2024-2025学年高二物理选择性必修第一册（配粤教版）第四章测评卷

第四章测评卷(满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28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.光在生产、生活中有着广泛的应用,下列对光的应用的说法正确的是()A.光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象 B.光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象C.3D电影技术利用了光的干涉现象 D.全息再现利用了光的偏振现象2.用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察激光时所看到的三种现象如图所示.当游标卡尺两测量爪间的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时,所看到的三个图像的顺序是()A.甲乙丙 B.丙乙甲 C.乙丙甲 D.丙甲乙3.某种频率的光在常温下从真空向介质入射时介质的折射率如图所示,由表中数据结合相关知识可以知道()介质折射率介质折射率金刚石2.42岩盐1.55二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.5~1.8水1.33水晶1.55空气1.00028A.这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距大于在空气中观测的条纹间距C.光密介质的密度一定大于光疏介质密度D.这种频率的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射4.一个透明球体的横截面如图所示,其半径为R,AB是一竖直直径,现有一半径为32R的圆环形平行细光束沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线),所有光线经折射后恰好经过B点射出,则透明球体的折射率为(A.3 B.2C.23 D.55.(2024广东茂名高二期末)光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程,太阳能热水器就是一种光热转换装置,它的主要转换器件是真空玻璃管,这些玻璃管将太阳能转换成水的内能.如图所示,真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光,使尽可能多的太阳能转换成热能,这种镀膜技术的物理依据是()A.光的干涉 B.光的衍射 C.光的偏振 D.光的全反射6.如图所示,空气中有一折射率为2的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光.若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,则AB上有光透出部分的弧长为()A.16πR B.14C.13πR D.5127.(2024广东深圳高二期末)以下是某学习小组在自主学习光的波动性时查找到的图片,关于这几张图片,解释正确的是()A.甲图光导纤维是利用光的全反射B.乙图电影院中的3D电影是利用光的折射C.丙图肥皂膜的彩色条纹是由光的衍射产生的D.丁图光经过大头针尖时产生的条纹是由于光的干涉二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18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6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(2024广东汕尾高二统考期末)著名的杨氏双缝干涉实验被誉为物理学史上十大最美实验之一,关于该实验,下列说法正确的是()A.该实验证明了光是横波B.该实验说明了光具有粒子性C.彩虹的形成与该实验现象具有不同的本质D.该实验与光的衍射现象都说明了光具有波动性9.一圆柱形中空玻璃管的横截面如图所示,管内径为R1,外径为R2,一黄色光线从玻璃管上的A点射入玻璃管内,入射角为i,下列说法正确的是()A.若i=45°,为保证光不从内壁处进入中空部分,R2不能小于2R1B.若i=45°,为保证光不从内壁处进入中空部分,R2不能大于2R1C.若将黄光换成蓝光,改变i,使蓝光沿黄光的折射路径到达玻璃管内壁处,当R2等于2R1时,蓝光会发生全反射D.若R2等于2R1,为保证光不从内壁处进入中空部分,则i不能小于30°10.如图所示,透光材料圆柱体部分高度为R2,半径为R,顶部恰好是一半球体,半径为R,底部中心有一光源S向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光,当光线与竖直方向的夹角θ变大时,出射点P的高度也随之降低,只考虑第一次折射,发现当P点高度h降低为1+22R时恰好只剩下a光从顶部射出,下列判断正确的是A.在此透光材料中a光的传播速度大于b光的传播速度B.a光从顶部射出时,无a光反射回透光材料C.此透光材料对b光的折射率为10+4D.同一装置用a、b光做双缝干涉实验,b光的干涉条纹间距较大三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(7分)(1)利用图甲所示装置研究光的某些现象,下列说法正确的是.

A.若在光屏上得到的图样如图(a)所示,则光源和光屏间放置的是单缝挡板B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换为蓝光后,图样的条纹宽度会变窄C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则红光最有可能照射不到光屏上D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则紫光最有可能照射不到光屏上(2)用双缝干涉测量某单色光的波长时,所得图样如图乙所示,调节仪器使分划板的中心刻线对准一条明条纹A的中心,测量头卡尺的示数如图丙所示,其读数为mm,移动手轮使分划板的中心刻线对准另一条明条纹B的中心,测量头卡尺的读数为18.6mm.已知双缝挡板与光屏间的距离为0.6m,双缝相距0.2mm,则所测单色光的波长为m.12.(9分)如图所示,画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上.M是放在白纸上的半圆形玻璃砖,其底面的圆心在坐标原点,直边与x轴重合.OA是画在纸上的直线,P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针,P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针,α是直线OA与y轴正方向的夹角,β是直线OP3与y轴负方向的夹角.只要直线OA画得合适,且P3的位置取得正确,测出角α和β,便可求得玻璃的折射率.某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时,在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针,但在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像,他应采取的措施是.若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像,确定P3的位置方法是.若他已正确地测得了α、β的值,则玻璃的折射率n=.

