新教材2023-2024学年高中物理第4章光及其应用测评卷教科版选择性

第四章测评卷一、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.夏天柏油路面上的反射光是偏振光,其振动方向与路面平行。人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的,镜片的透振方向应是()A.竖直的B.水平的C.斜向左上45°D.斜向右上45°2.在高山湖泊边拍摄的一张风景照片如图所示,湖水清澈见底,近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清楚,而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影,水面下的景物则根本看不到。下列说法正确的是()A.远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B.远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,可能发生了全反射,所以看不见C.近处水面下景物的光线射到水面处,入射角较小,反射光强而折射光弱,因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中D.光线由水射入空气,光的波速变大,波长变短3.在薄膜干涉实验中,铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置,形成如图所示的肥皂膜侧视图,用黄色光从左侧照射薄膜,会观察到明暗相间的干涉条纹,则下列结论错误的是()A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样B.干涉条纹的分布上疏下密C.任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差不变D.若换用红光照射,则条纹间距将变大4.虚拟歌手应用了全息投影技术与大家进行真实般互动,而这项技术的重中之重就是全息照相技术,其基本原理如图所示。这一技术是利用了光的()A.色散现象B.衍射现象C.折射现象D.干涉现象5.高速公路上的标志牌使用了“回归反光膜”,这种膜是用球体反射元件制成的。如图所示,反光膜内均匀分布着球形的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为1.6,入射的车灯光线经玻璃珠依次折射、反射、折射后,出射光线恰好和入射光线平行,则光进入玻璃珠后的折射角的正弦值为()A.0.3B.0.6C.0.8D.0.96.如图所示,有一个长为12cm的线光源AB,其表面可以朝各个方向发光,现将AB封装在一个半球形透明介质的底部,AB中点与球心O重合。半球形介质的折射率为1.5,为使AB发出的所有光都能射出球面,不考虑二次反射,则球半径R至少为()A.35cmB.65cmC.9cmD.18cm7.导光管采光系统由采光装置、导光管和漫射装置组成,如图甲所示。某地铁站导光管采光系统中的半球形采光装置和圆柱形导光管过球心的截面如图乙所示,其中半球的直径d=45cm,导光管长度L=12.6m。一束平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与AB方向成45°角的方向射入,已知采光装置对该单色光的折射率为2,导光管底面到地铁站地面的距离为3m,则AB界面有光照射到的区域长度与无采光装置和漫射装置(如图丙所示)时地面上左、右两侧光斑的最远距离分别为()A.45cm6.45mB.90+4524cmC.90+4524cm6D.45cm5.75m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.下列四幅图为光的相关现象,关于它们说法正确的是()A.图甲为a、b两束单色光分别通过同一双缝干涉实验器材形成的图样,在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大B.图乙为光导纤维示意图,内芯的折射率比外套的折射率小C.图丙为薄膜干涉示意图,两玻璃板的中间一端用薄片垫起,构成空气劈尖,干涉条纹的产生是光在空气薄膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果D.图丁中,用自然光照射透振方向(箭头所示)互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片,光屏依然发亮9.某同学做“测玻璃折射率”实验时,在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖,玻璃砖厚度为L,如图所示,光线从真空射向玻璃砖,若入射角i=60°,折射角r=30°,光在真空中的光速为c,则()A.玻璃砖的折射率n=3B.光在玻璃砖中传播的时间为2C.光在玻璃砖中传播的时间为23D.若实验时误将玻璃砖向上平移一小段,则测得的折射率将偏大10.为研究薄膜干涉,某物理小组将一顶角极大的圆锥形玻璃体倒立在表面平整的标准板上,其截面如图所示。一束单色光从上方垂直玻璃上表面射向玻璃体。则下列说法正确的是()A.观察者应从玻璃体右侧观察干涉图样B.产生的干涉条纹是以顶点为圆心的同心圆,且疏密均匀C.产生干涉的两束光是来自玻璃体下表面和标准板上表面的反射光D.若换用频率更大的单色光照射,条纹间距将变大三、非选择题:本题共5个小题,共54分。11.(8分)(1)如图甲所示,在双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×107m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×107m,则在这里出现的应是(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30×107m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。

(2)如图乙所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质中,经下表面反射后,从上表面的A点射出。已知入射角为i,A与O相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d=。

12.(8分)在做测量介质折射率的实验时,其中有两个实验小组用不同的介质做的实验情况如下:(1)甲组同学在测玻璃的折射率实验时,用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sinisinr图像如图甲所示,取0.67=23,则该玻璃的折射率为。光线是(选填“从空气射入玻璃”或“从玻璃射入空气”(2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系,再在y<0区域放入某透明介质(以x轴为界面),并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点,它们的坐标分别为A(8,3),B(1,4),C(7,4),则:①界面上的入射点(图中未标出)的坐标为;

