周周测09第四章光(第1-2节)物理人教版选择性必修第一册
2026-09-21
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2026-2027学年高二物理(选择性必修第一册)周周测
周周测09 第四章 光(第1-2节)(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共12小题,共48分。其中1~10题为单选题,每小题4分;11、12题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.如图所示,宽度为d的单色平行光从空气射向玻璃,进入玻璃后( )
A.光速变大 B.波长变长 C.光束变宽 D.频率变大
【答案】C
【详解】D.光的频率由光源决定,与介质无关。因此,当光从空气射入玻璃时,其频率保持不变,故D错误;
A光在不同介质中的传播速度不同。光在玻璃中的传播速度比在空气中的传播速度慢,故A错误;
B.根据波速公式,当光的频率不变,而波速变小时,波长必然变短,故B错误;
C.光路图如图所示
根据几何关系可得
进入玻璃后的宽度
根据折射定律
可知
则
即单色平行光从空气进入玻璃后光束变宽,故C正确。
故选C。
2.如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,下列说法正确的是( )
A.光是从真空射向介质 B.光在介质中波长小于真空中波长
C.光在介质中传播速率大于真空中传播速率 D.光在介质中的折射率为1
【答案】B
【详解】A.根据折射定律可得,光从光疏介质(真空)射入光密介质(介质)时,入射角大于折射角;反之,光从介质射入真空。由图可知,入射角为,折射角为,说明光是从介质射向真空,故A错误;
BC.光的频率由光源决定,在不同介质中保持不变。根据可知,光在介质中传播速率小于真空中传播速率,又因为,所以光在介质中波长小于真空中波长,故B正确,C错误;
D.根据折射定律可得,故D错误。
故选B。
3.下图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图,其中,,现有一束光从图示的位置垂直入射到四棱柱的AB面上,关于这束入射光线在四棱柱中的传播情况表述正确的是( )
A.进入四棱柱后,光速没有发生改变
B.CD界面处既有反射光,也有折射光
C.BC界面处既有反射光,也有折射光
D.从AB界面射出的光线与入射光线平行
【答案】D
【详解】A.根据折射现象可知,不同介质表面光线发生折射,光速就发生了改变,故A错误。
B.根据全反射临界角
可得界面的入射角,
面处发生全反射,故B错误。
C.界面的入射角为,,也发生全反射,故C错误。
D.如图所示,根据光的反射规律,可知从面射出的出射光线平行入射光线,故D正确。
故选D。
4.如图,小明同学用一个激光笔S照射游泳池,由于池中有水,所以在水面发生了折射现象,入射角为θ,折射角为φ,并在水池底部照射出一个光斑P,若此时游泳池在加水,水面上升的速度为v,保持光源位置和入射光方向不变,则光斑P移动的方向与速度的大小为( )
A.向右移动, B.向右移动
C.向右移动, D.向右移动
【答案】A
【详解】水面升高h后,光路图如图所示
则h=vt
由几何关系得光斑P向右移动到,则
设光斑移动的速度为,则
联立解得,故A正确,BCD错误。
故选A。
5.如图所示,两束细平行光a和b相距为d,从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面,若玻璃砖对a的折射率大于对b的折射率,已知它们在玻璃砖内的光线没有交叉,则当它们均从玻璃砖的下表面射出后,有( )
A.两束光仍平行,间距等于d
B.两束光仍平行,间距大于d
C.两束光仍平行,间距小于d
D.两束光不再平行
【答案】C
