第4章 光(A卷)(教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第四章　光(A卷) (时间:45分钟　满分:100分) 　 一、单项选择题(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,选对的得4分,选错或不答的得0分) 1.小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光,转动镜片时发现光有强弱变化,下列说法能够解释这一现象的是 (　　) A.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用 B.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用 C.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用 D.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用 解析　发现光有强弱变化,说明水面上反射的阳光是偏振光,而阳光本身是自然光,在反射时发生了偏振,当偏振片的方向与光的偏振方向平行时,通过的光最强,而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时,通过的光最弱,因此镜片起到检偏器的作用,B项正确。 答案　B 2.在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜,是利用了激光的　 (　　) A.单色性好 B.方向性好 C.亮度高 D.相干性好 解析　在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜,是利用了激光的亮度高,能量强的特点,C项正确。 答案　C 3.某A小区工作人员在小区的池塘底部安装了颜色各异的光源,夜晚时打开光源,水上就会出现颜色各异的“光斑”,十分好看,B小区知道以后也用了同样的方法,但是却只能看到整个水面都在发光,而看不到“光斑”。根据以上描述,下列说法正确的是 (　　) A.“光斑”的产生是因为光在水面发生了衍射 B.不同颜色的“光斑”大小不同,其中紫色的最大 C.B小区失败的原因可能是因为水池太深 D.B小区失败的原因可能是因为水池太浅 解析　光斑的产生是光源发出的光线,由一部分光线发生了全反射,没有折射出水面,所以是一个光斑,A项错误;由于紫光的折射率比较大,临界角小,所以光斑的直径小,B项错误;水池太深,光线的入射角就比较小,小于所有颜色光的临界角,都折射出,没有全反射,故不能形成光斑,C项正确,D项错误。 答案　C 4.用波长为λ的单色光照射单缝O,经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹,如图所示,图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置,c为中央亮条纹,则 (　　) A.O到达a、b的路程差为零 B.M、N到达b的路程差为2λ C.O到达a、c的路程差为4λ D.M、N到达e的路程差为2λ 解析　振动一致的两光源在空间发生干涉,得到亮条纹的条件满足Δx=nλ(n=0,1,2,3,…)。“路程差”是指从双缝M、N到屏上某点的路程差,与O无关,A、C两项错误;b是n=1时的第一级亮条纹,e是n=2时的第二级亮条纹,故B项错误,D项正确。 答案　D 5.让烛光照射到一块遮光板上,板上有一个可自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时,则在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)为 (　　) 甲 乙 A.三角形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环 B.三角形光斑　圆形光斑　倒立的烛焰 C.倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环 D.三角形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰 解析　当三角形孔较大时,屏上出现一个三角形光斑,如题图甲所示,随着三角形缓慢地收缩,光斑逐渐变小;当三角形孔小到一定程度时,屏上会出现倒立的烛焰,即小孔成像,如题图乙所示;继续使三角形孔缓慢收缩,可以观察到小孔衍射图样;当孔闭合时,屏上就会一片黑暗,A项正确。 答案　A 6.在双缝干涉实验中,光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10-7 m,如果用频率为6.0×1014 Hz的单色光照射双缝,则 (　　) A.单色光的波长是2×10-7 m,P点出现暗条纹 B.单色光的波长是2×10-7 m,P点出现亮条纹 C.单色光的波长是5×10-7 m,P点出现暗条纹 D.单色光的波长是5×10-7 m,P点出现亮条纹 解析　根据光波的速度公式c=λf,则有λ== m=5×10-7 m,光的路程差跟光波长之比n===1.5,即路程差为光的半个波长的奇数倍,因此,两束光在该点振动减弱,出现光的暗条纹,C项正确,A、B、D三项错误。 答案　C 7.某研究小组设计了如图所示的探究实验:将透明塑料圆盒装一半水,形成半圆形水柱,水中加少量色素,利用丁达尔效应,让学生可观察到液体中的光路。用激光沿半径方向射到半圆水柱的圆心,并从水面射到空气中。增大入射角θ,当折射光刚好在水面上方消失时,可读出此时的入射角θ即为全反射临界角。若在操作时,水略微超过了圆盒容积的一半,激光仍对准圆心入射,则临界角的测量值会 (　　) A.偏大 B.不变 C.偏小 D.无法确定 解析　根据题意,作出光路图如图所示,入射光线的方向不变,由图可知,发生全反射的临界角相等,即临界角的测量值不变,B项正确。 答案　B 8.如图所示为一个用折射率n=2.15的透明介质做成的四棱镜的横截面图。其中∠A=∠E=90°,∠B=60°,现有一条光线从图中所示的位置垂直入射到棱镜的AB面上,则该光在棱镜中传播的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.该光在介质中的临界角大于30° B.该光在DE界面不会发生全反射 C.该光在AB界面不会发生全反射 D.该光从BE界面射出时一定与界面垂直 解析　光线从左侧垂直AB面射入棱镜时,不发生折射,射到DE界面时的入射角i=30°,棱镜对该光的临界角为C,则 sin C=<,故C<30°,所以该光在DE面上发生了全反射,A、B两项均错误;由几何关系得光线射到AB面时入射角i'=60°,发生了全反射,反射光线与BE面垂直,会从BE面垂直射出,C项错误,D项正确。 