高中物理单元测试——第四章光及其应用（适中版01）

高中物理单元测试 —— 第四章 光及其应用（适中版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）在适宜的条件下，水结成的冰晶呈六角形的晶体结构，一束太阳光照射在冰晶上，其中红光a和紫光b在冰晶中的折射光路可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于紫光的频率高，冰晶对紫光的折射率比对红光的折射率大，即紫光和红光折射时，紫光的折射程度大。 故选A。 2．（本题4分）在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了，这是利用了光的（　　） A．全反射 B．衍射 C．偏振 D．干涉 【答案】C 【详解】观众戴上特制眼镜观看立体电影时，利用了光的偏振现象。 故选C。 3．（本题4分）如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像，下列说法正确的是（　　） A．实验时应在酒精灯同侧来观察薄膜干涉现象 B．在酒精灯上撒一些食盐，目的是为了灯焰发出的光更亮 C．肥皂液膜上薄下厚，侧截面为梯形 D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是一样的 【答案】A 【详解】A．在肥皂液膜上观察反射光的干涉条纹时，人眼和光源必须在薄膜的同侧，这样才能看到反射光形成的干涉图样。因此实验时应在酒精灯同侧观察，故A正确； B．在酒精灯火焰上撒食盐，目的是利用钠元素受热发出特征波长的黄色单色光，用单色光做实验可以观察到稳定的干涉条纹，而不是为了使火焰更亮，故B错误； C．肥皂液膜因重力作用上薄下厚，但液膜表面在表面张力作用下是连续弯曲的曲面，其侧截面不是严格的梯形，故C错误； D．薄膜干涉中相邻条纹的间距与光的波长有关，波长不同，间距也不同。用不同波长的光实验，条纹间距不一样，故D错误。 故选A。 4．（本题4分）如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样。下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　） A．甲光的波长小于乙光的波长 B．甲光的频率大于乙光的频率 C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度 【答案】D 【详解】AB．由 可知，甲光的干涉条纹间距较大，故波长较大，频率较低，AB错误； C．甲光频率较低，折射率较小，C错误； D．由 可知，甲光在水中的传播速度较大，D正确。 故选D。 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）如图所示为一个内侧面与外侧面平行、中空部分也为空气的三棱镜，将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，光从AC面射出，在图示的出射光线中（光线②平行于BC边）正确的是（　　） A．有可能是① B．有可能是② C．有可能是③ D．①②③都有可能 【答案】B 【详解】让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，根据平行玻璃砖的光学特性可知，射入中空部分的光线与入射光线平行，从中空部分射出AC面时，出射光线也与入射光线平行，所以在图示的出射光线应是②，故ACD错误、B正确。 故选B。 7．（本题4分）如图所示是一光导纤维简化为一长直玻璃丝的示意图，玻璃丝足够长，为其端面，为使不管以多大入射角从端面射入的光都能从玻璃丝的另一端面射出，则玻璃丝的折射率n应满足（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，则光在光导纤维内发生全反射，光路图如图所示 根据折射定律有， 且有 联立解得 不管以多大入射角（）射入的光都能发生全反射，这意味着对于所有可能的θ值都必须成立。因此，我们需要取的最大值来确定n的最小值，即 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率为 B．光的频率比光的大 C．光的波长比光的大 D．光在玻璃中的传播速度比光的小 【答案】BD 【详解】A．根据折射率可得，玻璃砖对光的折射率为 故A错误； BC．由题图可知，光的偏折程度大于光的偏折程度，则玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，光的频率比光的大，根据可知，光的波长比光的小，故B正确，C错误； D．根据，由于玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，则光在玻璃中的传播速度比光的小，故D正确。 故选BD。 9．（本题6分）用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是（　　） A．游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察 B．游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯 C．狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm，条纹间距变宽，亮度变暗 D．狭缝宽度由0.5mm扩展到0.8mm，条纹间距变宽，亮度变暗 【答案】BC 【详解】AB．当游标卡尺狭缝平行于日光灯，狭缝远离日光灯时，眼睛应靠近狭缝进行观察，观察到平行于日光灯的彩色条纹，且中央为白色条纹，故A错误，B正确； CD．狭缝越小，衍射现象越明显，即条纹间距变宽，但亮度变暗，故C正确，D错误。 故选BC。 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）双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长（已知双缝间距）。 （1）图1中仪器B是__________。 （2）用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数__________，图3读数__________。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离。 （4）根据以上实验数据，求相邻两条亮条纹间距的表达式为__________[用第（2）问中的字母表示]。 （5）若，根据以上实验数据，该单色光波长的表达式为__________m。 【答案】 双缝 1.700 9.200 【详解】（1）[1]双缝干涉实验的装置顺序为：光源→滤光片→单缝→双缝→遮光筒→毛玻璃屏，因此B是双缝； （2）[2][3]螺旋测微器的分度值为，根据图2、3可知， （4）[4]相邻两条亮纹间距的表达式为 （5）[5]根据 联立可得 代入数据得 12．（本题9分）在“测玻璃的折射率”实验中： (1)为了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．选择的入射角应尽可能的小 C．大头针和及和之间的距离适当大些 D．实验中可以移动玻璃砖让大头针、、、共线 (2)从和一侧观察时，发现挡住、的像，但没挡住本身，这说明大头针____（选填“”、“”）没放在准确的位置。 【答案】(1)C (2)P₃ 【详解】（1）A．测量折射率的关键是确定界面处的入射角和折射角，玻璃砖上下表面不必都平行，因此“必须”选用上下表面平行的玻璃砖不正确，故A错误； B．入射角过小会使折射角也较小，测量误差的相对影响增大，入射角应取适当大小，不能一味尽可能小，故B错误； C．适当增大同一对大头针之间的距离，可以使所确定的直线更准确，减小定位和测角误差，故C正确； D．玻璃砖移动后，玻璃砖边界与纸面上所画边界不再重合，原有光路关系被破坏，不能靠移动玻璃砖来使四枚大头针共线，故D错误。 故选C。 （2）从P₃、P₄一侧观察时，P₄能够挡住P₁、P₂的像，说明P₄已处在两像的视线上。正确操作还应使P₃与P₄及P₁、P₂的像同时共线；既然P₄没有挡住P₃本身，说明P₃没有放在这条视线上，因此应选填P₃。 四、解答题 13．（本题10分）如图是某同学研究彩虹时某条光线在球形水珠中的光路图，一束太阳光（可视为平行光，宽度不计）射在球形水珠的表面上，入射角为，太阳光中某种颜色的一条光线经水珠反射一次后再次折射出水珠，已知该光线在过球心的竖直平面内，水珠对该光线的折射率为，求： (1)该光线射入水珠时折射角的大小； (2)出射光束相对入射光束偏折的角度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光从空气射入水珠时，根据折射定律有 代数据计算得 （2）根据几何关系有 代数据解得 14．（本题13分）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 15．（本题16分）半径为R的圆柱形玻璃砖由两块折射率不同的半圆柱玻璃拼接而成，其横截面分别为ABC和DEF，直径AC与DF重合，如图所示。一束单色光从ABC玻璃砖上的M点入射，M点到AC边的距离为，入射光线的延长线经过A点，折射光线与AC边垂直，该单色光第一次射到DEF界面的N点（未画出）时恰好发生全反射，光在真空中的速度为c。求： (1)玻璃砖ABC对该单色光的折射率； (2)玻璃砖DEF对该单色光的折射率； (3)该单色光从M点第一次传播至N点的时间t。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由题意知，M点到AC边的距离为，设从M点入射时折射角为，折射光线与AC边垂直，则 折射角 则，△为等边三角形。入射光线的延长线经过A（D）点，所以光线在M点的入射角 根据折射定律可得 （2）折射光线垂直AC边射入玻璃砖DEF，光路图如图所示 在N点的入射角 在N点恰好发生全反射，则临界角 由于 解得 （3）该单色光在玻璃砖ABC中的传播速度 传播时间 在玻璃砖DEF中的传播速度，由对称关系可知 ，光线在DEF中传播的距离 传播时间 故 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（适中版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）在适宜的条件下，水结成的冰晶呈六角形的晶体结构，一束太阳光照射在冰晶上，其中红光a和紫光b在冰晶中的折射光路可能正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（本题4分）在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了，这是利用了光的（　　） A．