第四章 光 章末综合练（含解析）

试卷第=page11页，共=sectionpages33页试卷第=page11页，共=sectionpages33页人教版（2019）选择性必修一第四章光章末综合练一、单选题1．某同学在测玻璃折射率时，把玻璃砖一边与aa′对齐，但另一条边bb′画得明显过宽，该同学在aa′一侧观察，其它操作符合要求，引起的误差及测量结果正确表述是（）A．折射角偏大，折射率比真实值小B．折射角偏小，折射率比真实值大C．折射角偏大，折射率比真实值大D．折射角偏小，折射率比真实值小2．如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光a垂直于AB射入棱镜，由AC边射出进入空气，测得折射光线与入射光线间的夹角为30°，则棱镜的折射率为（）A． B． C． D．3．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（）A．一部分在F点反射，一部分出射B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长4．为了汽车夜间行车安全，有人提出设想:将汽车的挡风玻璃和车灯罩做成偏振片，使司机只能看到自己车灯的光而看不见对面车灯发出的光，从而大大减少因对面车灯发出的光造成的视线模糊。以下关于光的偏振的说法正确的是（）A．振动方向和透振方向一致的光能透过偏振片B．光的振动方向指的是磁场方向C．光的偏振现象证明了光是一种机械波D．泊松亮斑就是一种偏振现象5．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（）A．b的下方 B．b的上方C．b处 D．无法确定6．在光纤制造过程中，拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈圆台状，如图所示，已知此光纤长度为L，圆台对应底角为，折射率为n，真空中光速为c。现光从下方垂直射入下台面，则（）A．光从真空射入光纤，光的频率变小B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为C．从上方截面射出的光束一定是平行光D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出7．某同学用下图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则（）A．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与平面镜垂直B．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与平面镜平行C．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大D．将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小8．如图所示，MON为柱状扇形透明介质的横截面，扇形的半径为R、圆心为O，A点在OM上且O、A两点的距离为R，P为圆弧MN的中点。一细束单色光以入射角i=60°从A点射入介质，折射光线恰好通过P点，已知∠APO=45°，则介质对该光的折射率n为（）A． B． C． D．9．一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为，横截面如图所示，O表示半圆柱形截面的圆心。半圆柱对称轴OP上有一发光点S，距离圆心O为，当某角度的强度值很小时，，圆的弦长可以近似代替弧长。当沿着PO方向观察时，实际观察到的发光点S到P点的距离为（）A． B． C． D．10．可见光在空气中波长范围是4400A到7700A，即4.4×10－4mm到7.7×10－4mm，下面关于光衍射条件的说法正确的是（）A．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才能观察到明显的衍射现象B．卡尺两脚间的狭缝在小到0.2mm以下时，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象C．卡尺两脚间的狭缝在小到0.4mm以下时，通过它观察到线状白炽灯丝，有明显的衍射现象D．光的衍射条件“跟光的波长可以相比”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射11．如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖放置在真空中，光束a经O射入玻璃砖，折射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（）A．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率B．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度C．在真空中光束b的波长大于光束c的波长D．从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角小12．长度测量是光学干涉测量最常见的应用之一。如要测量某样品的长度，较为精确的方法之一是通过对干涉产生的条纹进行计数；若遇到非整数干涉条纹情形，则可以通过减小相干光的波长来获得更窄的干涉条纹，直到得到满意的测量精度为止。为了测量细金属丝的直径，把金属丝夹在两块平板玻璃之间，使空气层形成尖劈，金属丝与劈尖平行，如图所示。如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹，测出干涉条纹间的距离，就可以算出金属丝的直径。某次测量结果为：单色光的波长λ=589.3nm，金属丝与劈尖顶点间的距离L=28.880mm，其中30条亮条纹间的距离为4.295mm，则金属丝的直径为（）A．4.25×10-2mm B．5.75×10-2mm C．6.50×10-2mm D．7.20×10-2mm二、填空题13．光导纤维1966年，33岁的华裔科学家___________提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。___________因此获得2009年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（opticalfiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了___________原理。14．1834年，洛埃利用单面镜得到了光的干涉结果（称洛埃镜实验），光路原理如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照射到光屏上与通过M反射的光叠加产生干涉条纹，当入射光波长变长，干涉条纹间距_________（选填“变大”“变小”或“不变”）；如果光源S到平面镜的垂直距离与到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹间距离_________。15．激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点。()16．想一想：水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？光疏介质和光密介质光疏介质：两种介质中折射率______的介质叫做光疏介质；光密介质：两种介质中折射率______的介质叫做光密介质；玻璃相对于水是______介质；玻璃相对于金刚石是______介质。17．