第四章 光 B卷【單元檢測】（解析版）

學而優(yōu)教有方第四章光B卷班級姓名學號分數(shù)（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務必將自己的班級、姓名、學號填寫在試卷上。2．回答第I卷時，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共60分）選擇題（共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個選項中，第1-8題只有一項符合題目要求，第9-12題有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。）1．“泰山極頂看日出，歷來被描繪成十分壯觀的奇景?！比粘鰰r看到的“太陽”與太陽的實際位置相比（）A．略高一些 B．略低一些 C．略近一些 D．相同【答案】A【解析】太陽光從真空進入大氣，入射角大于折射角，折射光線的反向延長線交點為看到的太陽位置，比太陽的實際位置略高、略遠。故選A。2．在生產(chǎn)生活中，光的干涉運用非常廣泛，下列圖中沒有涉及到光的干涉現(xiàn)象的是（）陽光下彩色的肥皂膜B．用單色光檢測工作表面平整度光導纖維傳遞光學信息D．單色光通過雙縫在屏幕上形成明暗相間條紋【答案】C【解析】AB．陽光下彩色的肥皂膜、用單色光檢測工作表面平整度為薄膜干涉現(xiàn)象，AB錯誤；C．光導纖維傳遞光學信息利用光的全反射，沒有涉及到光的干涉現(xiàn)象，C正確；D．單色光通過雙縫在屏幕上形成明暗相間條紋為雙縫干涉現(xiàn)象，D錯誤。故選C。3．如圖所示，光束沿AO方向從空氣射向某種介質(zhì)，折射光線沿OB方向。下列說法正確的是（）A．這束光從空氣進入介質(zhì)后頻率會增大B．這束光從空氣進入介質(zhì)后波長會增大C．這束光在該介質(zhì)中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度D．若這束光沿BO方向從介質(zhì)射向空氣，可能會發(fā)生全反射現(xiàn)象【答案】C【解析】A．這束光從空氣進入介質(zhì)后頻率不變，故A錯誤；BC．根據(jù)可知這束光在該介質(zhì)中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，這束光從空氣進入介質(zhì)后速度減小，根據(jù)可知這束光從空氣進入介質(zhì)后波長會減小，故C正確，B錯誤；D．由光路可逆性可知，這束光沿BO方向從介質(zhì)射向空氣時，折射光線將沿OA射出，不會發(fā)生全反射現(xiàn)象，故D錯誤。故選C。4．發(fā)出白光的細線光源（長度為）豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖所示．現(xiàn)考慮線光源發(fā)出的靠近水面法線（圖中的虛線）的細光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以表示紅光所成的像的長度，以表示紫光所成的像的長度，則（）A． B．C． D．【答案】D【解析】如圖所示由于紫光光折射率比紅光大，故同一點發(fā)出的光經(jīng)水面折射后，紫光比紅光偏折角大，經(jīng)反向延長后所成的虛像長度小即故D正確，ABC錯誤。故選D。5．如圖所示為彩虹形成的原理示意圖，一束白光水平射入球形的水滴，經(jīng)過兩次折射和一次反射后進入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆著光線看過去就看到了按紅橙黃綠青藍紫順序排列的彩帶，其中α為光線入射角，出射光線與水平面的夾角β稱為彩虹角，下列說法正確的是（??）A．紅光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率B．紅光在水中的波長小于紫光在水中的波長C．紫光在B點可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．紅光的彩虹角大于紫光的彩虹角【答案】D【解析】A．在同一介質(zhì)中，從紅光到橙、黃、綠、青、藍、紫光的順序，頻率逐漸增大，折射率逐漸增大，可知紅光在水中的折射率小于紫光在水中的折射率，故A錯誤；B．不同顏色的光在水中的波長不相等，紅光最長，紫光最短，故B錯誤；C．光線第一次折射時，折射角必定小于臨界角，故在B點光的入射角必定小于臨界角，所以紫光在B點不會發(fā)生全反射，故C錯誤；D．根據(jù)出射光線與水平面的夾角β稱為彩虹角，可知由于紅光的折射率小于紫光的折射率，則紅光的彩虹角大于紫光的彩虹角，故D正確。故選D。6．如圖是網(wǎng)絡信號在一段光纖中傳播的示意圖，則下列說法正確的是（）A．纖芯的折射率應小于外包層的折射率，才能使光信號在二者之間的界面處發(fā)生全反射B．增大左端面的入射角，外包層與纖芯之間的界面處發(fā)生全反射的臨界角隨之增大C．增大左端面的入射角，左端面的折射角隨之增大D．增大左端面的入射角，纖芯的折射率隨之增大【答案】C【解析】A.纖芯的折射率應大于外包層的折射率，才能使光信號在二者之間的界面處發(fā)生全反射，故A錯誤；BD．