2021-2022学年人教版(新教材)高中物理选择性必修第一册第4章光单元测试卷

第4章《光》单元测试卷一、单选题(共15小题)1.光在某种玻璃中的传播速度是×108m/s，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成90°夹角，则入射角应是()A．30°B．60°C．45°D．90°2.关于光的折射现象，下列说法正确的是()A．光的传播方向发生改变的现象叫光的折射B．折射定律是托勒密发现的C．人观察盛水容器的底部，发现水变浅了D．若光从真空射入液体中，它的传播速度一定增大3.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为()A．B．C．D．4.世界很大，我们都想去看看，人们能够用眼睛去看世界，这与光密不可分．下列对光的描述中正确的是()A．分别用红光和紫光照射同一双缝干涉实验装置，在光屏上得到紫光的条纹间距比红光的大B．当单缝的宽度大于光的波长时，不能发生衍射现象C．光的偏振现象说明光是横波D．光不能发生多普勒效应5.一条光线从空气射入折射率为的介质中，在界面处的入射角为45°.入射光中，一部分被反射，另一部分被折射．则反射光线和折射光线的夹角为()A．75°B．90°C．105°D．120°6.某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是(图中Ⅰ为空气，Ⅱ为介质)()A．B．C．D．7.如图所示，真空中有一均匀介质球，一束复色光平行于BOC从介质球的A点折射进入介质球内，进入介质球后分成光束I、Ⅱ，其中光束Ⅰ恰好射到C点，光束Ⅱ射到D点，∠AOB＝60°，则()A．介质球对光束Ⅱ的折射率大于B．同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ先射出介质球C．当入射角大于某一特定角度时，从A点射进介质球的光束Ⅱ会发生全反射D．用光束Ⅰ和光束Ⅱ分别射向同一双缝干涉装置，光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ大8.在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D点射向介质，如图所示．已知A点的入射角为30°，介质对a光的折射率na＝.下列判断正确的是()A．在该介质中，光传播速度va＞vbB．a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为30°C．光从该介质射向空气发生全反射时，临界角Ca＞CbD．a、b光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上的条纹间距Δxa＞Δxb9.如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点，以45°的入射角射入玻璃砖，结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和b，则下列说法正确的是()A．若单色光a是黄光，单色光b则可能是紫光B．经同一双缝干涉实验装置，a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小C．单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播时间长D．逐渐增大复色光在A点的入射角，则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射10.如图所示，置于空气中的厚玻璃砖，AB，CD分别是玻璃砖的上、下表面，且AB∥CD，光线经AB表面射向玻璃砖时，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是()A．不可能发生全反射B．有可能发生全反射C．只要入射角θ1足够大就能发生全反射D．不知玻璃的折射率，无法判断11.如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则光屏上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是()A．光屏上光的亮度保持不变B．光屏上光的亮度会时亮时暗C．光屏上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动12.如图所示，平面MN是透明介质和真空的交界面，真空中的点A，B与介质中的点C在同一条直线上，且直线与平面交于P点．已知AB＝BP＝PC，分别由A，B点发出的a，b两种色光照到界面上的同一点Q点(图中未画出)后，进入介质中传播，都能够到达C点．则下列叙述正确的是()A．Q点与P点重合B．透明介质对a光的折射率大于对b光的折射率C．Q点在P点的右侧D．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长13.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹．现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B．与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央明条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的明条纹D．无条纹，只存在一片红光14.下列有关光现象的说法正确的是()A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C．紫光从空气射向水中，只要入射角足够大，就可以发生全反射D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度15.如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光．比较a、b、c三束光，可知()A．当它们在真空中传播时，c光的波长最长B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大D．