第四章 光 期末测试卷-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

安徽省2024~2025学年高二上学期期末专题复习 物理参考答案 本卷测试内容：光学 完成时间：75分钟 一、单选题： 1．B 解析：根据题意作出光路图如图所示 由于反射光线与折射光线垂直，根据几何关系可知折射角为，根据折射定律可得，此玻璃砖的折射率为：，故选B。 2．D 解析：A．增大手机屏幕亮度不改变光的折射率，即不改变光的传播路径，不可以提高防窥效果，故A错误； B．防窥屏实现防窥效果的原理是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，能射出到空气中的光其入射角都小于临界角，没有发生全反射，故B错误； C．根据光路可逆，可知从上往下观察手机屏幕，看到的图像比发光像素单元位置高，故C错误； D．透明介质的折射率越小，则在空气中的折射角越小，则由几何关系可知，可视角度θ越小，即可提高防窥效果，故D正确。故选D。 3．A 解析：A．著名的泊松亮斑是光偏离原来直线方向传播形成的，因此是光衍射产生的，故A正确； B．阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑是由小孔成像现象产生的，故B错误； C．阳光下的水面波光粼粼由光的反射现象产生的，故C错误； D．阳光经凸透镜后形成的亮斑是由光的折射现象产生的，故D错误。故选A。 4．A 解析：A．图是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，A正确； B．图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，是肥皂膜两表面反射光形成的干涉图样，实验时肥皂膜不一定需要水平放置，B错误； C．图是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，C错误； D．图是利用偏振眼镜能观看立体电影，偏振是横波的特点，光的偏振现象说明光是横波，D错误。故选A。 5．C 解析：A．两束光发生干涉，在位置产生亮条纹时，光程差为，满足 （） 解得：（），故A错误； B．根据A选项推导出的公式可知，光程差与凸透镜的折射率无关，故B错误； C．当入射光波长调整为：（）时， （；） 依然满足产生亮条纹的条件，故C正确； D．再次出现亮条纹时，光程差增大，移动距离满足： 解得：，故D错误。故选C。 6．B 解析：A．过O点作一条法线，如图所示 可知a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律可知，玻璃对a光的折射率比对b光的折射率大，故A错误； B．由于玻璃对a光的折射率比对b光的折射率大，则a光的频率大于b光的频率，则a光的波长小于b光的波长，根据可知a光光子的动量大于b光光子的动量，故B正确； C．根据全反射临界角公式 ，由于，可知，光线AO绕O点顺时针旋转，入射角变小，光线进入玻璃砖的折射角变小，则a光在圆弧界面先达到临界角，a光比b光先在圆弧界面发生全反射，故C错误； D．设光线的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程为s，半圆柱截面的半径为R。由几何关系可知： 又知光在玻璃中传播的速度为： 则光在玻璃中传播的时间为： 由折射定律可知： 则有： 由此可知：，故D错误。故选B。 7．C 解析：A．干涉图样中相邻两条亮条纹中心间距和相邻两条暗条纹中心间距是相等的，故A错误； B．根据双缝干涉的条纹间距公式可知，用同一双缝干涉实验装置进行实验时，光的波长越长，干涉条纹的间距越大，因为绿光的波长小于红光的波长，故换成一束绿单色光后干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离一定减小，故B错误； C．相邻两条亮条纹间的距离与两狭缝、的宽度无关，增大狭缝到光屏的距离时相邻两条亮条纹间的距离一定增大，故C正确； D．狭缝到光屏的距离和、间的距离都变化时，相邻两条亮条纹间的距离取决于两量的比值，若减小狭缝到光屏的距离，同时减小两狭缝、间的距离，则干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离的变化不确定，故D错误。故选C。 8．A 解析：A．如图所示 设入射角为α，由题意可知折射角为： 由折射定律可知，水的折射率： 由几何关系可解得： 联立解得：，故A正确； B．光在水中的传播速度 光路长为： 故传播时间为： 但该时间为光离开井的最长时间，因为光垂直井口也能离开井，因此光离开井的时间不唯一，故B错误； C．若点光源竖直向上移动，由几何关系可知视角变大，但光源上移后，入射角增大，可能会发生全反射，故最大视角不一定变大，故C错误； D．若只往井中注入一半高度的水，入射角变小，一定不会发生全反射，因此最大视角一定变小，D错误。故选A。 二、多选题： 9．BC 解析：AB．凸透镜中心比边缘高，在平玻璃上表面加压时，空气膜由厚变薄，相应各点光程差也变小，圆环条纹相对中心将延迟出现，原来靠近中心的圆环条纹现在就要向边缘（向外）移动，故A错误，B正确； CD．凹透镜中心比边缘低，在平玻璃上表面加压时，空气膜由厚变薄，相应各点光程差也变小，圆环条纹相对边缘将延迟出现，原来靠近中心的圆环条纹现在就要向中心（向内）收缩，故C正确，D错误。故选BC。 10．AD 解析：AB．翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度、材质、还是它翅脊上的“台阶结构”的位置，都适合蓝色光发生干涉，故A正确，B错误； C．光经反射后频率不发生改变，故C错误； D．翅脊上的“台阶结构”对光的折射率为1.5，根据： 可知光在空气中的速度是在翅脊上的“台阶结构”中的速度的1.5倍，根据 频率不变，可知波长和波速成正比，光在空气中的波长是在翅脊上的“台阶结构”中的波长的1.5倍，故D正确。故选AD。 三、非选择题： 11．(6分) (1)CD (2)B (3)1.5 解析：（1）A．由折射定律知实验不是必须选择上下表面平行的玻璃砖也能测出玻璃的折射率，故A错误； B．入射角适当大 ，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，B错误； CD．尽可能垂直插放大头针在纸面上，并使其相邻的间距适当大些，易于计算角度的正弦值，CD正确。故选CD。 （2）A．