全反射 B．衍射 C．偏振 D．干涉 3．（本题4分）如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像，下列说法正确的是（　　） A．实验时应在酒精灯同侧来观察薄膜干涉现象 B．在酒精灯上撒一些食盐，目的是为了灯焰发出的光更亮 C．肥皂液膜上薄下厚，侧截面为梯形 D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是一样的 4．（本题4分）如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样。下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　） A．甲光的波长小于乙光的波长 B．甲光的频率大于乙光的频率 C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度 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）如图所示为一个内侧面与外侧面平行、中空部分也为空气的三棱镜，将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，光从AC面射出，在图示的出射光线中（光线②平行于BC边）正确的是（　　） A．有可能是① B．有可能是② C．有可能是③ D．①②③都有可能 7．（本题4分）如图所示是一光导纤维简化为一长直玻璃丝的示意图，玻璃丝足够长，为其端面，为使不管以多大入射角从端面射入的光都能从玻璃丝的另一端面射出，则玻璃丝的折射率n应满足（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率为 B．光的频率比光的大 C．光的波长比光的大 D．光在玻璃中的传播速度比光的小 9．（本题6分）用游标卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是（　　） A．游标卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察 B．游标卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色条纹，两侧为彩色条纹，且彩色条纹平行于日光灯 C．狭缝宽度由0.5mm缩小到0.2mm，条纹间距变宽，亮度变暗 D．狭缝宽度由0.5mm扩展到0.8mm，条纹间距变宽，亮度变暗 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）双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长（已知双缝间距）。 （1）图1中仪器B是__________。 （2）用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数__________，图3读数__________。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离。 （4）根据以上实验数据，求相邻两条亮条纹间距的表达式为__________[用第（2）问中的字母表示]。 （5）若，根据以上实验数据，该单色光波长的表达式为__________m。 12．（本题9分）在“测玻璃的折射率”实验中： (1)为了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．选择的入射角应尽可能的小 C．大头针和及和之间的距离适当大些 D．实验中可以移动玻璃砖让大头针、、、共线 (2)从和一侧观察时，发现挡住、的像，但没挡住本身，这说明大头针____（选填“”、“”）没放在准确的位置。 四、解答题 13．（本题10分）如图是某同学研究彩虹时某条光线在球形水珠中的光路图，一束太阳光（可视为平行光，宽度不计）射在球形水珠的表面上，入射角为，太阳光中某种颜色的一条光线经水珠反射一次后再次折射出水珠，已知该光线在过球心的竖直平面内，水珠对该光线的折射率为，求： (1)该光线射入水珠时折射角的大小； (2)出射光束相对入射光束偏折的角度。 14．（本题13分）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。 15．（本题16分）半径为R的圆柱形玻璃砖由两块折射率不同的半圆柱玻璃拼接而成，其横截面分别为ABC和DEF，直径AC与DF重合，如图所示。一束单色光从ABC玻璃砖上的M点入射，M点到AC边的距离为，入射光线的延长线经过A点，折射光线与AC边垂直，该单色光第一次射到DEF界面的N点（未画出）时恰好发生全反射，光在真空中的速度为c。求： (1)玻璃砖ABC对该单色光的折射率； (2)玻璃砖DEF对该单色光的折射率； (3)该单色光从M点第一次传播至N点的时间t。 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 $