高中物理单元测试——第四章光及其应用（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第四章 光及其应用（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）一头江豚在赣江水面下欣赏南昌迎春烟花晚会中的烟花秀，则七彩光从空中射入水中时（　　） A．发生了折射 B．沿曲线传播 C．光速不变 D．可能发生全反射 2．（本题4分）摄影师在拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，为了消除玻璃表面反射光的干扰，可在照相机镜头前装一片偏振滤光片，其透振方向应与玻璃表面反射光的（　　） A．偏振方向平行 B．偏振方向垂直 C．出射方向平行 D．出射方向垂直 3．（本题4分）关于薄膜干涉，下述说法中正确的是 （　　） A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前后表面反射后，形成的两列光波叠加的结果 B．干涉条纹中的暗条纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C．干涉条纹是平行等间距的现象说明这个薄膜是等厚膜 D．一定要在光屏上才能观察到薄膜干涉条纹 4．（本题4分）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图（a）所示；仅改变一个实验条件后，观察到的干涉条纹如图（b）所示，他改变的实验条件可能是（    ） A．改用间距更大的双缝 B．改用频率更小的单色光源 C．将屏向靠近双缝的方向移动 D．将单缝向远离双缝的方向移动 5．（本题4分）如图所示，某同学做双缝干涉实验，P为光屏。若单缝S从双缝、的中央对称轴位置处稍微向下移动，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置上移 B．干涉条纹间距不变，中央亮条纹的位置上移 C．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置下移 D．干涉条纹间距变大，中央亮条纹的位置下移 6．（本题4分）如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B．红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化 C．若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 D．若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点左侧某处射出玻璃砖 7．（本题4分）连续型光导纤维是一种折射率沿径向连续变化的光导纤维。光在连续型光导纤维中的传播路径如图所示。由图可知，光在连续型光导纤维中的折射率从外表面沿径向到中心的变化规律是（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 二、多选题 8．（本题6分）用激光笔照射盐水中的矩形玻璃砖光路如图所示，已知盐水的折射率随浓度的增加而增加，下列说法正确的是（　　） A．入射光和出射光平行，且盐水的折射率小于玻璃的折射率 B．入射光和出射光平行，且盐水的折射率大于玻璃的折射率 C．若增加盐水的浓度，则出射点向点移动 D．若适当增加盐水的浓度，可能出现入射光、折射光、出射光共线的场景 9．（本题6分）调节游标卡尺外测量爪之间的距离，可形成一条宽度可以测量的狭缝。用红光激光器照射狭缝，可以简便地进行单缝衍射实验，如图所示是仅调节缝宽得到的两次单缝衍射图，下列说法正确的是（　　） A．得到甲图结果时，外测量爪之间形成的狭缝更宽 B．得到乙图结果时，外测量爪之间形成的狭缝更宽 C．采用绿光激光重复实验时，衍射条纹的间距更宽 D．采用绿光激光重复实验时，衍射条纹的间距更窄 10．（本题6分）如图所示，一个长方体透明薄壁容器PQMN，PQ=3m，PN＝1m，O为PQ边的中点，在O点有一个激光源，可以在纸面内沿各个方向发出光线。现在容器中加入某种液体，该液体的折射率为，不考虑容器壁对光的折射作用，下列说法正确的是（　　） A．若入射角合适，光线有可能在MN界面发生全反射 B．光线从液体中射出时，折射角一定大于入射角 C．MN边界上能够有光射出的长度为2m D．光在液体中的传播速度比真空中的大 三、实验题 11．（本题6分）如图为双缝干涉的实验装置，双缝间距为，双缝到屏的距离为。用波长为的黄光照射，在屏上形成干涉条纹，则相邻两亮条纹中心间距的表达式为__________（用、、表示），代入数据可得_______。若其它条件不变，改用绿光照射，则相邻两亮条纹中心间距比黄光的_______（选填“大”或“小”）。 12．（本题9分）如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找到跟入射光线AO对应的出射光线，从而确定玻璃中的折射光线。 (1)下列步骤必要的有________。 A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)在图中分别标记测量了、两个角度，则玻璃的折射率________。 (3)下列措施中，能使实验误差减小的是________。 A．选用与间距更大的玻璃砖 B．入射角要尽量小些 C．选用与必须平行的玻璃砖 D．针与、与的间距要适当大些 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，三角形ABC为折射率的三棱镜的横截面，其中∠A＝90°，∠B＝60°。一束光线垂直于AB边射入棱镜。已知真空中的光速为c。求该光线： (1)在棱镜中的传播速度； (2)从AC边射出棱镜的折射角。 14．（本题13分）某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为L，一细激光束沿平行于方向射向边的中点O，折射光线刚好与平行且在D点发生全反射。已知激光束在真空中的传播速度为c，求： （1）三棱镜的折射率； （2）激光束在三棱镜中传播时间。 15．（本题16分）如图所示，一透明材料的横截面为半圆形，截面半径为，点为圆心，点到的距离为。平行光从底部沿与直径成角方向射入，从点入射的光经折射后从圆弧射出的方向与在底部的入射方向平行，求： (1)该透明材料的折射率； (2)从圆弧射出的光占全部入射光的比例（不考虑反射光）。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第四章 光及其应用（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）一头江豚在赣江水面下欣赏南昌迎春烟花晚会中的烟花秀，则七彩光从空中射入水中时（　　） A．发生了折射 B．沿曲线传播 C．光速不变 D．可能发生全反射 【答案】A 【详解】光从光疏介质传入光密介质会发生折射现象，不可能发生全反射现象，且光将沿着直线传播，光速减小。 故选A。 2．（本题4分）摄影师在拍摄玻璃橱窗里的陈列物时，为了消除玻璃表面反射光的干扰，可在照相机镜头前装一片偏振滤光片，其透振方向应与玻璃表面反射光的（　　） A．偏振方向平行 B．偏振方向垂直 C．出射方向平行 D．出射方向垂直 【答案】B 【详解】玻璃表面反射的光是部分偏振光，其偏振方向平行于反射表面（即电矢量振动方向平行于界面）。偏振滤光片的作用是只允许特定偏振方向的光通过。为了消除反射光的干扰，需阻挡反射光，因此滤光片的透振方向应与反射光的偏振方向垂直，这样反射光被吸收或阻挡，而透射光（陈列物反射的光）可以部分通过，出射方向与偏振方向无关。 故选B。 3．（本题4分）关于薄膜干涉，下述说法中正确的是 （　　） A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前后表面反射后，形成的两列光波叠加的结果 B．干涉条纹中的暗条纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 C．干涉条纹是平行等间距的现象说明这个薄膜是等厚膜 D．一定要在光屏上才能观察到薄膜干涉条纹 【答案】A 【详解】A．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确； B．当从肥皂膜前后表面反射的光程差等于半波长奇数倍时，振动减弱，形成暗条纹，则暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误； C．干涉条纹是平行等间距的平行线时，说明膜在同一高度处的厚度处处相等，薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，等间距是由于膜的厚度自上而下均匀变厚，故C错误； D．条纹是膜前、膜后反射光波叠加的结果，人眼可以直接在入射光在同一侧观察到，不需要光屏，故D错误。 故选A。 4．（本题4分）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图（a）所示；仅改变一个实验条件后，观察到的干涉条纹如图（b）所示，他改变的实验条件可能是（    ） A．改用间距更大的双缝 B．改用频率更小的单色光源 C．将屏向靠近双缝的方向移动 D．将单缝向远离双缝的方向移动 【答案】B 【详解】由图可知，从图（a）到图（b），双缝干涉条纹的间距变宽。根据双缝干涉条纹间距公式可知，要使条纹间距变大，可以增大L、增大λ，或减小d，与单双缝的距离无关。根据可知，增大λ，即减小单色光源的频率。 故选B。 5．（本题4分）如图所示，某同学做双缝干涉实验，P为光屏。若单缝S从双缝、的中央对称轴位置处稍微向下移动，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置上移 B．干涉条纹间距不变，中央亮条纹的位置上移 C．