如图（实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路） 为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图，导致折射角偏大，由折射定律知，测的折射率偏小，故A错误； B．如图（实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路） 在实验中将玻璃砖界和的间距画得过窄，而其他操作均正确，会导致折射角偏小，由折射定律知，测的折射率偏大，故B正确； C．准确画好玻璃砖界面和bb'后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，入射角和折射角不变化，由折射定律知，测的折射率准确，故C错误。 故选B。 （3）由折射定律 变形得： 可知图线斜率为：，所以 12．(10分) (1)平行 (2) 5.770 1.62 (3)540 (4)变大 解析：（1）该实验中单缝的作用获得线光源，而双缝的作用获得相干光源，二者应相互平行。 （2）[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第1条亮条纹中心所在刻度为： [2]第6条亮条纹中心所在刻度为： 所以相邻亮条纹的间距为： （3）根据 代入数据解得： （4）若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则入射光的波长变大，根据 可知，屏上观察到的条纹间距会变大。 13．(10分) (1) (2) 解析：（1）几何关系可知，底面对角线的一半的长度，即 底面中心点到上表面顶点的距离 点光源位于底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出，说明光线恰好在正方体上表面的顶点处发生全反射，则全反射的临界角满足： 又，解得： （2）将点光源安装在正方体中心点处时，设某侧面有光射出的区域为以该侧面中心为圆心、半径为的圆形区域，则有 解得： 则正方体灯柱外表面有光透出的总面积 解得： 14．(14分) (1) (2) 解析：（1）根据光在介质中的传播速度公式，可得： （2）作出光路图，如图所示 由几何关系知：， 则光从射入三棱镜并传播至BC边的路程为： 光从D点射入到传播至BC边所需要的时间，得： 15．(18分) (1) (2)100nm 解析：（1）单色光在增透膜中的传播速度满足 单色光在光学元件中的传播速度满足 解得： （2）增透膜上下两个表面的反射光因发生干涉而相互抵消，则光程差要等于半波长的奇数倍，设绿光在土透膜中的波长为，则 又 解得： 当时增透膜厚度最小 代入数据解得： 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 安徽省2024~2025学年高二上学期期末专题复习 物理测试卷 本卷测试内容：光学 完成时间：75分钟 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分． 班级：___________ 姓名：___________ 学号：___________ 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1．如图所示，半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，截面的半径为R，O点为截面的圆心，与水平直径AB垂直，玻璃砖的左侧紧靠与直径AB垂直的光屏。一细束与截面平行且与成θ=37°角的光线在O点反射、折射后，在光屏上形成两个光斑C、D，且反射光线与折射光线垂直。已知，则此玻璃砖对单色光的折射率为( ) A． B． C． D． 2．如图某种手机防窥膜由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥膜下表面，位于相邻两屏障正中间。不考虑光的衍射，下列说法正确的是( ) A．增大手机屏幕亮度可以提高防窥效果 B．防窥膜实现防窥效果主要是靠光的全反射 C．从上往下看，看到的图像比发光像素单元位置低 D．其他条件不变时，透明介质的折射率越小，可提高防窥效果 3．下列现象哪些是光衍射产生的 ( ) A．著名的泊松亮斑 B．阳光下茂密树荫中地面上的圆形亮斑 C．阳光下的水面波光粼粼 D．阳光经凸透镜后形成的亮斑 4．下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是( ) A．图是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射 B．图是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C．图是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D．图是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波 5．利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示位置产生亮条纹，入射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是( ) A．两次反射位置间的距离满足 B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜，点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为，则点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为，点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 6．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由a、b两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出，则( ) A．玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小 B．a光光子的动量大于b光光子的动量 C．光线AO绕O点顺时针旋转，b光比a光先在圆弧界面发生全反射（不考虑多次反射） D．