人教版高二下学期物理（选择性必修1）《第四章光质量》单元检测试卷及答案

第第页答案第=page11页，共=sectionpages22页人教版高二下学期物理（选择性必修1）《第四章光质量》单元检测试卷及答案满分：100分考试时间：75分钟一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1．正方体a、b、c平放在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。则（）A．a、b等大 B．a、c等大 C．b、c等大 D．a、b、c都不等大2．如图，水平桌面上有一只装有水的玻璃量筒，把一张左侧为黄色、右侧为蓝色的纸片慢慢地向右水平移动，当纸片的中心线与量筒的中轴线重合时、不考虑光在玻璃中的折射，站在量筒正前方的同学看到纸片上的颜色情况是（）A．B．C．D．3．有一干涉装置如图所示。一个底部有双缝的不透光圆柱形杯子的杯口固定一面光屏，用激光沿图中方向照射双缝，可在光屏处观察到干涉条纹，为了增加条纹间距，下列做法中可行的是（）A．使用更短的杯子B．使用频率更低的激光C．增大激光器到双缝之间的距离D．在杯子中填充折射率较大的透明物质4．如图所示，截面呈矩形的棱镜底部有一点光源，光源S发射出一细光束斜射到上表面的O点，光束射出上表面后分成两细光束a、b。已知光束SO在棱镜中与法线的夹角为，光束a、b与法线的夹角分别为。下列说法正确的是（）A．无论光束SO与法线的夹角多大，光束均能从棱镜上表面射出B．a、b通过同一双缝干涉装置，b的干涉条纹间距大C．a、b在棱镜中传播的时间相等D．a、b相对棱镜的临界角正弦值之比为5．用电影院看立体电影的偏光眼镜观看手机屏幕时，发现右镜片亮，左镜片暗，如果将手机屏幕旋转，会观察到（）A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗C．两镜片没有任何变化 D．右镜片变暗，左镜片变亮6．如图所示，ABC为一半圆形玻璃砖，O为玻璃砖的圆心，AC为直径，OB垂直AC，AC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于AC方向经弧面上P点射入玻璃砖，已知P点到AC的距离为圆弧半径的一半，若这束光被AC边反射后恰好射向顶点B，则玻璃砖的折射率为（）A． B． C． D．7．某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行（θ<45°）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则（

）A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，θ可以设定为30°C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为70°D．若入射光线向左移动，则出射光线向右移动8．下列说法正确的是（）A．检验工件平整度的操作中，如图甲所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处B．图乙为光照射到圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样C．图丙光导纤维传递光信号的原理是利用光的全反射现象，必须满足内芯的折射率比外套的大D．图丁的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理是相同的9．为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（）A．在水中a光波速小于b光B．a光的频率小于b光C．用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小D．若某单缝能使b光发生明显衍射现象，则a光也一定能发生明显衍射现象10．如图所示，是某种材料做成的一直角三棱镜的横截面，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。表为三种常见介质的折射率。不计多次反射。（）介质金刚石水晶冰折射率2.421.551.31A．出射光相对于D点入射光的偏角为B．要实现上述光路，棱镜的材料可以用金刚石C．若将光束逆时针旋转一小角度，出射光相对于D点入射光的偏角变大D．若将光束逆时针旋转一小角度，出射光相对于D点入射光的偏角变小二、实验题11．某校中学物理兴趣小组利用激光笔和角度圆盘测一半圆形玻璃砖的折射率。将半圆玻璃砖圆心与角度圆盘圆心重合吸附放置，让激光沿半径方向射向玻璃砖圆心，实验现象如图甲所示，乙图为示意图。图中有三条明亮的光线，其中光线①为入射光线。首先固定好圆盘和玻璃砖，然后将激光绕圆心(1)____________（选填“顺时针”或“逆时针”）缓慢转动了5°，发现光线③恰好消失了；(2)那么这次他所测得的半圆形玻璃砖的折射率n=______；(3)若只将半圆玻璃砖向左平移一小段位移，还_______观察到光线③（选填“能”或“不能”）。12．如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。(1)实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是。A．仅换用间距更大的双缝B．仅将单缝向双缝靠近C．仅将屏向靠近双缝的方向移动D．仅将紫色滤光片换成红色滤光片(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为___________mm。已知双缝间的宽度d=0.3mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L=1.0m，则该种色光的波长是___________m。三、解答题13．航天员王亚平在太空实验授课中，进行了液体球光学实验。在空间站中的微重力环境下有一个水球，如果在液体球中心注入空气，形成球形气泡，内外两球面球心均在O点，如图所示。

一束单色光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中，已知该液体的折射率为内球面半径为R，外球面半径为2R，真空中的光速为，求：(1)光在该液体中的传播速度v(2)为使光在内球表面上发生全反射，图中的入射角i的最小值为多少14．如图所示的是一个透明圆柱体的横截面，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点，已知∠ABC=，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，求：（1）该透明圆柱体介质的折射率；（2）该单色光从C点传播到B点的时间；（3）折射光线过B点时是否发生全反射，说明理由。