答案　D 二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24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4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分) 9.如图所示是指纹识别原理图,它利用了光学棱镜的全反射特性。在指纹谷线(凹部)处入射光在棱镜界面发生全反射;在指纹脊线(凸部)处入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方。这样就在指纹模块上形成了明暗相间的图像。下列说法正确的有 (　　) A.从指纹谷线处反射的光线更亮一些 B.产生的明暗相间指纹图像是由于光的干涉造成的 C.手机贴膜后再进行指纹识别,反射光的频率将发生变化 D.手指湿润后识别率降低,是因为明暗条纹的亮度对比下降了 解析　在指纹谷线(凹部)处入射光在棱镜界面发生的是全反射,则从指纹谷线处反射的光线更亮一些,A项正确;光的干涉需要两个相干光源,入射到谷线和脊线的光线不是相干光, B项错误;在光的反射和折射过程中,光的频率不变,C项错误;手指湿润后在手指表面形成水膜会使明暗条纹的亮度对比下降,识别率降低,D项正确。 答案　AD 10.1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论:直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来作为光的波导来传输大量信息,43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖,他被誉为“光纤通信之父”。以下实验或现象的原理和光导纤维相同的是 (　　) 甲 乙 丙 丁 A.图甲中,弯曲的水流可以导光 B.图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像 C.图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色 D.图丁中,有机玻璃可以传递信息和能量 解析　题图甲中,弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象,故与光导纤维原理相同,A项正确;题图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像是因为光的偏振现象,B项错误;题图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象,C项错误;题图丁中,有机玻璃可以传递信息和能量是光在有机玻璃内发生了全反射,D项正确。 答案　AD 11.如图甲所示,在平静的水面下有一个点光源S,它发出的是两种不同颜色的a光和b光,在水面上形成了一个被照亮的圆形区域,该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域,周边为环状区域,且为a光的颜色(如图乙),则下列说法正确的是 (　　) 甲　　　乙 A.a光的频率比b光大 B.水对a光的折射率比b光大 C.a光在水中的传播速度比b光大 D.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光宽 解析　根据全反射的情况可知a光的临界角大,所以水对a光的折射率小,a光的频率小,波长长,在水中传播的速度大,由Δx=λ知,a光的干涉条纹比b光亮,故C、D两项正确。 答案　CD 12.如图所示,两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上,从另一边射出,则下列说法正确的是 (　　) A.a光的波长小于b光的波长 B.这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率 C.若用同一装置观察双缝干涉图样,a光的条纹间距大于b光的条纹间距 D.若从同一介质射向空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角 解析　由题图知a光偏折程度大,折射率大 ,临界角小,波长小,干涉条纹间距就小,故A、B两项正确。 答案　AB 三、非选择题(本题共3小题,其中13题12分,14题14分,15题18分,共44分。计算题解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 13.液体折射率的测量具有重要的意义,现有如下实验器材:装有待测液体的方形容器(忽略容器壁玻璃的厚度)、激光器、测量角度的装置和观察屏,如图所示。 方形容器置于刻度盘上(俯视图) (1)在图中定性画出从ab面射入,在bc面刚好发生全反射的光路图。 (2)若在bc面刚好发生全反射时,从ab面射入的入射角为ic,则液体折射率的测量公式可表达为　　　　　　　。  (3)本实验装置测量液体折射率的测量范围为　　　　　　　。  解析　(1)定性画出从ab面射入,在bc面刚好发生全反射的光路图,如图所示。 (2)设液体折射率为n,在bc面发生全反射的临界角为α,根据几何关系可知从ab面入射的光的折射角为(90°-α),由折射定律可得n=,在bc面发生全反射,α为临界角,可得sin α=,联立可得n=。 (3)从ab面射入的入射角ic的范围为0°<ic<90°,根据n=,可得液体折射率的测量范围为1<n<。 答案　(1)见解析图　(2)n= (3)1<n< 14.如图所示,截面为矩形的玻璃砖ABCD的AD边长为L= 1 m,一束单色光从AB 边以入射角θ射入玻璃砖,光线恰好在AD边上发生全反射。已知sin θ=,光在真空中的传播速度c=3×108 m/s。求: (1)玻璃砖的折射率; (2)光在玻璃砖中的传播时间。 解析　(1)设临界角为C,则AB边的折射角为90°-C,则有n=,n=,解得n=。 (2)设光在玻璃砖中的传播速度为v,则有n=, 光在玻璃砖中的传播时间t=, 解得t=×10-8 s≈5.93×10-9 s。 答案　(1)　(2)5.93×10-9 s 15.如图所示,截面为半圆形的玻璃砖,一束波长λ=5×10-7 m的激光从沿圆心O与直径成45°角射入半圆形玻璃砖,在O点恰好发生全反射,从圆面水平射出后,进入双缝干涉装置,已知R=0.3 m,双缝间距d=2×10-4 m,光屏离双缝l=1 m,光在真空中的传播速度为c=3×108 m/s,求: (1)玻璃砖的折射率n; (2)光线在玻璃砖中传播的时间t; (3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx。 解析　(1)根据临界角与折射率的关系可得 n===。 (2)光线在玻璃中的传播时间为t=, 根据光在介质中的传播速度v=, 解得t=2×10-9 s。 (3)根据条纹间距与波长的关系可得 Δx=λ=×5×10-7 m=2.5×10-3 m。 答案　(1)　(2)2×10-9 s　(3)2.5×10-3 m 学科网（北京）股份有限公司 $$