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）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）如图所示，圆柱形玻璃杯前侧表面上有a、b、c三点，粗细均匀的铅笔紧靠玻璃杯后侧外壁竖直放置，且在b点正后方。将杯中注满水（　　） A．通过b点看到铅笔变细 B．通过b点看到铅笔无变化 C．通过a点看到铅笔向右侧移 D．通过c点看到铅笔向右侧移 【答案】D 【详解】AB．由图知道，圆柱形玻璃杯装有水，其中间厚，边缘薄，相当于一个凸透镜，所以，当将铅笔靠近玻璃杯的后面，相当于将铅笔放在凸透镜的1倍焦距以内，故能看到一个正立放大的铅笔虚像，故通过b点看到铅笔变粗，故AB错误； C．通过a点看到铅笔的光路图如图，沿着折射光线的反向延长线找到虚像向左移动，故C错误； D．与C同理，通过c点看到铅笔的虚像向右移动，故D正确。 故选D。 2．（本题4分）下列有关光的现象中，能说明光是横波的是（　　） A．泊松亮斑 B．阳光下的油膜呈现彩色 C．光的偏振 D．太阳光经过三棱镜呈现彩色 【答案】C 【详解】A．泊松亮斑，是光的衍射现象，不能说明光是横波，A错误； B．阳光下的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，不能说明光是横波，B错误； C．光的偏振，能说明光是横波，C正确； D．太阳光经过三棱镜呈现彩色，是光的色散现象，不能说明光是横波，D错误。 故选C。 3．（本题4分）如图所示，某同学在阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹。下列说法正确的是（　　） A．肥皂膜厚度是均匀的 B．彩色条纹是光的衍射产生的 C．彩色条纹是光的干涉产生的 D．如果换成单色光则观察不到条纹 【答案】C 【详解】A．因受重力的作用肥皂膜厚度上部较薄，A错误； BC．彩色条纹是光的干涉产生的，B错误，C正确； D．如果换成单色光则可观察到明暗相间的条纹，D错误； 故选C。 4．（本题4分）如图所示为双缝干涉实验装置示意图，其中甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明条纹；乙图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹。则下列说法正确的是(　　) A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 【答案】A 【详解】对比甲、乙两图可以看出乙图中条纹间距较大，根据 可知乙图该光的波长比绿光的波长大，可能为红光，故选A。 5．（本题4分）用双缝干涉实验测量光的波长，其实验装置如图甲所示，下列说法正确的是（     ） A．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为光的半波长奇数倍 B．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 D．仅改变滤光片的颜色，使红光变成蓝光，光屏上的相邻亮条纹的间距将变大 【答案】A 【详解】A．根据双缝干涉原理，当两束相干光到达空间某点的光程差为单色光半波长的奇数倍时，该位置形成暗条纹。题目中P点出现暗条纹，说明和发出的光到达P点的光程差为光的半波长奇数倍，故A正确； B．根据相邻亮条纹间距公式，可知只减小双缝间距d，双缝到光屏距离L、入射光波长均保持不变，光屏上相邻亮条纹间距会变大，故B错误； C．相邻亮条纹间距公式，可知只与双缝到光屏距离L、双缝间距d、入射光波长有关，与滤光片到单缝之间的距离无关。仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上相邻亮条纹间距保持不变，故C错误； D．可见光中红光波长大于蓝光波长，把滤光片颜色由红光更换为蓝光，入射光波长减小。在L和d不变的条件下，由可得，光屏上相邻亮条纹的间距将会减小，故D错误。 故选A。 6．（本题4分）如图所示，一束红、蓝复色光从AB面射入长方体玻璃砖，出射光线被分成a、b两束，以下说法正确的是（　　） A．a光折射率大于b光 B．a光为蓝光 C．a光在玻璃砖中的传播速度大于b光 D．若增大复色光的入射角，b光最先在CD面发生全反射 【答案】C 【详解】AB．画出完整的光路图，如图所示 由图可知，两条光线的入射角相同，但的折射角更大，根据光的折射定律 可得折射率，所以a为红光，故AB错误； C．在玻璃砖内，传播速度 故，故C正确。 D．根据对称性和光路的可逆性可知，两单色光在玻璃下表面射出的光均平行于上表面入射的复色光，故增大复色光的入射角，红、蓝光都不可能在CD面中发生全反射，故D错误。 故选C。 7．（本题4分）3D电影《阿凡达2：水之道》上映后持续热播引起热议。如图所示为3D电影的原理图，下列对3D电影的原理说法正确的是（　　） A．该原理与光纤的原理相同 B．该原理利用了光的偏振 C．该原理与照相机镜头上的增透膜原理相同 D．观看时闭上一只眼睛也能看到明显的3D效果 【答案】B 【详解】A．