高中物理粵教版4第四章光單元測試 2023版第4章質(zhì)量測評4

質(zhì)量測評(四)(時(shí)間：90分鐘滿分100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分．有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))1．在圖1中的虛線表示兩種介質(zhì)的界面及其法線，實(shí)線表示一條光線射向界面后發(fā)生反射和折射的光線，以下說法正確的是()圖1①bO不可能是入射光線②aO可能是入射光線③cO可能是入射光線④Ob可能是反射光線A．①②③ B．①②④C．②③④ D．①③④【解析】由于入射角等于反射角，入射光線、反射光線關(guān)于法線對稱，所以aO、Ob應(yīng)是入射光線或反射光線，PQ是法線．又因?yàn)榉瓷涔饩€、折射光線都不與入射光線位于法線同側(cè)，所以aO是入射光線．Ob是反射光線，Oc是折射光線，選項(xiàng)B正確．【答案】B2．對于某單色光，玻璃的折射率比水的大，則此單色光在玻璃中傳播時(shí)()A．其速度比在水中的大，其波長比在水中的長B．其速度比在水中的大，其波長比在水中的短C．其速度比在水中的小，其波長比在水中的短D．其速度比在水中的小，其波長比在水中的長【解析】由n＝eq\f(c,v)，n玻＞n水，可得：v玻＜v水，又v＝λf，f相同，波速越小，波長越短，所以光在玻璃中的波長比水中的短，故只有C項(xiàng)正確．【答案】C3．單色光在真空中的傳播速度為c，波長為λ0，在水中的傳播速度是v，波長為λ，水對這種單色光的折射率為n.當(dāng)這束單色光從空氣斜射入水中時(shí)，入射角為θ1，折射角為θ2，下列說法中正確的是()A．v＝eq\f(c,n)，λ＝λ0eq\f(c,v) B．λ0＝λn，v＝ceq\f(sinθ2,sinθ1)C．v＝cn，λ＝λ0eq\f(v,c) D．λ0＝eq\f(λ,n)，v＝ceq\f(sinθ1,sinθ2)【解析】由題意可知，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，又n＝eq\f(c,v)，所以v＝eq\f(c,n)＝ceq\f(sinθ2,sinθ1)，又λ0＝eq\f(c,f)，而λ＝eq\f(v,f)，所以λ＝eq\f(v,c)λ0＝eq\f(λ0,n)而λ0＝nλ＝eq\f(c,v)λ.綜上所述，只有B項(xiàng)正確．【答案】B4．圖2為一直角棱鏡的橫截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°.一平行細(xì)光束從O點(diǎn)沿垂直于bc面的方向射入棱鏡．已知棱鏡材料的折射率n＝eq\r(2)，若不考慮原入射光在bc面上的反射光，則有光線()圖2A．從ab面射出B．從ac面射出C．從bc面射出，且與bc面斜交D．從bc面射出，且與bc面垂直【解析】光路如圖，光射到ab面上時(shí)入射角θ1＝60°，由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)知介質(zhì)的臨界角C＝45°，θ1＞C，在ab邊上發(fā)生全反射又射到ac面，此時(shí)入射角θ2＝30°＜C，在此既有折射又有反射，由幾何知識知反射光垂直bc射出，故B、D正確．【答案】BD5．甲、乙兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離為Δx，若Δx甲>Δx乙，則下列說法正解的是()A．甲光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生B．真空中甲光的波長一定大于乙光的波長C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光【解析】Δx＝eq\f(L,d)λ，Δx甲>Δx乙，故λ甲>λ乙，故B正確．光都具有偏振現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤．由c＝λf可知f甲<f乙，故甲光的光子能量小于乙光的光子能量，故C錯(cuò)誤．在同一均勻介質(zhì)中，波長大的光傳播速度大，故D項(xiàng)正確．【答案】BD6．抽制細(xì)絲時(shí)可以用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖4所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則圖3①這是利用光的干涉現(xiàn)象②這是利用光的衍射現(xiàn)象③如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了④如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了以上說法正確的是()A．①③B．②④C．①④D．②③【解析】高強(qiáng)度纖維絲直徑很小，用激光監(jiān)控其粗細(xì)符合光的衍射條件，是利用了光的衍射現(xiàn)象，②正確．觀察其衍射現(xiàn)象，根據(jù)其衍射現(xiàn)象判斷其粗細(xì)程度，如果屏上條紋變寬，表明衍射現(xiàn)象更明顯了，抽制的絲變細(xì)了，④正確故選B.【答案】B7．已知某玻璃對藍(lán)光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光()A．