20182019学年粤教版高中物理选修34 第四章 光 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修3-4 第四章 光 单元测试一、单选题1.如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b ， 该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb ， 则（）A.anbB.ab ， nanbC.ab ， nab ， nanb2.如图所示，一束复色光沿PO射向截面为半圆形玻璃砖的圆心O处后，分成a、b两束单色光射出对于a、b两束单色光下列说法正确的是（ ）A.单色光a频率较小B.单色光a穿过玻璃砖的时间较长C.分别用单色光a、b在同一装置中做双缝干涉实验，a光的条纹间距小D.若它们都从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角比b光的小3.关于下列四图，以下说法正确的是( )A.甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样B.在乙漫画中，由于光的折射，鱼的实际位置比人看到的要深一些C.丙图为一束含有红光、紫光的复色光c，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心O点射出，分为a、b两束光，则用同一装置做双缝干涉实验时，用a光要比用b光条纹间距更大D.丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是604.如图所示明暗相间的条纹是红色、蓝色单色光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，下列说法正确的是（）A.a光是红光B.在同一种玻璃中a的速度小于b的速度C.b光的光子能量较高D.当a和b以相同入射角从玻璃射入空气时，若a刚好能发生全反射，则b也一定能发生全反射5.华裔科学家高锟获得了2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”在光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播下列关于光导纤维的说法正确的是（）A.波长越短的光在光纤中传播的速度越大B.频率越大的光在光纤中传播的速度越大C.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射D.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射6.潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为 ， 则所观察到的圆形区域的半径为（ ）A.htanB.hsinC.h/tanD.h/sin7.下图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分代表亮纹），那么1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是（ ）A.红黄蓝紫B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄D.蓝黄红紫二、多选题8.关于折射率，下列说法中正确的是() A.根据 =n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比 B.根据 =n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比 C.根据n= 可知，介质的折射率与介质中的光速成反比 D.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比9.如图所示为一束光线穿过介质、时的光路，则()A.介质的折射率最大B.介质的折射率最大C.介质的折射率最大D.光在介质中传播速度最大10.沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于这种情况下() A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面三、填空题11.一个半径为r的薄软木圆片，在它的圆心处插入一枚大头针让它们浮在水面上，如图所示调整大头针露出的长度，直至从水面上方的各个方向向水中看，都恰好看不到大头针，这是因为发生了_现象若此时木片下方大头针的长度为h，则水的折射率为_12.采用干涉法检查一块玻璃板的表面是否平整，所用光源为单色光，检查中所观察到的干涉条纹是由如图哪两个表面反射的光线叠加而成的_ 13.波可以分为纵波横波，在纵波中，各质点的振动方向与波的传播方向_；在横波中，各质点的振动方向与波的传播方向_。 四、解答题14.如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为 ，ADBO，DAO=30，光在空气中国的传播速度为c，求玻璃砖的折射率及光线在圆弧面上出射时的折射角；光在玻璃砖中传播的时间15.如图所示，一直角三棱镜放置在真空中，其截面三角形的斜边BC的长度为d，一束单色光从AB侧面的中点垂直AB入射若三棱镜的折射率为 ，C=30，单色光在真空中的传播速度为c，求：该单色光第一次从棱镜射入真空时的折射角；该单色光从进入棱镜到第一次从棱镜射出所经历的时间 五、综合题16.如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知A=60，C=90；一束极细的光于 AC边的中点垂直AC面入射， =2a，棱镜的折射率为n= 求：（1）光在棱镜内经一次全反射后第一次射入空气时的折射角 （2）光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间（设光在真空中传播速度为c） 答案解析部分一、单选题1.【答案】B 【解析】【解答】由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，所以，nab ， 所以B正确，ACD错误。【分析】本题主要是理解，光的频率与折射率的关系，即频率越大，介质对光的折射率就越大，结合公式，判断波长。2.【答案】A 【解析】【解答】解：A、由图知，玻璃砖对a光的偏折角较小，由折射定律n= 得知，玻璃对a光的折射率较小，其频率较小故A正确B、玻璃对a光的折射率较小，由v= 分析得知，a光在玻璃砖中速度较大，传播时间较短故B错误C、玻璃对a光的折射率较小，a光的波长较长，而干涉条纹的间距与波长成正比，则知，a光干涉条纹的间距较大故C错误D、由sinC= 分析得知，b光的折射率大，则临界角较小，故D错误故选：A【分析】由图看出，玻璃砖对b光的偏折角较大，b光的折射率较大，频率较大，波长短由v= 分析光在玻璃砖中传播速度关系，即可判断时间关系折射率越大，波长越短，干涉条纹间距越小由sinC= 分析临界角的大小3.【答案】B 【解析】【解答】A.中央条纹宽，是单缝衍射的图样。A不符合题意。B.光从空气射入水中发生折射时，入射角大于折射角，鱼的实际位置比人看到的要深。B符合题意。C.紫光的折射率比红光大，相同入射角，当光从玻璃射入空气时，紫光的折射角大，a光束是紫光，b光束是红光。红光的波长长，干涉条纹间距大。C不符合题意。D.光从玻璃射入空气里时入射角小于折射角，故其入射角是30D不符合题意；故答案为：B。【分析】图乙可以利用光的折射画图求解，需要注意的是人的眼睛总是认为光是沿直线传播的。4.【答案】B 【解析】【解答】根据双缝干涉相邻条纹间距公式 可得在其它条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知a光的波长小于b光的波长，那么a光是蓝色光，b是红色光，A、由上分析可知，a光是蓝色光，且b光的光子能量较低，故AC错误；B、因a光的波长小于b光的波长，则a光的频率大于b光的频率，那么a光的折射率大于b光，根据v= ，因此在玻璃中，a的速度小于b的速度，故B正确；D、当a和b以相同入射角从玻璃射入空气时，若a刚好能发生全反射，因a光的临界角小，若a刚好能发生全反射，则b一定不能发生全反射，故D错误故选：B【分析】根据干涉条纹的宽度可以确定入射光的波长的大小关系来确定两列光的频率的大小关系，从而确定各自什么光，再利用全反射临界角与折射率的关系，从而即可求解5.【答案】C 【解析】【解答】A、波长越短的光，频率越大，介质对它的折射率n越大，根据公式v= ，知光在光纤中传播的速度越小故A错误B、频率越大的光，介质对它的折射率n越大，根据公式v= ，知该光在光纤中传播的速度越小故B错误CD、发生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质；当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射故C正确，D错误故选：C【分析】发生全反射的条件是：一是光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质；二是入射角大于临界角当内芯的折射率比外套的大时，光在界面上才能发生全反射波长越长、频率越小的光，介质对它的折射率越小，根据公式v= ，光在光纤中传播的速度越大6.【答案】A 【解析】【解答】如图所示，最远处的景物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近90，折射角为 因此，人看到的景物呈现在人眼上方以O点为圆心、r为半径的水面区域内由图可知。【分析】当光从水中进入空气，入射角大于等于临界角时，会发生全反射，根据临界角的意义，结合几何关系求出圆形亮斑的半径。7.【答案】B 【解析】【解答】解：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故1、3是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距x= 可知波长越大，x越大，故左边第一个是红光，第三个是蓝光单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故第2个是紫光单缝衍射图样；最右端为黄光单缝衍射图样故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射），故B正确，ACD错误故答案为：B【分析】根据光的条纹，判断出是双缝干涉还是单缝衍射，再根据条纹的周期判断光的波长。二、多选题8.【答案】C,D 【解析】【解答】介质 的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关。由于真空中光速是个定值，故n与v成反比正确，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由 ，当f一定时，v正比于。n与v成反比，故折射率与波长也成反比。 【分析】介质的折射率决定于介质本身和光的频率，与入射角的正弦和折射角的正弦无关。9.【答案】C,D 【解析】【解答】根据折射情况，与相比，折射率大；与相比，折射率大，所以的折射率最小，光的传播速度在中最大，根据光路可逆，光从射向或从射向时，入射角相等，从折射角可判定 ，故 ，C、D正确，A、B错误【分析】根据光路图，首先判断出三种介质的折射率的大小关系，可判断AB的正误，再结合光在介质中的传播速度与折射率的关系可判断C的正误，由光发生全反射的条件可判知D的正误。10.【答案】B,D 【解析】【解答】根据光发生明显衍射的条件知，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，根据 知，到达地面的光是频率较小的部分，故选项B、D正确。【分析】本题考查明显衍射现象的条件：障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射。三、填空题11.【答案】全反射；【解析】【解答】解：观察者在水面上各个方向都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得sinC= 又sinC= 由以上两式解得液体的折射率为 n= 故答案为：全反射， 【分析】观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射，通过几何关系得到入射角的正弦值，即可得折射率12.【答案】a的下表面和b的上表面 【解析】【解答】解：薄膜干涉形成的条纹是空气膜的上下表面的发射光干涉产生的，即由a的下表面和b的上表面两个表面的反射光线叠加而成的； 故答案为：a的下表面和b的上表面【分析】薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，可知薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同13.【答案】相同；垂直 【解析】【解答】波可以分为纵波横波，在纵波中，各质点的振动方向与波的传播方向相同，在横波中，各质点的振动方向与波的传播方向垂直。【分析】加强相关概念、原理的理解。四、解答题14.【答案】解：光路如图所示，由于折射光线CE平行于BO，因此光线在圆弧面上的入射点E到BO的距离也为 ，则光线在E点的入射角满足 sin= ，得：=30由几何关系可知，COE=90，因此光线在C点的折射角为：r=30由折射定律知，玻璃砖的折射率为：n= = = 由于光线在E点的入射角为30，根据折射定律可知，光线在E点的折射角为60由几何关系可知，CE= = 光在玻璃砖中传播的速度为：v= 因此光在玻璃砖中传播的时间为：t= = 答：玻璃砖的折射率是 ，光线在圆弧面上出射时的折射角是60；光在玻璃砖中传播的时间是 【解析】【分析】作出光路图，根据几何知识求出光线在AB圆弧面上的入射角和C点的折射角，即可由折射定律求出玻璃砖的折射率，并由折射定律求出光线在圆弧面上出射时的折射角；由几何关系求出光在玻璃砖中传播的距离，由v= 求出光在玻璃砖中传播的速度，即可求得传播的时间15.【答案】解：画出该单色光在三棱镜中传播的光路图如图所示当光线到达三棱镜的BC边时，因C=30，由几何关系可知=60又因为三棱镜的折射率n= ，所以光发生全反射的临界角为45因=60，所以该单色光在BC边发生全反射当该单色光到达三棱镜的AC边时，由几何关系可知，其入射角为=30设其折射角为，则由折射定律n= 可得：=45因为截面三角形的斜边BC的长度为d，D为AB边的中点，C=30，由几何关系可知 = 因为=60，所以C