【详解】根据玻璃砖的光学特性和几何关系,从玻璃砖下表面射出的光线与入射光线平行。由于a、b入射时彼此平行,因此它们从下表面射出后也一定互相平行。两束光入射角i相同,根据折射定律
a光的折射率,因此a光的折射角
即a光进入玻璃砖后偏折程度更大,更靠近法线,作出光路图如图所示
由图可知,两束光从玻璃砖的下表面射出后,它们的间距
故选C。
6.某兴趣小组设计了一种测量半圆形玻璃砖折射率的方法,其简要操作如下:将激光笔紧贴玻璃砖的圆弧面朝圆心处大头针方向射出激光束,将激光笔出光口在白纸上的投影记为点;拔去大头针,使光束穿过玻璃砖后在处的卡纸上留下光点,该光点在白纸上的投影记为点;撤去玻璃砖和卡纸,在白纸上连接,延长交于点,作图如图所示。若测得和的长度分别为、和,则测得该玻璃砖的折射率约为( )
A.1.78 B.1.33 C.1.44 D.2.00
【答案】B
【详解】根据勾股定理可求出的长度分别为、,再根据折射定律可得
故选B。
7.一半径为的四分之一圆柱形玻璃砖截面如图所示,、为其半径。现将面置于水平桌面上,一细束单色光从的中点处沿水平方向射入,恰好在弧上的点发生全反射。不考虑光的二次反射,下列说法正确的是( )
A.玻璃砖的折射率
B.玻璃砖的折射率
C.仅将入射点下移,单色光仍能在玻璃砖中发生全反射
D.仅换用波长更长的单色光从点射入,单色光仍能在点发生全反射
【答案】B
【详解】AB.一细束单色光从的中点处沿水平方向射入,恰好在弧上的点发生全反射,则为临界角。根据几何关系
又
解得,故A错误,B正确;
C.仅将入射点下移,入射角小于临界角,故单色光不能在玻璃砖中发生全反射,故C错误;
D.仅换用波长更长的单色光从点射入,则单色光的频率变小,折射率变小,根据
临界角变大,单色光不能在点发生全反射,故D错误。
故选B。
8.如图所示,由两种单色光组成的复色光,通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束,则a、b两束光相比( )
A.该透明材料对这两种光的折射率
B.从该透明材料射入空气发生全反射时,a光的临界角较大
C.a光波长比b光波长短
D.在该透明材料中,a光的传播速度大于b光的传播速度
【答案】C
【详解】A.根据折射定律可知,由于两束光的入射角相同,但光的折射角更小,所以该透明材料对这两种光的折射率满足,故A错误;
B.根据临界角与折射率的关系可知,由于,则
所以从该透明材料射入空气发生全反射时,b光的临界角较大,故B错误;
C.根据前面分析可知,a光的频率比b光的频率大,所以a光的波长比b光的波长短,故C正确;
D.根据可知,由于,所以在该透明材料中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故D错误。
故选C。
9.如图,正方形ABCD为一棱镜的横截面,M为AB边的中点。在截面所在的平面,一光线自M点射入棱镜,入射角为60°,经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,棱镜的折射率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】C
【详解】光线在M点发生折射有
由题知,光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,则
根据几何关系
联立有,
故选C。
10.如图是光纤简化示意图(内芯简化为长直玻璃丝,外套简化为真空)。一束激光由光导纤维左端的点O以的入射角射入一直线光导纤维内,恰好在光导纤维的侧面A点(侧面与过O的法线平行)发生全反射,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.光纤内芯的折射率比外套的小
B.光纤材料的折射率
C.若增大在O点的入射角α,折射光线到侧面后也能发生全反射
D.
