2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷5（含解析）

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2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷5（含解析）一、单选题（共28分）1．下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是（　　）A．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮B．雨后的彩虹C．透过昆虫的翅膀看阳光呈显彩色D．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色2．在测定玻璃的折射率实验中，为了减小实验误差，以下说法错误的是 （　　）A．玻璃砖的宽度应大些B．入射角应尽量小些C．大头针应垂直插在纸面上D．大头针P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些3．一横截面为等腰直角三角形的三棱镜如图所示，光线（含红光和紫光）从一直角边垂直射入，已知棱镜对红光的折射率为1.5，图中画出的、、三条光线可能存在也可能不存在，则下列说法正确的是（　　）A．光存在且是紫光的出射光 B．光存在且是红光的出射光C．光存在且是红光的出射光 D．光存在且是红光和紫光的出射光4．可见光在空气中波长范围是4 400A到7 700A，即4.4×10－4 mm到7.7×10－4 mm，下面关于光衍射条件的说法正确的是（　　）A．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才能观察到明显的衍射现象B．卡尺两脚间的狭缝在小到0.2 mm以下时，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象C．卡尺两脚间的狭缝在小到0.4 mm以下时，通过它观察到线状白炽灯丝，有明显的衍射现象D．光的衍射条件“跟光的波长可以相比”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射5．用白炽灯通过双缝干涉实验装置得到彩色干涉条纹，若在光源与单缝之间加上红色滤光片后（　　） A．干涉条纹消失 B．中央条纹变成红色C．中央条纹变成暗条纹 D．彩色条纹中的红色条纹消失6．某透明均匀介质的截面图如图所示，直角三角形的直角边BC与半圆形的直径重合，∠ACB=30°，半圆形的半径为R，一束光线从E点射入介质，其延长线过半圆形的圆心O，且E、O两点距离为R，已知光线在E点的折射角为30°，真空中的光速为c，则（　　）A．该介质折射率为B．该介质折射率为C．光线在该透明均匀介质中运动的时间为D．光线在该透明均匀介质中运动的时间为7．人在平面镜前看到站在自己身边朋友在镜中的像时，虽然上下不颠倒，左右却互换了。今将两块相互平行的平面反射镜如图放置，观察者A在图示右侧位置可看到站在图示左侧位置的朋友B，则A看到的像必定是（　　）A．上下不颠倒，左右不互换B．上下不颠倒，左右互换C．上下颠倒，左右不互换D．上下颠倒，左右互换二、多选题（共12分）8．如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　）A．射到Q点的光在玻璃中的传播速度较小，波长较短B．若稍微增大入射角，射出c板后的两束单色光与入射光不平行C．若射出后的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小D．若稍微增大入射角，光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射9．某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图所示。则下列说法正确的是（　　） A．P1P2与P3P4两条直线平行B．他测出的折射率偏大C．P1P2与P3P4两条直线不平行D．他测出的折射率不受影响10．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，为使光屏上单色光的条纹间距减小，可采取的措施是（　　）A．换用缝距大些的双缝片B．适当调大双缝与屏的距离C．换用缝距小些的双缝片D．适当调小双缝与屏的距离三、实验题（共15分）11．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离L=700mm。接通电源使光源正常工作。（1）M、N、P三个光学元件依次为______。A．滤光片、单缝片、双缝片       B．滤光片、双缝片、单缝片C．偏振片、单缝片、双缝片       D．双缝片、偏振片、单缝片（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数x1=____mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丁中游标卡尺上的读数x2=___mm。　　