山东省聊城市第三中学2025-2026学年高二上学期物理周清9（人教版选择性必修1第4章）

周清9 1.光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知(　 　) A．折射现象的出现说明光是纵波 B．光总会分为反射光和折射光 C．折射光与入射光的传播方向总是不同的 D．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 2.如图所示，直角边AC长度为d的直角棱镜ABC置于桌面上，D为斜边BC的中点，桌面上的S点发射一条光线经D点折射后，垂直于AB边射出。已知SC＝CD，光线通过棱镜的时间t＝，c为真空中光速，不考虑反射光线。求： (1)棱镜的折射率n。 (2)入射光线与界面BC间的夹角。 3.如图所示，一水池深为h，一根长直木棍竖直地插入水底，棍露出水面部分的长度为L，当太阳光与水平面夹角为60°斜射到水面时，已知水的折射率为n，求： (1)木棍在水面的影子的长度； (2)木棍在水底的影子的长度。 4.如图，某同学将一枚大头针从一边长为6 cm的正方形不透光的轻质薄板正中心垂直于板插入，制作成了一个测定液体折射率的简单装置．他将该装置放在某种液体液面上，调整大头针插入深度，当插入液体中深度为4 cm时，恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针，则该液体的折射率为(　　) A． B． C． D． 5.光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于，在抽制光纤时为检测材料是否合格，将样品材料用模具制成半径为R的半圆柱体，光屏紧靠半圆柱体且垂直直径AB放置，如图所示。再用一束可以转动的光束CO沿截面半径射向材料的圆心O点，当θ≤45°时屏上只有一个光点，就说明材料合格。 (1)写出质检人员推断的原理； (2)写出公司规定“光纤内芯的玻璃材料折射率大于等于”的原因。 6.如图6所示，是一透明半圆柱体的横截面，O为横截面的圆心，其半径为R，折射率为，OA水平且垂直截面，从A点射出一条光线AB经折射后水平射出半圆柱体，已知OA＝R，光速为c。求： (1)光沿AO直线进入透明半圆柱体中，从A传到O点的时间； (2)入射点B到OA的垂直距离BC。 7.如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为(　　 ) A.　　　B. C. D. 8.(多选)如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　 　) A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 9.(多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示．这时可以看到明暗相间的条纹．下面说法中正确的是( 　　) A．干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 10.在“测玻璃的折射率”实验中： (1)为了取得较好的实验效果，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P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些。 (2)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图1所示，则他测得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (3)乙同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，如图2所示，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，则他只需要测量________________，就可求出玻璃的折射率n＝________。 11.用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，双缝间距d＝0.25 mm。用测量头来测量相邻亮条纹中心间的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心，如图乙所示。 (1)某同学发现，多次实验中，条纹有竖直的，有水平的，也有倾斜的，出现这些问题的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)当分划板的中心刻线对准第1条亮条纹的中心时读数为x1＝2.190 mm，对准第4条亮条纹的中心时读数如图丙所示，其读数x2＝________ mm。 (3)写出计算波长的表达式λ＝________(用d、L1、L2、x1、x2表示)，根据已知数据和(2)中测得的数据，求解得到的波长为________ nm。 第 3 页 第 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 周清9 详细答案 1. 答案：D 选项A：折射现象是横波和纵波都可能发生的现象，不能通过折射判断光是纵波。光的偏振现象才能证明光是横波，故A错误。 