光纤原理是光的全反射，故A错误； B．3D电影利用了光的偏振，故B正确； C．增透膜原理是光的干涉，故C错误； D．3D电影是通过左右眼看到不同的画面产生立体效果，若闭上一只眼睛，就无法形成这种视差，看不到明显的3D效果，故D错误。 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）日晕是由于太阳光穿过云层中小冰晶时发生折射或反射形成的光学现象，如图所示为平面内一束太阳光射到正六边形冰晶截面的光路图，为其中的两种不同单色光。不考虑多次反射和折射，则（　　） A．冰晶对光的折射率小于对光的折射率 B．光的波长小于光的波长 C．射出冰晶时光和光都有可能发生全反射 D．光在冰晶中的传播速度小于光在冰晶中的传播速度 【答案】BD 【详解】A．由题图可知太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度较大，可知冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误； B．由于冰晶对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，根据可知，a光的波长小于b光的波长，故B正确； C．由题图可知射出冰晶时a光的入射角等于射入时的折射角，可知a光射出冰晶时不可能发生全反射，故C错误； D．根据可知，光在冰晶中的传播速度小于光在冰晶中的传播速度，故D正确。 故选BD。 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）如图所示为等腰直角三棱镜的横截面图。一细单色光束从斜边ab上某点P垂直于斜边ab射入棱镜，该单色光刚好在ac面上发生全反射。若该单色光绕P点逆时针旋转一个小角度，则（     ） A．该单色光在ac面上和bc面上均可发生全反射 B．该单色光在ac面上发生全反射，在bc面上不能发生全反射 C．该单色光从ab面上再次射出时，一定与旋转后的入射光线平行 D．该单色光从ab面上再次射出时，一定与旋转后的入射光线不平行 【答案】BC 【详解】AB．根据题意作出光路图如图 单色光刚好在ac面上发生全反射，由于是等腰直角三棱镜，则临界角为45°，根据几何关系可知在bc面上也刚好发生全反射，该单色光绕P点逆时针旋转一个小角度，如图 根据几何关系可知光在ac面的入射角大于临界角，在bc面的入射角小于临界角，则该单色光在ac面上发生全反射，在bc面上不能发生全反射，故A错误，B正确； CD．该单色光在bc面上发生反射，从ab面再次射出时，根据几何关系可知，结合折射定律和反射定律可知，出射时的入射角与入射时的折射角相等，则从ab面的出射光线一定与旋转后的入射光线平行，故C正确，D错误； 故选BC。 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）某同学用激光笔和玻璃砖测量玻璃的折射率： （1）①激光从点入射，用大头针标记O点、点和激光笔Q的位置；②作连线的延长线交于点，如图；③测出和的长度，。 （2）则折射率的表达式___________；由测得的数据可得折射率为___________（结果保留3位有效数字）。 （3）为了减小、测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角___________。 【答案】 1.51 稍小一些 【详解】（2）[1][2]如图 由几何关系可得： ， 因此根据折射定律 （3）[3] 当入射角适当减小时，、的数值都会相应变大，长度测量的绝对误差占总长度的比例会减小，从而降低测量的相对误差。 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）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为顶角、腰长为L的等腰三角形，S为AB边的中点。一细光束由S点斜射入棱镜，光束与AB边的夹角为，折射光线与AC边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。求： (1)透明介质材料的折射率； (2)在棱镜中传播的时间 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意作出光路图，如图所示 入射光线与夹角为，因此入射角 折射光线与平行，，因此折射光线与夹角为，折射角 由折射定律得 （2）由几何关系可得，折射光总路程 光在介质中速度 传播时间 15．（本题16分）如图所示，某容器的横截面为环形，外圆和内圆的半径分别为、，，一束单色光平行于截面方向从外圆上的点入射，当入射角为时，光线刚好不照到内圆上。 (1)求容器介质对光的折射率； (2)改变入射角α，使折射光线到达内圆上的点时恰好发生全反射，求的大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当光线恰好不照到内圆上时，折射光线与内圆相切。设光线在点的折射角为，由切线条件可知圆心到折射光线的距离等于内圆半径。