【答案】B
【详解】A.光束从光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射,所以相对于光纤外套,光纤内芯是光密介质,折射率更大,故A错误;
B.设光线从O点进入光纤时的折射角为β,则满足
根据数学关系,满足
在A点恰好发生全反射,说明θ刚好为全反射临界角,所以
联立以上公式可解得折射率,故B正确;
C.根据公式可知,若增大α,那么β也会增大,会减小,折射光线到侧面后入射角小于全反射临界角,不会发生全反射,故C错误;
D.根据全反射规律,
根据三角函数关系
所以,故D错误。
故选B。
11.如图所示,ABDC是一块透明玻璃,AB面和CD面平行,它们是玻璃和空气的界面,设为界面1和界面2。光线从界面1射入玻璃砖,再从界面2射出,如果改变光到达界面1时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面1上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面2上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面2上都不可能发生全反射现象
D.光线穿过玻璃砖后传播方向不变,只发生侧移
【答案】CD
【详解】设光线在界面(空气玻璃)的入射角为,折射角为,玻璃的折射率为
A.光从空气射向玻璃属于光从光疏介质射入光密介质,因此无论入射角多大,折射角总小于,折射光线始终存在,不可能发生全反射,故A错误;
BC.光线到达界面时,根据平行玻璃砖的几何关系,入射角
由折射定律
因,因此
设玻璃的临界角为(),则
因此光线在界面的入射角始终小于或等于临界角,则无论入射角多大,在界面上都不可能发生全反射,故B错误,C正确;
D.由于两个界面平行,根据光路可逆性和折射定律,出射角等于入射角,即出射光线与入射光线互相平行,传播方向不变,只发生侧移,故D正确。
故选CD。
12.唐代诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹……背日喷乎水,成虹霓之状。”从物理学的角度来看,彩虹是由太阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次形成的。如图所示为彩虹形成的示意图,一束太阳光(白光)P由右侧射入球形水滴,M、N是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光束。下列说法正确的是( )
A.M光的折射率大于N光的折射率
B.从同一介质射向空气,M光发生全反射的临界角小于N光的临界角
C.若遇到相同的障碍物,M光比N光的衍射现象更明显
D.M光光子的能量比N光光子的能量大
【答案】ABD
【详解】A.由光路图可知,M光的偏折程度大于N光,可知水滴对M光的折射率大于对N光的折射率,故A正确;
B.根据可知,M光的临界角小于N光的临界角,故B正确;
C.折射率越小的光,在同一种介质中对应的频率越小、波长越长。波长越长的光,遇到相同障碍物时衍射现象越明显,由于 M光的折射率大于对N光的折射率,所以 M光的波长小于N光的波长,若遇到相同的障碍物,N光比M光的衍射现象更明显,故C错误;
D.光子能量公式为(为普朗克常量,为光的频率)
折射率越小的光频率越小,由于 M光的折射率大于对N光的折射率,所以M光的频率大于N光的频率,M光光子的能量比N光光子的能量大,故D正确。
故选ABD。
二、实验题(本题3小题,共19分)
13.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)下列做法中导致测得的折射率偏大的是______。
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
【答案】(1)CD
(2)B
【详解】(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,故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,可以减小角度测量的误差,故CD正确。
故选CD。
(2)A.如图(实线表示正确的光路,虚线表示操作错误的光路)
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,测得的折射率偏小,故A错误;
B.如图(实线表示正确的光路,虚线表示操作错误的光路)
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。
14.“测量玻璃的折射率”的实验中,某同学在白纸上放好玻璃砖,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,用“×”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针和。
(1)有关该实验的说法正确的是________(填标号)。
A.如果光在界面的入射角偏大,光可能不会进入玻璃砖
B.不论光以什么角度从射入,经一次折射后到达界面都能射出
C.可以用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线和