在該玻璃中傳播時(shí)，藍(lán)光的速度較大B．以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍(lán)光折射角較大C．從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，紅光臨界角較大D．用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，藍(lán)光的相鄰條紋間距較大【解析】由v＝eq\f(c,n)可知，藍(lán)光在玻璃中的折射率大，藍(lán)光的速度較小，A錯(cuò)；以相同的入射角從空氣中斜射入玻璃中，藍(lán)光的折射率大，向法線靠攏偏折得多，折射角應(yīng)較小，B錯(cuò)；從玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)的臨界角由公式sinC＝eq\f(1,n)可知，紅光的折射率小，臨界角大，C正確；用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，由公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知藍(lán)光的波長短，相鄰條紋間距小，D錯(cuò)．【答案】C8．在拍攝日落水面下的景物時(shí)，在照相機(jī)鏡頭前裝一個(gè)偏振片，其目的是()A．減弱反射光，從而使景物的像更清晰B．增強(qiáng)反射光，從而使景物的像更清晰C．增強(qiáng)透射光，從而使景物的像更清晰D．減弱透射光，從而使景物的像更清晰【解析】由于反射光的干涉，景物的像常常比較模糊，裝上偏振片的目的是減弱反射光，且透振方向與反射光的振動(dòng)方向垂直，但不能增強(qiáng)透射光．【答案】A9．頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖4所示．下列說法正確的是()圖4A．單色光1的波長小于單色光2的波長B．在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C．單色光1通過玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過玻璃板所需的時(shí)間D．單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角【解析】由折射定律eq\f(sini,sinr)可知n1>n2，故v1<v2，λ1<λ2，A正確．B錯(cuò)誤．t＝eq\f(s,v)＝eq\f(d,vcosr)＝eq\f(dn,c\r(1－sin2r))＝eq\f(dn,c\r(1－\f(sin2i,n2)))＝eq\f(dn2,c\r(n2－sin2i))，兩種色光通過玻璃板的時(shí)間不相等，n越大時(shí)間越長，即t1>t2，C錯(cuò)誤．由n＝eq\f(1,sinθ)得c1<c2，單色光1易發(fā)生全反射，D正確．【答案】AD10．如圖5所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()圖5A．增大S1與S2的間距B．減小雙縫屏到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將綠光換為紫光【解析】由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知：增大S1與S2的間距d，Δx將減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；減小雙縫屏到光屏的距離L，Δx將減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；紅光波長大于綠光，λ變大，Δx將變大，C項(xiàng)正確；紫光波長小于綠光，λ變小，Δx將變小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】C二、實(shí)驗(yàn)題(共12分，11題6分，12題6分)圖611．(6分)如圖6所示，畫有直角坐標(biāo)系Oxy的白紙位于水平桌面上，M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，直邊與x軸重合，OA是畫在紙上的直線，P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針，α是直線OA與y軸正方向的夾角，β是直線，OP3與y軸負(fù)方向的夾角．只要直線OA畫得合適，且P3的位置取得正確，測出角α和β，便可求得玻璃的折射率．某學(xué)生在用上述方法測量玻璃的折射率時(shí)，在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針，但在y<0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像，他應(yīng)采取的措施是________，若他已透過玻璃磚看到P1、P2的像，確定P3位置的方法是________．若他已正確地測得了角α、β的值，則玻璃的折射率n＝________.【解析】無法看到P1、P2的像是因?yàn)镺A光線的入射角過大，發(fā)生全反射的緣故．P3能擋住P1、P2的像說明OP3是OA的折射光線．