选项B：当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角时，会发生全反射，此时只有反射光，没有折射光，故B错误。 选项C：当光垂直射到两种介质分界面时，折射角等于入射角，均为0°，折射光与入射光传播方向相同，故C错误。 选项D：根据光的折射定律，光发生折射的根本原因是光在不同介质中的传播速度不同（，为真空中光速，为介质折射率），故D正确。 4. 答案：A 当恰好无论从液面上方任何方向都看不到液体中的大头针时，说明光从液体射向空气时发生全反射，且大头针顶端发出的光射到薄板边缘时的入射角等于临界角。 正方形薄板边长为，中心到边缘的水平距离，大头针插入液体深度。临界角满足，由几何关系可知。联立得，故A正确。 7. 答案：D 双缝干涉中，暗条纹的条件是光程差（）。 第3条暗条纹对应，则光程差。 又因，代入得，故D正确。 8. 答案：AC 选项A、B：牛顿环的干涉光是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的（两者之间为空气膜，属于不同介质分界面的反射光），凸透镜上表面反射光与干涉无关，故A正确，B错误。 选项C、D：空气膜厚度不是均匀变化的（越靠近圆心，空气膜厚度变化越慢；越远离圆心，厚度变化越快），根据（为空气膜倾角），厚度变化不均匀导致条纹不等间距，故C正确，D错误。 9. 答案：AC 选项A：空气劈尖的干涉条纹是光在空气劈尖膜前表面（玻璃板下表面）和后表面（另一玻璃板上表面）反射的两列光波叠加形成的，故A正确。 选项B：暗条纹是两列反射光的波峰与波谷叠加（振动减弱），波谷与波谷叠加为亮条纹（振动加强），故B错误。 选项C：将上玻璃板平行上移，同一厚度的空气膜位置向劈尖尖端移动，因此条纹向着劈尖移动，故C正确。 选项D：观察薄膜干涉条纹时，需在入射光的同侧（反射光叠加形成条纹，需接收反射光），故D错误。 2. （1）光线垂直边射出，说明在边的折射角为0°，根据折射定律，光线到达边时的入射角也为0°，即光线在棱镜中沿平行于的方向传播（设为，在上）。为中点，，结合几何关系（直角棱镜，），可推得光在棱镜中的传播距离（具体几何关系：为斜边，为中点，，故）。 光在棱镜中的传播速度，已知，代入得：。 又因，故。 （2）设光线在点的入射角为，折射角为。由，根据折射定律。 结合几何关系，折射光线，（直角三角形中，，，故）。 代入折射定律：，解得，故。 入射光线与界面的夹角为。 答案（1）；（2） 3. （1）步骤1：分析水面影子成因 木棍露出水面部分（长度）的影子由光的直线传播形成。太阳光与水平面夹角为，设水面影子长度为。 由几何关系：，故。 （2）步骤1：计算折射角 设太阳光入射角为，折射角为。根据折射定律，代入，得：。 步骤2：计算水底影子长度 木棍在水中长度为，设水底影子长度为，由几何关系：，故。 则，因此。 5. （1）光束沿半径射向圆心，在界面发生反射和折射。当时屏上只有一个光点，说明光在界面发生全反射（无折射光，只有反射光，故屏上只有一个光点）。 全反射条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角≥临界角。此处入射角为，故，即。 由临界角公式，得，证明材料折射率合格。 （2）光纤通信利用光在光纤内芯与外套界面的全反射传递信号。为保证光在光纤中高效传输，需确保光在芯-套界面的入射角≥临界角，避免折射光泄漏。 设光纤内芯折射率为，外套折射率为（），当光从空气（）射入内芯的入射角最大为时，由折射定律（为内芯中光线与轴线夹角）。 为使光在芯-套界面全反射，需（为芯-套界面临界角，）。当取常见值（如）时，可满足全反射条件，保证信号稳定传输。 6. （1）光在半圆柱体中的传播速度，传播时间。 得。 （2）光线经折射后水平射出，设折射角为（水平射出方向与夹角，结合几何关系）。 由折射定律，代入、，得： （此处修正：实际折射角应为，重新计算：，故）。 由几何关系，，（入射角，法线为，故），则。 10. CD；偏小；和的长度； 选项A：实验中玻璃砖上下表面不平行也可测量折射率（只需确定入射光线、折射光线的路径），故A错误。 选项B入射角过小折射角更小测量误差会增大，应选择适当大的入射角故B错误。 选项C：大头针垂直插在纸面上，可减少因大头针倾斜导致的光路绘制误差故C正 选项D：大头针和、和间距适当大些，能更准确确定光线传播方向，减小误差，故D正确。 （2）甲同学将两界面和间距画得比玻璃砖宽度大，导致绘制的折射光线偏折程度变小（折射角测量值偏大）。根据折射率公式，入射角测量准确，折射角偏大，故测量值偏小。 （3）由几何关系，，，且（圆的半径）。 代入折射率公式，故只需测量和的长度，即可求出。 11.（1）答案：单缝与双缝不平行 双缝干涉条纹的方向与双缝平行，若单缝与双缝不平行，会导致入射到双缝的光的偏振方向或传播方向不一致，从而使条纹出现竖直、水平或倾斜的情况。 （2）答案：（此处按常见螺旋测微器读数：固定刻度，可动刻度，总读数） 螺旋测微器读数 = 固定刻度读数 + 可动刻度读数×精度（）。需注意固定刻度是否过半（若过半，需加）。 （3）答案：；（或） 波长表达式推导：相邻亮条纹间距。由双缝干涉条纹间距公式，解得（为单缝与双缝间距，不影响条纹间距，故公式中无）。 波长计算：代入，，，： 。 第 3 页 第 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $