2024-2025学年新教材高中物理第四章光章末综合检测含解析新人教版选择性必修第一册

PAGEPAGE12章末综合检测(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．单色光源发出的光经一狭缝，照耀到光屏上，可视察到的图像是如图所示中()2．红光和紫光相比较，下列说法正确的是()A．红光波长大于紫光波长B．红光频率大于紫光频率C．在真空中传播时，红光波速大于紫光波速D．用同一装置做双缝干涉试验，红光的干涉条纹间距小于紫光的干涉条纹间距3．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是()A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的C．光的干涉现象说明具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果4．如图所示，一个小的光源S发出白光，经三棱镜分光，若人沿着折射光线的反方向视察，通过棱镜可以看到()A．白光点B．光点上部红色，下部紫色C．光点上部紫色，下部红色D．看不到光源的像5．关于光纤的说法，正确的是()A．光纤是由高级金属制成的，所以它比一般电线容量大B．光纤是特别细的特制玻璃丝，它的导电性能特殊好C．光纤是特别细的特制玻璃丝，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，光纤必需呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导光的6．一束复色光由空气射向一块两面平行玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率，下列各图中哪个光路图可能是正确的()7．在双缝干涉试验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5μm.若用频率υ＝6.0×1014Hz的黄光照耀双缝，则()A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹B．P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹C．两点均出现亮条纹D．两点均出现暗条纹8．a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示，关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是()A．该种玻璃对a光的折射率较大B．b光在该玻璃中传播时的速度较大C．a光的频率较小D．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小二、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．激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光动力卫星供应，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推动剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极大的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空．激光火箭利用了激光的()A．单色性好B．平行度高C．高能量D．相干性好10．如图所示，偏振片正对工作的液晶显示器，透过偏振片看到显示器亮度正常，将镜片转动90°，透过镜片看到的屏幕漆黑，则()A．显示器发出的光是纵波B．显示器发出的光是横波C．显示器发出的光是自然光D．显示器发出的光是偏振光11．英国物理学家托马斯·杨奇妙地解决了相干光源问题，第一次在试验室视察到了光的干涉现象．图为试验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为光屏．现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，试验时正确的选择是()A．N应选用遮光屏1B．N应选用遮光屏3C．O应选用遮光屏2D．O应选用遮光屏412．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，渐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A光的光斑消逝，接着增大θ角，当θ＝β时，光屏NQ区域B光的光斑消逝，则()A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B．A光的玻璃砖中传播速度比B光的大C．α<θ<β时，光屏上只有1个光斑D．β<θ<eq\f(π,2)时，光屏上只有1个光斑三、试验题(本题共2小题，共14分)13．(6分)如图所示，用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜视察大头针P1、P2的象，调整视线方向，直到P1的象__________，再在视察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3__________，P4__________，登记P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°；则该透光物质的折射率n为________，并在图中画出正确完整的光路图．14．(8分)某同学用如图甲所示的试验装置做“用双缝干涉测光的波长”的试验，他用带有游标卡尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第1条亮条纹)的中心，此时游标卡尺上的示意如图丙所示；转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标卡尺上的示数如图丁所示．则图丙的读数x1＝________mm；图丁的读数x2＝____________mm.试验中所用的双缝间的距离d＝0.20mm，双缝到屏的距离L＝60cm，则试验中计算波长的表达式λ＝____________(用题目中给出的已知量和干脆测量量的符号表示)．依据以上数据，可用试验中测出的光的波长λ＝____________nm.四、计算题(本题共4小题，共46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)15．(8分)如图所示，一根长为l＝5.0m的光导纤维用折射率n＝eq\r(2)的材料制成．一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出，求：(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大．(2)该激光在光导纤维中传输所经验的时间是多少．16．(10分)一束单色光从三棱镜直角边AB边的中点E垂直射入，经过三棱镜一次折射后在光屏上形成一个光点，已知∠A＝30°，BC边长为0.3m，三棱镜材料的折射率为eq\r(3)，光在真空中的传播速度为3×108m/s，光屏与AB边平行．求：(1)从棱镜AC边射出的光线与入射光线的偏折角度；(2)光从射入三棱镜E点到射到光屏经验的时间．17．