空气界面既有反射又有折射，因为是从光密介质进入光疏介质，折射角应大于入射角，C错误；D图中光线从空气射向玻璃，折射角应小于入射角，D错误。3如图所示为一个内侧面与外侧面平行，中空部分也为空气的三棱镜，将此三棱镜放在空气中，让一束单色

3、光沿平行底边BC方向入射到AB面上，光从AC面射出，在图示的出射光线中 （光线平行于B7CBC边）正确的是（）A .只能是C.只能是B .只能是D .都有可能答案：B解析：让一束单色光沿平行底边 BC方向入射到AB面上，根据平行玻璃砖的光学特性 可知，射入中空部分的光线与入射光线平行，从中空部分射出AC面时，出射光线也与入射光线平行，所以在图示的出射光线应是，故B正确，ACD错误。4如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器 形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（）mm

4、 IIIIII IIIIIII muA .红黄蓝紫B .红紫蓝黄C.蓝紫红黄D .蓝黄红紫答案：B解析：从图样可以看出从左数第 1、3个图为干涉图样，由 Ax = L入可知，从左数第1d个图为红光的干涉图样，第 3个图为蓝光的干涉图样；第 2、4个图为衍射图样，且第 4个 图衍射明显，故第 4个图应为黄光的衍射图样，故选 B。5.太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定装置可观察太阳光谱，如图所示是一 简易装置。一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱的七色光带。逐渐增大平面

5、镜倾斜程度，各色光陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光是( )A .红光-紫光红光C.红光-紫光紫光B .紫光-D .紫光-T红光乍红光红光紫光答案：C解析：如题图所示，红光的折射率小，偏折程度小，所以在墙面上应在上方；增大平面 镜的倾斜程度时，入射到水面上的入射角增大，又由于紫光的临界角小，所以首先达到紫光 的临界角，故紫光先消失，C正确。6如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的 四个灯泡，一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是（）水面A .红光C.蓝光答案：D一红黄蓝紫t q r Bi 二二,

6、 q 三B .黄光解析：从空气中观察灯泡时，灯泡P发出的光经水面折射后进入观察者的眼睛，折射光线的延长线交于P点，P就是灯P的虚像,P 的位置比实际位置P离水面的距离要近些，如图所示。当入射角B较小时，P的位置在P的正上方，有:d . dSina=_h2 + d2, Sin3=_H2+ d2,n=H2+ d2 h2+ d2H1竖直向下看时，d接近于零，故n=h，即：h=nH因紫光的折射率最大，故紫光的视深最小。7如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有（起偏器上用箭头表示其透射方向）（）答案：ABD解析：自然光通过起偏器后成为偏振光，时能够通过，否则不能通过，所以A、B

7、、当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行D正确。D 紫光&两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（o 3。下列结论中正确的是（）A .光束b的频率比光束a的频率高B .在水中的传播速度，光束a比光束b小C.水对光束a的折射率比水对光束 b的折射率小D .若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大答案：AC解析：由题图可知na= 沁，nb= 空 由于a 3,故naAXb答案：BC解析：根据色散形成的光谱，可知fafb,从b所以b更容易产生衍射，故 B正确；c1nanb,根据n= c，所以Vavb，故选项A错误；sinC =1，所以b光的临界角大，a光更

8、容vn易发生全反射，故选项 C正确；根据 Ax= d入可知，Axasin30 ；n 3即C30 ,所以在F点，不会发生全反射， B选项错误；光从空气进入棱镜，频率 f不变， 波速v减小，所以 匸*减小，C选项正确；由上述计算结果，作出光路图，可知D选项错误。第H卷(非选择题 共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11. 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫 外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n= 1.5,所要消除的紫外线的频率为

9、14f = 8.1 X 10 Hz。(1) 他设计的这种“增反膜”所依据的原理是 。(2) 这种“增反膜”的厚度是 。(3) 请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是()A 薄膜干涉说明光具有波动性B 如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行C.干涉条纹一定是彩色的D利用薄膜干涉也可以“增透”答案：(1)两反射光叠加后加强(2)1.23 X 107m (3)A、D解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则光程差(大小等于薄膜厚度 d的2倍)应等于光在薄膜中的波长X的1整数倍，即2d = N入(N= 1,2 ,)，因此，膜的厚度至少是紫外线在

