2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測新人教版選擇性必修第一冊

第四章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說法正確的是(A)A．肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)彩色是光的衍射現(xiàn)象B．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波C．光導(dǎo)纖維利用了光的干涉原理D．用同一裝置做紅光和紫光的雙縫干涉試驗，在形成的干涉圖樣中，紫光的條紋間距比紅光寬解析：肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)彩色是光的衍射現(xiàn)象，選項A正確；光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，選項B錯誤；光導(dǎo)纖維利用了光的全反射原理，選項C錯誤；紅光的波長大于紫光的波長，依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一裝置做紅光和紫光的雙縫干涉試驗，在形成的干涉圖樣中，紫光的條紋間距比紅光窄，選項D錯誤。2．如圖所示，口徑較大、充溢水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則(D)A．小球必需位于缸底中心，才能從側(cè)面看到小球B．小球所發(fā)出的光能從水面任何區(qū)域射出C．小球所發(fā)出的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大D．小球所發(fā)出的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大解析：當(dāng)發(fā)光小球不在缸底中心時，仍有光線從側(cè)面射出，A錯誤；光從水面射入空氣時，當(dāng)入射角大于或等于臨界角時，會發(fā)生全反射現(xiàn)象，B錯誤；光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，頻率保持不變，C錯誤；光在水中傳播速度v＝eq\f(c,n)，光在空氣中的傳播速度近似等于真空中的傳播速度c，D正確。3．關(guān)于甲、乙、丙、丁四個試驗，以下說法正確的是(D)甲：單色光通過劈尖產(chǎn)生明暗條紋乙：單色光通過牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋丙：單色光通過雙縫產(chǎn)生明暗條紋丁：單色光通過單縫產(chǎn)生明暗條紋A．四個試驗產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋B．甲、乙兩試驗產(chǎn)生的條紋均為等距條紋C．丙試驗中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的頻率越大D．丁試驗中，產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋解析：丁試驗中，單色光通過單縫產(chǎn)生的明暗條紋為光的衍射條紋，其他三個均為光的干涉條紋，選項A錯誤，D正確；牛頓環(huán)產(chǎn)生明暗條紋是不等距的，選項B錯誤；丙試驗中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的波長越大，頻率越小，選項C錯誤；故選D。4．一束光照耀究竟面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出，光線分為a、b兩束，如圖所示。下列說法正確的是(C)A．在真空中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，遇到障礙物時a光更簡單產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象C．a(chǎn)、b光在涂層表面肯定不會發(fā)生全反射D．在真空中用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉試驗，a光的條紋間距大于b光的條紋間距解析：光路圖如圖所示，在玻璃磚上表面折射時，a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，由v＝eq\f(c,n)知，在玻璃中a光的傳播速度小于b光的傳播速度，但在真空中，a光的傳播速度等于b光的傳播速度，故A錯誤；b光的波長較長，波動性較強，遇到障礙物時b光更簡單產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B錯誤；a、b光在涂層表面的入射角等于在玻璃磚上表面的折射角，由光路可逆性可知，a、b光在涂層表面肯定不會發(fā)生全反射，故C正確；a光的折射率大，頻率大，則波長小，依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，a光的條紋間距小于b光的條紋間距，故D錯誤。5．如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發(fā)出紅光、黃光、藍(lán)光和紫光的四個燈泡，一人站在這四盞燈正上方離水面有肯定距離處視察，他感覺離水面最近的那盞燈發(fā)出的光是(D)A．紅光 B．黃光C．藍(lán)光 D．紫光解析：從空氣中視察燈泡時，燈泡P發(fā)出的光經(jīng)水面折射后進(jìn)入視察者的眼睛，折射光線的延長線交于P′點，P′就是燈P的虛像，P′的位置比實際位置P離水面的距離要近些，如圖所示。當(dāng)入射角β較小時，P′的位置在P的正上方，有：sinα＝eq\f(d,\r(h2＋d2))，sinβ＝eq\f(d,\r(H2＋d2))，n＝eq\r(\f(H2＋d2,h2＋d2))豎直向下看時，d接近于零，故n＝eq\f(H,h)，即：h＝eq\f(1,n)H因紫光的折射率最大，故紫光的視深最小。6．1966年華裔科學(xué)家高錕博士提出一個理論：直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來作為光的波導(dǎo)來傳輸大量信息，43年后高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎，他被譽為“光纖通信之父”。以下哪個試驗或現(xiàn)象的原理和光導(dǎo)纖維是相同的(A)A．圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光B．圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像C．圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色D．圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象解析：圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光是因為光在水和空氣界面上發(fā)生了全反射現(xiàn)象，故與光導(dǎo)纖維原理相同，A正確；圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像是因為光的偏振現(xiàn)象，B錯誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因為光的干涉現(xiàn)象，C錯誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象是因為光發(fā)生了折射現(xiàn)象，D錯誤。7．(2024·湖北省應(yīng)城一中高二下學(xué)期期中)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(BC)A．用透亮的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象B．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象C．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象D．用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象解析：用透亮的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉，A錯誤；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射，B正確；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，C正確；用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散；D錯誤。8．(多選)如圖所示，真空中有一勻稱介質(zhì)球，一束復(fù)色光平行于BOC從介質(zhì)球的A點折射進(jìn)入介質(zhì)球內(nèi)，進(jìn)入介質(zhì)球后分成光束Ⅰ、Ⅱ，其中光束Ⅰ恰好射到C點，光束Ⅱ射到D點，∠AOB＝60°，則(AB)A．介質(zhì)球?qū)馐虻恼凵渎蚀笥趀q\r(3)B．進(jìn)入介質(zhì)球的光束Ⅰ肯定比同時進(jìn)入介質(zhì)球的光束Ⅱ先射出介質(zhì)球C．當(dāng)入射角大于某一特定角度時，光束Ⅱ可能會發(fā)生全反射D．用光束Ⅰ和光束Ⅱ分別射向同一雙縫干涉裝置，光束Ⅱ的條紋間距比光束Ⅰ大解析：對于光束Ⅰ，在A點的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝eq\f(θ1,2)＝30°，則介質(zhì)球?qū)馐竦恼凵渎蕿閚1＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\r(3)，光束Ⅱ和光束Ⅰ入射角相同，但光束Ⅱ的折射角小，所以介質(zhì)球?qū)馐虻恼凵渎蚀笥趀q\r(3)，A對；由v＝eq\f(c,n)，結(jié)合A選項分析可知光束Ⅱ比光束Ⅰ在介質(zhì)球中傳播速度小，且路程大，所以進(jìn)入介質(zhì)球的光束Ⅰ肯定比同時進(jìn)入介質(zhì)球的光束Ⅱ先射出介質(zhì)球，B對；從A點入射的光束Ⅱ，再射到界面時，入射角等于A點的折射角，依據(jù)光路可逆原理知道，不會發(fā)生全反射，C錯；介質(zhì)球?qū)馐虻恼凵渎蚀?，且折射率與光的頻率成正比，故光束Ⅱ的頻率大，波長短，而干涉條紋間距與波長成正比，則光束Ⅱ的條紋間距比光束Ⅰ小，D錯。9．P是一偏振片，P的透振方向(用帶箭頭的實線表示)為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照耀P時能在P的另一側(cè)視察到透射光(ABD)A．太陽光B．沿豎直方向振動的光C．沿水平方向振動的光D．沿與豎直方向成45°角振動的光解析：只要光的振動方向不與偏振片的透振方向垂直，光都能通過偏振片。太陽光、沿豎直方向振動的光、沿與豎直方向成45°角振動的光均能通過偏振片。10．(2024·天津市重點中學(xué)高二聯(lián)考)如圖甲所示，每年夏季，我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象，日暈是日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的，如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法正確的是(AB)A．在冰晶中，b光的傳播速度較小B．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C．從同種玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角較小D．用同一裝置做單縫衍射試驗，b光中心亮條紋更寬解析：由題圖乙可知，太陽光射入六角形冰晶時，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知b光的傳播速度較小，A正確；由a光的折射率小于b光的折射率，可知a光的頻率小于b光的頻率，所以a光的波長大于b光的波長，依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光相鄰條紋間距較大，B正確；a光的折射率較小，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角較大，C錯誤；波長較長，中心亮條紋越寬，故a光的中心亮條紋更寬，D錯誤。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(2小題，共18分。把答案干脆填在橫線上)11．(8分)如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側(cè)透過棱鏡視察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像讓P2的像攔住，再在視察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3攔住P1、P2的像，P4攔住P3以及P1、P2的像。登記P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°。則該透光物質(zhì)的折射率n＝eq\r(2)，并在圖中畫出正確完整的光路圖。解析：通過作圖找出BC面上的反射點和AB面上的出射點，則由幾何學(xué)問可得各角的大小，如圖所示，則n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，其試驗原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像攔住、P3攔住P1、P2的像，P4應(yīng)攔住P3以及P1、P2的像。12．(10分)如圖甲所示，是用雙縫干涉測光的波長的試驗裝置示意圖，其中A、B、C、D分別表示濾光片、單縫、雙縫、光屏。圖乙a是試驗時用紅色濾光片和縫間距d＝0.36mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖乙b是試驗時用紅色濾光片和縫間距d＝0.18mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖乙c是試驗時用藍(lán)色濾光片和雙縫間距d＝0.36mm的雙縫在光屏上得到的圖樣，則(1)比較圖乙a和圖乙b，可以說明對相同色光，雙縫間距減小，相鄰條紋間距增大。(2)比較圖乙a和圖乙c，可以說明對相同雙縫，光波長變短，相鄰條紋間距減小。(3)能進(jìn)行上述比較的前提是做這三次試驗時不變更C和D的位置(從“A”“B”“C”“D”中選填)。解析：(1)依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，當(dāng)L、λ肯定時，Δx與d成反比。(2)依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，當(dāng)L、d肯定時，Δx與λ成正比。(3)依據(jù)試驗要求，雙縫間距d和雙縫到光屏的距離L不變。三、論述、計算題(本題共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(9分)平行光垂直射向一半徑為R的透亮介質(zhì)半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)覺只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出，已知光在真空中的傳播速度為c＝3.0×108m/s，求：(1)介質(zhì)球?qū)υ撊肷涔獾恼凵渎剩?2)該光在介質(zhì)球中的傳播速度。答案：(1)2(2)1.5×108m/s解析：(1)由題意知光在介質(zhì)球界面處的臨界角為C＝30°由sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)＝2(2)光在介質(zhì)球中的傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝1.5×108m/s14．(10分)登山運動員在登雪山時要留意防止紫外線的過度照耀，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照耀，否則將會嚴(yán)峻地?fù)p傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小紫外線對眼睛損害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n＝1.5，所要消退的紫外線的頻率為f＝8.1×1014Hz。(1)他設(shè)計的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是什么？(2)這種“增反膜”的厚度至少是多少？答案：(1)從膜的前后兩個表面反射出來的光疊加后加強(2)1.23×10－7m解析：為了削減進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射出來形成的光疊加后加強，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長λ′的整數(shù)倍，即2d＝Nλ′(N＝1，2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的eq\f(1,2)。紫外線在真空中的波長是λ＝c/f＝3.7×10－7m。在膜中的波長是λ′＝λ/n＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m。15．(11分)如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為eq\f(4,3)。(取eq\r(7)＝2.6，eq\r(\f(7,23))＝0.55)(1)求池內(nèi)的水深；(2)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點光源A時，他的眼睛所接收的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。答案：(1)2.6m(2)0.7m解析：(1)如圖，設(shè)到達(dá)池邊光線的入射角為i。依題意，水的折射率n＝eq\f(4,3)，光線的折射角θ＝90°。由折射定律有nsini＝sinθ ①由幾何關(guān)系有sini＝eq\f(l,\r(l2＋h2)) ②式中，l＝3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立①②式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝eq\r(7)m≈2.6m ③(2)設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有nsini′＝sinθ′ ④式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a。由幾何關(guān)系得sini′＝eq\f(a,\r(a2＋h2)) ⑤x＋l＝a＋x′ ⑥式中x′＝2m。聯(lián)立③④⑤⑥式得x＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3\r(\f(7,23))－1))m≈0.7m16．(12分