②通过图中数据可以求得该介质的折射率n=(保留2位小数)。

13.(10分)如图所示,ABC为直角三棱镜,∠A=60°,∠C=30°,一束单色光斜射到AB面的D点,入射光线与AB面的夹角为30°,折射光线与AC边平行,不计光线在AC面的反射。已知DB=13AB,AB边长为L,光在真空中的传播速度为c(1)试判断,光线照射到BC边是否会发生全反射;(2)求光在三棱镜中传播的时间。14.(12分)(2023江苏南通高二期中)如图所示,玻璃砖的横截面ABC是直角三角形,∠A=30°,BC边长为L,BC为镜面。一束与AC成37°的光束从AC边上的G点射入玻璃砖,在镜面BC边的反射光线EF与AC平行,E是BC的中点。已知真空中光速为c。求:(1)玻璃砖的折射率n;(2)该光束从射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖的传播时间t。15.(16分)如图甲所示,真空中的半圆形透明介质,半径为R,圆心为O,其对称轴为OA,一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为32R,经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等,真空中的光速为c(1)求透明介质的折射率n。(2)求单色光在介质中传播的时间t。(3)如图乙所示,将透明介质截取下半部分OAB,用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面、与界面OA成30°角入射,若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,求圆弧AB上有光射出的弧长L。取答案：1.A解析夏天,柏油路面上的反射光对人的眼睛刺激过大,为了减弱对人眼睛的影响,人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃材料制成的偏振片,该偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直,由于反射光的振动方向与路面平行,则镜片的透振方向应该沿竖直方向,故选项A正确。2.B解析远处山峰的倒影非常清晰,是因为山峰发出的光线在水面上发生了反射,但不是全反射,因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生,故A错误;远处水面下景物的光线射到水面处,入射角很大,若入射角大于或等于全反射临界角,则发生全反射,光线不能射出水面,因而看不见,故B正确;近处水面下景物的光线射到水面处,入射角越小,反射光越弱而折射光越强,射出水面而进入人眼睛中的能量越多,故C错误;光线由水射入空气,根据v=cn可知光的波速变大,但光的频率不变,根据v=λf3.A解析薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的,应该从入射光的同侧观察,故A说法错误,符合题意;由于薄膜不是均匀增厚的,从上到下薄膜增厚得越来越快,所以明暗相间的条纹不是等间距的,而是上疏下密,故B说法正确,不符合题意;任意相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是12波长,不变,故C说法正确,不符合题意;光波的干涉条纹间距公式为Δx=Ld4.D解析全息照相技术的基本原理是被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束,另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的相位和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来,即利用了光的干涉现象。故D正确。5.B解析如图所示,根据对称性以及几何关系可知i=2r,根据折射定律有sinisinr=1.6,联立以上两式可得sinr=6.C解析如图所示,在半球面上任选一点P,根据几何关系可知,若此时线状光源B点发出的光能够射出P点,则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点,所以只要B点发出的所有光线能够射出球面,则光源发出的所有光均能射出球面,在△OPB中,根据正弦定理有OBsinα=OPsinθ,解得sinα=OBOPsinθ=6cmRsinθ,当θ=90°时,sinα有最大值,sinαm=6cmR,为使光线一定能从7.C解析根据题意,由折射定律画出光路图,如图甲所示。根据题意,由折射定律可得n=sin90°sinr=2,解得sinr=22,即r=45°,由几何关系可得OC=12dcosr=4524cm,则AB界面有光照射到的区域长度为AC=AO+OC=90+4524cm。无采光装置和漫射装置时,根据题意有sin甲乙8.AC解析根据光的干涉条纹间距公式Δx=Ldλ,a光的干涉条纹比b光的宽,所以λa>λb,na<nb,在同种均匀介质中,a光的传播速度比b9.AB解析由折射率的定义,可得玻璃砖的折射率n=sinisinr=sin60°sin30°=3,A正确;光在玻璃砖中传播的距离为10.BC解析薄膜干涉是由前后两个面的反射光叠加产生,应从入射光的同侧位置观察,故A错误,C正确;由于以顶点为圆心的圆周上各点空气薄膜间距相等且随半径的方向均匀变化,因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆,且疏密均匀,故B正确;频率大的光,则波长小,由干涉条纹间距公式Δx=ldλ11.答案(1)暗条纹变宽(2)n2解析(1)当点到两缝的路程差为半波长的奇数倍时,出现暗条纹;Δx=ldλ(2)设折射角为r,由折射定律得sinisinr=n,由几何关系可知l=2dtanr,解得d=12.答案(1)1.5从空气射入玻璃(2)(4,0)1.33解析(1)由题图甲可知,入射角大于折射角,故可知光线是从空气射入玻璃的。由n=sinisinr可知,玻璃的折射率n=10(2)画出三条光线如图所示,根据反射光线与入射光线的对称性,可知界面上的入射点的横坐标为x=1+72cm=设入射角为i',折射角为r',根据数学知识得sini'=332+42=0.6,sinr'=所以该介质的折射率n=sinrsini=13.答案(1)会发生全反射(2)4解析(1)根据几何关系可知,光线在D点的入射角i=60°,折射角r=30°,因此玻璃砖对光的折射率n=sin根据几何关系,光照射到BC面时,入射角α=60°设临界角为C0,由于sinC0=1所以C0<60°,因此光线照射到BC边会发生全反射。(2)光的传播如图所示由几何关系知AC长为2L,则DE=13AC=2EF·cos30°=13BC=1解得EF=23光在玻璃砖中传播的时间t=DE+14.答案(1)1.6(2)16解析(1)AC界面上,由几何关系可知入射角为i=53°,折射角为r=30°则折射率为n=sin解得n=1.6。(2)在F点,入射角为i'=60°可知sini'>1即在F点发生全反射,在F点全反射的光线在AC面的入射角为30°,发生折射,光束在玻璃中的速度为v=c由几何关系可知,光束在玻璃中的路程为d=12L+L+12L=解得光束在玻璃中传播时间为t=dv15.答案(1)3(2)R(3)7解析(1)设第一次折射的