由几何关系可得 由折射定律得 解得 （2）设光线在点的折射角为，在点的入射角为。在中， 由正弦定理得 由折射定律得 由全反射临界条件得 联立解得 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（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）如图所示，圆柱形玻璃杯前侧表面上有a、b、c三点，粗细均匀的铅笔紧靠玻璃杯后侧外壁竖直放置，且在b点正后方。将杯中注满水（　　） A．通过b点看到铅笔变细 B．通过b点看到铅笔无变化 C．通过a点看到铅笔向右侧移 D．通过c点看到铅笔向右侧移 2．（本题4分）下列有关光的现象中，能说明光是横波的是（　　） A．泊松亮斑 B．阳光下的油膜呈现彩色 C．光的偏振 D．太阳光经过三棱镜呈现彩色 3．（本题4分）如图所示，某同学在阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹。下列说法正确的是（　　） A．肥皂膜厚度是均匀的 B．彩色条纹是光的衍射产生的 C．彩色条纹是光的干涉产生的 D．如果换成单色光则观察不到条纹 4．（本题4分）如图所示为双缝干涉实验装置示意图，其中甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明条纹；乙图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹。则下列说法正确的是(　　) A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 5．（本题4分）用双缝干涉实验测量光的波长，其实验装置如图甲所示，下列说法正确的是（     ） A．若乙图中的P点出现暗条纹，则和到P点的光程差为光的半波长奇数倍 B．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 D．仅改变滤光片的颜色，使红光变成蓝光，光屏上的相邻亮条纹的间距将变大 6．（本题4分）如图所示，一束红、蓝复色光从AB面射入长方体玻璃砖，出射光线被分成a、b两束，以下说法正确的是（　　） A．a光折射率大于b光 B．a光为蓝光 C．a光在玻璃砖中的传播速度大于b光 D．若增大复色光的入射角，b光最先在CD面发生全反射 7．（本题4分）3D电影《阿凡达2：水之道》上映后持续热播引起热议。如图所示为3D电影的原理图，下列对3D电影的原理说法正确的是（　　） A．该原理与光纤的原理相同 B．该原理利用了光的偏振 C．该原理与照相机镜头上的增透膜原理相同 D．观看时闭上一只眼睛也能看到明显的3D效果 二、多选题 8．（本题6分）日晕是由于太阳光穿过云层中小冰晶时发生折射或反射形成的光学现象，如图所示为平面内一束太阳光射到正六边形冰晶截面的光路图，为其中的两种不同单色光。不考虑多次反射和折射，则（　　） A．冰晶对光的折射率小于对光的折射率 B．光的波长小于光的波长 C．射出冰晶时光和光都有可能发生全反射 D．光在冰晶中的传播速度小于光在冰晶中的传播速度 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）如图所示为等腰直角三棱镜的横截面图。一细单色光束从斜边ab上某点P垂直于斜边ab射入棱镜，该单色光刚好在ac面上发生全反射。若该单色光绕P点逆时针旋转一个小角度，则（     ） A．该单色光在ac面上和bc面上均可发生全反射 B．该单色光在ac面上发生全反射，在bc面上不能发生全反射 C．该单色光从ab面上再次射出时，一定与旋转后的入射光线平行 D．该单色光从ab面上再次射出时，一定与旋转后的入射光线不平行 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）某同学用激光笔和玻璃砖测量玻璃的折射率： （1）①激光从点入射，用大头针标记O点、点和激光笔Q的位置；②作连线的延长线交于点，如图；③测出和的长度，。 （2）则折射率的表达式___________；由测得的数据可得折射率为___________（结果保留3位有效数字）。 （3）为了减小、测量的相对误差，实验中激光在点入射时应尽量使入射角___________。 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）如图所示为某透明介质制成的棱镜的截面图，该截面为顶角、腰长为L的等腰三角形，S为AB边的中点。一细光束由S点斜射入棱镜，光束与AB边的夹角为，折射光线与AC边平行，忽略二次反射的光线，光在真空中的速度为c。求： (1)透明介质材料的折射率； (2)在棱镜中传播的时间 15．（本题16分）如图所示，某容器的横截面为环形，外圆和内圆的半径分别为、，，一束单色光平行于截面方向从外圆上的点入射，当入射角为时，光线刚好不照到内圆上。 (1)求容器介质对光的折射率； (2)改变入射角α，使折射光线到达内圆上的点时恰好发生全反射，求的大小。 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 $