新教材適用2023-2024學(xué)年高中物理第四章光及其應(yīng)用測(cè)評(píng)B教科版選擇性必修第一冊(cè)

第四章測(cè)評(píng)(B)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第1~5小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第6~8小題有多個(gè)選項(xiàng)正確)1.下圖是冬天戴眼鏡的人從室外進(jìn)入溫暖室內(nèi)時(shí),鏡片起霧的照片,透過鏡片能看到五顏六色的日光燈,下列選項(xiàng)中彩色的成因與之相同的是()A.雨后汽油在馬路上形成的彩色油膜B.利用不同氣體制作的彩色霓虹燈C.白光通過三棱鏡的彩色光帶D.陽光下彩色的肥皂泡答案:C解析:透過起霧的鏡片能看到五顏六色的日光燈,是光經(jīng)過小水珠時(shí)發(fā)生色散形成的。雨后馬路上油膜上下表面反射光具備相干性,出現(xiàn)彩光的干涉條紋,屬于光的干涉,故A錯(cuò)誤;利用不同氣體制作的彩色霓虹燈是利用不同物質(zhì)的光譜不同制成的,故B錯(cuò)誤;陽光通過三棱鏡形成彩色光帶,是光的色散,故C正確;肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)出彩色,是由于發(fā)生了薄膜干涉,故D錯(cuò)誤。2.激光散斑測(cè)速是一種嶄新的技術(shù),它應(yīng)用了光的干涉原理,用二次曝光照相所獲得的“散斑對(duì)”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫,待測(cè)物體的速度v與二次曝光的時(shí)間間隔Δt的乘積等于雙縫間距,實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得二次曝光時(shí)間間隔Δt、雙縫到屏的距離L以及相鄰亮條紋間距Δx,若所用的激光波長(zhǎng)為λ,則該實(shí)驗(yàn)確定物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式為()A.v=λΔxLΔC.v=LλΔxΔt答案:C解析:根據(jù)公式Δx=Lλd及d=vΔt,聯(lián)立解得v=LλΔxΔ3.與通常觀察到的月全食不同,小虎同學(xué)在一天晚上觀看月全食時(shí),看到整個(gè)月亮是暗紅的。小虎畫了月全食的示意圖,并提出了如下猜想,其中最為合理的是()A.地球上有人用紅色激光照射月球B.太陽照射到地球的紅光反射到月球C.太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球D.太陽光中的紅光在月球表面形成干涉條紋答案:C解析:月全食時(shí)不可能有人用很大能量的紅色激光照射月球,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;只有地球擋住了太陽光,才能形成月全食,不會(huì)是太陽光照射到地球,再反射到月球上,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;太陽光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球,符合物理原理,故C項(xiàng)正確;太陽光中的紅光在月球表面不滿足形成干涉的條件,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.某種液體的折射率為2,距液面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源,從液面上看液面被光照亮的圓形區(qū)域的半徑為()A.12h B.C.33h D.2答案:C解析:從液面上看液面被光照亮的圓形區(qū)域邊緣光線恰好發(fā)生全反射,入射角等于臨界角C,如圖所示。根據(jù)sinC=1n得sinC=12,得C=30°,所求圓形區(qū)域的半徑為r=htan30°=33h,故A、B、D5.下圖為用a、b兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣?，F(xiàn)讓a、b兩種光組成的復(fù)色光穿過平行玻璃磚或三棱鏡時(shí),光的傳播路徑與方向可能正確的是()答案:D解析:根據(jù)Δx=ldλ,從干涉圖樣可知a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng),因此a光的頻率小于b光的頻率,所以b光的折射率更大。選項(xiàng)A應(yīng)是左側(cè)b光,右側(cè)a光;選項(xiàng)B中射出的兩光線應(yīng)都與復(fù)色光平行;由于b光的折射率更大,所以b光的臨界角更小,因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D6.如圖所示,A、B為兩偏振片,一束自然光沿OO'方向射向A,此時(shí)在光屏C上,透射光的強(qiáng)度最大,則下列說法正確的是()A.此時(shí)A、B的透振方向平行B.只有將B繞OO'軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,屏上透射光的強(qiáng)度才最弱,幾乎為零C.將A或B繞OO'軸旋轉(zhuǎn)90°,屏上透射光的強(qiáng)度最弱,幾乎為零D.將A沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°,屏上透射光的強(qiáng)度最弱,幾乎為零答案:AC解析:當(dāng)A、B兩偏振片的透振方向平行時(shí),光屏上光的強(qiáng)度最強(qiáng);當(dāng)二者透振方向垂直時(shí),光屏上光的強(qiáng)度最弱,幾乎為零,由此可知A、C選項(xiàng)正確。7.半圓形玻璃磚橫截面如圖所示,AB為直徑,O點(diǎn)為圓心。在該界面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚,兩入射點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等。兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示,則a、b兩束光()A.在同種均勻介質(zhì)中傳播,a光的傳播速度大B.以相同的入射角從空氣斜射入水中,b光的折射角大C.從同一介質(zhì)以相同的入射角射向空氣,若a光不能進(jìn)入空氣,則b光也不能進(jìn)入空氣D.a光的頻率大于b光的頻率答案:AC解析:由于兩束光的入射點(diǎn)到O點(diǎn)的距離相等,因此它們?cè)诎雸A邊界上的入射角相同,由于b光發(fā)生全反射,而a光能夠折射,說明b光的全反射臨界角小于a光的全反射臨界角,由n=1sinC可知,b光在介質(zhì)中的折射率大于a光在介質(zhì)中的折射率,所以b光的頻率比a光的頻率大,由v=cn可知,在同種介質(zhì)中a光的傳播速度大,A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤;以相同的入射角從空氣斜射入水中,b光的折射程度大,折射角小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于b光的全反射臨界角小,8.如圖所示,空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體,其內(nèi)圓半徑為r,外圓半徑為R,R=2r。現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體,只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設(shè)透明柱體的折射率為n,光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t,若真空中的光速為c,則()A.n可能為3 B.n可能為1.2C.t可能為42rc D.答案:AC解析:只經(jīng)過兩次全反射,光路圖如圖所示,可知第一次入射角為45°。根據(jù)全反射條件可知臨界角C≤45°,再根據(jù)n=1sinC可知n≥2,故A正確,B錯(cuò)誤;光在透明柱體中運(yùn)動(dòng)路程為L(zhǎng)=4r,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=Lv=4nrc,則t≥二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共18分)9.(8分)某同學(xué)利用“插針法”測(cè)定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n=(用圖中的θ1、θ2表示);