对同一双缝干涉装置，c光干涉条纹之间的距离最小二、填空题(共3小题)16.如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到液面上，反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面的高度．如果发现光点B在屏上向右移动了Δs的距离到B′，由此可知液面________(填“升高”或“降低”)了________．17.做测定玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中某两个实验小组的实验情况：(1)甲组在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sini～sinr图象如图甲所示，请你判断下列说法哪些是正确的()A．做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B．玻璃的折射率为0.67C．玻璃的折射率为1.5D．玻璃临界角的正弦值为0.67(2)乙组同学通过实验在图乙所示的坐标系中标出三个点的位置坐标，其中A(8,3)、B(1，－4)、C(7，－4)分别为折射光线、入射光线、反射光线通过的三点，且坐标系中，y≥0处为真空，y＜0处为某介质．①请在图中画出三条光线；②入射点O′的坐标为________；③通过数据和光路图可以求得该介质的折射率n＝________.18.在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏上距两缝路程差Δr＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差Δr＝________的地方出现暗条纹．若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差Δr＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差Δr＝________的地方出现暗条纹．三、实验题(共3小题)19.双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变大，可采取以下办法：(1)__________；(2)__________；(3)____________________．为了测量红光的波长，现测得屏上第1条亮纹与第6条亮条纹中心间的距离为7.5mm，已知双缝间的距离为0.5mm，双缝到光屏的距离为1m，则此红光的波长为________．20.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，(1)下列操作正确的是________．A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻线与该亮纹边缘重合(2)下列图中条纹间距表示正确是________．21.在“测定玻璃折射率”的实验中(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像．调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是___________________________________________________________________________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sinθ1－sinθ2的图象如图所示，则下列说法正确的是________．A．实验时，光线是由空气射入玻璃B．实验时，光线是由玻璃射入空气C．玻璃的折射率为0.67D．玻璃的折射率为1.5四、计算题(共3小题)22.如图所示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点．已知OA＝R，该球体对蓝光的折射率为.则：(1)它从球面射出时的出射角β为多少？(2)若光在真空中的传播速度为c，那么，请推导出光从A点传播到C点所需时间t的表达式(用c，R表示)23.在杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1mm，双缝到屏的距离l＝2m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．24.在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10－6m，如图所示，则：(1)P点是亮条纹还是暗条纹？(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)

答案解析1.【答案】A【解析】依题意作出光路图如图所示．折射角：θ2＝90°－θ′＝90°－θ1，玻璃的折射率：n＝＝＝.由折射定律知：nsinθ1＝sinθ2＝sin(90°－θ1)＝cosθ1，即tanθ1＝＝，得θ1＝30°.故正确选项为A.2.【答案】C【解析】光发生反射时，光的传播方向也发生改变，故A错；折射定律是荷兰数学家斯涅耳总结得出的，故B错；由于折射现象，人观察盛水容器的底部，发现水变浅了，C正确；若光从真空射入液体中，它的传播速度一定减小，故D错误．答案为C.3.【答案】A【解析】三棱镜的截面为等腰直角ABC，光线沿平行于BC边的方向射到AB边，则第一次折射时的入射角等于45°，射到AC边上，并刚好能发生全反射．则有sinC＝.由折射定律可得：n＝＝所以由上两式可得：n＝故选：A.4.【答案】C【解析】分别用红光和紫光照射同一双缝干涉实验装置，由于红光的波长比紫光更长，结合Δx＝λ可知，在光屏上得到紫光的条纹间距比红光的小，故A错误；当单缝的宽度小于光的波长或者和光的波长差不多时，就能发生衍射现象，所以单缝的宽度略大于光的波长时，也能发生衍射现象，故B错误；只有横波才能发生偏振现象，因此光的偏振现象说明光是横波，C正确；当波源和观察者相互靠近或远离，接收到波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应，光是一种电磁波，同样也能发生多普勒效应，D错误．5.