（3）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离Δx=_____，进而计算得到这种色光的波长λ=____nm。（4）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如下图所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节______。A．仅左右转动透镜          B．仅旋转滤光片C．仅拨动拨杆          D．仅旋转测量头12．双缝干涉实验（1）实验过程：让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生___________（2）实验现象：在屏上得到___________的条纹。（3）出现明暗条纹的判断①亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的___________ （填“奇”或“偶”）数倍时，出现亮条纹。②暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的___________ （填“奇”或“偶”）数倍时，出现暗条纹。四、解答题（共45分）13．如图所示，在水面下方处有一个与水面平行的圆盘状发光盘，圆盘半径。由圆盘边缘上A点发出的某条光线射到水面上，当其入射角为时，其折射光与水面的反射光线恰好垂直，求：（i）水对此单色光的折射率n；（ii）水面上有光线射出的区域面积S。14．如图所示，折射率n＝ 的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方，其平面AB与MN的距离h＝10 cm。一束单色光沿图示方向射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上的O′点。现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动，光屏上的折射光线光点距O′点的距离最远时，求：（1）此时玻璃砖转过的角度；（2）光屏上的折射光线光点距O′点的最远距离。15．查阅资料，简述菲涅耳圆孔衍射。16．某同学设计了一种测量大玻璃砖折射率的方法，首先测量玻璃砖的厚度h，用碳素笔在玻璃砖底面中心点一个小黑点，把玻璃砖放置在水平桌面上，用白纸做一个圆形的遮光片，把遮光片放置在恰当位置，使之恰好从玻璃砖上方向下方看，各个方向均不能看到黑点，他测量了遮光片的半径为r，如图所示。（1）请表示玻璃砖的折射率；（2）人的瞳孔直径约为2~5 mm，当α很小时。去掉遮光片，人自黑点正上方向下观察黑点，估算看到的黑点距上表面的距离大小（使用表示）。
参考答案1．D【解析】【详解】A．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故A错误；B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故B错误；C．透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故C错误；D．油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故D正确。故选D。2．B【解析】【详解】ACD．玻璃砖的宽度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，ACD说法正确；B．入射角不能太大也不能太小，入射角太小时，测量误差较大，B说法错误。故选B。3．D【解析】【详解】A．棱镜对红光的折射率为1.5，根据可知红光的临界角小于，紫光的临界角也小于，由图知，入射角等于，红光和紫光均发生全反射，a光不存在，故A错误；BCD．根据反射定律，c光不存在，光存在且是红光和紫光的出射光，故BC错误，D正确。故选D。4．C【解析】【详解】障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射，但光并没有机械波那么苛刻，缝的宽度太小时，透过的光太弱，不容易观察到衍射现象，通常情况下，缝的宽度在0.4mm左右时，光的衍射现象比较明显，ABD错误，C正确。故选C。5．B【解析】【详解】A．加上红色滤光片后，在双缝中得到是频率相同的红光，因此能发生干涉现象，干涉条纹仍然存在，故A错误；B．加上红色滤光片后，发生干涉的是红光，故中央条纹变成红色，故B正确；C．在中央条纹，满足光程差为零，则是明条纹，并不会变成暗条纹，故C错误；D．得到白光的干涉条纹后，在光源与单缝之间加上红色滤光片，通过光缝的光是红光，由于红光的频率相同，则能发生干涉，但不是彩色条纹，而是明暗相间的红色条纹，故D错误。故选B。6．B【解析】【详解】 AB．由于则为等腰三角形，∠OEC也为30°，所以入射角有设折射角为，根据折射定律，有A错误，B正确；CD．