(12分)跳水竞赛的1m跳板如图伸向水面，右端点距水高1m，A为右端点在水底正下方的投影，水深h＝4m，若跳水馆只开了一盏黄色小灯S，该灯距跳板右端水平距离x＝4m，H＝4m，现视察到跳板水下阴影右端点B到A的距离AB＝4eq\f(1,3)m，求：(1)黄色光在水中的折射率；(2)若在水底A处放一物体，站在跳板右端向下看，该物体看起来在水下的深度．18．(16分)截面为扇形AOC的玻璃砖放在水平面上，B是圆弧的最低点，也是AC弧面的中点，圆弧半径为R，D是OA边上一点，OD＝eq\f(\r(2),2)R，E是OA边的中点．圆弧所对圆心角为120°，一束光线从D点在纸面内垂直OA边射入玻璃砖，结果光线在圆弧面上刚好发生全反射，求：(1)玻璃砖对光的折射率；(2)若让光从E点入射，入射方向不变，则光线在圆弧面上折射，偏向角为多少？章末综合检测(四)1．解析：光的双缝干涉条纹是等间距等宽度的明暗相间的条纹，而在光的单缝衍射图样中，中间是宽度最大最亮的明条纹，在中心条纹两边的明条纹宽度越来越小，亮度也越来越低，故A图符合．答案：A2．解析：不同颜色的光有不同的频率，从红光到紫光，频率依次增大，波长依次减小，故A正确，B错误；因红光的波长长，依据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一装置做双缝干涉试验时，红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距，D错误；各种光在真空中传播时，速度是一样的，故C错误．答案：A3．解析：光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都是光波叠加的结果，光的干涉条纹是彩色的，光的衍射条纹也是彩色的，只是条纹间距特点及亮度特点不同而已．答案：D4．解析：由于各种单色光中，紫光的折射率最大，偏折程度最大，故C正确．答案：C5．解析：光导纤维是一种特别细的特制玻璃丝，光射入时满意光的全反射条件，从而发生全反射．最终实现传递信息的目的，故C正确，A、B错误；广泛应用的光导纤维的外套折射率比内芯折射率要小，可处于随意形态，故D错误．故选C.答案：C6．解析：由于a光的频率小于b光的频率，则a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率，a光偏折角度较小，但射出玻璃时在空气中仍旧相互平行，可判定选项B正确．答案：B7．解析：由光的频率ν＝6.0×1014Hz，知光的波长λ＝eq\f(c,ν)＝5×10－7m．P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ，P点出现暗条纹；Q点到双缝S1、S2的距离之差为Δs2＝1.5μm＝15×10－7m＝3λ，Q点出现亮条纹，因此，选B.答案：B8．解析：由题图看出b光的折射角小于a光的折射角，b光的偏折程度大，依据折射定律得知玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，故A错误；由v＝eq\f(c,n)可知，在该玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度，故B错误；由临界角公式sinC＝eq\f(1,n)得知，折射率越大，临界角越小，则可知a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角，故D错误；玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，则b光的频率大于a光的频率，故C正确．答案：C9．解析：由于激光站与卫星相隔距离远，为了削减能量损失，必需使激光具有很好的平行度，同时运用激光的高能量．故选B、C.答案：BC10．解析：由题意可知，只有当入射光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光的强度最强；若与偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，即为零，因此显示器发出的光是横波，且是偏振光，故B、D正确，A、C错误．答案：BD11．解析：在双缝干涉试验中，光线要先通过单缝，再通过双缝，形成相干光源，且双缝方向与单键平行，因此N应选用遮光屏1，O应选用遮光屏2，选项A、C正确．答案：AC12．解析：由题意可知，当θ＝α时，A光在MN发生全反射，光θ＝β时，B光在MN发生全反射，则可知A光的临界角小于B光的临界角，依据sinC＝eq\f(1,n)可知，玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，选项A正确；由n＝eq\f(c,v)可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小，选项B错误；α<θ<β时，此时A光已经发生全反射，故在NP部分有一个光斑，同时B光从MN下方折射出来，射到NQ上，则在光屏上应有2个光斑，选项C错误；β<θ<eq\f(π,2)时，A、B两束光都发生全反射，故在光屏上只有1个光斑，选项D正确．答案：AD13．解析：利用插针法确定光路，留意视察有时遮挡的是物体，有时遮挡的是物体的象，目的是确定某一种入射光线和对应的折射光线，便于利用折射定律求解折射率．答案：被P2的像拦住拦住P1和P2的像拦住P1、P2和P3的像eq\r(2)光路图如图所示14．解析：图丙中的主尺读数为1mm，游标尺读数为0.05×3mm＝0.15mm，所以图丙的读数x1＝1mm＋0.15mm＝1.15mm.图丁中的主尺读数为8mm，游标尺读数为0.05×19mm＝0.95mm，所以图丁的读数x2＝8mm＋0.95mm＝8.95mm.相邻两个亮条纹的距离Δx＝eq\f(x2－x1,5)试验中计算波长的表达式λ＝eq\f(d,L)Δx＝eq\f(dx2－x1,5L).把数据代入公式，得λ＝eq\f(dx2－x1,5L)＝5.20×10－7m＝520nm.答案：1.158.95eq\f(dx2－x1,5L)52015．解析：(1)由n＝eq\f(c,v)可得v＝eq\f(c,n)≈2.1×108m/s.(2)激光在光导纤维中光路图如图所示由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，并结合几何学问得θ＝60°，大于临界角45°，因此发生全反射．同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端面．由于x＝OA·sinθ，得OA＝eq\f(x,sinθ)＝eq\f(2,\r(3))x，故光线在光导纤维中传播的距离为s＝eq\f(2,\r(3))l.因此该激光在光导纤维中传播所经验的时间t＝eq\f(s,v)≈2.7×10－8s.答案：(1)2.1×108m/s(2)2.7×1016．解析：(1)如图所示，由折射定律知eq\f(sinβ,sinα)＝n由几何关系可知，α＝30°解得β＝60°光从棱镜AC边射出时，光线的偏折角度为β－α＝30°(2)xEF＝eq\f(xBC,2)＝0.15mxFD＝eq\f(xAC,4cosβ－α)＝eq\f(\r(3),10)m光在棱镜中的传播速度v＝eq\f(c,n)光从射入三棱镜到射到光屏经验的时间，t＝eq\f(xEF,v)＋eq\f(xFD,c)解得t＝eq\f(\r(3),12)×10－8s＝1.4×10－9s答案：(1)30°(2)1.4×10－9s17．解析：(1)光从板的右端射到水中的光路图如图所示：依