【答案】C【解析】根据折射定律n＝得sinr＝＝＝0.5则得折射角r＝30°由反射定律知，反射角i′＝45°由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角α＝180°－r－i′＝105°，故选C.6.【答案】D【解析】由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sinC＝＝，得C＝45°＜θ＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确．7.【答案】A【解析】对于光束I：在A点的入射角i＝60°，折射角r＝＝30°，则玻璃对光束I的折射率为n1＝＝，由折射定律分析知，介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束I的折射率，即大于，故A正确．由v＝分析知在介质球中，光束Ⅰ的传播速度大于光束Ⅱ的传播速度，则同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ后射出介质球，故B错误．从A点射进介质球的光束Ⅱ，再射到界面时入射角等于A点的折射角，由光路可逆原理知，光线不会发生全反射，一定能从介质球射出，故C错误．介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束I的折射率，说明光束Ⅱ的频率大，波长短，而干涉条纹的间距与波长成正比，则光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ小，故D错误．8.【答案】B【解析】在A点的折射可见，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由v＝得知，在该介质中，a色光的传播速度比b色光的传播速度小，即va＜vb，故A错误．设光线在A点的入射角为i，折射角分别为ra、rb.由折射定律＝得：sinra＝nasini＝sin30°＝，得ra＝45°，根据光路可逆性和几何知识可知，a光线从C点射出时，入射角和折射角分别等于A点折射角时折射角和入射角，则偏向角为θ＝2(ra－i)＝2×(45°－30°)＝30°，故B正确．C.由临界角公式sinC＝，因a光的偏折角大于b光的偏折角，则a色光的临界角比b色光的临界角小，即Ca＜Cb，故C错误．a光的偏折角大于b光的偏折角，则a光的波长小于b光的波长，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹的间距，即Δxa＜Δxb.故D错误．9.【答案】A【解析】由图知，在A点，两光束的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律n＝可知，玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，所以若单色光a是黄光，单色光b则可能是紫光．故A正确．玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，则知b光的频率高，波长短，a光的频率低，波长长，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距大，故B错误．a光的折射率小，由v＝知单色光a在玻璃中传播速度较大，而a光在玻璃中通过的路程较小，所以单色光a在玻璃中传播所用时间较短，故C错误．逐渐增大复色光在A点的入射角，折射角也随之增大，根据光路可逆性可知两束光都不可能在玻璃砖中发生全反射，都能从玻璃砖射出．故D错误．10.【答案】A【解析】据光路可逆原理可知A正确，B、C、D全错．11.【答案】B【解析】太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮．不可能出现光的衍射现象，所以光屏上不可能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线，故A、C、D错误，B正确．12.【答案】C【解析】分别由A，B发出的两种色光从界面上同一点Q进入介质，经折射后交于C，则Q点在P点右侧，如图所示，由图可知，介质对a光的折射率小于对b光的折射率，因此fa＜fb，由于λ＝，所以在真空中λa＞λb，C项正确．13.【答案】B【解析】衍射图样和干涉图样：中央都出现明条纹，但衍射图样中央明条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间距的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱．所以选B.14.【答案】A【解析】在双缝干涉实验中，条纹间距d与入射光波长成正比，所以入射光由紫光改为红光时波长变长，条纹间距d变大，A项正确．设全反射中的临界角为C，由sinC＝可知，折射率越大，临界角越小，即紫光的临界角小于红光的临界角，所以紫光能发生全反射时，红光不一定能发生全反射，则B错误．光从空气射入水中为从光疏介质射入到光密介质，不会发生全反射，所以C错误．在镜头前加装备偏振片是为减弱玻璃反射的光对拍摄的负面影响，所以D错误．15.【答案】D【解析】由光路图可知，c光的偏转程度最大，则c光的折射率最大，频率最大，根据λ＝知，c光的波长最小，故A错误．c光的折射率最大，根据v＝知，c光在玻璃中传播的速度最小，故B错误．根据sinC＝知，c光的折射率最大，则c光发生全反射的临界角最小，故C错误．c光的频率最大，则波长最小，根据Δx＝λ知，c光干涉条纹之间的距离最小，故D正确．16.【答案】降低【解析】如图所示，光点右移是液面降低造成的，由几何知识得tani＝，进一步推导得h＝.17.【答案】(1)ACD；(2)①如图所示②(4,0)③【解析】(1)由图可知，入射角大于折射角，故可知，光线是从空气射入玻璃的，故A正确；C由n＝可知，玻璃的折射率n＝＝1.5，故B错误，C正确；由sinC＝可知，临界角的正弦值为0.67，故D正确．(2)①画出三条光线如图所示．②根据折射光线与入射光线的对称性，可知，入射点O′的横坐标为x＝4cm，故入射点O′的坐标为(4,0)．(3)设入射角为i，折射角为r.根据数学知识得：sini＝0.6，sinr＝0.8所以该介质的折射率：n＝＝18.【答案】nλ(2n＋1)λ(2n＋1)λnλ【解析】双缝处两