章末综合检测(4)第4章 光及其应用(Word练习)-【优化指导】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

章末综合检测(四)　光及其应用 (满分100分) 一、选择题：本题共8小题，每小题6分。第1～5题只有一个选项符合题目要求，第6～8题有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．激光具有相干性好、方向性好、强度大等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是(　　) A．激光是横波，能量一定高于紫外线 B．颜色相同的激光在不同介质中的波长相同 C．两束频率不同的激光能产生干涉现象 D．利用激光方向性好的特点可以测量月球到地球的距离 D　解析：光可以发生偏振现象，说明光为横波，A错误；频率相同的光，根据n＝可知，在不同介质中的传播速度不同，因此波长不同，B错误；发生干涉需要两列频率完全相同的波，C错误；利用激光方向性好的特点可以测量月球到地球的距离，D正确。 2．下列说法中正确的是(　　) A．在建筑物的玻璃墙外表面镀一层增反膜是利用了光的全反射原理 B．光导纤维传递信号是利用了光的偏振 C．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的衍射现象 D．凸透镜的弯曲表面向下压在另一块平板玻璃上，让单色光从上方射入，能看到明暗相间的同心圆，这是光的干涉现象 D　解析：在建筑物的玻璃墙外表面镀一层增反膜是利用了光的干涉现象，A错误；光导纤维传递信号是利用了光的全反射原理，B错误；太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的干涉现象，C错误；凸透镜的弯曲表面向下压在另一块平板玻璃上，让单色光从上方射入，能看到明暗相间的同心圆，这是光的薄膜干涉现象，D正确。 3．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 B　解析：发现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，当偏振片的透振方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的透振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正确。 4．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示。激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同，则(　　) A．这是利用光的干涉现象 B．这是利用光的直线传播现象 C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了 D　解析：由题意可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)，条纹间距变宽，D正确。 5.如图所示，上、下表面平行的玻璃砖放在空气中，光沿与玻璃砖上表面成θ角的方向从A点射入，从下表面的B点射出的光线相对于入射光线的侧移距离为d，下列说法正确的有(　　) A．θ增大，光在玻璃砖中的传播时间变长 B．在B点可能发生全折射 C．在A点只发生折射 D．θ增大，d减小 D　解析：若θ增大，则在A点的入射角减小，折射角减小，AB的长度减小，则光在玻璃砖中的传播时间变短，A错误；因光线在A点的入射角小于90°，则光线在B点的折射角也小于90°，即光线在B点不可能发生全反射，B错误；在A点既能发生折射，也能发生反射，C错误；当θ增大，入射角减小，折射角减小，由于出射光线与入射光线平行，则两者的间距d减小，D正确。 6．如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是(　　) A．在水中a光的波速比b光的波速大 B．用同一单缝衍射实验装置分别以a、b光做实验时，b光的衍射现象更明显 C．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 D．当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从0°开始逐渐增大，最先消失的是a光 AC　解析：如图所示，折射率n＝，由图可知βa>βb，折射率na<nb，光在水中的速度v＝，故va>vb，A正确；波长λ＝，则λa>λb，同一单缝，波长越长，衍射现象越明显，B错误；条纹间距Δx＝λ，同一双缝，波长越长，条纹间距越大，C正确；临界角的正弦值sin C＝，折射率越大，临界角越小，则Ca>Cb，光束b先达到临界角， 光束b先消失，D错误。 7.(2023·湖南卷)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是(　　) A．水的折射率为 B．水的折射率为 C．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D．当他以α＝60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60° BC　解析：潜水爱好者发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α＝41°时激光恰好发生全反射，则sin (90°－41°)＝，则n＝，A错误，B正确；当他以α＝60°向水面发射激光时，入射角i1＝30°，则根据折射定律有n sin i1＝sin i2，折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确，D错误。 8．在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B的亮度发生周期性变化。当温度为t1时B最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，B亮度再一次增到最亮，则(　　) A．出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强 B．出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱 C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 BD　解析：出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，A错误；同理可知，B正确；温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，由干涉原理可知，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍时，出现亮条纹，知路程差减小了λ，则A的高度增加，C错误，D正确。 