(2)另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中,画出的玻璃砖界面、如图乙所示(玻璃砖两边界均与和平行)。其他操作均正确,该同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)入射光线和出射光线之间的距离叫做平行玻璃砖的侧移距离,如图丙所示,侧移距离随折射率的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”);随玻璃砖厚度的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)B
(2)偏小
(3) 增大 增大
【详解】(1)A.发生全反射的条件必须是:①光由光密介质射向光疏介质的交界面时;②入射角大于临界角。所以即使光在界面的入射角偏大,光也不会发生全反射,而一定会折射进入玻璃砖,故A错误;
B.因为和平行,从射出的光线一定平行于从射入的光线,所以不论光以什么角度从射入,经一次折射后到达界面都能射出,故B正确;
C.用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线和属于不规范操作,容易损坏玻璃砖光学面,故C错误。
故选B。
(2)根据题意画出光路图如下图所示:
图中实线为实际的光路图,虚线为实验中作出的折射光线。从图中可以看出:作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度,所以折射角的测量值大于真实值,而由于玻璃砖上表面与平行,所以入射角的测量值等于真实值,根据可知,玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
(3)[1][2]根据光的折射规律可知,当光从空气斜射入玻璃时,折射率越大,折射角越小,光线在玻璃中传播的路径偏离原来方向的程度越大,那么侧移距离就会增大;而玻璃砖厚度越大,光线在玻璃中传播的水平距离越长,侧移距离也会增大。
15.在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中:
(1)在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中,其实验光路图如图甲所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是______。
A.为减小作图误差,P3和P4的距离应适当小一些
B.为减小测量误差,P1和P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C.为减小误差,应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D.实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动,可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置
(2)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'一侧平移了少许,如图乙所示,他随后实验测出的折射率______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃宽度大些(bb'仍然与aa'平行),如图丙所示,他随后实验测得的折射率______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
(4)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,如图所示,从图线可求得玻璃砖的折射率是______。
【答案】(1)BC
(2)不变
(3)偏小
(4)1.5
【详解】(1)A.为减小作图误差,P3和P4的距离应适当大一些,故A错误;
B.P1和P2连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些,折射现象更明显,误差较小,故B正确;
C.宽度较大的玻璃砖,光在玻璃砖中的路程长,入射点与出射点距离较大,确定角度越准确,误差越小,故C正确;
D.不可用玻璃砖代替尺子,应沿玻璃砖描点后,用尺子画出玻璃砖界面,故D错误。
故选BC。
(2)根据题意,玻璃砖向aa'一侧平移了少许,如图所示
入射角与折射角没有误差,测量的折射率不变。
(3)根据题意,间距画得比玻璃宽度大,如图所示
入射角不受影响,折射角的测量值大于真实值,根据,可知测得折射率偏小。
(4)根据图像可知,故玻璃砖的折射率为
三、解答题(本题3小题,共33分)
16.有一腰长是的等腰直角三棱镜,为了测定它的折射率,先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上,用铅笔画出它的轮廓线,如图所示,从上的点观察棱,发现棱的位置在的处,测得,。求:
(1)此三棱镜的折射率;
(2)光在三棱镜中传播的速度大小。(真空中的光速为)
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)作出光路图如图所示
根据光路可逆,由几何关系可得,
根据折射定律可得
(2)光在三棱镜中传播的速度
17.如图,边长为的正方形为一棱镜的横截面,为边的中点。在截面所在的平面,一光线自点射入棱镜,入射角为,经折射后在边的点恰好发生全反射,反射光线从边的点射出棱镜,求:
(1)棱镜的折射率;
(2)、两点之间的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)光线在M点发生折射有
