2023高中物理第四章光质量评估新人教版选择性

第四章质量评估(时间:75分钟满分: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.下列说法正确的是()

A.照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的衍射原理B.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度C.海市蜃楼是由光的干涉形成的D.红光和蓝光在同种介质中传播时,因为蓝光的频率大,所以蓝光的传播速度大解析:“冷光灯”应用了薄膜干涉的原理,选项A错误.海市蜃楼是由光的折射和全反射现象形成的,选项C错误.红光和蓝光在同种介质中传播时,由于f红<f蓝,n红<n蓝,由n=cv知v红>v蓝,选项D错误答案:B2.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示.下列说法正确的是()

A.此介质的折射率等于1.5B.此介质的折射率等于2C.入射角小于45°时可能发生全反射现象D.入射角小于30°时可能发生全反射现象解析:n=sin45°sin30°=2,选项A错误,选项B正确.当光从介质中射向真空中时,随入射角增大,折射角增大,当折射角等于90°时,发生全反射,此时入射角为临界角C,则有n=2=sin90°答案:B3.白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带.下列说法正确的是()

A.a侧是红色光,b侧是紫色光B.在真空中,a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率小于对b侧光的折射率D.在三棱镜中,a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度解析:三棱镜对紫光的折射率最大,对红光的折射率最小,据n=sinisinr可知a侧为紫光,b侧为红光,选项A、C错误.在真空中,红光的波长大于紫光的波长,选项B正确.由n=答案:B4.如图所示,A、B两束可见光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖,其出射光均由圆心O点沿OC方向射出,则()

A.A光的频率较小B.A光在玻璃砖中的速度较大C.分别用A、B光照射同一双缝干涉实验装置,A光的干涉条纹间距较小D.分别用A、B光照射同一单缝衍射实验装置,A光的衍射现象更明显解析:由题图可知,A光的折射率大,所以A光的频率大,波长小,在同一种介质中传播时速度小.由Δx=ldλ可知,波长越大,双缝干涉条纹间距越大.波长越大,相同条件下衍射越明显.选项C正确答案:C5.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是 ()

甲乙A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏的距离D.换用频率更高的单色光源解析:改变条件后亮条纹之间的间距变大,由公式Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可增大双缝到光屏的距离l,选项C错误.减小双缝之间的距离d,选项B正确.换用波长更长,即频率更低的单色光,选项D错误.改变光源到单缝的距离不会改变Δx的大小,选项A错误答案:B6.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上,经两次折射后从玻璃板另一个表面射出,出射光相对于入射光侧移了一段距离.在下列情况下,出射光侧移距离最大的是 ()

A.紫光以45°的入射角入射B.红光以45°的入射角入射C.紫光以30°的入射角入射D.红光以30°的入射角入射解析:因为同种介质对紫光的折射率较大,所以入射角相同时,紫光侧移距离较大,选项B、D错误.设入射角为i,折射角为r,则侧移距离Δx=dsini1cosin2-sin2i(答案:A7.打磨某截面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ打磨在θ1<θ<θ2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光,在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况),则下列判断正确的是 ()

A.若θ>θ2,则光一定在OP边发生全反射B.若θ>θ2,则光会从OQ边射出C.若θ<θ1,则光会从OP边射出D.若θ<θ1,则光会在OP边发生全反射解析:光从MN边垂直入射,由几何关系可知光射到PO边上的入射角i=π2θ,据题知θ在θ1<θ<θ2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光,在OP边和OQ边发生全反射,说明临界角C的范围为π2θ2<C<π2θ1.若θ>θ2,光在OP上的入射角i=π2θ<π2θ2<C,则光在OP边一定不发生全反射,会从OP边射出,故选项A、B错误.若θ<θ1,i=π2θ>π2θ1>C,则光在答案:D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.下列现象属于光的干涉现象的是()

ABCD解析:A属于单缝衍射现象,B、C属于薄膜干涉现象,D属于光的色散现象.答案:BC9.固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所示,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,逐渐增大θ角,当θ=α时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大θ角,当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则()

A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B.A光在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<π2解析:当A光光斑消失时,sinα=1nA;当B光光斑消失时,sinβ=1nB.由于β>α,nA>nB,选项A正确.根据n=cv得vA<vB,选项B错误.当α<θ<β时,A光发生全反射,B光发生折射和反射,在光屏PQ上有两个光斑,选项C错误.当β<θ<π2时,A答案:AD10.在一次讨论中,老师说:“假设水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大.”根据老师的假设,关于这三种光在水中的性质,同学们的下列回答正确的是()

A.c光的频率最大B.a光的传播速度最小C.水对b光的折射率最大D.a光的波长比b光的短解析:b的像最深说明水对b光的折射率最小,频率最小,波长最大,发生全反射的临界角最大,选项C错误.c照亮水面的面积比a的大,说明a发生全反射的临界角比c的小,水对a光的折射率比水对c光的大,所以,频率最大的是a,选项A错误.传播速度v=cn,传播速度最小的是a,选项B正确.水对a光的折射率最大,对b光的折射率最小,a光波长最短,b光波长最长,选项D正确答案:BD三、非选择题:共54分.11.(9分)如图甲所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像.甲(1)此后正确的操作步骤是(填选项前的字母).