二、非选择题：本题共6小题，共52分。 9．(6分)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，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)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________； (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm，则所测单色光的波长为________nm。(结果保留3位有效数字) 答案：(1)B　(2)　(3)630 解析：(1)由Δx＝，Δx越小，目镜中观察到的条纹数越多，B正确。 (2)由＝得λ＝。 (3)λ＝＝ m＝6.3×10－7 m＝630 nm。 10．(7分)如图所示，标有直角坐标系xOy的白纸放在水平桌面上，截面为半圆形的玻璃砖放在白纸上，圆心在坐标的原点，直径与x轴重合，OA是画在白纸上的直线，P1、P2是竖直插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直插在白纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和β便可求得玻璃的折射率n。某同学用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在y＜0的区域内，不管眼睛位于何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像。 (1)他应该采取的措施是_____________________________。 (2)若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是__________。 (3)若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n＝________。 答案：(1)减小α　(2)用P3挡住P1和P2的像　(3) 解析：(1)在y＜0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，是因为发生了全反射现象，故要减小α。 (2)插针法就是要用P3挡住P1和P2的像。 (3)介质的折射率等于空气中折射角正弦值与介质中入射角正弦值之比。 11.(7分)如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2－r1)应为多大？ 答案： 解析：由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r2－r1＝(2k－1)，其中k＝1，2，3，…为条纹的级数。所以当出现第2条暗条纹时，取k＝2，所以r2－r1＝。又因为c＝λf，所以r2－r1＝。 12．(8分)某精密光学仪器由一块横截面为直角三角形的匀质玻璃砖下部挖掉一个半径为R＝ m的半圆柱所制成，其截面如图所示，其中AC边与圆相切，BD为半圆柱体的直径，O为圆心，∠BAC＝ 30°。一束单色光从AB边上的E点垂直射入玻璃砖，经过反射、折射后从AC边上某点射出，且出射光线平行于BA边。已知BE的长为xBE＝1.5 m，光在真空中的传播速度为c。 (1)画出此光束在玻璃砖中的光路图，并求玻璃砖对该单色光的折射率n； (2)求该单色光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所经历的时间t。 答案：(1)见解析图　　(2) m 解析：(1)由于出射光线平行于BA边，故折射角为60°，又因为半圆相切于AC边，依题意 sin θ＝＝ 解得θ＝60° 可知反射光线的法线与AC边平行，反射角等于入射角，即为60°，因此折射中入射角为30°，光路图如图所示 根据折射定律，可得 n＝＝。 (2)光在真空中的传播速度为c，光在玻璃中的传播速度为v＝＝c 由几何知识可得BC＝R＋＝(＋2)m 光线路程为s＝＋(R－R cos 60°)＝ m 经历时间t＝＝ s。 13．(10分)如图所示，一个玻璃工件的上半部分是半径为R的半球体，O点为球心；下半部分是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一束平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。 答案：1.43 解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性可知，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。故从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射。 设光线在半球面的入射角为i，折射角为r。由折射定律有sin i＝n sin r① 由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。 由正弦定理有＝② 由题设条件和几何关系有sin i＝③ L是入射光线与OC间的距离，且L＝0.6R。 由②③式和题给数据得sin r＝④ 由①③④式和题给数据得n＝≈1.43。 14．(14分)一个直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形。容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′的垂直于左、右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。 答案：1.55 解析：设从点光源发出的光直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内作点光源相对于反光壁的对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由点光源射向E点的光线在E点反射后由ED射向D点，设在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示。 设液体的折射率为n，由折射定律可得 n sin i1＝sin r1 n sin i2＝sin r2 由题意知r1＋r2＝90° 联立得n2＝ 由图中几何关系可得 sini1＝＝ sin i2＝＝ 联立得n≈1.55。 学科网（北京）股份有限公司 $$