a光从O到B点的传播时间小于b光从O到C点的传播时间 7．某实验小组同学采用图甲所示装置（原理图）研究光的干涉现象，狭缝和间的距离、狭缝和的宽度、狭缝到光屏的距离均可调。一束红单色光通过该装置得到的干涉图样如图乙所示。则下列说法正确的是( ) A．干涉图样中相邻两条亮条纹中心间距和相邻两条暗条纹中心间距不相等 B．若只换成一束绿单色光，其他条件不变，则干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离一定增大 C．若增大狭缝到光屏的距离，同时减小两狭缝、的宽度，其他条件不变，则干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离一定增大 D．若减小狭缝到光屏的距离，同时减小两狭缝、间的距离，其他条件不变，则干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离一定减小 8．某同学欲做“坐井观天”这个实验，如图所示，已知井深h，井口半径为R，现给井中注满水，在井底中央放一个点光源，测得最大视角为θ（视角为两折射光线反向延长线所夹角度），已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是( ) A．水的折射率为 B．光从光源射出到离开井所需时间为 C．若点光源竖直向上移动，最大视角一定变大 D．若只往井中注入一半高度的水，则最大视角一定变大 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．某同学将一平玻璃和一凸透镜或者一凹透镜贴在一起，用单色平行光垂直照射上方平玻璃，会形成明暗相间的同心干涉圆环，从干涉环上无法判断两块透镜的凸和凹。该同学对平玻璃上表面加压，发现干涉圆环会发生移动，下列说法正确的是( ) A．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜 B．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜 C．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜 D．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凸透镜 10．如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构，光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则( ) A．翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象 B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象 C．光经翅脊反射后的频率变为原来的 D．光在空气中的波长是在翅脊上的“台阶结构”中的波长的1.5倍 第Ⅱ卷（非选择题 共58分） 三、非选择题：本题共5小题，共58分。考生根据要求做答（第11～12题为实验题或填空题，13～15题为计算题)。 11．(6分) 如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。 (1)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是______。 A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽量小些 C．大头针应垂直地插在纸面上 D．大头针和及和之间的距离适当大些 (2)下列做法中导致测的折射率偏大的是______。 A．为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图 B．在实验中将玻璃砖界和的间距画得过窄，而其他操作均正确 C．准确画好玻璃砖界面和bb'后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些 (3)学生认真正确操作后，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线，如图乙所示，从图线可求得玻璃砖的折射率是 。 12．(10分) 如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置。（选填“垂直”或“平行”） (2)在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距 mm。 (3)若双缝间距，双缝到屏的距离，则所测绿光的波长为 nm。 (4)若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会 （选填“变大”或“变小”）。 13．(10分) 如图，一新款景观灯的灯柱主体是一个由透明材质做成的边长为的正方体，其底面不透光。将一单色点光源置于此正方体的底面中心点处时正方体的上表面刚好全部有光透出。不考虑光在正方体灯柱内部的反射。 (1)求该种透明材质对此单色光的折射率； (2)若将此点光源安装在正方体中心点处，求此正方体外表面有光透出的总面积。 14．(14分) 如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，，一束平行于AC的光线自AB边的D点射入三棱镜，若棱镜的折射率，已知，光在真空中的速度为c。求： (1)光在棱镜中的传播速度； (2)第一次从BC边射出的光在棱镜中的传播时间。 15．(18分) 为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜（如图甲）。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，某单色光垂直光学元件上单层镀膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为，光学元件的厚度为。求： (1)增透膜对该单色光的折射率为，光学元件对该单色光的折射率为，光在空气中的速度近似为，求该光穿过增透膜和光学元件的时间； (2)为了增强绿光的透射强度，需要在镜头前镀上折射率的增透膜，绿光在空气中的波长，求增透膜的最小厚度。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$