2024-2025學年新教材高中物理第4章光章末測評新人教版選擇性必修第一冊

第四章測評(滿分:100分)一、單項選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。)1.光在科學技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列選項符合實際應(yīng)用的是()A.在光導纖維內(nèi)傳送圖像是利用光的色散B.光學鏡頭上的增透膜是利用光的偏振C.觀看立體電影時所戴的眼鏡是利用光的偏振D.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射2.用圖示實驗裝置演示光的偏振現(xiàn)象,光源O發(fā)出的光通過兩個透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,通過偏振片前后的光束分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,下列說法正確的是()A.光源發(fā)出的光是縱波B.偏振片Q起到檢偏的作用C.光束Ⅱ中光振動方向與透振方向垂直D.將偏振片P以光傳播方向為軸轉(zhuǎn)過45°,光束Ⅲ將消失3.關(guān)于雙縫干涉實驗,下列說法正確的是()A.用復色光投射就看不到條紋 B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相間條紋 D.藍光干涉條紋的間距比紅光的大4.如圖所示,一束復色光從空氣中射入水中,分成兩束單色光a和b,則下列說法正確的是()A.在水中,a光的頻率大于b光的頻率B.在水中,a光的速度大于b光的速度C.在水中,a光的波長大于b光的波長D.若光從水中射向空氣中,a光的臨界角大于b光的臨界角5.(2024湖北宜昌質(zhì)檢)一束激光以入射角i=30°照射液面,其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B,如圖所示,如果反射光斑位置向左移動了2cm,說明液面可能()A.上升了3cmB.上升了6cmC.下降了2cm D.下降了3cm6.光纖在現(xiàn)代通信中有著巨大作用,如圖所示,由透明材料制成的光纖纖芯折射率大于包層折射率,若纖芯的折射率為n1,包層材料的折射率為n2,則當光由纖芯射向包層時,發(fā)生全反射的臨界角C滿足sinC=n2n1。若光纖纖芯的橫截面半徑為a,并設(shè)光垂直于端面沿軸入射,為保證光信號一定能發(fā)生全反射,則在鋪設(shè)光纖時,光纖軸線的轉(zhuǎn)彎半徑不能超過A.n2an1-n7.如圖所示,半徑為12cm的半圓形透明柱體與屏幕MN接觸于B點,MN垂直于直徑AB,一單色光a以入射角53°射向圓心O,反射光線b與折射光線c恰好垂直。已知光在真空中的傳播速度為3×108m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則下列說法正確的是()A.柱體的折射率為5B.兩個光斑之間的距離為20cmC.增大光束a的入射角,可以在O點發(fā)生全反射D.光在柱體中的傳播速度v=2.25×108m/s二、多項選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)8.(2022山東卷)某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象,狹縫S1、S2的寬度可調(diào),狹縫到屏的距離為l。同一單色光垂直照射狹縫。實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是()A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣,當光通過狹縫時,也發(fā)生了衍射B.遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,其他條件不變,圖丙中亮條紋寬度增大C.照射兩條狹縫時,增加l,其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D.照射兩條狹縫時,若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍,P點處一定是暗條紋9.如圖所示,一玻璃球體半徑為R,O為球心,AB為水平直徑。M點是玻璃球的最高點,來自B點的光線BD從D點射出,出射光線平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真空中的傳播速度為c,下列說法正確的是()A.此玻璃的折射率為3B.光線從B到D需用時間3C.該玻璃球的臨界角應(yīng)小于45°D.若增大∠ABD,光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象10.如圖所示,等邊三角形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面。一束單色光PQ平行于角平分線OM射向OA,在界面OA發(fā)生折射,折射光線平行于OB且恰好射到M點(不考慮反射光線)。則()A.透明柱狀介質(zhì)對單色光PQ的折射率為3B.增大入射光PQ的頻率,光在該介質(zhì)中的傳播速度不變C.保持入射點Q不變,減小入射角,一直有光線從AMB面射出D.保持入射光PQ的方向不變,增大入射光的頻率,出射點將在M點下方三、非選擇題(本題共5小題,共54分。)11.(6分)在完成用雙縫干涉測量光的波長實驗時:(1)實驗需測量的相鄰條紋間距Δx指的是圖中的。

(2)實驗中,目鏡中心刻線對齊第n條亮條紋中心和第(n+10)條亮條紋中心時,游標卡尺的示數(shù)分別如圖甲和圖乙所示,圖甲中游標卡尺的讀數(shù)為mm。已知雙縫間距d=0.4mm,雙縫到屏的距離l=1.0m,所測單色光的波長為nm。