【答案】在另畫一條更接近y軸正方向的直線OA，把大頭針P1、P2豎直地插在所畫的直線上，直到在y<0區(qū)域內(nèi)透過玻璃磚能看到P1、P2的像P3能擋住P1、P2的像eq\f(sinβ,sinα)12．(6分)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，要使屏上單色光的干涉條紋之間距離變寬，可采取以下辦法：(1)__________；(2)________；(3)________．為測量紅光的波長，現(xiàn)測得屏上6條亮條紋間的距離為7.5mm，已知雙縫間的距離為0.5mm，雙縫到屏幕的距離為1m，則此紅光波長為________．【解析】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)公式Δx＝eq\f(Lλ,d)可知，要使屏上單色光的干涉條紋之間距離變寬，可以采取的辦法是：(1)使用波長λ較長的單色光；(2)增加雙縫到光屏間距離或選用較長的遮光筒；(3)減小雙縫之間的距離．根據(jù)測量值，計(jì)算相鄰條紋間的距離：Δx＝eq\f(a,n－1)＝eq\f,5)mm＝1.5mm，再代入公式λ＝eq\f(Δxd,L)，求得紅光波長為λ＝eq\f×10－3m××10－3m,1m)＝×10－7m.【答案】見解析三、計(jì)算(共38分．計(jì)算題必須要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13．(8分)一光線以很小的入射角i射入一厚度為d、折射率為n的平板玻璃，求出射光線與入射光線之間的距離(θ很小時(shí)，sinθ≈θ，cosθ≈1)．【解析】如圖，設(shè)光線以很小的入射角i入射到平板玻璃表面上的A點(diǎn)，折射角為r，從平板玻璃另一表面上的B點(diǎn)射出，設(shè)AC為入射光線的延長線，由折射定律和幾何關(guān)系可知，它與出射光線平行，過B點(diǎn)作BD⊥AC，交AC與D點(diǎn)，則BD的長度就是出射光線與入射光線之間的距離，由折射定律得eq\f(sini,sinr)＝n ①由幾何關(guān)系得∠BAD＝i－r ②eq\x\to(AB)＝eq\f(d,cosr) ③出射光線與入射光線之間的距離為eq\x\to(BD)＝eq\x\to(AB)sin(i－r) ④當(dāng)入射角i很小時(shí)有sini≈i，sinr≈r，sin(i－r)≈i－r，cosr≈1由此及①②③④式得eq\x\to(BD)＝eq\f(n－1d,n)I ⑤【答案】eq\f(n－1d,n)i14．(10分)如圖7所示是北京奧運(yùn)會期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片，照相機(jī)的鏡頭豎直向上．照片中，水立方運(yùn)動(dòng)館的景象呈現(xiàn)在半徑r＝11cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的運(yùn)動(dòng)員手到腳的長度l＝10cm，若已知水的折射率為n＝eq\f(4,3)，請根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際身高估算該游泳池的水深h.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖7【思路點(diǎn)撥】抓住“水立方運(yùn)動(dòng)館的景象呈現(xiàn)在半徑r＝11cm的圓形范圍內(nèi)”中的邊沿光線畫出光路圖，利用全反射和幾何知識分析，求解．【解析】設(shè)照片圓形區(qū)域的實(shí)際半徑為R，運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際長為L，光路圖如圖所示，由全反射公式得nsinα＝sin90°.由幾何關(guān)系sinα＝eq\f(R,\r(R2＋h2))，eq\f(R,r)＝eq\f(L,l)得h＝eq\r(n2－1)·eq\f(L,l)r.取L＝2.2m，解得h＝2.1m.【答案】2.1m15．(10分)如圖8為一均勻的柱形透明體，折射率n＝2.(1)求光從該透明體射向空氣時(shí)的臨界角；圖8(2)若光從空氣中入射到透明體端面的中心上，試證明不論入射角為多大，進(jìn)入透明體的光線均不能從側(cè)面“泄漏出去”．【解析】(1)臨界角C＝arcsineq\f(1,n)＝30°(2)證明：因?yàn)閑q\f(sinθ1,sinθ2)＝n，θ3＝90°－θ2所以θ1＝90°時(shí)，θ3＝60°最小因?yàn)棣?>C所以任何光線均不能從側(cè)面“泄漏出去”．【答案】(1)30°(2)見解析16．(10分)一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標(biāo)記P離水面的高度為h1＝0.6m，尾部下端Q略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端s1＝0.8m處有一浮標(biāo)，示意如圖．一潛水員在浮標(biāo)前方s2＝3.0m處下潛到深度為h2＝4.0m時(shí)，看到標(biāo)記剛好被浮標(biāo)擋住，此處看不到船尾端Q；繼續(xù)下潛Δh＝4.0m，恰好能看見Q.求(1)水的折射率n；(2)賽艇的長度l.(可用根式表示)圖9【解析】(1)標(biāo)記P的光路如圖n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(\f(s1,