10、膜中波长的紫外线在真空中的波长是X= c/f= 3.7X 10 ?m。在膜中的波长是 入=Xn = 2.47X 10 ?m,故膜的厚度至少是1.23 X 10 _7m。干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉 条纹一定平行，白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”。12. 如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，0A是画在纸上的直线，他在直线 OA适当位置先后竖直插上P2两枚大头针，如图所示放上玻璃砖 (如粗 黑线所示），然后插上P3、P4大头针。（1）其中他确定 P3大头针位置的方法应当 。

11、（2）若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。 该同学还用圆规做了一个以0为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆（如图中虚线所示）。请算出玻璃砖的折射率 n=。1 -ki.r、1r1、/11L%xsr t-.fl二 答案：透过玻璃砖看，使 P3挡住Pi、P2的像。（2）1.5解析：（1）透过玻璃砖看使P3大头针挡住Pi、P2两枚大头针的像如图所示，光从玻璃射入空气的入射角为：0! = / BOC,折射角为：Q=z DOE，根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为：门=警，设半圆玻璃砖的半径为R,由几sin 0i何知识可得：sin 0=BC，sin 0=厝，从图中可以看出：BC=4，代入数据联

12、立解得：n=代13. 在用双缝干涉测光的波长 实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距d= 0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距 离L = 700mm。然后，接通电源使光源正常工作。怎鼻“进现API 清床虫屋日慮m曰亍三尹甲（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺上的读数xi = 1.16mm ;接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙 所示，此时图丙（b）中游标尺上的读数 x2=m

13、m ;利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离 Ax = mm ;这种色光的波长Anm。答案：（1）15.02 （2）2.316.6X 102解析：（1）主尺读数为15mm，游标尺读数为1 x 0.02mm = 0.02mm二者相加即可（2）由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙的（a）图中的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图丙的（a）图中，中央刻线所对亮纹、X2 X1，“、亠Ax d2为 n=7,贝U Ax = 2.31mm，光的波长 匸 = 6.6X 10 nm。n 1L三、论述 计算题 洪4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明

14、、方程式和重要演 算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）14. （9分）用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间的距离 d = 0.1mm,双缝到屏的距离1 = 6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长入是多少？假如把整个装置放入折射率是彳的水中，这时屏上的条纹间距是多3少？答案：6.3X 10 7m 2.8X 10 2m解析：由条纹间距 Ax,双缝间距离d，双缝到屏的距离I及波长入的关系，可测光波的 波长。同理，知道水的折射率，可知该波在水中的波长，然后由d、Ax、I、入的关系，可求条纹间距。由Ax=寸

15、人可以得出，红光的波长入3 26.0X= d 站 10 X3.8 x 10 m= 6.3X 10-7m激光器发出的红光的波长是6.3x 107m。X，由光的特点可知:如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速发生改变，但频率不变。由此可知=基，而c= nc v vntt . 丄 6.3X 107x 37则入=n=4 m= 4.7x 10 m这时屏上条纹的间距是=d%6.0 X 4.7 X 100.1 X 103-7m = 2.8 X 1015. （10分）一厚度为h的大平板玻璃水平放置， 其下表面贴有一半径为 r的圆形发光面, 在玻璃板上表面

16、放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线（不考虑反射），求平板玻璃的折射率。答案：n 71+解析：如图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A点折射，根据折射定律有nsin 0= sin a式中，n是玻璃的折射率，0是入射角，a是折射角。现假设A 恰好在纸片边缘。由题意，在 A点刚好发生全反射，故na= 2设AA线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有.一 Lsin 0=22VL2+ h2由题意，纸片的半径应为R= L + r联立以上各式得甘；1 + R.216. （11分）Morpho蝴蝶

17、的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为 光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图（如图）。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间to答案:_2n1 2d_ c jn2 sin2iccosi解析：设光在鳞片中的折射角为y折射定律sini = nsi门丫在鳞片中传播的路程li =ll鑒传播速度v=-，传播时间t1=J2 解得 tl = j；dsin一细束光线在 O点左侧与O相距的C处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻 璃砖射出点的位置。答案：,2RJ3光线从O点右侧G点射出时，OG = OC = R，射到G点的光有一部分被反射，沿 原路返回到达C点射出。解析：(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于 全反射的临界角 0,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图由全反 射条件有i同理，在空气中的传播时间t2= -2hiccosi2n2d贝 U t = ti + t2= -_2. 2十2h-小2 sin2i ccosi17. (12分)一个半圆柱形