12.(9分)某同學在做測量玻璃的折射率實驗時已經(jīng)畫好了部分圖,如圖甲所示。(1)作出光線在玻璃磚中和出射后光線的光路圖,并標出玻璃磚中光線的折射角θ2。(2)經(jīng)過多次測量作出sinθ1-sinθ2的圖像如圖乙所示,玻璃磚的折射率為(保留3位有效數(shù)字)。

(3)若該同學在確定P4位置時,被旁邊同學碰了一下,不小心把P4位置畫的偏左了一些,則測出來的折射率(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(4)該同學突發(fā)奇想,用兩塊同樣的玻璃直角棱鏡ABC來做實驗,兩者的AC面是平行放置的,插針P1、P2的連線垂直于AB面,若操作無誤,則在圖中右邊的插針應(yīng)該是。(選填選項前的字母)

A.P3、P6 B.P3、P8C.P5、P6 D.P7、P813.(10分)一塊環(huán)形玻璃磚俯視圖如圖所示,其內(nèi)圓半徑為R,外圓半徑為2R,光線a沿半徑方向射入玻璃磚,光線b與光線a平行,兩束光線之間的距離x=3R,光線b經(jīng)折射后恰好與內(nèi)圓相切,光在真空中的傳播速度為c,不考慮光線反射,求:(1)光在該玻璃中的折射率n;(2)光線a、b在該玻璃磚(包括內(nèi)圓)中傳播的時間差Δt。14.(13分)如圖所示,在一個足夠大的水池中有一名潛水員在水面下E處潛泳,E離水面的距離為hDE=1m,與岸邊的水平距離為sDF=1.95m,潛水員在E處恰好看不到離岸邊sAB=4m、高出岸邊hPA=3m的標志物P,岸邊離水面的高度hBF=0.9m(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,7≈2.6)。(1)求水的折射率;(2)若此時潛水員打開自身攜帶的一個點光源,同時豎直下潛,若要使水面上能出現(xiàn)一個最大的完整的圓形透光區(qū)域,則潛水員再下潛多大距離?(不考慮光的多次反射,結(jié)果保留3位有效數(shù)字)15.(16分)某透明均勻介質(zhì)的截面圖如圖所示,直角三角形的直角邊BC與半圓形直徑重合,∠ACB=30°,半圓形的半徑為R,一束光線從E點射入介質(zhì),其延長線過半圓形的圓心O,且E、O兩點間距離為R,已知光線在E點的折射角θ2=30°。(1)介質(zhì)折射率為多少?(2)與射入介質(zhì)前相比,光線射出介質(zhì)后的偏轉(zhuǎn)角是多少?(3)已知光速為c,求光在介質(zhì)中傳播的時間。