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置下移 D．干涉条纹间距变大，中央亮条纹的位置下移 【答案】B 【详解】在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示 根据干涉条纹间距公式 可知，双缝到光屏的距离和双缝的间距不变，所产生干涉条纹间距不变，但从单缝S发出的光波经过双缝S1、S2到达新中央亮纹位置的路程差仍等于0，因 且 那么 则中央亮纹的位置略向上移。 故选B。 6．（本题4分）如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　） A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B．红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化 C．若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射 D．若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点左侧某处射出玻璃砖 【答案】B 【详解】B．光作为一种电磁波，对一种介质的折射率n是一定的，红光从空气进入玻璃介质后，光的频率不变，由折射定律 可得速度v会发生改变，所以红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化，故B正确， A．由公式可得红光进入玻璃砖前后的波长会发生变化，故A错误； C．根据折射率 若增大红光的入射角，则折射角也变大，根据光路的可逆性，只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以增大红光的入射角，则红光不会在玻璃砖下表面发生全反射，故C错误； D．若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，由于紫光折射率较大，所以紫光折射角较小，所以紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖，故D错误。 故选B。 7．（本题4分）连续型光导纤维是一种折射率沿径向连续变化的光导纤维。光在连续型光导纤维中的传播路径如图所示。由图可知，光在连续型光导纤维中的折射率从外表面沿径向到中心的变化规律是（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 【答案】A 【详解】由题图可知，光在连续型光导纤维中沿半径方向传播时，在每一个平行于中心轴线的界面上均发生折射，当光沿半径方向向外侧传播时，光由光密介质进入光疏介质，对应的入射角小于折射角，导致光朝中心轴线偏折，最终发生全反射；当光沿半径方向向内侧传播时，光由光疏介质进入光密介质，对应的入射角大于折射角，导致光再次朝中心轴线偏折，所以，在连续型光导纤维中心光的折射率最大，沿径向光的折射率逐渐减小，在外表面附近的折射率最小，选项A正确。 故选A。 二、多选题 8．（本题6分）用激光笔照射盐水中的矩形玻璃砖光路如图所示，已知盐水的折射率随浓度的增加而增加，下列说法正确的是（　　） A．入射光和出射光平行，且盐水的折射率小于玻璃的折射率 B．入射光和出射光平行，且盐水的折射率大于玻璃的折射率 C．若增加盐水的浓度，则出射点向点移动 D．若适当增加盐水的浓度，可能出现入射光、折射光、出射光共线的场景 【答案】ACD 【详解】AB．入射角大于折射角，由，可知玻璃的折射率大于盐水的折射率，A项正确，B项错误； C．盐水浓度越高，折射率越大，折射角与入射角的差异越小，出射光线会向下移动，C项正确； D．如果盐水浓度增加使得盐水折射率与玻璃折射率相同，则光线入射角等于折射角，入射光、折射光、出射光共线，D项正确。 故选ACD。 9．（本题6分）调节游标卡尺外测量爪之间的距离，可形成一条宽度可以测量的狭缝。用红光激光器照射狭缝，可以简便地进行单缝衍射实验，如图所示是仅调节缝宽得到的两次单缝衍射图，下列说法正确的是（　　） A．得到甲图结果时，外测量爪之间形成的狭缝更宽 B．得到乙图结果时，外测量爪之间形成的狭缝更宽 C．采用绿光激光重复实验时，衍射条纹的间距更宽 D．采用绿光激光重复实验时，衍射条纹的间距更窄 【答案】AD 【详解】AB．单缝衍射现象中，缝宽越小，衍射现象越明显，中央亮纹越宽，则得到甲图结果时，外测量爪之间形成的狭缝更宽，故A正确，B错误； CD．波长越长，衍射条纹的间距越宽。绿光的波长比红光短，所以衍射现象更不明显，即衍射条纹的间距更窄，故C错误，D正确。 故选AD。 10．（本题6分）如图所示，一个长方体透明薄壁容器PQMN，PQ=3m，PN＝1m，O为PQ边的中点，在O点有一个激光源，可以在纸面内沿各个方向发出光线。现在容器中加入某种液体，该液体的折射率为，不考虑容器壁对光的折射作用，下列说法正确的是（　　） A．