根據(jù)全反射臨界角公式可知，全反射臨界角由折射率決定，介質(zhì)的折射率由介質(zhì)本生性質(zhì)有關(guān)，與入射角無關(guān)，增大左端面的入射角，纖芯的折射率不變，外包層與纖芯之間的界面處發(fā)生全反射的臨界角不變，故BD錯誤；C.根據(jù)折射率公式，折射角可知增大左端面的入射角，纖芯的折射率不變，左端面的折射角隨之增大，故C正確。故選C。7．（2020·浙江高考真題）如圖所示，一束光與某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量為入射光能量的k倍。若這束光最終進入材料的能量為入射光能量的倍，則該材料折射率至少為（）A． B． C．1.5 D．2【答案】A【解析】根據(jù)題意光束最終要進入材料，說明光在材料表面即發(fā)生反射又發(fā)生折射，且兩次反射的入射角均為，若臨界角等于，則發(fā)生全反射：，解得：若臨界角小于，即可發(fā)生折射，即：根據(jù)選項可知，故A正確，BCD錯誤。故選A．8．如圖所示，單色光沿從空氣射入水中，以O(shè)點為圓心，作兩半徑分別為R和的同心圓，大圓與入射光線相交于A，與折射光線相交于B，小圓與延長線相交于M，連線恰好和水平界面垂直，垂足為N，則下列說法正確的是（）A．水的折射率B．光線從空氣中進入水中，頻率變大了C．光線在段的傳播時間的大于在段的傳播時間D．由于數(shù)據(jù)不足，無法確定入射角和折射角的大小，故無法計算折射率【答案】A【解析】AD．水的折射率選項A正確，D錯誤；B．光線從空氣中進入水中頻率不變，選項B錯誤；C．根據(jù)可知，光線進入水中后速度減小，則光線在段的傳播時間的小于在段的傳播時間，選項C錯誤；故選A。9.對圖中的甲、乙、丙、丁圖，下列說法中正確的是（）A．用單色光垂直照射圖甲中的牛頓環(huán)，可以得到間距不相等的明暗相間的同心圓環(huán)B．圖乙中單色光進入平行玻璃磚傳播，當入射角i逐漸增大到某一值后不會再有光線從面射出C．圖丙得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的D．圖丁的M、N是偏振片，P是光屏，當M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動Ｎ時，P上的光亮度將發(fā)生變化【答案】AD【解析】A．牛頓環(huán)是由曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸構(gòu)成，用單色光垂直照射圖甲中的牛頓環(huán)，可以得到間距不相等的明暗相間的同心圓環(huán)，圓心附近處明暗相間同心圓環(huán)的條紋較寬，隨離中心點的距離增加條紋的寬度逐漸變窄，A正確；B．圖乙中單色光進入平行玻璃磚傳播，當入射角i逐漸增大，折射角逐漸增大，由于折射角小于入射角，所以不論入射角如何增大，不會產(chǎn)生全反射，玻璃磚中都會有光線，由于射向玻璃磚的光線與射出光線為平行光線，因此可知一定有光線從面射出，B錯誤；C．由干涉條紋的特點可知，同一級條紋上的光程差相等，條紋向空氣薄膜較薄處彎曲，說明此處空氣薄膜變厚，由此可知彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹下的，C錯誤；D．因為光是橫波，經(jīng)偏振片會產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，因此圖丁的M、N是偏振片，P是光屏，當M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時，P上的光亮度將發(fā)生變化，D正確。故選AD。10．如圖所示為用相機拍攝的夏日荷塘一景，已知水的折射率為n，以下說法正確的是（）A．用相機拍攝水中的魚，可通過鏡頭表面的增透膜減弱水面的反射光影響B(tài)．在水中的魚看來，岸上的景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里，圓錐的頂角C．太陽光進入水中前后頻率保持不變D．用激光槍射擊水中的魚，為了提高命中率，在射擊時應瞄準看到的魚【答案】CD【解析】A．用相機拍攝水中的魚，可通過鏡頭表面的增透膜減弱玻璃表面的反射光影響，而不是水面反射光的影響，故A錯誤；B．從空氣折射進入魚眼，魚眼認為光是直線傳播的，所以岸上所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里。如圖水面上遠處的景物反射的陽光折射進入水中，若入射角等于，根據(jù)折射定律得可知此時折射角最大，最大的折射角所以在水中的魚看來，岸上的景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里，圓錐的頂角故B錯誤。C．光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，頻率不變。所以太陽光進入水中前后頻率保持不變，故C正確；D．只要是光，從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)都要發(fā)生折射，所以用激光槍射擊水中的魚，為了提高命中率，在射擊時應瞄準看到的魚，故D正確。