參考答案第四章測評1.C在光導纖維內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射,故A錯誤;光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,故B錯誤;觀看立體電影時所戴的眼鏡是一對透振方向相互垂直的偏振片,故C正確;用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的折射,故D錯誤。2.B光通過兩個透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上,不能說明光源發(fā)出的光是縱波,A錯誤;光經(jīng)偏振片P后就成為偏振光,又經(jīng)與P平行的偏振片Q照到光屏上,所以偏振片Q起到檢偏的作用,B正確;光束Ⅱ中的光是經(jīng)偏振片P透射來的,所以光束Ⅱ中光振動方向與透振方向平行,C錯誤;將偏振片P以光傳播方向為軸轉(zhuǎn)過45°,光束Ⅲ將會減弱,但不會消失,D錯誤。3.B用復色光投射時同樣能看到條紋,A錯誤;在雙縫干涉實驗中,明暗相間的條紋是兩列光在屏上疊加形成的干涉條紋,B正確;由條紋間距公式Δx=ldλ知,把光屏前移或后移,改變了l,從而改變了條紋間距,但還可以看到明暗相間條紋,C錯誤;因為λ藍<λ紅,由條紋間距公式Δx=ldλ知,藍光干涉條紋的間距比紅光的小4.A由圖可知,a光的偏折程度大,則a光的折射率大,a光的頻率大于b光的頻率,A正確;a光的折射率大,由n=cv可知,a光在水中的速度小,B錯誤;a光在水中的速度小,頻率大,由v=λf可知在水中a光的波長小于b光的波長,C錯誤;若光從水中射向空氣中,由sinC=1n可知,a光的臨界角小于b光的臨界角5.A如圖所示,光斑左移2cm,則液面上升了h=12×2tan30°cm=3cm,B、C6.A光線的臨界態(tài)是光垂直端面從纖芯的軸線上入射時,在上表面發(fā)生全反射,光路如圖所示,則sinC=RR+a,又sinC=n2n1,解得7.D由b、c兩束光線垂直,可得折射角為37°,折射率n=sin53°sin37°=43,A錯誤;兩個光斑之間的距離為Rtan53°+Rtan37°=25cm,B錯誤;光由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì),不會發(fā)生全反射,C錯誤;光在柱體中的傳播速度v=cn8.ACD根據(jù)干涉和衍射原理可知,選項A、D正確。遮住一條縫后是衍射現(xiàn)象,當縫寬度增大時,亮條紋寬度變小,選項B錯誤。根據(jù)Δx=ldλ可知,l增大,Δx增大,選項C9.AC如圖所示,由幾何知識知光從玻璃球射向空氣的入射角i=∠ABD=30°,折射角r=2∠ABD=60°,則此玻璃的折射率為n=sinrsini=3,故A正確;由幾何關(guān)系得,BD長度s=2Rcos30°=3R,光在玻璃球內(nèi)傳播的速度v=cn,所以光線從B到D需用的時間為t=sv=3Rc,故B錯誤;由臨界角公式可知sinC=1n=33<22,則臨界角C<45°,故C正確;光線沿10.AD作出光路圖如圖所示,由幾何知識可知,入射角為i=60°,折射角為r=30°,根據(jù)折射定律得n=sinisinr=sin60°sin30°=3,A正確;增大入射光PQ的頻率,折射率增大,由v=cn知光在該介質(zhì)中的傳播速度減小,B錯誤;保持入射點Q不變,減小入射角,折射角隨之減小,則折射光線射到AMB面上的入射角增大,當該入射角大于等于臨界角時,將發(fā)生全反射,光線不能射出AMB面,C錯誤;保持入射光PQ的方向不變,增大入射光的頻率,折射率增大11.解析(1)實驗需測量的相鄰條紋間距Δx指的是相鄰亮條紋中心間的距離,即圖中的C。(2)圖甲中游標卡尺的讀數(shù)為8mm+35×0.02mm=8.70mm圖乙中游標卡尺的讀數(shù)為24mm+23×0.02mm=24.46mm相鄰條紋的間距為Δx=24.46-8.根據(jù)公式Δx=ld解得λ=630nm。答案(1)C(2)8.7063012.解析(1)光路及折射角如圖所示。(2)根據(jù)n=sinθ1sinθ2可知,圖像sinθ1-sinθ2的斜率等于折射率,由圖像可知玻璃磚的折射率為n=1(3)若該同學在確定P4位置時,被旁邊同學碰了一下,不小心把P4位置畫的偏左了一些,則P4、P3的連線與bb'的交點偏右,測得的折射角θ2偏大,則根據(jù)n=sinθ1sin(4)根據(jù)折射定律畫出的光路圖如圖所示根據(jù)光路圖可知,經(jīng)過P1、P2的光線經(jīng)兩塊玻璃磚間的空隙處向下偏轉(zhuǎn),然后射入右側(cè)玻璃磚后平行射出,所以在圖中右邊的插針應(yīng)該是P5、P6,故選C。答案(1)見解析圖(2)1.49(3)偏小(4)C13.解析(1)如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系得sini=x2R,sin根據(jù)折射率公式n=sin代入數(shù)據(jù)解得n=3。(2)光線在該玻璃磚中傳播的速度為v=c光線b在該玻璃磚中傳播的時間為tb=2光線a在該玻璃磚中傳播的時間為ta=2光線a、b在該玻璃磚中傳播的時間差Δt=tb-ta=(4答案(1)3(2)(14.解析(1)設(shè)光線PB射到水面上的點為O,光路圖如圖所示,設(shè)入射角為α,折射角為θ由幾何關(guān)系得tanα=s得α=53°,sinα=4tanθ=s得θ=37°,sinθ=3由折射定律得n=sin解得n=43(2)設(shè)潛水員離水面深度為h,光在水面發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=1則tanC=3h=sDFtanC=則潛水員再下潛的距離Δh=h-hDE=1.69m-1m=0.69m