人教版高中物理选择性必修第一册 第四章 光单元检测（含解析）

人教版高中物理选择性必修第一册第四章光单元检测学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙的大，则(

)A.激光在甲中的频率大 B.激光在乙中的频率大C.用甲时全反射临界角大 D.用乙时全反射临界角大2．某兴趣小组利用如图所示装置研究光的波动性，A处为狭缝片，B处为光强传感器，光从A的正上方向下射向B.仅改变一个量，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图中甲、乙所示，下列判断中可能正确的是(

)A.A处为单缝，甲图对应的缝宽小B.A处为单缝，甲图对应的光源频率高C.A处为双缝，甲图对应的双缝间距大D.A处为双缝，甲图对应的AB距离大3．如图所示，半径R=2.0m的轻质圆形薄木板漂浮在液体表面，一单色光点光源从薄木板圆心下方液面处竖直向下做匀速直线运动。速度大小vA.43 B.53 C.454．下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是(

)A.透镜上方看到牛顿环B.相机镜头涂有增透膜C.光经过大头针尖时产生条纹D.检查平面的平整程度5．如图所示，半径为R的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为R2，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源s向顶部发射一束由a、b两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角 θ 变大时，出射点P的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当P点高度h降低为1+A.在此透光材料中a光的传播速度小于b光的传播速度B.a光从顶部射出时，无a光反射回透光材料C.此透光材料对b光的折射率为10+4D.同一装置用a、b光做双缝干涉实验，b光的干涉条纹较大6．绝大多数生物体的皮肤是不透明的。因为光在穿透皮肤组织中的脂肪和蛋白质时会发生散射，液体成分具有低折射率（如间质液和胞质溶胶），脂肪和蛋白质成分具有高折射率（如质膜、髓鞘和肌原纤维），限制了光学成像的穿透深度。中国小伙欧子豪发现将柠檬黄溶液局部涂抹在活体小鼠的腹部皮肤上，小鼠皮肤变成透明，可肉眼直接观察血管、肝脏、小肠、盲肠和膀胱。大致原理如图对比所示，下列说法错误的是(

)A.光在不同折射率介质表面会发生反射和折射B.通过柠檬黄溶液把液体打造成和脂质、蛋白质等物质一样的折射率，脂肪、蛋白质变成透明C.柠檬黄溶液将液体组织的折射率提高，但与要观察的血管和内脏的折射率不同D.柠檬黄溶液将皮肤组织中的液体的折射率降低，与要观察的血管和内脏的折射率相同7．如图所示，一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央，其中心轴与狭缝平行，直径小于狭缝宽度。一束平行单色光屏幕垂直挡板入射，在屏幕上挡板形成了稳定的双缝干涉图样，相邻两条亮条纹中心金属丝间距为Δx。若金属丝经加热均匀膨胀，则(

)A.Δx变小 B.Δx变大C.双缝间的距离减小 D.双缝间的距离不变8．半径为R的半圆柱形透明材料的截面如图所示，O为截面半圆的圆心，一束单色光从真空沿半径方向射入介质，图示光线延长线与水平直径间的夹角为60°。已知单色光在该介质中的折射率n=2，光在真空中的传播速度为cA.Rc B.2Rc C.2R9．某同学买了一个透明“水晶球”，其内部材料折射率相同，如图甲所示。他测出球的直径为d。现有一束单色光从球上P点射向球内，折射光线与水平直径PQ夹角θ=30°，出射光线恰好与PQ平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为c，则光在水晶球中的传播时间为（不考虑光在球内的反射）(

)A.3d2c B.3d2c C.310．如图所示的平静湖面下，一位潜水员在潜水。他利用激光器发射激光信号来实现与岸上人员的联系。他发现只有当激光光束与水面的夹角大于α时，岸上人员才能收到激光信号，则(

)A.水的折射率为1B.潜水员看到岸上人员成像位置要比实际位置低C.岸上人员接收不到激光信号时，一定看不到潜水员D.当潜水员以水平速度v向河岸靠近时，岸上人员看到潜水员移动速度小于v二、多选题11．在双缝干涉实验中，某实验小组用波长为440nm的蓝色激光和波长为660nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝，双缝间距为0.5mm，双缝到屏的距离为500mm，则屏上(

)A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小C.距中央亮条纹中心1.32mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠D.距中央亮条纹中心1.98mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠12．如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明(

)A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷13．关于光现象及其应用，下列说法正确的有(

)A.光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象C.激光医学是应用了激光的方向性和高能量特点D.拍摄玻璃橱窗中的物品时，为消除玻璃表面反射光的干扰，需要在照相机镜头前加装偏振片，该装置利用的是薄膜干涉原理三、实验题14．(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。在改变某一条件,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,让单色光从上方射入(示意图如图丁,其中R为凸透镜镜面的半径),从上往下看凸透镜,也可以观察到由干涉造成的如图戊所示的环状条纹,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__________(选填“变大”“变小”或“不变”);如果换一个镜面半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径将_____________(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.690nm

