物理人教版高中选择性必修一（2019年新编）第四章 光章末检测（单元检测）

光章末检测一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列说法正确的是()A.光纤通信利用了光的全反射现象B.用标准平面检查工件表面的平整程度利用了光的偏振现象C.门镜可以扩大视野利用了光的干涉现象D.照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,这利用了光的衍射现象答案:A解析:选项B中利用的是薄膜干涉,选项C中利用的是光的折射现象,选项D中利用的是薄膜干涉。2.关于光纤的说法,正确的是()A.光纤是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大B.光纤是非常细的特制玻璃丝,但导电性能特别好,所以它比普通电线衰减小C.光纤是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成,光纤是利用全反射原理来实现光的传导的D.在实际应用中,光纤必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能传导光的答案:C解析:光导纤维的作用是传导光,它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝,且由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大。载有声音、图像及各种信号的激光传播时,在内芯和外套的界面上发生全反射,光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点。在实际应用中,光纤是可以弯曲的。所以,选项C正确。3.下图为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂薄膜的铁丝圈,S是一点燃的酒精灯,往火焰上撒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中的()答案:D解析:铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平线上厚度基本一致,如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强,那么这一水平线上同一厚度处光波会加强,所以干涉条纹应是水平的。4.一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹,除中央白色亮条纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是()A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.上述说法都不正确答案:A解析:白光包含各种颜色的光,它们的波长不同,在相同条件下做双缝干涉实验时,它们的干涉条纹间距不同,所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹,A正确。5.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图所示的衍射图样。据此可以判断出()A.甲是光线射到圆孔后的衍射图样,乙是光线射到圆板后的衍射图样B.乙是光线射到圆孔后的衍射图样,甲是光线射到圆板后的衍射图样C.甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样,甲孔的直径较大D.甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样,乙板的直径较大答案:A解析:甲图的衍射图样为明暗相间的圆环,而乙图为在影的中心有一个亮斑——泊松亮斑,故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样,乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射图样,故A正确。6.如图所示,直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面,且∠BAC=30°,有一束平行光线垂直射向AC面,已知这种介质的折射率为n>2,则()A.可能有光线垂直于AB边射出B.光线只能从BC边垂直射出C.光线只能从AC边垂直射出D.一定既有光线垂直于BC边射出,又有光线垂直于AC边射出答案:D解析:因为n>2,而sinC=1n,所以sinC<12,C<30°,射到AB边的入射角i=30°,发生了全反射,此光线反射到AC边的入射角i=60°,再次发生全反射而垂直射到BC边上,从BC边射出,同理,射到BC边上的光线,经两次全反射后垂直于7.在学习了光的衍射现象后,徐飞回家后自己设置了一个小实验。在一个发光的小灯泡和光屏之间放一个大小可以调节的圆形孔屏,在圆孔从较大调至完全闭合的过程中,他在屏上看到的现象是()A.先是圆形亮区,最后完全黑暗B.先是圆形亮区,再是圆形亮环,最后完全黑暗C.先是圆形亮环,最后完全黑暗D.先是圆形亮环,然后是圆形亮区,最后完全黑暗答案:B解析:在圆孔由大到小调节过程中,当孔较大时,光沿直线传播,在屏上得到圆形亮斑;当孔的直径减小到足够小时,产生光的衍射现象,屏上将出现明、暗相间的亮环,当孔继续减小到完全闭合,没有光到达屏上时,屏上完全黑暗。8.如图所示,一个透明玻璃球的折射率为2,一束足够强的细光束在过球心的平面内,以45°入射角由真空射入玻璃球后,在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射,从各个方向观察玻璃球,能看到从玻璃球内射出的光线的条数是()A.2 B.3C.4 D.5答案:B解析:设光在该玻璃球中发生全反射的临界角是C,则sinC=1n=22,解得C=45°;光在玻璃球中的折射率n=sin45°sinθ,解得θ二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.关于下列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光(波长较长)大B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽答案:CD解析:在同一种介质中,波长越短,波速越慢,故红光的传播速度比蓝光大,选项A错误;光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质,不能发生全反射,选项B错误;在岸边观察水中的鱼,由于光的折射,鱼的实际深度比看到的深度要深,选项C正确;在空气中红光的波长比蓝光要长,根据Δx=ldλ可知红光的双缝干涉条纹间距大,选项D10.a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向真空,光路如图所示,则下列叙述正确的是()A.a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角B.通过同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹间距比b光的宽C.在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度D.在该介质中a光的波长小于b光的波长答案:BC解析:由题图可知,b光比a光偏折角大,故b光的折射率大,由n=cv可知,b光在该介质中传播速度小,由λ=vf可知,在该介质中a光的波长较长,再由Δx=ldλ可知,a光干涉条纹间距较大,故B、C正确,D错误;由sinC=1n可得,11.右图为半圆形透明介质的横截面,其半径为R。一束光从半圆形透明介质的左边缘以入射角60°射入透明介质,光束在半圆形透明介质的弧形面发生两次反射后刚好从半圆形透明介质的另一边缘射出。已知光在真空中传播的速度为c。则()A.透明介质的折射率为3B.透明介质的折射率为3C.透明介质全反射临界角的正弦值为3D.光线在透明介质中传播时间为3答案:BC解析:由几何关系知,光束的折射角r=30°,由n=sinisinr知介质的折射率n=3,故A错误,B正确;由sinC=1n知,发生全反射临界角的正弦值为sinC=1n=33,故C正确;光线在介质中传播路程s=3R。传播时间t=sv,又12.平面MN、PQ、ST为三个相互平行的界面,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为三种不同的介质,平面ST的上表面涂有反射层(光线不能通过),某种单色光线射向界面MN后,发生了一系列的反射和折射现象,光路如图所示。则()A.当入射角β适当减小时,光线c、d都可能会消失B.当入射角β适当增大时,光线d可能会消失C.对于三种介质,光在介质Ⅱ中的传播速度最小D.出射光线b、c、d不一定平行答案:BC解析:当入射角β适当减小时,光线在PQ界面的入射角减小,不可能发生全反射,故光线c、d都不可能消失,故A错误。a光在MN界面不会发生全反射,但随着β角增大,a光就可能会在PQ界面发生全反射,则光线d消失,选项B正确。Ⅱ介质折射率最大,光在Ⅱ中速度最小,选项C正确。如光线b、c、d都有,由几何关系可知必相互平行,故选项D错误。三、实验题（本大题共2小题，共16分）13．(8分)在“测定玻璃的折射率”的实验中，(1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为除了缺刻度尺还少了一种器材，请你写出所缺器材的名称：________，老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置________(选填“A”“B”或“C”)．甲乙丙(2)小红利用方格坐标纸测定玻璃的折射率，如图丙所示，AO是画在纸上的直线，她在直线AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针，放上半圆形玻璃砖，使其圆心与O重合，然后插上P3、P4两枚大头针，以确定折射光线．其中她确定P3大头针位置的方法应当是________．操作完成后，她用圆规作了一个以O为圆心、半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图丙中虚线所示)，则她测出玻璃的折射率n＝________．[解析](1)在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，还缺少刻度尺、大头针；依据光的折射定律，及玻璃砖上下表面平行，那么出射光线与入射光线相互平行，因此第四枚大头针应在图乙中的位置B处，如图所示．(2)透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像；如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB，由数学知识得：入射角和折射角的正弦值分别为：sini＝eq\f(CA,CO)，sinr＝eq\f(BD,DO)，其中CO＝DO，则折射率n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(BD,CA)＝eq\f(6,4)＝1.5．[答案](1)大头针B(2)挡住P1、P2的像1.514.(8分)在用双缝干涉测光的波长的实验中,某同学安装实验装置如图所示,调试好后能观察到清晰的干涉条纹。(1)根据实验装置知,②③④依次是、、。