由题知,光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,则有
其中
联立解得;棱镜的折射率
(2)根据几何关系有
再由
解得、两点之间的距离
18.如图所示,某游泳池的池底安装了一正方形水底灯abcd,水底灯可看作由无数个均匀分布的点光源组成,每个点光源都能向各个方向均匀地发射光线。游泳池的深度h=2m,水的折射率n=,水底灯的边长L=1m,当θ很小时满足sinθ=tanθ,。
(1)人从水面上俯视正下方的水底灯某位置,求此位置水底灯的视深;
(2)估算水底灯发出的光照亮水面的面积。(结果保留整数)
【答案】(1)1.5m
(2)
【详解】(1)结合题意可知光路如下
当从水面正上方俯视时,光线近似垂直入射,此时很小,则有
代入题中数据,解得视深
(2)灯发出的光在水面发生全反射时有
解得
则
单个点光源在水底时,其能照亮的水面区域为圆心,周期半径
水底灯为边长1m的正方形,其对角线长度为,即约为1.41m,远小于,因此水底灯所有点光源照亮的区域可近似为一个完整的圆形,无需额外叠加边缘区域,故水底灯发出的光照亮水面的面积
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2026-2027学年高二物理(选择性必修第一册)周周测
周周测09 第四章 光(第1-2节)(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共12小题,共48分。其中1~10题为单选题,每小题4分;11、12题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.如图所示,宽度为d的单色平行光从空气射向玻璃,进入玻璃后( )
A.光速变大 B.波长变长 C.光束变宽 D.频率变大
2.如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,下列说法正确的是( )
A.光是从真空射向介质 B.光在介质中波长小于真空中波长
C.光在介质中传播速率大于真空中传播速率 D.光在介质中的折射率为1
3.下图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图,其中,,现有一束光从图示的位置垂直入射到四棱柱的AB面上,关于这束入射光线在四棱柱中的传播情况表述正确的是( )
A.进入四棱柱后,光速没有发生改变
B.CD界面处既有反射光,也有折射光
C.BC界面处既有反射光,也有折射光
D.从AB界面射出的光线与入射光线平行
4.如图,小明同学用一个激光笔S照射游泳池,由于池中有水,所以在水面发生了折射现象,入射角为θ,折射角为φ,并在水池底部照射出一个光斑P,若此时游泳池在加水,水面上升的速度为v,保持光源位置和入射光方向不变,则光斑P移动的方向与速度的大小为( )
A.向右移动, B.向右移动
C.向右移动, D.向右移动
5.如图所示,两束细平行光a和b相距为d,从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面,若玻璃砖对a的折射率大于对b的折射率,已知它们在玻璃砖内的光线没有交叉,则当它们均从玻璃砖的下表面射出后,有( )
A.两束光仍平行,间距等于d
B.两束光仍平行,间距大于d
C.两束光仍平行,间距小于d
D.两束光不再平行
6.某兴趣小组设计了一种测量半圆形玻璃砖折射率的方法,其简要操作如下:将激光笔紧贴玻璃砖的圆弧面朝圆心处大头针方向射出激光束,将激光笔出光口在白纸上的投影记为点;拔去大头针,使光束穿过玻璃砖后在处的卡纸上留下光点,该光点在白纸上的投影记为点;撤去玻璃砖和卡纸,在白纸上连接,延长交于点,作图如图所示。若测得和的长度分别为、和,则测得该玻璃砖的折射率约为( )
A.1.78 B.1.33 C.1.44 D.2.00
7.一半径为的四分之一圆柱形玻璃砖截面如图所示,、为其半径。现将面置于水平桌面上,一细束单色光从的中点处沿水平方向射入,恰好在弧上的点发生全反射。不考虑光的二次反射,下列说法正确的是( )
A.玻璃砖的折射率
B.玻璃砖的折射率
C.仅将入射点下移,单色光仍能在玻璃砖中发生全反射
D.仅换用波长更长的单色光从点射入,单色光仍能在点发生全反射
8.如图所示,由两种单色光组成的复色光,通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束,则a、b两束光相比( )
A.该透明材料对这两种光的折射率
B.从该透明材料射入空气发生全反射时,a光的临界角较大
C.a光波长比b光波长短
D.在该透明材料中,a光的传播速度大于b光的传播速度
9.如图,正方形ABCD为一棱镜的横截面,M为AB边的中点。在截面所在的平面,一光线自M点射入棱镜,入射角为60°,经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,棱镜的折射率为( )
A. B.2 C. D.
10.如图是光纤简化示意图(内芯简化为长直玻璃丝,外套简化为真空)。一束激光由光导纤维左端的点O以的入射角射入一直线光导纤维内,恰好在光导纤维的侧面A点(侧面与过O的法线平行)发生全反射,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.光纤内芯的折射率比外套的小
B.光纤材料的折射率
C.若增大在O点的入射角α,折射光线到侧面后也能发生全反射
D.
