2024-2025學年高二物理選擇性必修第一冊（配粵教版）第四章測評卷

第四章測評卷(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.光在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應用,下列對光的應用的說法正確的是()A.光學鏡頭上的增透膜是利用光的衍射現(xiàn)象 B.光導纖維傳輸信號利用的是光的全反射現(xiàn)象C.3D電影技術利用了光的干涉現(xiàn)象 D.全息再現(xiàn)利用了光的偏振現(xiàn)象2.用游標卡尺兩測量爪間的狹縫觀察激光時所看到的三種現(xiàn)象如圖所示.當游標卡尺兩測量爪間的狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時,所看到的三個圖像的順序是()A.甲乙丙 B.丙乙甲 C.乙丙甲 D.丙甲乙3.某種頻率的光在常溫下從真空向介質入射時介質的折射率如圖所示,由表中數(shù)據(jù)結合相關知識可以知道()介質折射率介質折射率金剛石2.42巖鹽1.55二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.5~1.8水1.33水晶1.55空氣1.00028A.這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.這種頻率的光用同一裝置在水中進行雙縫干涉實驗觀測的條紋間距大于在空氣中觀測的條紋間距C.光密介質的密度一定大于光疏介質密度D.這種頻率的光從水晶射入空氣比從水射入空氣更容易發(fā)生全反射4.一個透明球體的橫截面如圖所示,其半徑為R,AB是一豎直直徑,現(xiàn)有一半徑為32R的圓環(huán)形平行細光束沿AB方向射向球體(AB直徑為圓環(huán)中心軸線),所有光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過B點射出,則透明球體的折射率為(A.3 B.2C.23 D.55.(2024廣東茂名高二期末)光熱轉換是將太陽能轉換成其他物質內(nèi)能的過程,太陽能熱水器就是一種光熱轉換裝置,它的主要轉換器件是真空玻璃管,這些玻璃管將太陽能轉換成水的內(nèi)能.如圖所示,真空玻璃管上采用鍍膜技術增加透射光,使盡可能多的太陽能轉換成熱能,這種鍍膜技術的物理依據(jù)是()A.光的干涉 B.光的衍射 C.光的偏振 D.光的全反射6.如圖所示,空氣中有一折射率為2的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB.一束平行光平行于橫截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光.若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則AB上有光透出部分的弧長為()A.16πR B.14C.13πR D.5127.(2024廣東深圳高二期末)以下是某學習小組在自主學習光的波動性時查找到的圖片,關于這幾張圖片,解釋正確的是()A.甲圖光導纖維是利用光的全反射B.乙圖電影院中的3D電影是利用光的折射C.丙圖肥皂膜的彩色條紋是由光的衍射產(chǎn)生的D.丁圖光經(jīng)過大頭針尖時產(chǎn)生的條紋是由于光的干涉二、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.(2024廣東汕尾高二統(tǒng)考期末)著名的楊氏雙縫干涉實驗被譽為物理學史上十大最美實驗之一,關于該實驗,下列說法正確的是()A.該實驗證明了光是橫波B.該實驗說明了光具有粒子性C.彩虹的形成與該實驗現(xiàn)象具有不同的本質D.該實驗與光的衍射現(xiàn)象都說明了光具有波動性9.一圓柱形中空玻璃管的橫截面如圖所示,管內(nèi)徑為R1,外徑為R2,一黃色光線從玻璃管上的A點射入玻璃管內(nèi),入射角為i,下列說法正確的是()A.若i=45°,為保證光不從內(nèi)壁處進入中空部分,R2不能小于2R1B.若i=45°,為保證光不從內(nèi)壁處進入中空部分,R2不能大于2R1C.若將黃光換成藍光,改變i,使藍光沿黃光的折射路徑到達玻璃管內(nèi)壁處,當R2等于2R1時,藍光會發(fā)生全反射D.若R2等于2R1,為保證光不從內(nèi)壁處進入中空部分,則i不能小于30°10.如圖所示,透光材料圓柱體部分高度為R2,半徑為R,頂部恰好是一半球體,半徑為R,底部中心有一光源S向頂部發(fā)射一束由a、b兩種不同頻率的光組成的復色光,當光線與豎直方向的夾角θ變大時,出射點P的高度也隨之降低,只考慮第一次折射,發(fā)現(xiàn)當P點高度h降低為1+22R時恰好只剩下a光從頂部射出,下列判斷正確的是A.在此透光材料中a光的傳播速度大于b光的傳播速度B.a光從頂部射出時,無a光反射回透光材料C.此透光材料對b光的折射率為10+4D.同一裝置用a、b光做雙縫干涉實驗,b光的干涉條紋間距較大三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)(1)利用圖甲所示裝置研究光的某些現(xiàn)象,下列說法正確的是.