(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度(選填“大”或“小”)的玻璃磚來測(cè)量。

答案:(1)cos(2)大解析:據(jù)題意可知入射角為(90°-θ1),折射角為(90°-θ2),則玻璃的折射率為n=sin(90°-θ1)sin10.(10分)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示,已知單縫與雙縫間的距離L1=100mm,雙縫與屏的距離L2=700mm,雙縫間距d=0.25mm。用測(cè)量頭來測(cè)量亮條紋中心的距離。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板左右移動(dòng),讓分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)亮條紋的中心[如圖(b)所示],記下此時(shí)手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條亮條紋的中心,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。(a)(b)(c)(1)分劃板的中心刻線分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮條紋的中心時(shí),手輪上的讀數(shù)如圖(c)所示,則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=mm,對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=mm。

(2)寫出計(jì)算波長(zhǎng)λ的表達(dá)式,λ=(用符號(hào)表示),λ=m。

答案:(1)2.1907.870(2)(x2-x1)d3三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。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)11.(12分)用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間距離為0.25mm,在距離雙縫為1.2m處的光屏上,測(cè)得5條亮條紋間的距離為7.5mm。(1)求這種單色光的波長(zhǎng)。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)若用這種單色光照射到增透膜上,已知光在增透膜前后表面的反射光相互疊加消失,增透膜對(duì)這種光的折射率為1.3,則增透膜的最小厚度應(yīng)取多少?答案:(1)3.9×10-7m(2)7.5×10-8m解析:(1)根據(jù)公式Δx=ldλ,得λ=dl由題意知Δx=7.55-1l=1.2m,d=0.25×10-3m代入數(shù)據(jù)得λ=dlΔ0.25×10-3×7.5(2)根據(jù)公式n=cv,c=λf,v=λ'f,知n=λ'=λn=3.9×10-7故增透膜最小厚度d=14λ'=7.5×10-8m12.(14分)如圖所示,AB為空氣與某種介質(zhì)的界面,直線MN垂直于界面AB。某單色光由空氣射入折射率n=3的這種介質(zhì)。已知此單色光在空氣中的光速約為3×108m/s。求:(1)當(dāng)入射角i=60°時(shí),折射角r;(2)此單色光在這種介質(zhì)中的光速v;(3)此單色光由這種介質(zhì)射向空氣時(shí)臨界角的正弦值sinC。答案:(1)30°(2)1.73×108m/s(3)0.58解析:(1)由折射定律n=sinisinr=sin所以,當(dāng)入射角i=60°時(shí),折射角r=30°。(2)由n=cv得v=cn=3×1083m/s(3)sinC=1n=13≈13.(16分)如圖所示,三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面,O為BC邊的中點(diǎn),位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射,第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ=15°,BC邊長(zhǎng)為2L,該介質(zhì)的折射率為2,求:(1)入射角i;(2)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間。(設(shè)光在真空中的速度為c,可能用到sin75°=6+24或tan15°=2答案:(1)45°(2)(解析:(