人教版高二物理下册选择性必修1《第四章 光质量》单元检测试卷及答案

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，第广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。分。

1.正方体。、氏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（）

甲乙

A.〃、。等大B.a.c等大C.b、。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（）

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（-----0——餐

C.增大激光器到双缝之间的距离激光器

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。点，光

束射出上表面后分成两细光束〃、b。已知光束SO在棱镜中与法线的夹角为r=3（）。，光束。、〃与法

线的夹角分别为4=45。％=60。。下列说法正确的是（）

A.无论光束S。与法线的夹角多大，光束均能从棱镜上表面射出

B.〃、人通过同一双缝干涉装置，。的干涉条纹间距大

C.〃、。在棱镜中传播的时间相等

D.服b相对棱镜的临界角正弦值之比为逅

2

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90。，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，A3C为一半圆形坂璃砖，。为玻璃砖的圆心，AC为直径，05垂直4cAC边所在底

面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于AC方向经弧面上尸点射入玻璃传，已知P点到4。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8,则玻璃砖的折射率为（）

3加+遍

L•-------

2

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（〃<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（）

入射光挡光板出射光

"7；/R

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，。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（）

3a

FQ

甲乙

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

推断出产为凸处、。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。光和〃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，环状区域只有力光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（）

A.在水中。光波速小于。光及_______

B.。光的频率小于〃光彳

C.用同一套装置做双缝干涉实验，。光条纹间距更小：点光源s

D.若某单缝能使〃光发生明显衍射现象，则。光也一定能发生明显衍图曲

射现象

10.如图所示，VA8C是某种材料做成的一直角三棱镜的横截面ZA=90N8=60,一细光束

从边的/）点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经A3边的尸点射出。EG垂直于AC交

于G,。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。（）

B

介质金刚石水।晶］冰

折射率2.421.551.31

A.出射光相对于。点入射光的偏角为60°

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。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。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

⑴(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；

⑵那么这次他所测得的半圆形玻璃砖的折射率〃=；

⑶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幻,色滤光片

⑵转动测量王的手轮，使分1板7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1()条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为mmo已知双缝

间的宽度占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

____________ITlo

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以境下有一个水

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。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，己知该液体的折射率为内球面半径为上

外球而半径为2R,真空中的光速为c=3x10sm/s，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，.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A8射向圆柱体，光线经过折射

后恰能射到8点，已知NA3O30。，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8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H的半圆，圆心为。点，直径与x轴重合。一束平行于工轴的激

光，从横截面上的尸点由空气射入玻璃砖，从。点射出。已知尸点到不轴的距离为立R,P、。间

的距离为&R。

（1）求玻璃砖的折射率；

⑵求激光束射到x轴上的两点距离。

参考答案

题号12345678910

答案AABDDACBCACAD

1.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。和b等大，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则。的大小与。的大小不相等。

故选Ao

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疔射后光路图如图

故人看到的是左侧为蓝色，右侧为黄色。

故选Ao

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；

a

B.由c=/l/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，光的偏折程度较大，所以棱镜对。光的折射率小于

对〃光的折射率，则。光的频率小于6光的频率，a光的波长大于〃光的波长，根据入丫=4义可知,

d

ci.人通过同一双缝干涉装置，。的干涉条纹间距大，故B错误；

C.根据□=£,由于棱镜对。光的折射率小于对方光的折射率，则。光在棱镜中的传播速度较大，。、

n

〃在棱镜中传播的距离相等，所以。在棱镜中传播的时间较短，故C错误；

D.棱镜对。、人光的折射率分别为为=—^1=及n,=——=y/3

sin30°sin30°

根据sinC=，可知，a、人相对棱镜的临界角正弦值之比为吧Q=3=逅，故D正确。

nsinChna2

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900,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:

设玻璃砖的半径为心因为P点到AC的距离为圆弧半径的一半，所以尸点到AC的距离为力=/〃。二g

由勾股定理可得OD的长度为l()n=#尺

R

设入射角为"根据几何关系有.