13.(10分)边长为2a的黑色正方体可以吸收光线,有一点光源A位于正方体一个面的中心处,可以向各个方向发出单色光,外层有一层透明球壳,折射率为n=2,球壳半径为3a,侧视图如图所示,求透明球壳外表面发光区域的面积.14.(12分)(2024广东江门高二统考期末)用透明材料制成横截面为长方形的长方体,横截面的长AB足够长,宽AD=L,按图示放置在水平地面上,在地面上的P点有一光源,向该材料CD面入射一束光,当入射光线与CD面夹角为37°时,反射光线与折射光线恰好垂直.光在真空中传播速度为c,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:(1)这种材料的折射率;(2)这束光线在材料中传播经历的时间.15.(16分)将自然光引入室内进行照明是一种绿色能源技术.某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的装置,过装置中心轴线的截面如图所示,上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体,下部为导光管,两部分的交界面是PQ.若只有PQ上方高度h=32R范围内的光束平行于PQ射入后能直接通过PQ面进入导光管(不考虑集光球内表面的反射),求该材料的折射率答案：1.B解析光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,A错误;光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维,光在其传播过程中发生全反射,因此光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象,B正确;3D电影技术利用了光的偏振现象,C错误;全息再现利用了光的干涉现象,D错误.2.A解析用游标卡尺两测量爪间的狭缝观察激光时所看到的是光的衍射现象,狭缝越小,衍射现象越明显,故A正确.3.D解析由表中数据可知,玻璃的折射率大于水的折射率,根据v=cn可知,光在玻璃中的速度小于在水中的速度,选项A错误;这种频率的光在水中的波长小于在空气中的波长,则根据Δx=ldλ可知,这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距小于在空气中观测的条纹间距,选项B错误;光密介质的折射率较大,而不是密度较大,故C错误;水晶的折射率大于水的折射率,根据siniC=1n可知,水晶的临界角较小,则这种频率的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射,选项4.A解析光路图如图所示,由几何关系可知,α=60°,α=2β,β=30°,由折射定律有n=sinαsinβ=5.A解析真空玻璃管上采用镀膜技术,利用的是光从镀膜的前、后表面的反射光的相互叠加,从而增大光的强度,该技术对镀膜的厚度有要求,故该技术运用了光的干涉(薄膜干涉)原理.故选A.6.B解析作出如图所示的光路图,其中ON为从O点入射的折射光线,故圆弧NB段没有光线射出;若在圆弧AB上的M点,折射光线发生了全反射,则圆弧AM段没有光线射出,由siniC=1n可得iC=45°,故圆弧AB上有光透出的部分为MN段,由几何知识可得MN段对应的圆心角∠MON=45°,所以有光透出部分的弧长为14πR,故7.A解析光导纤维是利用光的全反射现象,故A正确;电影院中的3D电影利用了光的偏振,故B错误;肥皂膜的彩色条纹是由光的干涉产生的,故C错误;照片中,光经过大头针尖时产生的条纹是由于光的衍射,故D错误.8.CD解析该实验不能证明光是横波,故A错误;该实验与光的衍射现象都说明了光具有波动性,故B错误,D正确;彩虹的形成是由光的折射引起的,双缝干涉实验的实验原理为光的干涉,故C正确.9.ACD解析光路图如图所示,设第一次发生折射的折射角为γ,全反射临界角为iC,玻璃管折射率为n.光线从空气进入玻璃管发生折射时,由折射定律得sinγ=sinin,折射光线恰好在内壁处发生全反射时光线射到内壁处的入射角等于临界角iC,则siniC=1n,对图中△ABO,由正弦定理得sin(π-iC)R2=sinγR1,可得1nR2=sininR1,若i=45°,解得R2=2R1,所以为保证光不从内壁处进入中空部分,R2满足的条件是R2≥2R1,A正确,B错误;当R2等于2R1时,黄光在内壁处恰好发生全反射,入射角等于临界角,而蓝光的临界角小于黄光的临界角,所以使蓝光沿黄光的折射路径到达玻璃管内壁处时,入射角大于蓝光的临界角,将发生全反射,C正确;由以上分析知1nR10.AC解析由题意可知,当θ角增加到一定值时,b光发生了全反射,而a光没发生全反射,可知b光的临界角比a光小,根据siniC=1n可知,b光的折射率比a光大,根据v=cn可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度,选项A正确;a光从顶部射出时,也有a光反射回透光材料之中,选项B错误;由题意可知PB=h=1+22R,可得PA=22R,则∠POA=45°,PS=(1+22R)

2+(22R)

2=5+222R,在△OPS中由正弦定理有PSsin135°=OSsin∠OPS,解得sin∠OPS=siniC=110+42,根据siniC=1n可得n=10+42,选项C11.答案(1)BD(2)11.46.0×10-7解析(1)题图(a)所示为干涉条纹,则光源和光屏间放置的是双缝挡板,不是单缝挡板,A错误;若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换为蓝光后,依据干涉条纹间距公式Δx=Ldλ可知,波长变短,图样的条纹宽度会变窄,B正确;若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,紫光偏折最大,则紫光最有可能照射不到光屏上,C错误,D正确(2)由题图丙所示可知,测量头卡尺读数为11mm+4×0.1mm=11.4mm,条纹间距为Δx=14×(18.6-11.4)mm=1.8mm=1.8×10-3m,由干涉条纹间距公式Δx=Ldλ,代入数据解得λ=6.0×10-712.答案另画一条更靠近y轴正方向的直线OA,把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0区域内透过玻璃砖能看到P1、P2的像插上大头针P3,使P3刚好能挡住P1、P2的像sin13.答案2πa2解析作出光路如图所示,设光线射到B点的时候恰好发生全反射,在三角形AOB中,由正弦定理得asin又siniC=1解得∠OAB=120°由几何关系可知θ=30°根据对