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）（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）下列属于光的衍射现象的是（     ） A．通过一条狭缝看日光灯，观察到彩色条纹 B．戴特殊眼镜观看立体电影 C．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹 D．在沙漠中看到“海市蜃楼”现象 4．（本题4分）如图是双缝干涉实验装置的示意图，为单缝，、为双缝，为光屏。用红光从左边照射单缝时，可在光屏上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．增大双缝间的距离，干涉条纹的间距增大 B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹的间距减小 C．将红光换为绿光，干涉条纹的间距减小 D．将红光换为白光，在屏上将观察不到干涉条纹 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）用双缝干涉测光波长的实验装置如图甲所示。已知单缝与双缝间的距离，双缝到屏的距离，双缝间的距离。用测量头来测量亮纹中心间的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。现用激光替代白炽灯作为光源，请完成该实验 (1)小明在做实验时发现实验室具有激光，若他用激光替代白炽灯作为光源，光具座上还可以撤除的元件是________（填写一个即可）。在实验中用激光效果会更好，这是利用了激光的________（填“平行度好”、“亮度高”或“相干性好”） (2)实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，使分划板的中心刻度线对准第1条亮条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，则对准第1条时示数________mm；分划板的中心刻度线对准第5条亮条纹的中心时，手轮上的示数 (3)通过计算得到________nm。 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）陈皮茶有消暑、理气健脾等功效。如图所示为一杯没有满的陈皮茶，现用一束激光从A点发射，刚好从陈皮茶的上表面B点射入，激光射在杯子底面最左端的C点，过B点作底边CE的垂线交于D点。DE的长度，CD的长度，AB与BC的长度相等都是s=3.0cm，求： (1)陈皮茶的折射率n； (2)激光从A到C的时间（） 14．（本题13分）某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为，一细激光束沿平行于方向射向边的中点，折射光线刚好经过底边的中点点并发生全反射。已知激光束在真空中的传播速度为，求： (1)三棱镜的折射率； (2)求激光从点入射到首次从边射出传播时间。 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 $ 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）下列属于光的衍射现象的是（     ） A．通过一条狭缝看日光灯，观察到彩色条纹 B．戴特殊眼镜观看立体电影 C．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹 D．在沙漠中看到“海市蜃楼”现象 【答案】A 【详解】A．通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹，是光通过单狭缝时发生单缝衍射，不同波长的色光衍射条纹分布不同从而形成彩色条纹，属于光的衍射现象，故A正确； B．戴特殊眼镜观看立体电影利用的是光的偏振原理，左右眼分别接收偏振方向不同的画面从而产生立体效果，不属于衍射现象，故B错误； C．阳光下肥皂膜的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射的两列相干光叠加产生的薄膜干涉现象，属于光的干涉，不属于衍射现象，故C错误； D．海市蜃楼是由于地表附近空气密度不均匀，光发生折射及全反射形成的虚像，属于光的折射现象，不属于衍射现象，故D错误。 故选A。 4．（本题4分）如图是双缝干涉实验装置的示意图，为单缝，、为双缝，为光屏。用红光从左边照射单缝时，可在光屏上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．增大双缝间的距离，干涉条纹的间距增大 B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹的间距减小 C．将红光换为绿光，干涉条纹的间距减小 D．将红光换为白光，在屏上将观察不到干涉条纹 【答案】C 【详解】A．根据公式，增大双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小，故A错误； B．根据公式，增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大，故B错误； C．根据公式，将红光换为绿光，频率增大，即波长减小，所以干涉条纹间的距离减小，故C正确 D．将红光换为白光，在屏上将出现彩色干涉条纹，故D错误。 故选C。 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）用双缝干涉测光波长的实验装置如图甲所示。已知单缝与双缝间的距离，双缝到屏的距离，双缝间的距离。用测量头来测量亮纹中心间的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。现用激光替代白炽灯作为光源，请完成该实验 (1)小明在做实验时发现实验室具有激光，若他用激光替代白炽灯作为光源，光具座上还可以撤除的元件是________（填写一个即可）。在实验中用激光效果会更好，这是利用了激光的________（填“平行度好”、“亮度高”或“相干性好”） (2)实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，使分划板的中心刻度线对准第1条亮条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，则对准第1条时示数________mm；分划板的中心刻度线对准第5条亮条纹的中心时，手轮上的示数 (3)通过计算得到________nm。 【答案】(1) 滤光片/单缝 相干性好 (2)0.25mm (3)400 【详解】（1）[1]普通白炽灯是复色非相干光源，实验中需要滤光片获得单色光、单缝获得线光源，才能满足双缝干涉的相干条件，而激光本身是单色相干光源，因此可以撤除的元件是滤光片，也可撤除单缝； [2]激光用于干涉实验的核心优势是相干性好，更容易获得清晰稳定的干涉条纹。 （2）图乙是20分度游标卡尺，精度为，则对准第1条时示数 （3）相邻亮纹间距 根据双缝干涉波长公式 代入， 解得 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）陈皮茶有消暑、理气健脾等功效。如图所示为一杯没有满的陈皮茶，现用一束激光从A点发射，刚好从陈皮茶的上表面B点射入，激光射在杯子底面最左端的C点，过B点作底边CE的垂线交于D点。DE的长度，CD的长度，AB与BC的长度相等都是s=3.0cm，求： (1)陈皮茶的折射率n； (2)激光从A到C的时间（） 【答案】(1)1.3 (2) 【详解】（1）根据折射定律 入射角的正弦值为 折射角的正弦值为 根据折射定律，陈皮茶的折射率为 （2）激光从B到C的时间 激光在陈皮茶中的传播速度为 激光从A到B的时间 激光从A到C的时间 14．（本题13分）某三棱镜的横截面为等腰三角形，，边长为，一细激光束沿平行于方向射向边的中点，折射光线刚好经过底边的中点点并发生全反射。已知激光束在真空中的传播速度为，求： (1)三棱镜的折射率； (2)求激光从点入射到首次从边射出传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由几何知识可得入射角为 折射角为 由折射定律可得三棱镜的折射率为 （2）激光束首次从BC边射出时，入射角等于在O点的折射角，根据折射定律可知折射角等于在O点的入射角，光路图 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）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 $