2023高中物理第四章光質(zhì)量評(píng)估新人教版選擇性

第四章質(zhì)量評(píng)估(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.1.下列說法正確的是()

A.照射珍貴物品用的“冷光燈”利用了光的衍射原理B.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),在鏡頭前加一個(gè)偏振片可以減小反射光的強(qiáng)度C.海市蜃樓是由光的干涉形成的D.紅光和藍(lán)光在同種介質(zhì)中傳播時(shí),因?yàn)樗{(lán)光的頻率大,所以藍(lán)光的傳播速度大解析:“冷光燈”應(yīng)用了薄膜干涉的原理,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.海市蜃樓是由光的折射和全反射現(xiàn)象形成的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.紅光和藍(lán)光在同種介質(zhì)中傳播時(shí),由于f紅<f藍(lán),n紅<n藍(lán),由n=cv知v紅>v藍(lán),選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案:B2.一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面,光路如圖所示.下列說法正確的是()

A.此介質(zhì)的折射率等于1.5B.此介質(zhì)的折射率等于2C.入射角小于45°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.入射角小于30°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析:n=sin45°sin30°=2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.當(dāng)光從介質(zhì)中射向真空中時(shí),隨入射角增大,折射角增大,當(dāng)折射角等于90°時(shí),發(fā)生全反射,此時(shí)入射角為臨界角C,則有n=2=sin90°答案:B3.白光通過多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象.如圖所示,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)束白光以一定的角度入射到三棱鏡的表面,經(jīng)過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現(xiàn)象,在光屏的ab間形成一條彩色光帶.下列說法正確的是()

A.a側(cè)是紅色光,b側(cè)是紫色光B.在真空中,a側(cè)光的波長小于b側(cè)光的波長C.三棱鏡對(duì)a側(cè)光的折射率小于對(duì)b側(cè)光的折射率D.在三棱鏡中,a側(cè)光的傳播速度大于b側(cè)光的傳播速度解析:三棱鏡對(duì)紫光的折射率最大,對(duì)紅光的折射率最小,據(jù)n=sinisinr可知a側(cè)為紫光,b側(cè)為紅光,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤.在真空中,紅光的波長大于紫光的波長,選項(xiàng)B正確.由n=答案:B4.如圖所示,A、B兩束可見光以不同的角度同時(shí)沿不同的半徑方向射入同一塊半圓形玻璃磚,其出射光均由圓心O點(diǎn)沿OC方向射出,則()

A.A光的頻率較小B.A光在玻璃磚中的速度較大C.分別用A、B光照射同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,A光的干涉條紋間距較小D.分別用A、B光照射同一單縫衍射實(shí)驗(yàn)裝置,A光的衍射現(xiàn)象更明顯解析:由題圖可知,A光的折射率大,所以A光的頻率大,波長小,在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)速度小.由Δx=ldλ可知,波長越大,雙縫干涉條紋間距越大.波長越大,相同條件下衍射越明顯.選項(xiàng)C正確答案:C5.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到圖甲所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如圖乙所示.他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是 ()

甲乙A.減小光源到單縫的距離B.減小雙縫之間的距離C.減小雙縫到光屏的距離D.換用頻率更高的單色光源解析:改變條件后亮條紋之間的間距變大,由公式Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可增大雙縫到光屏的距離l,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.減小雙縫之間的距離d,選項(xiàng)B正確.換用波長更長,即頻率更低的單色光,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.改變光源到單縫的距離不會(huì)改變?chǔ)的大小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤答案:B6.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上,經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出,出射光相對(duì)于入射光側(cè)移了一段距離.在下列情況下,出射光側(cè)移距離最大的是 ()

A.紫光以45°的入射角入射B.紅光以45°的入射角入射C.紫光以30°的入射角入射D.紅光以30°的入射角入射解析:因?yàn)橥N介質(zhì)對(duì)紫光的折射率較大,所以入射角相同時(shí),紫光側(cè)移距離較大,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.設(shè)入射角為i,折射角為r,則側(cè)移距離Δx=dsini1cosin2-sin2i(答案:A7.打磨某截面如圖所示的寶石時(shí),必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ打磨在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光,在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況),則下列判斷正確的是 ()