光的偏振（1）自然光：包含着在垂直于传播方向上沿______振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同；（2）偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个_____的方向振动的光；（3）偏振光的形成①让自然光通过______形成偏振光；②让自然光在两种介质的界面发生反射和______，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光；（4）偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等；（5）光的偏振现象说明光是一种______波。三、解答题18．某种材料制成的棱镜的截面图如图所示，为四分之一圆弧，O为圆心，为一矩形，，。一细光束从圆弧的中点E沿半径射入棱镜后，恰好发生全反射。求：（1）该透明材料的折射率；（2）该光线从棱镜中折射出来时的折射角。19．国内最长的梅溪湖激光音乐喷泉，采用了世界一流的灯光和音响设备，呈现出震撼人心的万千变化。喷泉的水池里某一射灯发出的一细光束射到水面的入射角α=37°，从水面上出射时的折射角γ=53°。（1）求光在水面上发生全反射的临界角的正弦值；（2）该射灯（看做点光源）位于水面下h=m处，求射灯照亮的水面面积（结果保留2位有效数字）。20．如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求：（1）从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值；（2）距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。21．查阅资料，简述菲涅耳圆孔衍射。22．如图所示，三棱柱的横截面为直角三角形，面与面的夹角为60°，AB长为L，当紧贴棱的单色线光源发出的光照射到面上时，面上刚好有一半面积非常明亮，而另一半面积几乎观察不到亮光，只考虑由光源直接射向面的光线，已知真空中的光速为c。求：（1）棱镜对光的折射率；（2）直接射向面的所有光线中、从光源到面传播用时最少的光用时为多少。答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页参考答案：1．A【详解】如图所示实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，根据因此测得的折射率偏小。故选A。2．C【详解】由题意可知，光从棱镜射向空气中时，入射角θ1=30°，折射角θ2=60°，则棱镜的折射率n==故选C。3．B【详解】A．由几何关系知，AC面上的折射角为由，当光束射向F点时，入射角为67.5°将发生全反射，故A错误；C．根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；D．光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；B．当AC面上的入射角减小至零时，入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。故选B。4．A【详解】A．根据光的偏振原理可知，振动方向和透振方向一致的光能透过偏振片，故A正确；B．光的振动方向指的是电场的方向，故B错误；C．光的偏振现象证明了光是一种横波，光是电磁波，不是机械波，故C错误；D．泊松亮斑是光的衍射现象，故D错误。故选A。5．C【详解】人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。故选C。6．D【详解】A．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光的频率不变，A错误；B．光通过此光纤到达小截面的最短距离为，光在光纤中的传播速度则光通过此光纤到达小截面的最短时间为B错误；C．通过光纤侧面反射后再从上方截面射出的光束不垂直截面射出，上方截面的光束不平行，C错误；D．设临界角为，则光第一次到达光纤侧面的入射角等于，当，即时，发生全反射，光不会从光纤侧面射出，D正确。故选D。7．C【详解】如图所示AB．题目中的装置可等效为上图，为双缝干涉，则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，故AB错误；CD．根据双缝干涉条纹间距公式将光屏沿水平方向远离平面镜，则增大，所以相邻条纹间距增大，将光源沿竖直方向靠近平面镜，则减小，所以相邻条纹间距增大，故C正确，D错误。故选C。8．B【详解】本题考查光的折射与全反射，目的是考查学生的推理能力。【解题分析】在△POA中，根据正弦定理有可得r=30°根据光的折射定律解得n=故选B。9．A【详解】作出光路图如图所示则有在中根据正弦定理得在中根据正弦定理联立解得当某角度的弧度值很小时，，圆的弦长可以近似代替弧长，即联立解得10．C【详解】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，但光并没有机械波那么苛刻，缝的宽度太小时，透过的光太弱，不容易观察到衍射现象，通常情况下，缝的宽度在0.4mm左右时，光的衍射现象比较明显，ABD错误，C正确。故选C。11．A【详解】A．由图可知，光束b的折射角小于对光束c的折射角，根据折射定律可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，故A正确；B．根据公式可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度，故B错误；C．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则光束b的频率大于对光束c的频率，根据可知，在真空中光束b的波长小于光束c的波长，故C错误；D．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，根据可知，从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角大，故D错误。故选A。12．B【详解】劈尖形空气层如图所示距劈尖x处空气层厚度为y，由几何关系得出现明条纹的空气层厚度满足则相邻两明纹间距为解得故选B。13．

高锟

高锟

光的全反射【详解】[1][2][3]966年，33岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（opticalfiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了光的全反射原理。14．

变大

【详解】[1]根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式当增大，条纹间距增大。[2]相邻两条亮纹间距离。15．正确【详解】激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点，故正确。16．

小

大

光密

光疏【详解】[1]光疏介质：两种介质中折射率小的介质叫做光疏介质。[2]光密介质：两种介质中折射率大的介质叫做光密介质。[3]光在玻璃中的折射率大于水中的折射率，玻璃相对于水是光密介质。[4]光在玻璃中的折射率小于金刚石中的折射率，玻璃相对于金刚石是光疏介质。17．

一切方向

特定

偏振片

折射

横【详解】（1）[1]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。（2）[2]偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。（3）[3]让自然光通过偏振片形成偏振光。[4]让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光。（4）[5]光的偏振现象说明光是一种横波。18．（1）；（2）【详解】（1）光路如图所示，由几何关系可知，光从E点射入棱镜，恰好在O点发生全反射，对应的入射角则有解得（2）由几何知