A.若在光屏上得到的圖樣如圖(a)所示,則光源和光屏間放置的是單縫擋板B.若光源和光屏間放置的是雙縫擋板,光源由紅光換為藍光后,圖樣的條紋寬度會變窄C.若光源和光屏間放置的是三棱鏡,光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光,則紅光最有可能照射不到光屏上D.若光源和光屏間放置的是三棱鏡,光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光,則紫光最有可能照射不到光屏上(2)用雙縫干涉測量某單色光的波長時,所得圖樣如圖乙所示,調(diào)節(jié)儀器使分劃板的中心刻線對準一條明條紋A的中心,測量頭卡尺的示數(shù)如圖丙所示,其讀數(shù)為mm,移動手輪使分劃板的中心刻線對準另一條明條紋B的中心,測量頭卡尺的讀數(shù)為18.6mm.已知雙縫擋板與光屏間的距離為0.6m,雙縫相距0.2mm,則所測單色光的波長為m.12.(9分)如圖所示,畫有直角坐標系xOy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原點,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.某學生在用上述方法測量玻璃的折射率時,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,他應采取的措施是.若他已透過玻璃磚看到P1、P2的像,確定P3的位置方法是.若他已正確地測得了α、β的值,則玻璃的折射率n=.

13.(10分)邊長為2a的黑色正方體可以吸收光線,有一點光源A位于正方體一個面的中心處,可以向各個方向發(fā)出單色光,外層有一層透明球殼,折射率為n=2,球殼半徑為3a,側視圖如圖所示,求透明球殼外表面發(fā)光區(qū)域的面積.14.(12分)(2024廣東江門高二統(tǒng)考期末)用透明材料制成橫截面為長方形的長方體,橫截面的長AB足夠長,寬AD=L,按圖示放置在水平地面上,在地面上的P點有一光源,向該材料CD面入射一束光,當入射光線與CD面夾角為37°時,反射光線與折射光線恰好垂直.光在真空中傳播速度為c,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:(1)這種材料的折射率;(2)這束光線在材料中傳播經(jīng)歷的時間.15.(16分)將自然光引入室內(nèi)進行照明是一種綠色能源技術.某科技興趣小組設計了一種接收太陽光的裝置,過裝置中心軸線的截面如圖所示,上部的集光球是半徑為R的某種均勻透明材料的半球體,下部為導光管,兩部分的交界面是PQ.若只有PQ上方高度h=32R范圍內(nèi)的光束平行于PQ射入后能直接通過PQ面進入導光管(不考慮集光球內(nèi)表面的反射),求該材料的折射率答案：1.B解析光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,A錯誤;光導纖維是一種由玻璃或塑料制成的纖維,光在其傳播過程中發(fā)生全反射,因此光導纖維傳輸信號利用的是光的全反射現(xiàn)象,B正確;3D電影技術利用了光的偏振現(xiàn)象,C錯誤;全息再現(xiàn)利用了光的干涉現(xiàn)象,D錯誤.2.A解析用游標卡尺兩測量爪間的狹縫觀察激光時所看到的是光的衍射現(xiàn)象,狹縫越小,衍射現(xiàn)象越明顯,故A正確.3.D解析由表中數(shù)據(jù)可知,玻璃的折射率大于水的折射率,根據(jù)v=cn可知,光在玻璃中的速度小于在水中的速度,選項A錯誤;這種頻率的光在水中的波長小于在空氣中的波長,則根據(jù)Δx=ldλ可知,這種頻率的光用同一裝置在水中進行雙縫干涉實驗觀測的條紋間距小于在空氣中觀測的條紋間距,選項B錯誤;光密介質的折射率較大,而不是密度較大,故C錯誤;水晶的折射率大于水的折射率,根據(jù)siniC=1n可知,水晶的臨界角較小,則這種頻率的光從水晶射入空氣比從水射入空氣更容易發(fā)生全反射,選項4.A解析光路圖如圖所示,由幾何關系可知,α=60°,α=2β,β=30°,由折射定律有n=sinαsinβ=5.A解析真空玻璃管上采用鍍膜技術,利用的是光從鍍膜的前、后表面的反射光的相互疊加,從而增大光的強度,該技術對鍍膜的厚度有要求,故該技術運用了光的干涉(薄膜干涉)原理.故選A.6.B解析作出如圖所示的光路圖,其中ON為從O點入射的折射光線,故圓弧NB段沒有光線射出;若在圓弧AB上的M點,折射光線發(fā)生了全反射,則圓弧AM段沒有光線射出,由siniC=1n可得iC=45°,故圓弧AB上有光透出的部分為MN段,由幾何知識可得MN段對應的圓心角∠MON=45°,所以有光透出部分的弧長為14πR,故7.A解析光導纖維是利用光的全反射現(xiàn)象,故A正確;電影院中的3D電影利用了光的偏振,故B錯誤;肥皂膜的彩色條紋是由光的干涉產(chǎn)生的,故C錯誤;照片中,光經(jīng)過大頭針尖時產(chǎn)生的條紋是由于光的衍射,故D錯誤.8.CD解析該實驗不能證明光是橫波,故A錯誤;該實驗與光的衍射現(xiàn)象都說明了光具有波動性,故B錯誤,D正確;彩虹的形成是由光的折射引起的,雙縫干涉實驗的實驗原理為光的干涉,故C正確.9.ACD解析光路圖如圖所示,設第一次發(fā)生折射的折射角為γ,全反射臨界角為iC,玻璃管折射率為n.光線從空氣進入玻璃管發(fā)生折射時,由折射定律得sinγ=sinin,折射光線恰好在內(nèi)壁處發(fā)生全反射時光線射到內(nèi)壁處的入射角等于臨界角iC,則siniC=1n,對圖中△ABO,由正弦定理得sin(π-iC)R2=sinγR1,可得1nR2=sininR1,若i=45°,解得R2=2R1,所以為保證光不從內(nèi)壁處進入中空部分,R2滿足的條件是R2≥2R1,A正確,B錯誤;當R2等于2R1時,黃光在內(nèi)壁處恰好發(fā)生全反射,入射角等于臨界角,而藍光的臨界角小于黃光的臨界角,所以使藍光沿黃光的折射路徑到達玻璃管內(nèi)壁處時,入射角大于藍光的臨界角,將發(fā)生全反射,C正確;由以上分析知1nR10.AC解析由題意可知,當θ角增加到一定值時,b光發(fā)生了全反射,而a光沒發(fā)生全反射,可知b光的臨界角比a光小,根據(jù)siniC=1n可知,b光的折射率比a光大,根據(jù)v=cn可知在此透光材料中b光的傳播速度小于a光的傳播速度,選項A正確;a光從頂部射出時,也有a光反射回透光材料之中,選項B錯誤;由題意可知PB=h=1+22R,可得PA=22R,則∠POA=45°,PS=(1+22R)

2+(22R)

2=5+222R,在△OPS中由正弦定理有PSsin135°=OSsin∠OPS,解得sin∠OPS=siniC=110+42,根據(jù)siniC=1n可得n=10+42,選項C11.答案(1)BD(2)11.46.0×10-7解析(1)題圖(a)所示為干涉條紋,則光源和光屏間放置的是雙縫擋板,不是單縫擋板,A錯誤;若光源和光屏間放置的是雙縫擋板,光源由紅光換為藍光后,依據(jù)干涉條紋間距公式Δx=Ldλ可知,波長變短,圖樣的條紋寬度會變窄,B正確;若光源和光屏間放置的是三棱鏡,光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光,紫光偏折最大,則紫光最有可能照射不到光屏上,C錯誤,D正確(2)由題圖丙所示可知,測量頭卡尺讀數(shù)為11mm+4×0.1mm=11.4mm,條紋間距為Δx=14×(18.6-11.4)mm=1.8mm=1.8×10-3m,由干涉條紋間距公式Δx=Ldλ,代入數(shù)據(jù)解得λ=6.0×10-712.答案另畫一條更靠近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的像插上大頭針P3,使P3剛好能擋住P1、P2的像sin13.答案2πa2解析作出光路如圖所示,設光線射到B點的時候恰好發(fā)生全反射,在三角形AOB中,由正弦定理得asin又siniC=1解得∠OAB=120°由幾何關系可知θ=30°根據(jù)對