高中物理单元测试——第四章光及其应用（较易版01）

高中物理单元测试 —— 第四章 光及其应用（较易版01）（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）下列说法正确的是（　　） A．观看3D电影时，观众戴上特制的眼镜就能看到立体画面，利用光的偏振，也说明了光是横波 B．光导纤维内芯采用的是光疏介质，外侧包层采用的是光密介质 C．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的折射现象 D．物体影子的边缘比较模糊，这是光的干涉现象 【答案】A 【详解】A．3D电影利用偏振眼镜使左右眼接收不同偏振方向的光，形成立体视觉，偏振是横波特有的现象，故A正确； B．光导纤维利用全反射原理传输光，全反射要求光从光密介质射向光疏介质，因此内芯应为光密介质（折射率高），包层为光疏介质（折射率低），选项描述相反，故B错误； C．通过狭缝观察日光灯出现彩色条纹，是光绕过障碍物产生的衍射现象，而非折射现象，故C错误； D．物体影子边缘模糊主要由光的衍射引起（光波绕过障碍物），干涉是相干波叠加产生的现象（如双缝干涉），故D错误。 故选A。 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，用频率为f的单色光垂直照射双缝，O点出现中央亮条纹，光屏上的P点到双缝的距离之差，已知光速为c，从O点向上数，P点应出现（　　）    A．第一条亮条纹 B．第三条亮条纹 C．第二条暗条纹 D．第四条暗条纹 【答案】C 【详解】由题意可知单色光的波长为 则有 可知P点应出现第二条暗条纹。 故选C。 6．（本题4分）如图所示，一束复色可见光入射到置于空气中的平行玻璃砖MNPQ上，穿过玻璃砖后从下表面射出a、b两束单色光，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两束单色光可能不平行 B．改变入射方向，a、b两束单色光的间距不变 C．只增加玻璃砖的厚度，a、b两束单色光的间距不变 D．即使增大MN面上入射光的入射角，a、b两束单色光在PQ面上也不会因发生全反射而消失 【答案】D 【详解】A．由于光线射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，根据光路的可逆性可知光线射出玻璃砖时的折射角等于上表面的入射角，根据几何知识可知出线光线与入射光线平行，所以、两束单色光都与入射光线平行，则、两束单色光必定平行，故A错误； B．改变入射光的入射方向，考虑极端情况，如入射角为时，、两束单色光的间距减小为零，可知改变入射光的入射方向，、两束单色光的间距会发生改变，故B错误； C．只增加玻璃砖的厚度，入射光的折射角不变，根据数学知识可知、两束单色光的间距增大，故C错误； D．光线通过玻璃砖发生了两次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根据光路可逆性原理可知，光不可能在下表面发生全反射，一定能从下表面射出玻璃砖，故D正确； 故选D。 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）一束太阳光射到空气中的小水珠发生色散，形成的光路如图所示，a、b分别为两束从小水珠中射出的单色光，下列说法中正确的是（    ） A．a光的波长大于b光的波长 B．水对a光的折射率大于水对b光的折射率 C．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 【答案】AD 【详解】AB．由图中光线从空气射入小水珠的偏折程度可知，a光的折射角较大，根据折射定律 可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A正确，B错误； C．在真空中a光的传播速度等于b光的传播速度，均为光速，故C错误； D．根据 由于水对a光的折射率小于水对b光的折射率，可知在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度，故D正确。 故选AD。 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）如图所示为一枚水晶饰品，一束单色光从AB面上某一位置垂直入射到水晶内部，在DE面上恰好发生全反射。已知DE面与EC面的夹角为（），钻石的折射率比水晶大，下列说法正确的有（     ） A．该水晶的折射率 B．该水晶的折射率 C．若仅将水晶材质换成钻石，光线将从DE面射出 D．若仅将水晶材质换成钻石，光线仍在DE面发生全反射 【答案】AD 【详解】AB．光线垂直面入射，因平行，光线也垂直。面与面夹角为，则面法线与光线夹角为，即入射角 因恰好发生全反射，临界角 根据 解得，故A正确，B错误； CD．若换成钻石，折射率增大。由可知临界角减小，即新临界角。此时入射角，满足全反射条件，光线仍在面发生全反射，故C错误，D正确。 故选AD。 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）(1)“测定玻璃的折射率”的实验中，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。在插和时，应使________（选填选项前的字母）。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是________。 A．入射角应尽量小些 B．玻璃砖的宽度宜小一些 C．大头针应垂直插在纸面上 D．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 (3)某同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如下图所示，则他测得的折射率与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。 【答案】(1)C (2)CD (3)偏小 【详解】（1）根据实验原理可知，在插和时，应使挡住和的像，使挡住、的像和。 故选C。 （2）A．为减小实验误差，入射角应适当大些，故A错误； B．为减小实验误差，玻璃砖的宽度宜大一些，故B错误； C．为了便于大头针挡住前面大头针的像，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确； D．为减小实验误差，、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些，故D正确。 故选CD。 （3）根据题意，作出真实光路图，如图所示 由图可知，入射角不变，但是折射角测量值变大，根据折射定律可知，所测折射率偏小。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形，，一束平行于的单色光自边的中点O点射入三棱镜，折射光线直接到达C点。已知长为L，光在真空中的速度为c。求： (1)该棱镜对该单色光的折射率； (2)若该单色光从的中点D点（未画出）平行于入射，则该单色光从入射至第一次出射的时间是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）过O点作垂线为法线，由几何知可求入射角，折射角 由折射定律 （2）光从D点射入，在棱镜中光路图如图所示 由几何关系得光线在边的入射角 由，即光线在发生全反射到F点 由几何关系可知， 光在棱镜中传播速度 传播时间 14．（本题13分）如图所示，玻璃三棱镜的横截面为直角三角形，，。一束单色光垂直入射到三棱镜的面上，与面成角射出三棱镜。求： (1)三棱镜的折射率； (2)若此单色光垂直入射到三棱镜的面上，求第一次射出三棱镜的折射角。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据几何关系，可知出射光线与法线的夹角为角，根据折射定律有 解得 （2）根据几何关系可得，光线在边的入射角为，根据全反射临界条件有 可知全反射临界角，光线在边发生全反射 由几何关系得，光线在边的入射角 根据折射定律有 解得折射角 15．（本题16分）如图所示，为半圆柱体透明介质的截面图，直径长，为的中点。真空中一束单色光从边射入介质，入射点为点。当入射角时，折射光线恰好从点射出，不考虑光的多次反射，取，光速。求： (1)透明介质的折射率； (2)改变入射角，折射光线在边上恰好发生全反射，则光线在透明介质中的传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题知，当入射光从点射入，而折射光线恰好从点射出，根据几何关系，可知折射角为 根据折射定律有 解得 （2）折射光线恰好在边AB上D点发生全反射 解得全反射的临界角 可知光线发生全反射后到达边BC上E点，入射角为，光线在E点再次发生全反射，最后从C点射出，光路图，如图所示 根据几何关系，可得光线在介质中传播路程 解得 光线在介质中传播速度 传播时间 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01）（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）下列说法正确的是（　　） A．观看3D电影时，观众戴上特制的眼镜就能看到立体画面，利用光的偏振，也说明了光是横波 B．光导纤维内芯采用的是光疏介质，外侧包层采用的是光密介质 C．通过两支铅笔的狭缝平行对着日光灯管，会看到彩色条纹，这是光的折射现象 D．物体影子的边缘比较模糊，这是光的干涉现象 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，用频率为f的单色光垂直照射双缝，O点出现中央亮条纹，光屏上的P点到双缝的距离之差，已知光速为c，从O点向上数，P点应出现（　　）    A．第一条亮条纹 B．第三条亮条纹 C．第二条暗条纹 D．第四条暗条纹 6．（本题4分）如图所示，一束复色可见光入射到置于空气中的平行玻璃砖MNPQ上，穿过玻璃砖后从下表面射出a、b两束单色光，则下列说法正确的是（　　） A．a、b两束单色光可能不平行 B．改变入射方向，a、b两束单色光的间距不变 C．只增加玻璃砖的厚度，a、b两束单色光的间距不变 D．即使增大MN面上入射光的入射角，a、b两束单色光在PQ面上也不会因发生全反射而消失 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）一束太阳光射到空气中的小水珠发生色散，形成的光路如图所示，a、b分别为两束从小水珠中射出的单色光，下列说法中正确的是（    ） A．a光的波长大于b光的波长 B．水对a光的折射率大于水对b光的折射率 C．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 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）如图所示为一枚水晶饰品，一束单色光从AB面上某一位置垂直入射到水晶内部，在DE面上恰好发生全反射。已知DE面与EC面的夹角为（），钻石的折射率比水晶大，下列说法正确的有（     ） A．该水晶的折射率 B．该水晶的折射率 C．若仅将水晶材质换成钻石，光线将从DE面射出 D．若仅将水晶材质换成钻石，光线仍在DE面发生全反射 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）(1)“测定玻璃的折射率”的实验中，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。在插和时，应使________（选填选项前的字母）。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是________。 A．入射角应尽量小些 B．玻璃砖的宽度宜小一些 C．大头针应垂直插在纸面上 D．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 (3)某同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如下图所示，则他测得的折射率与真实值相比________（选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形，，一束平行于的单色光自边的中点O点射入三棱镜，折射光线直接到达C点。已知长为L，光在真空中的速度为c。求： (1)该棱镜对该单色光的折射率； (2)若该单色光从的中点D点（未画出）平行于入射，则该单色光从入射至第一次出射的时间是多少？ 14．（本题13分）如图所示，玻璃三棱镜的横截面为直角三角形，，。一束单色光垂直入射到三棱镜的面上，与面成角射出三棱镜。求： (1)三棱镜的折射率； (2)若此单色光垂直入射到三棱镜的面上，求第一次射出三棱镜的折射角。 15．（本题16分）如图所示，为半圆柱体透明介质的截面图，直径长，为的中点。真空中一束单色光从边射入介质，入射点为点。当入射角时，折射光线恰好从点射出，不考虑光的多次反射，取，光速。求： (1)透明介质的折射率； (2)改变入射角，折射光线在边上恰好发生全反射，则光线在透明介质中的传播时间。 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 $