(2)某次实验时,该同学调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心,如图所示,此时螺旋测微器的读数为mm。

(3)转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置,再次从螺旋测微器上读数。若实验测得第1条与第4条亮纹中心间的距离为Δx=0.960mm,已知双缝间距为d=1.5mm,双缝到屏的距离为l=1.00m,则对应的光波波长λ应为mm。

答案:(1)滤光片单缝双缝(2)1.180(3)4.8×10-4计算题（本大题共3小题，共46分）15.(10分)在做双缝干涉实验时,用波长λ1=0.60μm的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知的狭缝上,结果发现已知波长的第4级明条纹和未知波长的第5级明条纹重合,则未知光的波长是多少?答案:0.48μm解析:设未知光的波长为λ2,根据条纹间距公式Δx=ldλ有x4=4x5'=5依题意有x4=x5'故λ2=45λ1=45×0.6μm=0.48μ16.(10分)如图所示,一截面为半圆的透明体,其AB面与水平面间的夹角为30°,半圆半径r=10cm。一束很细的单色光从半圆上P点竖直向下射入透明体,且此光线的延长线恰好经过圆心O点,在水平面上得到一个亮点R(未画出),同时光线从圆弧AB上某点Q射出(未画出),已知透明体的折射率为3。(1)补充完整光路图。(2)求QR两点间的距离x。答案:(1)见解析图(2)203解析:(1)作出光路图如图所示(2)由光路图可知光线从P点进入透明体在AB边的入射角为30°,根据反射定律有∠MOQ=30°由n=sinisinr得,折射角由几何关系可知∠ROB=30°,则△BOR为等腰三角形所以lOR=lBR=r2由几何关系得△QOR为直角三角形,则QR两点间的距离x=lOQ217.(12分)如图所示,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sin(1)该单色光在水和玻璃中传播的速度;(2)在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)。答案:(1)34c2(2)25解析:(1)由n=cv可知,光在水中的速度为v=cn光在玻璃中的速度为v=cn玻璃(2)光路图如图所示。光恰好在水和空气的分界面发生全反射时,sinC=1n又cosC=1-(sinC)在玻璃与水的分界面上,由sinCsinθ=n玻璃又cosθ=53,tanθ=2由几何关系可知光斑的半径为R=dtanθ+2dtanC,解得R=25518.(12分)下图是一透明玻璃砖的截面,AMB部分是半径为R的半圆,O为圆心,∠MOA=30°,ABCD是矩形,已知玻璃砖的折射率n=3。一光线从M点沿垂直于直径AB的方向入射,经折射后到达BC面上N点(图中未画出),已知光在真空中的传播速度为c。(1)求光从M点射入玻璃砖时的折射角。(2)通