人教版(新教材)高中物理选择性必修1第四章光章末检测1

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE1章末检测试卷(四)(时间：90分钟满分：100分)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．如图1甲所示为用绿光进行双缝干涉实验时在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹．乙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是()图1A．乙图可能为用红光实验时产生的条纹，表明红光波长较长B．乙图可能为用紫光实验时产生的条纹，表明紫光波长较长C．乙图可能为用紫光实验时产生的条纹，表明紫光波长较短D．乙图可能为用红光实验时产生的条纹，表明红光波长较短〖答案〗A〖解析〗根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生双缝干涉图样中条纹的间距就越大，对比题图中甲、乙两图可确定另一种颜色的单色光的波长比绿光的波长长，因此选项B、C、D错误，A正确．2．(2020·杭州二中期中)O1O2是圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图2所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是()图2A．在该玻璃体中，A光比B光的传播时间长B．在真空中，A光的速度比B光的大C．A光的频率比B光的频率高D．用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大〖答案〗D〖解析〗由题图可知，A光偏折程度较小，则nA<nB，在玻璃体中，n＝eq\f(c,v)，则vA>vB，tA<tB，故A错误；所有光在真空中的速度一样，故B错误；nA<nB，则fA<fB，故C错误；由c＝λf知，在真空中，A光的波长比B光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则A光的条纹间距较B光的大，故D正确．3．让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，则在孔后的屏上将先后出现(遮住侧面光)()A．三角形光斑倒立的烛焰明暗相间的圆环B．三角形光斑圆形光斑倒立的烛焰C．倒立的烛焰圆形光斑明暗相间的圆环D．三角形光斑明暗相间的圆环倒立的烛焰〖答案〗A〖解析〗当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗．4.(2018·西安市高级中学期末)如图3所示，一束复色光从空气射入水中，进入水中分成a、b两束．已知它们与水面间的夹角分别是α、β，则a、b两束光在水中的传播速度之比eq\f(va,vb)为()图3A.eq\f(sinα,sinβ) B.eq\f(sinβ,sinα)C.eq\f(cosα,cosβ) D.eq\f(cosβ,cosα)〖答案〗C〖解析〗设入射角为θ，由折射定律可得nb＝eq\f(c,vb)＝eq\f(sinθ,sin90°－β)＝eq\f(sinθ,cosβ)，na＝eq\f(c,va)＝eq\f(sinθ,sin90°－α)＝eq\f(sinθ,cosα)，可得eq\f(va,vb)＝eq\f(cosα,cosβ)，故C正确．5．如图4所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行．由光源S发出的一束白光沿半圆半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上．在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带．当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失．则色光的排列顺序和最先消失的色光是()图4A．左紫右红，紫光 B．左红右紫，紫光C．左紫右红，红光 D．左红右紫，红光〖答案〗B6.(2019·长春市实验中学期末)如图5所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光的折射率为eq\r(3)，则下列说法正确的是()图5A．出射光线的频率变小B．改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C．此激光束在玻璃球中传播的时间为t＝eq\f(3R,c)(c为真空中的光速)D．激光束的入射角为α＝45°〖答案〗C〖解析〗光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以不可能发生全反射，故B错误；此激光束在玻璃中的波速为v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,\r(3))，CD间的距离为s＝2Rsin60°＝eq\r(3)R，则激光束在玻璃球中从C到D传播的时间为t＝eq\f(s,v)＝eq\f(3R,c)，故C正确；由几何知识得到激光束在C点折射角r＝30°，由n＝eq\f(sinα,sinr)可得入射角α＝60°，故D错误．7.现代高速公路上的标志牌都是由“回归反光膜”制成的，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向反射，使标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，如图6所示，反光膜内均匀分布着直径为10μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为eq\r(3)，为使入射的车灯光线经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射的入射角应是()图6A．15°B．30°C．45°D．60°〖答案〗D〖解析〗已知入射光线和出射光线平行，所以光在三个界面上改变了传播方向，光线在玻璃珠的内表面反射时具有对称性，由此可作出光路图如图所示．由几何关系可知i＝2r①根据折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)②由①②可得i＝60°.8.