第四章《光》单元检测（解析版）

《第四章光》单元检测班级：姓名：学号：成绩：（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．如图所示，某同学在阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹。下列说法正确的是（）A．肥皂膜厚度是均匀的B．彩色条纹是光的衍射产生的C．彩色条纹是光的干涉产生的D．如果换成单色光则观察不到条纹【答案】C【详解】A．因受重力的作用肥皂膜厚度上部较薄，A错误；BC．彩色条纹是光的干涉产生的，B错误，C正确；D．如果换成单色光则可观察到明暗相间的条纹，D错误；故选C。2．如图所示，一束复色光经玻璃三棱镜后分开成a、b、c和d四种单色光。用这四种单色光分别作为双缝干涉实验的光源。下列说法正确的是（）A．d光的频率最高 B．a光在棱镜中的速度最大C．d光产生的干涉条纹宽度最大 D．a光产生的干涉条纹宽度最大【答案】C【详解】A．根据光路图可知，a光的偏折角最大，d光的偏折角最小，则a光的折射率最大，d光的折射率最小，a光的频率最大，d光的频率最小，故A错误；B．根据可知，a光在棱镜中的速度最小，故B错误；CD．根据可知，d光频率最小，波长最长，干涉条纹宽度最大，故C正确，D错误。故选C。3．如图所示为双缝干涉实验示意图。实验过程中分别进行了两步操作。第一步操作：用两块滤光片（红色滤光片和蓝色滤光片）分别挡住双缝的上下两半Ⅰ和Ⅱ；第二步操作：再用不透光的挡板挡住b缝。则下列说法中正确的是（）A．完成第一步操作后，光屏上出现的是图（C），且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹B．完成第一步操作后，光屏上出现的是图（B），且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹C．完成第二步操作后，光屏上出现的是图（C），且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹D．完成第二步操作后，光屏上出现的是图（B），且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹【答案】B【详解】操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现（b）图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙是蓝色条纹，操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为（c）图案，再结合波长关系可知丙是红色条纹，丁是蓝色条纹，故B正确，ACD错误。故选B。4．如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构，光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则（）A．翅膀灿烂闪烁是光的色散现象B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象C．光经翅脊反射后的频率变为原来的D．光在空气中的波长约是在翅脊中波长的1.5倍【答案】D【详解】AB.翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度、材质、还是它树状脊脉上的“台阶结构”的位置，都适合蓝色光发生相干干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光干涉的产物，故AB错误；C.光经过反射后的频率不变，故C错误；D.因为翅膀折射率为1.5，所以光在空气中的速度和翅脊中速度之比为1.5，由于频率不变，波长和波速成正比，所以光在空气中的波长约是翅脊中波长的1.5倍，故D正确。故选D。5．如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量。图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部。已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（）A．透明塑料的折射率应小于B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区C．油量增加时，亮区范围变大D．若入射光由红光换为绿光时，亮区范围不变【答案】D【详解】A．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率即透明塑料的折射率应大于，A错误。B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，B错误；C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，C错误；D．若入射光由红光换为绿光时，不影响光线在界面处发生全反射，则亮区范围不变，D正确。故选D。6．我国某企业正在全力研发“浸没式光刻”光刻机。原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长，提高分辨率的技术，如图所示。若浸没液体的折射率为1.5，当不加液体时光刻胶的曝光波长为199nm，则加上液体后，该曝光光波（）A．在液体中的传播频率变为原来的B．在液体中的传播速度变为原来的1.5倍C．在液体中的曝光波长约为133nmD．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的【答案】C【详解】A．频率由光源决定，光由空气进入该液体中传播时，光波频率不变，故A错误；B．光在液体中的传播速度为解得故B错误；C．加上液体时光刻胶的曝光波长为不加液体时，有c=λ0f联立代入数据可得故C正确；D．由上分析可知，在液体中曝光光波的传播速度变为原来的，而传播距离不变，所以在液体中所需的时间变为原来的，故D错误。故选C。7．如图所示为双缝干涉部分示意图，双缝间距为d，双缝至屏的距离为，整个装置处于某种均匀透明介质中。若单色光在真空中波长为，经过测量得到相邻两条亮条纹间距，则可知该均匀透明介质的折射率为（）A．n＝4 B．n＝3 C．n＝2 D．n＝1.5【答案】C【详解】设单色光在透明介质中的波长为，由根据公式可得联立可得故选C。8．如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为（）A．电流表的示数变大，电压表的示数变小B．电流表的示数变大，电压表的示数变大C．电流表的示数变小，电压表的示数变大D．电流表的示数变小，电压表的示数变小【答案】B【详解】光沿轴线照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，光屏上光的亮度从亮到暗，因此导致光敏电阻的阻值从小到大，则电路中总电阻增大，那么总电流减小，外电压则增大，因此电压表示数变大，而R1两端的电压变小，所以R2两端的电压在增大，故电流表示数变大，故B正确，ACD错误。故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说法正确的是（）A．图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件B．若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变宽C．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起D．用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环【答案】AD【详解】A.图甲是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件，故A正确；B.根据条纹间距公式如果换用频率更大的单色光，则光的波长变短，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变窄，故B错误；C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明亮条纹提前出现，说明被检查的平面在此处出现了凹陷，故C错误；D.用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，牛顿环中的空气厚度不是均匀变化，空气膜厚度增加的越来越快，则亮条纹会提前出现，所以得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环，故D正确。故选AD。10．如图，在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心；一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，细光束在A点的入射角为，a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的光偏转角为，下列说法中正确的是（）A．在该介质中，a光的传播速度比b光的传播速度大B．当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光不能发生明显衍射现象C．介质对a光的折射率D．若逐渐增大图中的入射角i，空气泡中率先消失的是a光【答案】CD【详解】A．根据光在A点的折射，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，由可知，在该介质中，a色光的传播速度比b色光的传播速度小，故A项错误；B．根据明显衍射的条件可知，当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光能发生明显衍射现象，故B项错误；C．设a光在A点的入射角为i，折射角为r，根据光路可逆性和几何知识可知，a光从C点射出时，入射角和折射角分别等于A点折射角和入射角，则对于偏转角有解得由折射定律得解得故C项正确；D．由公式可知，折射率大的临界角小，而由上述分析可知，a光的折射率大，所以a光的临界角小，a光先发生全反射，故D项正确。故选CD。11．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，双缝、之间的距离是，P为光屏，双缝到屏的距离为1.2m。用绿色光照射单缝S时，可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为。若相邻两条亮条纹中心间距为，则下列说法正确的是（）A．为B．增大双缝到屏的距离，将变大C．改用间距为的双缝，将变大D．换用红光照射，将变大【答案】ABD【详解】A．第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为，则相邻两条亮条纹中心间距为故A正确；B．根据双缝干涉的各条纹距离可知，增大双缝到屏的距离，将变大，故B正确；C．由可知，增大双缝的距离d，将变小，故C错误；D．绿色换用红光照射，即光的波长变长，由知将变大，故D正确；故选ABD。12．如图边长为a的立方体透明材料中心处安装一红色点光源，点为上表面的中心，透明材料对该单色光的折射率为，光在真空中的传播速度为c，不考虑二次反射，则（）A．在点观察到的深度为B．光从立方体中射出需要的最短时间为C．光从立方体射出的区域面积占立方体表面积的D．若点光源发出蓝光，透明材料表面有光出射的区域面积将增大【答案】AB【详解】A．根据视深公式可得，在点观察到的深度为故A正确；B．根据公式可得，光在立方体中的传播速度为由题意可知，光在立方体中传播的最短距离为则光从立方体中射出需要的最短时间为故B正确；C．根据题意，由公式可得则由几何关系可得，光从立方体一侧射出的区域半径为光从立方体一侧射出的区域面积为光从立方体射出的区域面积与立方体表面积的比值为故C错误；D．蓝光的频率比红光的大，透明材料对蓝光的折射率比红光的大，由可知，蓝光的临界角比红光的小，则透明材料表面有光出射的区域面积将减小，故D错误。故选AB。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从镜的右侧观察P1和P2的像。（1）此后正确的操作步骤是____A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图____选填（“乙”或“丙”），所测玻璃折射率的表达式n=____（用代表线段长度的字母ED、FG表示）。【答案】

BD##DB

丙

【详解】（1）[1]根据题意可知，然后应插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住和、的像，从而确定出射光线，故此后正确的操作步骤为BD。（2）[2]根据题意，过、做一条直线与AC变相交于H，并以入射点O为圆心做一个圆，与入射光线相交D，与OH连线的延长线相交于G，过O点做法线，过D点做法线的垂线交于E，过G点做法线的垂线交于F，由图可知，，可得，仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率，图丙所示；[3]根据几何关系可得，折射率为14．我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是_________。A．A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间C．A处为双缝，B处为单缝、滤光片在遮光筒内D．A处为单缝，B处为双缝、滤光片在A和B之间（2）已知双缝间距，双缝到毛玻璃屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A，B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为，在B位置时游标卡尺读数为_________mm，相邻两条纹间距_________mm（计算结果保留2位有效数字）；②该单色光的波长_________m；（计算结果保留2位有效数字）【答案】

B

16.4

0.88

【详解】（1）[1]从左向右的实验装置是光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、光屏。故选B。（2）[2]B位置游标卡尺主尺读数为1.60cm=16.0mm，游标尺的最小分度为0.1mm，游标尺读数为故B位置时游标卡尺读数为[3]相邻两条纹间距为（3）[4]根据条纹间距公式有解得15．如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。（1）若A光在折射率为n=1.5的介质中波长为410-7m，则P点是亮条纹还是暗条纹；（2）若B光在某介质中的波长为3.1510-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点是亮条纹还是暗条纹。【答案】（1）暗条纹；（2）明条纹【详解】（1）由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变，故根据求得k＝3.5于是P点出现暗条纹。(2）对B光由临界角为37°可知故根据求得于是P点出现明条纹16．手机屏会发出一种对眼睛危害较大的蓝光。某同学用所学知识为眼镜设计“增反膜”来减小蓝光对眼睛的伤害，制作前他利用如图甲所示的装置测量蓝光的波长，光源架在铁架台的上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器，接受到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出干涉图像的条纹信息如图乙所示，根据x轴上的光强分布可以算出光的波长。已知双缝间距d，双缝到光传感器的距离L，选用的薄膜材料对蓝光的折射率为n。求：（1）被测蓝光的波长；（2）镜片表面所镀“增反膜”的最小厚度。【答案】（1）；（2）【详解】（1）由图乙可知，相