故選CD。11．一細束紅光和一細束紫光分別以相同入射角由空氣射入水中，如圖標出了這兩種光的折射光線a和b，r1、r2分別表示a和b的折射角，以下說法正確的是（）A．紫光與紅光在水中波速v1與v2之比v1∶v2=sinr1∶sinr2B．若光束從水中射向空氣，則光束b的臨界角比光束a的臨界角大C．a(chǎn)為紅光折射光線，b為紫光折射光線D．a(chǎn)為紫光折射光線，b為紅光折射光線【答案】ABD【解析】ACD．因為a光的偏折程度大，則a光的折射率大，所以a光為紫光，b光為紅光。根據(jù)折射定律得，則光在介質(zhì)中的速度，解得故AD正確，C錯誤B．因為a光的折射率大，根據(jù)得，知a光的臨界角小，b光的臨界角大。故B正確。故選ABD。12．如圖所示，單色光Ⅰ和Ⅱ射到半圓形玻璃磚的圓心O，從玻璃磚圓面上的同一位置離開玻璃磚，單色光Ⅰ與單色光Ⅱ相比（）A．在同種玻璃中單色光Ⅰ的折射率較大B．單色光Ⅰ的頻率較大C．單色光Ⅰ的衍射本領(lǐng)較強D．照射到同一單縫，單色光Ⅰ的衍射中央亮紋寬度較大【答案】AB【解析】AB．由圖可知，單色光Ⅰ的偏折角比單色光Ⅱ的大，則玻璃磚對單色Ⅰ光的折射率比單色Ⅱ光的大，所以單色Ⅰ光的頻率較大，故AB正確；CD．單色光Ⅰ的折射率比單色光Ⅱ的大，則單色光Ⅰ的頻率比單色光Ⅱ的大，由c=λf可知單色光Ⅰ的波長比單色光Ⅱ的小，則單色光Ⅱ更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，照射到同一單縫單色光Ⅱ的中央亮紋更寬，故CD錯誤。故選AB。第II卷（非選擇題共40分）計算題（滿分40分，其中13題12分，14題12分，15題16分，每小題需寫出必要的解題步驟，只有答案不得分）13.（1）暑假期間小明利用圖甲所示生活中的物品，測量了某型號刀片的厚度。實驗過程如下：①點燃蠟燭，用蠟燭火焰把玻璃片的一面熏黑；②并齊捏緊兩片刀片，在玻璃片的熏黑面劃出兩條平直劃痕；③如圖乙所示，將激光光源和玻璃片固定在桌上，并將作為光屏的白紙固定在距離足夠遠的墻上。④打開激光光源，調(diào)整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在兩劃痕上，最終在白紙上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。請回答以下問題：（1）觀察白紙上的干涉條紋如圖丙所示。用刻度尺測出a、b兩點間的距離為___________cm，則兩相鄰暗紋中心之間的距離△x=___________cm（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）。（2）測量玻璃片到光屏的距離L=3.00m，已知該紅色激光的波長λ=700nm，利用公式求出雙劃痕間距d=___________mm，即為刀片厚度（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）若采用綠色激光作為光源，要使條紋間距保持不變，則需要___________（填“增大”或“減小”）玻璃片到光屏的距離?！敬鸢浮?/p>

6.70

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增大【解析】（1）[1]a、b兩點間的距離[2]兩相鄰暗紋中心間的距離與兩相鄰亮紋中心間的距離相等，為（2）[3]根據(jù)可得（3）[4]由于，需要增大玻璃片到光屏的距離L。13．（2）（2021·廣東高考真題）如圖所示，一種光學傳感器是通過接收器Q接收到光的強度變化而觸發(fā)工作的。光從擋風玻璃內(nèi)側(cè)P點射向外側(cè)M點再折射到空氣中，測得入射角為，折射角為；光從P點射向外側(cè)N點，剛好發(fā)生全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣時臨界角的正弦值表達式?！敬鸢浮俊窘馕觥扛鶕?jù)光的折射定律有根據(jù)光的全反射規(guī)律有聯(lián)立解得14．如圖所示，將一根標有刻度的細直棒從直徑為d的圓形泡沫板中心垂直插入。將該裝置漂浮在液體表面，調(diào)整細棒插入液體的深度，同時從液面上方觀察。發(fā)現(xiàn)當細棒插入液體中一定深度時，從液面上方任何方向觀察，都恰好看不到液體中的細棒。讀出此時細棒浸入液體的深度L，即可得到液體的折射率。分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因，求出液體的折射率?！敬鸢浮恳娊馕觥窘馕觥吭谝好嫔戏娇床坏郊毎舻脑蚴牵菏且驗楣饩€在液面發(fā)生全反射，如圖所示可得由幾何關(guān)系可得解得14．某半徑為r的類地行星表面有一單色點光源P，其發(fā)出的各方向的光經(jīng)過厚度為、折射率的均勻行星大氣層射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如圖所示，設(shè)此截面內(nèi)，一衛(wèi)星探測器在半徑為的軌道上繞行星做勻速圓周運動。忽略行星表面對光的反射。求：（1）從P點發(fā)出的光入射到大氣外表面處時，發(fā)生全反射的臨界角；（2）大氣外表面發(fā)光區(qū)域在截面上