A.插上大头针P3,使P3挡住P2的像B.插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像C.插上大头针P4,使P4挡住P3的像D.插上大头针P4,使P4挡住P3本身和P1、P2的像(2)正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出).为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图乙、丙所示.在图中仅通过测量ED、GF的长度便可正确计算出折射率的是图(选填“乙”或“丙”),所测玻璃折射率的表达式n=(用代表线段长度的字母DE、GF表示).

乙丙解析:(1)在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,确定入射光线,然后在棱镜右侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上大头针P4,使P4挡住P3本身和P1、P2的像,从而确定出射光线.因此选项B、D正确.(2)设入射角为α,折射角为β,根据折射定律和几何关系可知,对于乙图,sinα=DER,sinβ=GFOG,对于丙图,sinα=DER,sinβ=GFR,可知仅通过测量DE、GF的长度便可正确计算出折射率的是图丙,折射率n=答案:(1)BD(2)丙

DE12.(9分)如图甲所示,在用双缝干涉测光的波长实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.20mm的双缝.然后,接通电源使光源正常工作.已知像屏与双缝间的距离l=700mm.

甲乙丙(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有20个分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和游标尺的示数如图丙所示,则此示数为mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻线与某条纹B中心对齐,测得A条纹到B条纹的距离为8.40mm.利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=m(结果保留2位有效数字).

(2)另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到的光的干涉现象很明显.若他对实验装置进行改动后,在光屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加.以下改动可能会实现这个效果的是.

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间B.仅将单缝与双缝间距增大少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片解析:(1)测量头上示数为5×0.05mm=0.25mm;A条纹与B条纹中心间的距离为8.40mm,A、B间共5个条纹间隔,则相邻条纹间隔Δx=1.68mm,由Δx=ldλ,解得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=4.8×107m(2)根据条纹间隔公式Δx=ldλ知,要使观察到的清晰的条纹数目增加,应减小条纹间距,可以减小经滤光片射向双缝的色光的波长λ,即可以将红色滤光片换成绿色滤光片,选项D正确答案:(1)0.254.8×107(2)D

13.(10分)如图所示,某同学为了表演“隐形的大头针”节目,在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针,并将其放入水中.已知水的折射率为43,为了保证表演成功,需在水面上方各处均看不到大头针,求大头针末端离水面的最大距离解析:大头针反射的光在水面发生全反射时,在水面上方各处均看不到大头针,设临界角为C,由临界角与折射率的关系得sinC=1n=3由几何关系得sinC=rr2+h答案:7314.(12分)激光已经深入到我们生活的各个方面.某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长.(1)如图所示,在水平面上方适当位置固定激光光源,使其发射与水平面成30°角斜向下的激光,在水平光屏上M点呈现一小光斑.放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖,激光光斑移至水平光屏上的N点.测得玻璃砖厚度d=3cm,MN的长度b=2cm.根据以上信息,求该玻璃对激光的折射率n.

(2)为测量该激光的波长,将激光垂直射向间距为d的双缝(每个缝的宽度很窄,宽度可忽略),在双缝后面距离为l处的光屏上可以观察到干涉条纹.现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐,经测量得出5条亮条纹之间的距离为a,求该激光的波长.解析:(1)如图所示,设折射角所对的边的长度为x,激光入射角i=90°30°=60°,由几何关系知sini=x+sinr=xx2+d联立并代入数据解得n=3.(2)5条亮条纹之间的距离为a,则相邻两条亮条纹之间的距离Δx=a4由条纹间距公式Δx=ldλ得λ=ad答案:(1)3(2)

ad15.(14分)如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点到S1、S2的距离之差为2.1×106m,已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4×107m,B光在某种介质中波长为3.15×107m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验.

(1)A、B光在P点是亮条纹还是暗条纹?(2)若让A光照射S1,B光照射S2,试分析光屏上能观察到的现象.解析:(1)设A光在空气中的波长为λ1,在介质中的波长为λ2.由n=cv=λ1λ2