根据几何关系，可知∠OED=30°则折射光线ED平行于AB，可得光在介质中的传播速度为传播时间为联立得到C、D错误；故选B。7．A【解析】【详解】人在平面镜前看到站在自己身边朋友在镜中的像时，上下不颠倒，左右却互换了，如上图观察者A在图示右侧位置可看到站在图示左侧位置的朋友B，B经过两次平面镜成像，先左右互换一次再左右互换一次，所以两次成像后就没有左右互换了，所以A正确；BCD错误；故选A。8．CD【解析】【详解】A．根据红光和蓝光的折射率特点，P点出射的应该是蓝光，Q点出射的应该是红光，由可知，红光在玻璃中的折射率小，因而其在玻璃中的传播速度较大，波长较长，A错误；B．根据光的折射规律，画出光线经过两平行玻璃砖折射后的光路图由几何关系可知在平行玻璃板上下两侧的入射光线和出射光线应该是平行的，即使平行玻璃板增加到三块，这个规律仍然存在，故射出板后的两束单色光仍与入射光平行，B错误；C．由可知，蓝光形成干涉条纹的间距小，故C正确；D．光从空气射入平行玻璃板时入射角大于折射角，入射角达不到90°，则玻璃中的折射角就小于全反射临界角，根据光路可逆性，光从b板上表面射入到其下表面时，其入射角也一定小于全反射临界角，故在该界面上不可能发生全反射，D正确。故选CD。9．CD【解析】【详解】AC．根据折射定律有玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，则故故P1P2与P3P4两条直线不平行，故A错误，C正确；BD．根据插针法测定玻璃砖的折射率的原理，折射率是由算出，即使P1P2与P3P4两条直线不平行，也不影响对 的测量，测出的折射率不会受影响，故B错误，D正确。故选CD。10．AD【解析】【详解】“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光屏上单色光的条纹间距为AC．由上述分析可知，增大双缝间距，条纹间距减小，减小双缝间距，条纹间距变大，故C错误A正确；BD．由上述分析可知，增大双缝与屏的距离，条纹间距变大，减小双缝与屏的距离，条纹间距变小，故B错误D正确。故选AD。11．     A     1.16     15.02     2.31 mm     660     D【解析】【详解】（1）[1]双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹，故M、N、P依次为滤光片、单缝片、双缝片。故选A。（2）[2][3] 图乙中游标卡尺的主尺读数为1mm，游标读数为0.02 mm×8=0.16mm所以最终读数为x1=1.16 mm；图丁中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02 mm×1=0.02mm所以最终读数为x2=15.02 mm。（3）[4][5]两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx=mm=2.31mm根据Δx=λ，得λ=m=6.6×10-7m=660nm（4）[6]旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故D正确。12．     干涉现象     明暗相间     偶     奇【解析】【详解】（1）[1]两列光波互相叠加会发生干涉现象。（2）（3）[2][3]两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时，两列光波相互加强，出现明条纹；两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光波相互削弱，出现暗条纹。在屏上得到明暗相间的条纹。13．（i）；（ii）【解析】【详解】（i）由A点发出的某光线的光路图如图所示 当入射角时，反射角也为30°，反射光线与折射光线恰好垂直，则折射角，由折射定律得代入数据解得（ii）设光从水面射出的临界角为C，则有B点发出的光射出水面的区域为圆，设其半径为R，则由几何知识可知代入数据得水面上有光线射出的区域为圆形区域，半径为，则区域面积为解得14．（1）；（2）【解析】【详解】（1）如图所示，设此时玻璃砖转过的角度为时， 光屏上的折射光线光点距O′点的距离最远，记下此时光点位置A，此时光线玻璃砖的平面上恰好发生全反射，由折射定律有解得由几何关系可知所以此时玻璃砖转过的角度。（2）光点A到距O′点的最远距离为15．见解析【解析】【详解】光源发出的光束照向一小圆孔时，只要小孔的直径小到可以与光的波长相比拟时，光束通过小孔就能产生圆孔衍射图样，光屏上出现一圈一圈明暗相间的同心圆环。波长越长、圆孔越小，衍射现象越明显，衍射范围越大；圆孔越小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱；圆孔衍射进一步证明了光是一种波。16．（1）；（2）【解析】【分析】本题考查光的折射和全反射。【详解】（1）如图甲所示当入射角等于临界角C时，光线发生全反射由几何关系得所以（2）去掉遮光片后，人眼在观察时的光路图如图乙所示由折射定律得因为瞳孔直径d很小，所以都很小，有由几何关系得所以估算看到的黑点距上表面的距离大小