cosi=—2=—1

R2

所以i=60

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/=!/=遮

桢36

故tan4PO=a=且

IPD3

解得ZAPD=30

所以折射角为6=60-ZAPD=30

根据拧射定律有〃=业•二包幽=G

sin。sin30

故选Ao

7.C

【详解】A.因1.4〈夜，故当选用折射率为L4的光学玻璃时，根据sinC=，

n

可知sinC＞也,即。＞45。

2

根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为6＜45。＜。，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8=30。时，此时入射角为30。，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角为

sinC=—=0.625＞0.5=sin30°

1.6

故C〉30。，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sinC=:

即C=30。，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于30。，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60。，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

夹角等干第一次全反射入射角.故可能为70°.故CTF确.

D.若入射还向左移动，可知第一次全反射时的反射光蜃向左移动，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。处凹陷，而。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。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BCo

9.AC

【详解】AB.如图

“点光源S

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。光照射的面积较小，则

知。光的临界角较小，根据sinC=,，知。光的折射率较大，由□=£,知。光在水中的传播速度比

nn

b光小，。光的频率高于匕光，故A正确，B错误：

C.由双缝干涉条纹间距公式盘=4/1,可知〃光波长更短，条纹间距更小，故C正确；

a

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。的波长小于〃的波长,

所以若某单缝能使b光发生明显衍射现象，则。光不一定能发生明显衍射现象，故D错误。

故选ACo

10.AD

【详解】ACD.光线在面上方射，由折射定律有sin/；=〃sin/j

式中，〃为棱镜的折射率，i和4分别是该光线在8c面上的入射角和折射角。光线在4C面上发生

全反射，由反射定律有，；二弓

式中％和2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在面上发生折射，日折射定律有

A?sinL=sin6

式中，3和4分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得"=弓=604==3。

尸点的出射光相对于。点的入射光的偏角为3=&-,；）+（180。一，2-，3）+"-4）

联立解得5=60

若将光束逆时针旋转一小角度，贝Ji2=4均增大,所以出射光相对于。点入射光的偏角3变小，故A、

D正确，C错误；

B.光线在AC面上发生全反射，根据全反射临界条件有sin/2sinC=—

2n

解得〃之空

3

光线在A8面上不发生全反射，则有sin，3<sinC=」

n

解得〃<2

可知，棱镜的折射率〃的取值范围应为空工〃<2

3

所以要实现上述光路，棱镜的材料不可以用金刚石，故R错误。

故选AD。

11.(1)逆时针

⑵公

⑶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)艰据题意可知，没转动激光时的入射角为40。，将激光绕圆心逆时针旋转5°时，③光线消失，

则仝反射时的临界角为C=45。，则半圆形玻璃砖的折射率为〃=c=J5

sinC

(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.(I)D

(2)14.5304.5x10'

【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；

a

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，由条纹间距公式刈=4/1可知，条纹

a

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

xl0=14.5mm4-3.0x0.01mm=14.530mm

⑵相邻两亮条纹间距离

人x-x.14.530-1.030.

AA=—10--L=--------nun=1.500mm

10-19

由双缝干涉条纹间距公式=可得，该种色光的波长是

a

,d\x0.3xl0-3x1.500x10^「2

2=-----=----------------------------m=4.5x10m

L1.0

13.(1)v=1.8xl08m/s

(2)30°

【详解】（1）根据〃=£

v

解得u=1.8xl0*m/s

（2）光在内球表面上发生全反射，光路图如图，有sinC=sinNA8O

sinZABOsin/

根据正弦定理

2RR

sinz

又由〃二二一

sin/

联立解得sini=，

2

则i=30。，即为使光在内球表面上发生全反射，图中的入射角，的最小值为30。。

理由见解析

c

【详解】（1）光线P经折射后经过B点，光路图如图所示。由几何知识得

a=60°

代；a=30。

则折射率为

sinasin600厂

n=~-=-----=J3