C.几微米

D.几毫米15．在光的双缝干涉实验中：（1）测得N条亮条纹之间的距离为D，双缝到光强分布传感器的距离为L，双缝间距为d，则光的波长λ为(

)A.DdNL B.DLNd C.Dd(N−1)L（2）若在缝和光强分布传感器之间垂直于光束放置一个偏振片，则条纹间距会(

)A.变宽 B.不变 C.变窄（3）若将双缝变为单缝，下列操作可以使中央条纹间距变大的是(

)A.增大缝的空隙B.增大缝与光强分布传感器之间的距离C.减小缝的空隙D.减小缝与光强分布传感器之间的距离四、计算题16．图为一圆台容器，一单色光线从容器右上边沿A点射入，光线与水平方向的夹角α=37°，容器内装入折射率n=43的液体后，折射光线恰好射到容器底部中点O，已知液面到容器底部的高度h=8cm。取sin37°=0.6，(1)容器底部的半径r；(2)光线从液面直接射到O点的时间。（结果保留两位有效数字）17．如图，某透明介质的截面为直角三角形ABC，其中∠A=30°，AC边长为L，一束单色光从AC面上距A为L3的D点垂直于AC面射入，恰好在AB面发生全反射。已知光速为c(1)求出该介质的折射率n；(2)画出该光束从射入该介质到穿出该介质的光路并求出相应的偏转角；(3)求出该光束从射入该介质到第一次穿出该介质经历的时间t。18．如图所示为某透明均匀介质制成的柱状物体，其截面上半部分为矩形，高度为R，宽度为2R：下半部分为半圆形，半径为R.一束平行单色光从上方垂直射入介质，当光线与圆心O距离为32R时，光线恰好在圆弧面上P点发生全反射。已知真空中光速为（1）介质的折射率：（2）光线从射入介质到传播到P点的时间。参考答案1．答案：DAB.激光在不同介质中传播时，其频率不变，故AB错误；CD.根据sinC=故选D。2．答案：D根据题图可知，得到的是条纹间距相近、明暗相间条纹，且亮条纹的亮度相近，故A处为双缝，A、B错误；根据双缝条纹间距公式Δx=λld，甲图中条纹间距大，说明甲图对应光源的波长λ长、双缝间距d小或对应的AB3．答案：D0.5s光源运动距离s=此时入射角为临界角，根据几何关系sin解得n=故选D。4．答案：C牛顿环是利用了光的干涉原理，增透膜是利用光的干涉原理，光经过大头针尖时产生条纹是衍射现象，用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象综上所述，与其余三种所涉及的光学原理不同的是C。故选C。5．答案：CA.由题意可知，当θ角增加到一定值时，b光发生了全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据sinC=1n可知，b光的折射率比a光大，根据v=cnB.a光从顶部射出时，也有a光反射回透光材料之中，选项B错误；C.由题意可知PB=h=可得PA=则∠POA=45°PS=在ΔOPS中由正弦定理PS解得sin根据sin可得n=选项C正确；D.因为b光的折射率较a光大，则b光的频率较大，波长较小，根据Δx=可知，同一装置用a、b光做双缝干涉实验，b光的干涉条纹较小，选项D错误。故选C。6．答案：D由题意可知，涂抹柠檬黄溶液使皮肤组织中的液体折射率提高到和脂肪、蛋白质折射率相同，则不再在界面发生反射和折射，而是直线前进，遇到内脏和血管界面，再发生反射和折射，所以皮肤组织中的液体的折射率与血管和内脏的折射率不同。故A、B、C正确，不符合题意，D错误。7．答案：A8．答案：C根据临界角与折射率的关系可得sin解得C=45°根据题意可知，光射到O点时，入射角为30°，小于临界角，则光在O点发生折射，所以光从射入该介质到首次从该介质中射出的时间为t=故选C。9．答案：B根据题意做出单色光在水晶球中传播的光路图如图所示由几何关系可知，光线射出时的折射角r=2θ，故水晶球的折射率n=sinr由几何关系可知传播路程s=d光在水晶球中的传播时间为t=故B正确，ACD错误。故选B。10．答案：DA.潜水员发现当激光光束与水面的夹角大于α时，岸上人员才能收到激光信号，则说明激光束恰好发生全反射时入射角为90°−α，则n=1B.岸上人员的光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，潜水员逆着折射光线看岸上人员，成像位置会比实际位置偏高，即岸上人员成像位置要比实际位置高，故B错误；C.岸上人员接收不到激光信号是因为光从水射到空气时发生全反射，但岸上人员发出的光从空气射向水时，即由光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，光可以正常折射进入水中，即岸上人员发出的光可以到达潜水员眼中，根据光路的可逆性，潜水员也可以被岸上人员看到，故C错误；D.当潜水员以水平速度v向河岸靠近时，岸上人员看到潜水员是经水面折射形成的虚像，光从水射向空气，折射角大于入射角，虚像的移动速度将变小，即岸上人员看到潜水员移动速度小于v，故D正确。故选D。11．答案：BC蓝光与红光频率不同，不满足干涉条件，故不能发生干涉形成条纹，A错误；条纹间距公式Δx=Lλd,L、d相同，λ越大，Δx越大，蓝光波长小于红光波长，故相邻条纹间距Δx蓝<Δx红，B正确；亮条纹中心位置到中央亮条纹的距离满足x=kLλd(k=0,1,2,⋯)，蓝光与红光条纹中心重叠时，需满足k1Lλ蓝d=12．答案：BCAC.A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹（图中白色条纹）提前出现，可见平面N的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确；BD.薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面N的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误。故选BC。13．答案：ACA.光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率，选项A正确；B.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象，选项B错误；C.激光医学是应用了激光的方向性和高能量特点，选项C正确；D.拍摄玻璃窗内的物品时，反射光的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同，所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响，该装置利用的是光的偏振原理，故D错误。故选AC。14．答案：(1)B(2)变大;变大(3)A(1)根据条纹间距可知,当双缝间距d减小时,条纹间距增大,故选项B正确,ACD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空气膜厚度将远离中心,则圆环的半径变大;换一个镜面半径更大的凸透镜,出现亮条纹的这一空气膜厚度将远离中心,可知圆环的半径变大。(3)由题意知相邻亮条纹对应的空气膜的厚度差为半个波长,故为,故选项A正确,BCD错误。15．答案：（1）C（2）B（3）BC（1）由双缝干涉条纹间距公式有Δx=Ldλ,N条亮