A.若θ>θ2,則光一定在OP邊發(fā)生全反射B.若θ>θ2,則光會(huì)從OQ邊射出C.若θ<θ1,則光會(huì)從OP邊射出D.若θ<θ1,則光會(huì)在OP邊發(fā)生全反射解析:光從MN邊垂直入射,由幾何關(guān)系可知光射到PO邊上的入射角i=π2θ,據(jù)題知θ在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi),才能使從MN邊垂直入射的光,在OP邊和OQ邊發(fā)生全反射,說明臨界角C的范圍為π2θ2<C<π2θ1.若θ>θ2,光在OP上的入射角i=π2θ<π2θ2<C,則光在OP邊一定不發(fā)生全反射,會(huì)從OP邊射出,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.若θ<θ1,i=π2θ>π2θ1>C,則光在答案:D二、多項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分.8.下列現(xiàn)象屬于光的干涉現(xiàn)象的是()

ABCD解析:A屬于單縫衍射現(xiàn)象,B、C屬于薄膜干涉現(xiàn)象,D屬于光的色散現(xiàn)象.答案:BC9.固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示,O點(diǎn)為圓心,OO'為直徑MN的垂線.足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN,由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn),入射光線與OO'夾角θ較小時(shí),光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑,逐漸增大θ角,當(dāng)θ=α?xí)r,光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失,繼續(xù)增大θ角,當(dāng)θ=β時(shí),光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失,則()

A.玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的大B.A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C.α<θ<β時(shí),光屏上只有1個(gè)光斑D.β<θ<π2解析:當(dāng)A光光斑消失時(shí),sinα=1nA;當(dāng)B光光斑消失時(shí),sinβ=1nB.由于β>α,nA>nB,選項(xiàng)A正確.根據(jù)n=cv得vA<vB,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.當(dāng)α<θ<β時(shí),A光發(fā)生全反射,B光發(fā)生折射和反射,在光屏PQ上有兩個(gè)光斑,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.當(dāng)β<θ<π2時(shí),A答案:AD10.在一次討論中,老師說:“假設(shè)水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源,有人在水面上方同等條件下觀測(cè)發(fā)現(xiàn),b在水下的像最深,c照亮水面的面積比a的大.”根據(jù)老師的假設(shè),關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì),同學(xué)們的下列回答正確的是()

A.c光的頻率最大B.a光的傳播速度最小C.水對(duì)b光的折射率最大D.a光的波長比b光的短解析:b的像最深說明水對(duì)b光的折射率最小,頻率最小,波長最大,發(fā)生全反射的臨界角最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.c照亮水面的面積比a的大,說明a發(fā)生全反射的臨界角比c的小,水對(duì)a光的折射率比水對(duì)c光的大,所以,頻率最大的是a,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.傳播速度v=cn,傳播速度最小的是a,選項(xiàng)B正確.水對(duì)a光的折射率最大,對(duì)b光的折射率最小,a光波長最短,b光波長最長,選項(xiàng)D正確答案:BD三、非選擇題:共54分.11.(9分)如圖甲所示,在測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡,并確定AB和AC界面的位置.然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,再從棱鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像.甲(1)此后正確的操作步驟是(填選項(xiàng)前的字母).

A.插上大頭針P3,使P3擋住P2的像B.插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像C.插上大頭針P4,使P4擋住P3的像D.插上大頭針P4,使P4擋住P3本身和P1、P2的像(2)正確完成上述操作后,在紙上標(biāo)出大頭針P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出).為測(cè)量該種玻璃的折射率,兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線,如圖乙、丙所示.在圖中僅通過測(cè)量ED、GF的長度便可正確計(jì)算出折射率的是圖(選填“乙”或“丙”),所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式n=(用代表線段長度的字母DE、GF表示).

乙丙解析:(1)在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線,并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2,確定入射光線,然后在棱鏡右側(cè)插上大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,再插上大頭針P4,使P4擋住P3本身和P1、P2的像,從而確定出射光線.因此選項(xiàng)B、D正確.(2)設(shè)入射角為α,折射角為β,根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系可知,對(duì)于乙圖,sinα=DER,sinβ=GFOG,對(duì)于丙圖,sinα=DER,sinβ=GFR,可知僅通過測(cè)量DE、GF的長度便可正確計(jì)算出折射率的是圖丙,折射率n=答案:(1)BD(2)丙

DE12.(9分)如圖甲所示,在用雙縫干涉測(cè)光的波長實(shí)驗(yàn)中,將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20mm的雙縫.然后,接通電源使光源正常工作.已知像屏與雙縫間的距離l=700mm.

甲乙丙(1)已知測(cè)量頭上主尺的最小刻度是毫米,游標(biāo)尺上有20個(gè)分度.某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測(cè)量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻線與某條紋A中心對(duì)齊,如圖乙所示,此時(shí)測(cè)量頭上主尺和游標(biāo)尺的示數(shù)如圖丙所示,則此示數(shù)為mm;接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線與某條紋B中心對(duì)齊,測(cè)得A條紋到B條紋的距離為8.40mm.利用上述測(cè)量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ=m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

(2)另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后,觀察到的光的干涉現(xiàn)象很明顯.若他對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改動(dòng)后,在光屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加.以下改動(dòng)可能會(huì)實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是.

A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫與雙縫間距增大少許C.僅將單縫與雙縫的位置互換D.僅將紅色濾光片換成綠色濾光片解析:(1)測(cè)量頭上示數(shù)為5×0.05mm=0.25mm;A條紋與B條紋中心間的距離為8.40mm,A、B間共5個(gè)條紋間隔,則相鄰條紋間隔Δx=1.68mm,由Δx=ldλ,解得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ=4.8×107m(2)根據(jù)條紋間隔公式Δx=ldλ知,要使觀察到的清晰的條紋數(shù)目增加,應(yīng)減小條紋間距,可以減小經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ,即可以將紅色濾光片換成綠色濾光片,選項(xiàng)D正確答案:(1)0.254.8×107(2)D

13.(10分)如圖所示,某同學(xué)為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目,在半徑為r的圓形軟木片中心垂直插入一枚大頭針,并將其放入水中.已知水的折射率為43,為了保證表演成功,需在水面上方各處均看不到大頭針,求大頭針末端離水面的最大距離解析:大頭針反射的光在水面發(fā)生全反射時(shí),在水面上方各處均看不到大頭針,設(shè)臨界角為C,由臨界角與折射率的關(guān)系得sinC=1n=3由幾何關(guān)系得sinC=rr2+h答案:7314.(12分)激光已經(jīng)深入到我們生活的各個(gè)方面.某物理小組利用激光束測(cè)量玻璃對(duì)激光的折射率和利用雙縫干涉測(cè)量激光的波長.(1)如圖所示,在水平面上方適當(dāng)位置固定激光光源,使其發(fā)射與水平面成30°角斜向下的激光,在水平光屏上M點(diǎn)呈現(xiàn)一小光斑.放入一塊平行于水平面的長方體玻璃磚,激光光斑移至水平光屏上的N點(diǎn).測(cè)得玻璃磚厚度d=3cm,MN的長度b=2cm.根據(jù)以上信息,求該玻璃對(duì)激光的折射率n.

(2)為測(cè)量該激光的波長,將激光垂直射向間距為d的雙縫(每個(gè)縫的寬度很窄,寬度可忽略),在雙縫后面距離為l處的光屏上可以觀察到干涉條紋.現(xiàn)使測(cè)量頭的分劃板中心刻線與條紋的中心對(duì)齊,經(jīng)測(cè)量得出5條亮條紋之間的距離為a,求該激光的波長.解析:(1)如圖所示,設(shè)折射角所對(duì)的邊的長度為x,激光入射角i=90°30°=60°,由幾何關(guān)系知sini=x+sinr=xx2+d聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得n=3.(2)5條亮條紋之間的距離為a,則相鄰兩條亮條紋之間的距離Δx=a4由條紋間距公式Δx=ldλ得λ=ad答案:(1)3(2)

ad15.(14分)如圖所示,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,S1和S2為雙縫,P是光屏上的一點(diǎn),已知P點(diǎn)到S1、S2的距離之差為2.1×106m,已知A光在折射率為1.5的介質(zhì)中波長為4×107m,B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×107m,當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí),臨界角為37°,分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn).

(1)A、B光在P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋?(2)若讓A光照射S1,B光照射S2,試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象.解析:(1)設(shè)A光在空氣中的波長為λ1,在介質(zhì)中的波長為λ2.由n=cv=λ1λ2