第四章 光 B卷【单元检测】（解析版）

学而优教有方第四章光B卷班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共60分）选择题（共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1．“泰山极顶看日出，历来被描绘成十分壮观的奇景。”日出时看到的“太阳”与太阳的实际位置相比（）A．略高一些 B．略低一些 C．略近一些 D．相同【答案】A【解析】太阳光从真空进入大气，入射角大于折射角，折射光线的反向延长线交点为看到的太阳位置，比太阳的实际位置略高、略远。故选A。2．在生产生活中，光的干涉运用非常广泛，下列图中没有涉及到光的干涉现象的是（）阳光下彩色的肥皂膜B．用单色光检测工作表面平整度光导纤维传递光学信息D．单色光通过双缝在屏幕上形成明暗相间条纹【答案】C【解析】AB．阳光下彩色的肥皂膜、用单色光检测工作表面平整度为薄膜干涉现象，AB错误；C．光导纤维传递光学信息利用光的全反射，没有涉及到光的干涉现象，C正确；D．单色光通过双缝在屏幕上形成明暗相间条纹为双缝干涉现象，D错误。故选C。3．如图所示，光束沿AO方向从空气射向某种介质，折射光线沿OB方向。下列说法正确的是（）A．这束光从空气进入介质后频率会增大B．这束光从空气进入介质后波长会增大C．这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度D．若这束光沿BO方向从介质射向空气，可能会发生全反射现象【答案】C【解析】A．这束光从空气进入介质后频率不变，故A错误；BC．根据可知这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度，这束光从空气进入介质后速度减小，根据可知这束光从空气进入介质后波长会减小，故C正确，B错误；D．由光路可逆性可知，这束光沿BO方向从介质射向空气时，折射光线将沿OA射出，不会发生全反射现象，故D错误。故选C。4．发出白光的细线光源（长度为）竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图所示．现考虑线光源发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以表示红光所成的像的长度，以表示紫光所成的像的长度，则（）A． B．C． D．【答案】D【解析】如图所示由于紫光光折射率比红光大，故同一点发出的光经水面折射后，紫光比红光偏折角大，经反向延长后所成的虚像长度小即故D正确，ABC错误。故选D。5．如图所示为彩虹形成的原理示意图，一束白光水平射入球形的水滴，经过两次折射和一次反射后进入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆着光线看过去就看到了按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩带，其中α为光线入射角，出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，下列说法正确的是（  ）A．红光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率B．红光在水中的波长小于紫光在水中的波长C．紫光在B点可能发生全反射现象D．红光的彩虹角大于紫光的彩虹角【答案】D【解析】A．在同一介质中，从红光到橙、黄、绿、青、蓝、紫光的顺序，频率逐渐增大，折射率逐渐增大，可知红光在水中的折射率小于紫光在水中的折射率，故A错误；B．不同颜色的光在水中的波长不相等，红光最长，紫光最短，故B错误；C．光线第一次折射时，折射角必定小于临界角，故在B点光的入射角必定小于临界角，所以紫光在B点不会发生全反射，故C错误；D．根据出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，可知由于红光的折射率小于紫光的折射率，则红光的彩虹角大于紫光的彩虹角，故D正确。故选D。6．如图是网络信号在一段光纤中传播的示意图，则下列说法正确的是（）A．纤芯的折射率应小于外包层的折射率，才能使光信号在二者之间的界面处发生全反射B．增大左端面的入射角，外包层与纤芯之间的界面处发生全反射的临界角随之增大C．增大左端面的入射角，左端面的折射角随之增大D．增大左端面的入射角，纤芯的折射率随之增大【答案】C【解析】A.纤芯的折射率应大于外包层的折射率，才能使光信号在二者之间的界面处发生全反射，故A错误；BD．根据全反射临界角公式可知，全反射临界角由折射率决定，介质的折射率由介质本生性质有关，与入射角无关，增大左端面的入射角，纤芯的折射率不变，外包层与纤芯之间的界面处发生全反射的临界角不变，故BD错误；C.根据折射率公式，折射角可知增大左端面的入射角，纤芯的折射率不变，左端面的折射角随之增大，故C正确。故选C。7．（2020·浙江高考真题）如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的倍，则该材料折射率至少为（）A． B． C．1.5 D．2【答案】A【解析】根据题意光束最终要进入材料，说明光在材料表面即发生反射又发生折射，且两次反射的入射角均为，若临界角等于，则发生全反射：，解得：若临界角小于，即可发生折射，即：根据选项可知，故A正确，BCD错误。故选A．8．如图所示，单色光沿从空气射入水中，以O点为圆心，作两半径分别为R和的同心圆，大圆与入射光线相交于A，与折射光线相交于B，小圆与延长线相交于M，连线恰好和水平界面垂直，垂足为N，则下列说法正确的是（）A．水的折射率B．光线从空气中进入水中，频率变大了C．光线在段的传播时间的大于在段的传播时间D．由于数据不足，无法确定入射角和折射角的大小，故无法计算折射率【答案】A【解析】AD．水的折射率选项A正确，D错误；B．光线从空气中进入水中频率不变，选项B错误；C．根据可知，光线进入水中后速度减小，则光线在段的传播时间的小于在段的传播时间，选项C错误；故选A。9.对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（）A．用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动Ｎ时，P上的光亮度将发生变化【答案】AD【解析】A．牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成，用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，圆心附近处明暗相间同心圆环的条纹较宽，随离中心点的距离增加条纹的宽度逐渐变窄，A正确；B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，所以不论入射角如何增大，不会产生全反射，玻璃砖中都会有光线，由于射向玻璃砖的光线与射出光线为平行光线，因此可知一定有光线从面射出，B错误；C．