若入射角合适，光线有可能在MN界面发生全反射 B．光线从液体中射出时，折射角一定大于入射角 C．MN边界上能够有光射出的长度为2m D．光在液体中的传播速度比真空中的大 【答案】AC 【详解】A．当入射角大于等于全反射临界角时，光线在MN界面发生全反射，故A正确； B．当光线垂直MN界面射出时，入射角、折射角均为，故光线从液体中射出时，折射角不一定大于入射角，故B错误； C．根据题意作出光路图 全反射的临界角 MN边界上能够有光射出的区域为，MN边界上能够有光射出的长度为 故C正确； D．液体的折射率较大，根据可知，光在液体中的传播速度比真空中的小，故D错误。 故选AC。 三、实验题 11．（本题6分）如图为双缝干涉的实验装置，双缝间距为，双缝到屏的距离为。用波长为的黄光照射，在屏上形成干涉条纹，则相邻两亮条纹中心间距的表达式为__________（用、、表示），代入数据可得_______。若其它条件不变，改用绿光照射，则相邻两亮条纹中心间距比黄光的_______（选填“大”或“小”）。 【答案】 小 【详解】[1][2]根据题意可知，相邻两亮条纹中心间距的表达式为 代入数据可得 [3]若其它条件不变，改用绿光照射，波长变小，则相邻两亮条纹中心间距比黄光的小。 12．（本题9分）如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找到跟入射光线AO对应的出射光线，从而确定玻璃中的折射光线。 (1)下列步骤必要的有________。 A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)在图中分别标记测量了、两个角度，则玻璃的折射率________。 (3)下列措施中，能使实验误差减小的是________。 A．选用与间距更大的玻璃砖 B．入射角要尽量小些 C．选用与必须平行的玻璃砖 D．针与、与的间距要适当大些 【答案】(1)BD (2) (3)AD 【详解】（1）根据实验原理可知，该同学接下来要完成的必要步骤有，插上大头针，使挡住、的像；插上大头针，使挡住和、的像。 故选BD。 （2）根据几何关系结合折射定律可得，玻璃的折射率为 （3）A．为了减小作图误差，应选用与间距更大的玻璃砖，故A正确； B．入射角适当大些，可以使折射现象更加明显，从而使角度的测量误差减小，故B错误； C．与是否平行，对测量玻璃折射率的原理应用没有直接影响，不会因为玻璃砖这两边平行与否而减小误差，故C错误； D．折射光线是通过隔着玻璃观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度误差会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高精确度，故D正确。 故选AD。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，三角形ABC为折射率的三棱镜的横截面，其中∠A＝90°，∠B＝60°。一束光线垂直于AB边射入棱镜。已知真空中的光速为c。求该光线： (1)在棱镜中的传播速度； (2)从AC边射出棱镜的折射角。 【答案】(1) (2)45° 【详解】（1）光在玻璃中传播的速度 解得 （2）作出光路图，如图所示 设光线射BC面时发生全反射的临界角为，则有 解得 而根据几何关系，可知 即，说明光线在BC面发生全反射，再从AC面出射，根据几何关系，可得 根据折射定律 解得 即r=45° 14．（本题13分）某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为L，一细激光束沿平行于方向射向边的中点O，折射光线刚好与平行且在D点发生全反射。已知激光束在真空中的传播速度为c，求： （1）三棱镜的折射率； （2）激光束在三棱镜中传播时间。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由几何知识可得入射角为 60° 折射角为 30° 由折射定律可得三棱镜的折射率为 （2）激光束在D点发生全反射，由几何知识得在三棱镜中传播路程为 由可得传播速度为 故传播时间为 15．（本题16分）如图所示，一透明材料的横截面为半圆形，截面半径为，点为圆心，点到的距离为。平行光从底部沿与直径成角方向射入，从点入射的光经折射后从圆弧射出的方向与在底部的入射方向平行，求： (1)该透明材料的折射率； (2)从圆弧射出的光占全部入射光的比例（不考虑反射光）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图所示，入射光的入射角为，由几何关系可知由点射入的光折射后经过半圆顶点，设折射角为，有 由折射定律有 解得 （2）由点和点入射的光经折射后，射到圆弧时恰好发生全反射，恰发生全反射时有 设，则有 设，则有 解得 则出射光占入射光的比例为 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $