新教材同步系列2024春高中物理章末综合测评4光及其应用粤教版选择性必修第一册

章末综合测评(四)光及其应用一、单项选择题1．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是()ABCD2．如图所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是()A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光B．光屏上亮、暗交替变化C．光屏上亮度不变D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动3．酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它也随你靠近而后退．对此现象正确的解释是()A．出现的是“海市蜃楼”，是由光的折射造成的B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射4．如图所示，一条光线通过一个在水中的球形空气泡，下列哪一条表示出射光线的路径()A．光线1 B．光线2C．光线3 D．光线45．如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为2，则这束光进入棱镜后的光路图应为()ABCD6．如图所示，有玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线a垂直于AB射入棱镜，由AC射出进入空气，测得出射光线与入射光线间夹角为30°，则棱镜的折射率为()A．12B．22C．3D7．有关光的应用，下列说法不正确的是()A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象D．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射原理二、多项选择题8．如图所示，一束色光从长方体玻璃砖上表面射入玻璃，穿过玻璃后从侧面射出，变为a、b两束单色光，则以下说法正确的是()A．玻璃对a光的折射率较大B．在玻璃中b光的波长比a光短C．在玻璃中b光传播速度比a光大D．减小入射角i，a、b光线有可能消失9．如图所示，实线为空气和水的分界面，一束红光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点，下列说法正确的是()A．O1点在O点的右侧B．红光从空气中射入水中时，速度变小C．若沿AO方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点D．若红光从水中的B点沿BO方向射向界面，则红光在界面处有可能发生全反射10．如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则()A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失三、非选择题11．在“测定玻璃的折射率”的实验中，(1)小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为除了缺刻度尺还少了一种器材，请你写出所缺器材的名称：________，老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置________(选填“A”“B”或“C”)．(2)小红利用方格坐标纸测定玻璃的折射率，如图丙所示，AO是画在纸上的直线，她在直线AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针，放上半圆形玻璃砖，使其圆心与O重合，然后插上P3、P4两枚大头针，以确定折射光线．其中她确定P3大头针位置的方法应当是____________．操作完成后，她用圆规作了一个以O为圆心、半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图丙中虚线所示)，则她测出玻璃的折射率n＝________．12．(1)某同学用图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，他采用了蓝色灯作为光源，在测量头目镜中观察到如图乙所示的蓝色条纹．在不改变其他实验条件的情况下，观察到目镜中的条纹如图丙所示，则可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________．A．单缝宽度变小了B．双缝间距变小了C．光源与单缝间的距离变大了D．光源的发光强度变大了(2)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲)，让单色光从上方射入(示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径)，从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环．如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将________；如果换一个半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将________．(均选填“变大”“变小”或“不变”)(3)采用波长为690nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为________．A．345nm B．690nmC．几微米 D．几毫米13．(2022·重庆卷)如图所示，水面上有一透明均质球，上半球露出水面，下半球内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯(可视为点光源)，均质球对两种色光的折射率分别为n红和n蓝．为使从光源照射到上半球面的光都能发生折射(不考虑光线在球内反射后的折射)，若红灯到水面的最大距离为h红，(1)求蓝灯到水面的最大距离；(2)两灯都装在各自到水面的最大距离处，蓝灯在红灯的上方还是下方？为什么？14．(2022·江苏卷)如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角θ从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直，求：(1)水的折射率n；(2)两条折射光线之间的距离d．15．(2022·河北卷)如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心．球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝30°．光在真空中的传播速度为c．求：(1)玻璃的折射率；(2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间．章末综合测评(四)光及其应用12345678910BCDADCABDBDABD1．B[单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是水平的，故B正确．]2．C[旋转P，自然光通过偏振片P后，在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动，太阳光是自然光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．所以光屏上总是有沿着某个特定的方向振动的偏振光，光屏上亮度不变．]3．D[在太阳光照射下，地表温度升高，地面附近空气的折射率变小，光发生全反射，D正确．]4．A[光先从水进入空气泡中，由折射定律可知折射角应大于入射角；然后又从空气射入水中，折射角应小于入射角．综上所述，只有光线1符合要求，故A正确．]5．D[光线垂直AB面射入，在到达AC面上时入射角i＝60°，因光线的临界角C满足sinC＝1n，C＝45°，i＞C，所以光线在AC面发生全反射；光线到达BC面上的入射角i′＝30°，由于i＜C，所以有部分光线从BC面射出，还有部分光线经BC面反射到AC面上，此时入射角等于零度，光线垂直于AC面射出，故D正确．6．C[由题意可知，光线从玻璃射向空气中时，入射角为θ1＝30°，折射角为θ2＝60°，则玻璃的折射率n＝sinθ2sinθ17．A[拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度，故A错误；增透膜是利用薄膜干涉，故B正确；用三棱镜观察白光，由于三棱镜对不同色光的折射率不同，进出三棱镜的偏折角度不同，出现了不同色光的色散，故C正确；光导纤维束内传送图像是利用光的全反射原理，故D正确．]8．BD[由题图可知折射率na<nb，则fa＜fb，又由n＝cv得，va＞vb，综上得λb＜λa，故A、C错误，B正确；减小入射角i，由几何关系可知在玻璃内的入射角变大，可能发生全反射．a、b都可能消失，D正确．9．BD[当光由空气射入水中时入射角大于折射角，画出大致光路图如图所示，可见O1点在O点的左侧，故A错误；红光在真空中速度最大，当红光从空气中射入水中时，速度变小，故B正确；若沿AO方向射向水中的是一束紫光，水对紫光的折射率大于对红光的折射率，根据折射定律可知，紫光的偏折程度大于红光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正下方的C点，故C错误；若红光从水中的B点沿BO方向射向界面，入射角可能大于临界角，红光在界面处有可能发生全反射，故D正确．]10．ABD[通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，故B正确；由n＝cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，故D正确．11．解析：(1)在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，还缺少刻度尺、大头针；依据光的折射定律，及玻璃砖上下表面平行，那么出射光线与入射光线相互平行，因此第四枚大头针应在图乙中的位置B处，如图所示．(2)透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像；如图，作出法线，过圆与入射光线与折射光线的交点作法线的垂线CA和DB，由数学知识得：入射角和折射角的正弦值分别为sini＝CACO，sinr＝BD其中CO＝DO，则折射率n＝sinrsini＝BD答案：(1)大头针B(2)挡住P1、P2的像1.512．解析：(1)根据条纹间距公式Δx＝ldλ可知，当双缝间距d减小时，条纹间距增大，故B正确，A、C、D错误(2)当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹；用波长变长的光照射，则出现亮条纹的这一厚度远离中心，则圆环的半径变大；换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知圆环的半径变大．(3)由题意知相邻亮条纹对应的空气层的厚度差为半个波长，故为345nm，故A正确，B、C、D错误．答案：(1)B(2)变大变大(3)A13．解析：(1)为使从光源照射到上半球面的光，都能发生折射，关键是光线能够从球的上半部分折射出去，以红光为例，当入射角最大达到临界角C时，光线平行水面折射出去，光路图如图所示假设半球半径为R，根据全反射定律和几何关系可知sinC红＝1n红同理可知蓝光sinC蓝＝1n蓝两式联立解得h蓝＝n红2-1(2)蓝光的折射率n蓝大于红光的折射率n红，根据(1)问结果h蓝＝n红2-1n蓝2-1·h红，结合n蓝＞n所以蓝灯应该在红灯的上方．答案：(1)h蓝＝n红2-1n蓝14．解析：(1)设折射角为γ，根据几何关系可得γ＝90°－θ根据折射定律可得n＝sin联立可得n＝tanθ．(2)如图所示根据几何关