15．如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆，圆心为O点，直径与x轴重合。一束平行于x轴的激光，从横截面上的P点由空气射入玻璃砖，从Q点射出。已知P点到x轴的距离为，P、Q间的距离为。(1)求玻璃砖的折射率；(2)求激光束射到x轴上的两点距离。参考答案题号12345678910答案AABDDACBCACAD1．A【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即a和b等大，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则c的大小与a的大小不相等。故选A。2．A【详解】当纸片的中心线与量筒的中轴线重合时，量筒中水面上方的光线可以认为沿直线传播，人看到的是左侧为黄色，右侧为蓝色，水面下方的光线经两次折射后光路图如图故人看到的是左侧为蓝色，右侧为黄色。故选A。3．B【详解】A．根据可知，若使用更长的杯子，L变大，条纹间距变大，故A错误；B．由可知，若使用频率更低的激光，激光的波长变大，条纹间距变大，故B正确；C．增大激光器到双缝之间的距离，条纹间距不变，故C错误；D．在杯子中填充折射率较大的透明物质，光在介质中的传播速度变小，频率不变，可知光在杯子中的波长变小，故条纹间距变小，故D错误。故选B。4．D【详解】A．光束从棱镜射出空气，当入射角大于等于全反射临界角时，光束不能从棱镜上表面射出，故A错误；B．由题图可知，光束均从棱镜上表面射出时，b光的偏折程度较大，所以棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，a、b通过同一双缝干涉装置，a的干涉条纹间距大，故B错误；C．根据，由于棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光在棱镜中的传播速度较大，a、b在棱镜中传播的距离相等，所以a在棱镜中传播的时间较短，故C错误；D．棱镜对a、b光的折射率分别为根据可知，a、b相对棱镜的临界角正弦值之比为，故D正确。故选D。5．D【详解】偏光眼镜的左右两个镜片透振方向相互垂直，手机屏幕发出的光为偏振光。初始状态右镜片亮、左镜片暗，说明此时手机出射光的偏振方向与右镜片透振方向平行，与左镜片透振方向垂直。如果将手机屏幕旋转，则手机出射光的偏振方向与左镜片透振方向平行，与右镜片透振方向垂直，会观察到右镜片变暗，左镜片变亮。故选D。6．A【详解】根据题意，由折射定律和反射定律画出光路图，如图所示：设玻璃砖的半径为R，因为P点到AC的距离为圆弧半径的一半，所以P点到AC的距离为由勾股定理可得的长度为设入射角为，根据几何关系有所以由于这束光被AC边反射后恰好射向顶点B，所以根据几何关系有故解得所以折射角为根据折射定律有故选A。7．C【详解】A．因，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据可知，即根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为，故选用折射率为1.4的光学玻璃时，此时不会发生全反射，故A错误；B．当时，此时入射角为，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角为故，此时不会发生全反射，故B错误；C．若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为即，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为，故C正确；D．若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D错误。故选C。8．BC【详解】A．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，可知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，可知Q处凸起，故A错误；B．图乙为光射到圆盘得到的衍射图样，若用光照射不透明圆盘时，后面中心处会出现一亮斑，这亮斑被称为泊松亮斑，故B正确；C．光导纤维传递光信号的原理是利用光的全反射现象，内芯的折射率必须比外套的大，故C正确；D．立体电影是利用光的偏振，镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误。故选BC。9．AC【详解】AB．如图在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则知a光的临界角较小，根据，知a光的折射率较大，由，知a光在水中的传播速度比b光小，a光的频率高于b光，故A正确，B错误；C．由双缝干涉条纹间距公式，可知a光波长更短，条纹间距更小，故C正确；D．单缝的尺寸小于光波的波长，或与波长差不多能发生明显的衍射，由于a的波长小于b的波长，所以若某单缝能使b光发生明显衍射现象，则a光不一定能发生明显衍射现象，故D错误。故选AC。10．AD【详解】ACD．光线在面上折射，由折射定律有式中，为棱镜的折射率，和分别是该光线在面上的入射角和折射角。光线在面上发生全反射，由反射定律有式中和分别是该光线在面上的入射角和反射角。光线在面上发生折射，由折射定律有式中和分别是该光线在面上的入射角和折射角。由几何关系得点的出射光相对于点的入射光的偏角为联立解得若将光束逆时针旋转一小角度，则均增大，所以出射光相对于D点入射光的偏角变小，故A、D正确，C错误；B．光线在面上发生全反射，根据全反射临界条件有解得光线在面上不发生全反射，则有解得可知，棱镜的折射率的取值范围应为所以要实现上述光路，棱镜的材料不可以用金刚石，故B错误。故选AD。11．(1)逆时针(2)(3)能【详解】（1）由于③光线消失，说明③为折射光线，当入射角等于临界角时发生全反射，则需将激光绕圆心逆时针缓慢转动，以增大入射角；（2）根据题意可知，没转动激光时的入射角为，将激光绕圆心逆时针旋转时，③光线消失，则全反射时的临界角为，则半圆形玻璃砖的折射率为（3）若只将半圆玻璃砖向左平移一小段位移，其入射角的大小没有改变，依然可以看到折射关系。12．(1)D(2)【详解】（1）A．从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，应增大条纹间距，由双缝干涉条纹间距公式可知，仅换用间距更大的双缝，条纹间距会更小，A错误；B．仅将单缝向双缝靠近，不会改变条纹间距，B错误；C．仅将屏向靠近双缝的方向移动，减小了双缝到屏的距离L，条纹间距变小，C错误；D．仅将紫色滤光片换成红色滤光片，可知干涉光的波长变大，由条纹间距公式可知，条纹间距变大，D正确。故选D。（2）[1]由题图可知，螺旋测微器的精确度为0.01mm，则手轮读数为[2]相邻两亮条纹间距离由双缝干涉条纹间距公式可得，该种色光的波长是13．(1)(2)30°【详解】（1）根据解得（2）光在内球表面上发生全反射，光路图如图，有根据正弦定理又由联立解得则，即为使光在内球表面上发生全反射，图中的入射角i的最小值为30°。14．（1）；（2）；（3）不能，理由见解析【详解