11.如图所示,ABDC是一块透明玻璃,AB面和CD面平行,它们是玻璃和空气的界面,设为界面1和界面2。光线从界面1射入玻璃砖,再从界面2射出,如果改变光到达界面1时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面1上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面2上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面2上都不可能发生全反射现象
D.光线穿过玻璃砖后传播方向不变,只发生侧移
12.唐代诗人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹……背日喷乎水,成虹霓之状。”从物理学的角度来看,彩虹是由太阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次形成的。如图所示为彩虹形成的示意图,一束太阳光(白光)P由右侧射入球形水滴,M、N是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光束。下列说法正确的是( )
A.M光的折射率大于N光的折射率
B.从同一介质射向空气,M光发生全反射的临界角小于N光的临界角
C.若遇到相同的障碍物,M光比N光的衍射现象更明显
D.M光光子的能量比N光光子的能量大
二、实验题(本题3小题,共19分)
13.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)下列做法中导致测得的折射率偏大的是______。
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
14.“测量玻璃的折射率”的实验中,某同学在白纸上放好玻璃砖,和分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,用“×”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针和。
(1)有关该实验的说法正确的是________(填标号)。
A.如果光在界面的入射角偏大,光可能不会进入玻璃砖
B.不论光以什么角度从射入,经一次折射后到达界面都能射出
C.可以用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线和
(2)另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中,画出的玻璃砖界面、如图乙所示(玻璃砖两边界均与和平行)。其他操作均正确,该同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)入射光线和出射光线之间的距离叫做平行玻璃砖的侧移距离,如图丙所示,侧移距离随折射率的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”);随玻璃砖厚度的增大而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
15.在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中:
(1)在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中,其实验光路图如图甲所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是______。
A.为减小作图误差,P3和P4的距离应适当小一些
B.为减小测量误差,P1和P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C.为减小误差,应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D.实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动,可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置
(2)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'一侧平移了少许,如图乙所示,他随后实验测出的折射率______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃宽度大些(bb'仍然与aa'平行),如图丙所示,他随后实验测得的折射率______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
(4)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,如图所示,从图线可求得玻璃砖的折射率是______。
三、解答题(本题3小题,共33分)
16.有一腰长是的等腰直角三棱镜,为了测定它的折射率,先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上,用铅笔画出它的轮廓线,如图所示,从上的点观察棱,发现棱的位置在的处,测得,。求:
(1)此三棱镜的折射率;
(2)光在三棱镜中传播的速度大小。(真空中的光速为)
17.如图,边长为的正方形为一棱镜的横截面,为边的中点。在截面所在的平面,一光线自点射入棱镜,入射角为,经折射后在边的点恰好发生全反射,反射光线从边的点射出棱镜,求:
(1)棱镜的折射率;
(2)、两点之间的距离。
18.如图所示,某游泳池的池底安装了一正方形水底灯abcd,水底灯可看作由无数个均匀分布的点光源组成,每个点光源都能向各个方向均匀地发射光线。游泳池的深度h=2m,水的折射率n=,水底灯的边长L=1m,当θ很小时满足sinθ=tanθ,。
(1)人从水面上俯视正下方的水底灯某位置,求此位置水底灯的视深;
(2)估算水底灯发出的光照亮水面的面积。(结果保留整数)
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2026-2027学年高二物理(选择性必修第一册)周周测
周周测09 第四章 光(第1-2节)(时间:75分钟 分数:100分)
一、选择题(本题共12小题,共48分。其中1~10题为单选题,每小题4分;11、12题为多选题, 每小题4分,漏选得2分,错选得0分)
1.C
2.B
3.D
4.A
5.C
6.B
7.B
8.C
9.C
10.B
11.CD
12.ABD
二、实验题(本题3小题,共19分)
13.【答案】(1)CD
(2)B
14.【答案】(1)B
(2)偏小
(3) 增大 增大
15.【答案】(1)BC
(2)不变
(3)偏小
(4)1.5
三、解答题(本题3小题,共33分)
16.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)作出光路图如图所示
根据光路可逆,由几何关系可得,
根据折射定律可得
(2)光在三棱镜中传播的速度
17.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)光线在M点发生折射有
由题知,光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,则有
其中
联立解得;棱镜的折射率
(2)根据几何关系有
再由
解得、两点之间的距离
18.【答案】(1)1.5m
(2)
【详解】(1)结合题意可知光路如下
当从水面正上方俯视时,光线近似垂直入射,此时很小,则有
代入题中数据,解得视深
(2)灯发出的光在水面发生全反射时有
解得
则
单个点光源在水底时,其能照亮的水面区域为圆心,周期半径
水底灯为边长1m的正方形,其对角线长度为,即约为1.41m,远小于,因此水底灯所有点光源照亮的区域可近似为一个完整的圆形,无需额外叠加边缘区域,故水底灯发出的光照亮水面的面积
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