(2018·长春市实验中学期末)如图7所示为一个用折射率n＝2.15的透明介质做成的四棱镜的横截面图．其中∠A＝∠E＝90°，∠B＝60°.现有一条光线从图中所示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，则该光在棱镜中传播的过程中，下列说法正确的是()图7A．发生2次全反射B．发生3次全反射C．只有一个界面有光线射出来D．在两个界面有光线射出来〖答案〗D〖解析〗如图所示．光从玻璃射向空气的临界角为C，则sinC＝eq\f(1,2.15)<eq\f(1,2)＝sin30°，即C<30°.根据几何关系可知，光在DE界面的入射角为i1＝30°，在DE界面发生全反射；反射光射到AB界面时的入射角为i2＝60°，显然大于临界角C，发生全反射；再射向界面BE，且垂直于BE，则在界面BE上发生反射和折射，折射光的传播方向不变，射向空气，反射光沿原入射光的反方向，由光路可逆性可知，光从AB面射向空气，共发生4次全反射，A、B、C错，D对．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．(2019·扬州中学期中)关于图8所示的四幅图，以下说法正确的是()图8A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度B．图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏．当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将明、暗交替变化，此现象表明光波是横波D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的〖答案〗AC〖解析〗根据折射率和光的传播速度之间的关系n＝eq\f(c,v)，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故A正确；当入射角i逐渐增大时，折射角逐渐增大，折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb′面射出，故B错误；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确；由于不知道被检测工件表面的放置方向，故不能判断此处是凸起的，故D错误．10．(2018·合肥一中期末)如图9所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的是()图9〖答案〗AD〖解析〗因为单色光斜射入平行玻璃砖时的出射光线应平行于入射光线，B错误；根据干涉图样，a光的干涉条纹间距较大，所以a光的波长较长，在同种介质中的折射率较小，故沿相同方向斜射入平行玻璃砖时a光的侧移量小，A正确；由于三棱镜对a光的折射率小，临界角较大，则a更不易发生全反射，C错误，D正确．11．(2018·六安一中三模)如图10所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是()图10A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度〖答案〗ACD〖解析〗两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；由图知，光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；在真空中，所有光的速度都相等，故D正确；12．(2020·武汉市外国语学校期中)平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体，射向其圆弧面的光只有图11中所示圆心角为θ的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)．已知当入射光为a光时，θ＝60°，当入射光为b光时，θ＝90°，则()图11A．该玻璃对a光的折射率为2B．该玻璃对b光的折射率为eq\r(3)C．在该玻璃中a光的速度比b光的速度大D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小〖答案〗AD〖解析〗由题知a光全反射临界角为30°，由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)得该玻璃对a光的折射率na＝eq\f(1,sin30°)＝2，故A正确；由题知b光全反射临界角为45°，由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)得该玻璃对b光的折射率nb＝eq\f(1,sin45°)＝eq\r(2)，故B错误；该玻璃对b光的折射率较小，根据v＝eq\f(c,n)分析知，在该玻璃中b光的速度比a光的速度大，故C错误；该玻璃对a光的折射率较大，可知a光的频率较大，波长较短，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小，故D正确．三、非选择题(本题共6小题，共60分)13．(6分)(2019·绵阳市高二上期末教学质量测试)如图12所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．先在平铺的白纸上放半圆形玻璃砖，用铅笔画出直径所在的位置MN、圆心O以及玻璃砖圆弧线(图中半圆实线)；再垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O；最后在玻璃砖圆弧线另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像．移走玻璃砖，作出与圆弧线对称的半圆虚线，过O点作垂直于MN的直线作为法线；连接OP2P1，交半圆虚线于B点，过B点作法线的垂线交法线于A点；连接OP3，交半圆实线于C点，过C点作法线的垂线交法线于D点．图12(1)测得AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4.计算玻璃砖折射率n的公式是n＝________(选用l1、l2、l3或l4表示)．(2)该同学在插大头针P3前，不小心将玻璃砖以O为轴顺时针转过一个小角度，该同学测得的玻璃砖折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．〖答案〗(1)eq\f(l1,l3)(3分)(2)偏大(3分)〖解析〗(1)设圆的半径为R，由几何知识得入射角的正弦为：sinθ1＝sin∠AOB＝eq\f(AB,BO)＝eq\f(l1,R)折射角的正弦为：sinθ2＝sin∠DOC＝eq\f(DC,OC)＝eq\f(l3,R)根据折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(l1,l3).(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一个小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时其边界和法线不变，则入射角不变，折射角减小，由折射率公式可知，测得玻璃砖的折射率将偏大．14．(8分)(2019·浙江省9＋1高中联盟期中)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜．如图13所示．图13(1)M、N、P三个光学元件依次为________；A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝(2)对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取的方法有________．A．减小双缝间距离 B．增大双缝间距离C．减小双缝到屏的距离 D．增大双缝到屏的距离(3)如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为Δx，则计算波长λ的表达式为λ＝________.〖答案〗(1)A(2分)(2)AD(3分)(3)eq\f(d,L)Δx(3分)〖解析〗(1)这三个光学元件依次是滤光片、单缝和双缝；因为光通过单缝后的强度会减弱，所以滤光片应放置在单缝之前，这会使得通过的光线较多，提高亮度，故A正确，B、C、D错误．(2)根据波长Δx＝eq\f(L,d)λ可知，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，应该减小双缝间距离d，增大双缝到屏的距离L，故A、D正确．(3)如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为Δx.由双缝干涉条纹间距公式：Δx＝eq\f(L,d)λ，解得λ＝eq\f(d,L)Δx.15.(8分)(2019·永年二中高二下学期期中)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图14所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直．一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(eq\r(3)＋1)R，求：图14(1)此玻璃的折射率；(2)当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．〖答案〗(1)eq\r(2)(2)45°〖解析〗(1)细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示，(1分)由几何关系得：L1＝eq\f(R,tanθ)＝eq\f(R,tan30°)＝eq\r(3)R(1分)根据题意两光斑间的距离为(eq\r(3)＋1)R(1分)所以L2＝R由几何关系知β＝45°(1分)根据折射定律，折射率n＝eq\f(sinβ,sinθ)＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)(1分)(2)若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射(1分)由sinC＝eq\f(1,n)(1分)得临界角为C＝45°即当θ＝45°时，光屏上恰好只剩下一个光斑．(1分)16．(12分)(2018·宝鸡市中学模拟)如图15所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，浮标Q离P点0.9m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝eq\r(2).图15(1)求鱼饵灯离水面的深度；(2)鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面P、Q间射出．〖答案〗(1)eq\f(9\r(3),5)m(2)1.8m〖解析〗(1)设鱼饵灯在水下深h处，眼睛的位置为A，鱼饵灯发出的光从水中斜射出水面的入射角为β，折射角为α，如图所示，(2分)由折射定律可得n＝eq\f(sinα,sinβ)，(2分)其中tanα＝eq\f(PQ,AP)＝1，所以α＝45°，(1分)代入数据可得β＝30°，(1分)所以h＝eq\f(QN,tanβ)＝eq\f(9,5)eq\r(3)m．(2分)(2)由题意可得，只要光从Q点无法射出水面，则意味着光无法从P、Q之间射出水面．设光从水中射入空气时发生全反射的临界角为C，在Q点恰好发生全反射时鱼饵灯的深度为h′，则sinC＝eq\f(1,n)，(2分)可得C＝45°，(1分)所以h′＝QN＝1.8m．(1分)17．(12分)如图16所示，在坐标系第一象限内有一横截面为eq\f(1,4)圆周的柱状玻璃棱镜OPQ，OP＝OQ＝R，一束单色光垂直OP面射入棱镜，在OP面上的入射点为A，OA＝eq\f(R,2)，穿过棱镜后沿BD方向射出，出射光线交x轴于D点，OD＝eq\r(3)R，问：图16(1)该玻璃的折射率是多少？(2)将OP面上的该单色光至少向上平移多少，它将不能从PQ面直接折射出来？〖答案〗(1)eq\r(3)(2)eq\f(2\r(3)－3,6)R〖解析〗(1)光路如图所示．(3分)光在PQ面上的入射角的正弦sinθ1＝eq\f(OA,OB)＝eq\f(1,2)，(1分)得θ1＝30°，(1分)由几何关系可得θ2＝60°，(1分)折射率n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\r(3).(2分)(2)sinC＝eq\f(1