由干涉条纹的特点可知，同一级条纹上的光程差相等，条纹向空气薄膜较薄处弯曲，说明此处空气薄膜变厚，由此可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，C错误；D．因为光是横波，经偏振片会产生偏振现象，因此图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，D正确。故选AD。10．如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景，已知水的折射率为n，以下说法正确的是（）A．用相机拍摄水中的鱼，可通过镜头表面的增透膜减弱水面的反射光影响B．在水中的鱼看来，岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，圆锥的顶角C．太阳光进入水中前后频率保持不变D．用激光枪射击水中的鱼，为了提高命中率，在射击时应瞄准看到的鱼【答案】CD【解析】A．用相机拍摄水中的鱼，可通过镜头表面的增透膜减弱玻璃表面的反射光影响，而不是水面反射光的影响，故A错误；B．从空气折射进入鱼眼，鱼眼认为光是直线传播的，所以岸上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。如图水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，若入射角等于，根据折射定律得可知此时折射角最大，最大的折射角所以在水中的鱼看来，岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，圆锥的顶角故B错误。C．光从一种介质进入另一种介质，频率不变。所以太阳光进入水中前后频率保持不变，故C正确；D．只要是光，从一种介质进入另一种介质都要发生折射，所以用激光枪射击水中的鱼，为了提高命中率，在射击时应瞄准看到的鱼，故D正确。故选CD。11．一细束红光和一细束紫光分别以相同入射角由空气射入水中，如图标出了这两种光的折射光线a和b，r1、r2分别表示a和b的折射角，以下说法正确的是（）A．紫光与红光在水中波速v1与v2之比v1∶v2=sinr1∶sinr2B．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大C．a为红光折射光线，b为紫光折射光线D．a为紫光折射光线，b为红光折射光线【答案】ABD【解析】ACD．因为a光的偏折程度大，则a光的折射率大，所以a光为紫光，b光为红光。根据折射定律得，则光在介质中的速度，解得故AD正确，C错误B．因为a光的折射率大，根据得，知a光的临界角小，b光的临界角大。故B正确。故选ABD。12．如图所示，单色光Ⅰ和Ⅱ射到半圆形玻璃砖的圆心O，从玻璃砖圆面上的同一位置离开玻璃砖，单色光Ⅰ与单色光Ⅱ相比（）A．在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较大B．单色光Ⅰ的频率较大C．单色光Ⅰ的衍射本领较强D．照射到同一单缝，单色光Ⅰ的衍射中央亮纹宽度较大【答案】AB【解析】AB．由图可知，单色光Ⅰ的偏折角比单色光Ⅱ的大，则玻璃砖对单色Ⅰ光的折射率比单色Ⅱ光的大，所以单色Ⅰ光的频率较大，故AB正确；CD．单色光Ⅰ的折射率比单色光Ⅱ的大，则单色光Ⅰ的频率比单色光Ⅱ的大，由c=λf可知单色光Ⅰ的波长比单色光Ⅱ的小，则单色光Ⅱ更容易发生明显的衍射现象，照射到同一单缝单色光Ⅱ的中央亮纹更宽，故CD错误。故选AB。第II卷（非选择题共40分）计算题（满分40分，其中13题12分，14题12分，15题16分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）13.（1）暑假期间小明利用图甲所示生活中的物品，测量了某型号刀片的厚度。实验过程如下：①点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；②并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；③如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上。④打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上，最终在白纸上出现明暗相间的干涉条纹。请回答以下问题：（1）观察白纸上的干涉条纹如图丙所示。用刻度尺测出a、b两点间的距离为___________cm，则两相邻暗纹中心之间的距离△x=___________cm（计算结果保留两位小数）。（2）测量玻璃片到光屏的距离L=3.00m，已知该红色激光的波长λ=700nm，利用公式求出双划痕间距d=___________mm，即为刀片厚度（结果保留两位有效数字）。（3）若采用绿色激光作为光源，要使条纹间距保持不变，则需要___________（填“增大”或“减小”）玻璃片到光屏的距离。【答案】

6.70

0.84

0.25

增大【解析】（1）[1]a、b两点间的距离[2]两相邻暗纹中心间的距离与两相邻亮纹中心间的距离相等，为（2）[3]根据可得（3）[4]由于，需要增大玻璃片到光屏的距离L。13．（2）（2021·广东高考真题）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。【答案】【解析】根据光的折射定律有根据光的全反射规律有联立解得14．如图所示，将一根标有刻度的细直棒从直径为d的圆形泡沫板中心垂直插入。将该装置漂浮在液体表面，调整细棒插入液体的深度，同时从液面上方观察。发现当细棒插入液体中一定深度时，从液面上方任何方向观察，都恰好看不到液体中的细棒。读出此时细棒浸入液体的深度L，即可得到液体的折射率。分析产生该现象的原因，求出液体的折射率。【答案】见解析【解析】在液面上方看不到细棒的原因是：是因为光线在液面发生全反射，如图所示可得由几何关系可得解得14．某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率的均匀行星大气层射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内，一卫星探测器在半径为的轨道上绕行星做匀速圆周运动。忽略行星表面对光的反射。求：（1）从P点发出的光入射到大气外表面处时，发生全反射的临界角；（2）大气外表面发光区域在截面上