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8（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8（含解析）一、单选题（共28分）1．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2．在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（　　）A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移3．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4．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5．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（　　）A．一部分在F点反射，一部分出射B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长6．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是（　　）A．用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹B．用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C．用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹D．用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹7．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO'为直径MN的垂线。足够大的光屏盯紧靠在玻璃砖的左侧且垂直于MN。一细束单色光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO'夹角为θ。已知半圆形玻璃砖半径R＝20cm，该玻璃砖的折射率为n＝。刚开始θ角较小时，光屏EF上出现两个光斑（图中未画出）。现逐渐增大θ角，当光屏EF上恰好仅剩一个光斑时，这个光斑与M点之间的距离为（　　）A．10cm B．10cm C．20cm D．20cm二、多选题（共12分）8．一束复色光由空气斜射向平行玻璃砖，入射角为θ，从另一侧射出时分成a、b两束单色光，如图所示，下列说法正确的是（　　）A．在该玻璃中a光的传播速度比b光的大B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大C．a光比b光更容易发生明显的衍射现象D．增大θ（θ<90°），a、b两束光可能不会从另一侧射出E．a光从该玻璃射向空气时的临界角比b光的大9．全反射是自然界里常见的现象，下列与全反射相关的说法正确的是（　　）A．光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射B．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量C．如果条件允许，光从光疏介质射向光密介质时也可能发生全反射D．只有在入射角等于临界角时才能发生全反射10．用自然光照射一间距为0.5mm的双缝，在其后距离为1.00m处的光屏上得到彩色条纹，已知红光和紫光的波长分别为，。则下列说法正确的是（　　）A．干涉条纹的中央亮纹是白色条纹B．两个相邻红色条纹的中心间距与两个相邻紫色条纹的中心间距之差为0.72mmC．若测得某色光第11条亮纹与第1条亮纹的中心间距为11mm，则该光的波长为D．如果仅增大双缝到光屏的距离，则所有色光的条纹间距均会减小E．在彩色条纹中，紫色的条纹间距最大三、实验题（共15分）11．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为d，测得双缝到屏幕的距离为L，第1条到第5条亮条纹中心间的距离为x，则红光的波长可以表示为 ______ 。12．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10－4m，则相邻两明条纹中心间距为________m。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的________（选填“长”或“短”），其他条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的________（选填“大”或“小”）。在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。 （1）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置B．干涉条纹与双缝垂直C．干涉条纹疏密程度与双缝间距离有关D．干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是________。（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm。 （3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）实际值。四、解答题（共45分）13．如图所示，清澈的湖面下S处有一条小鱼，S到水面的距离h＝3 m，已知水的折射率为。求：（当θ很小时，sin θ＝tan θ）（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼的视深；（2）在湖面上能看到鱼的水域面积的半径。14．菲涅耳双棱镜也是获得相干光的一种方法，查阅资料，简述这种装置的特点。15．“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。如图所示，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，其横截面是底角为45°的等腰梯形，为中点，两平行光线1和光线2与平行，分别从和点射入棱镜，均在面上发生一次全反射后从面射出，其中光线1的出射点为中点（未画出）。已知光线在棱镜中的传播速度为真空中传播速度的，光在真空中的传播速度为，梯形上、下表面间的距离为。已知，求：（1）光线1在点的折射角。（2）光线2通过棱镜的时间。16．什么是全反射棱镜？全反射棱镜的原理是什么？
参考答案1．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。2．D【解析】【详解】本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光，由单缝S发出的光到达屏幕上P点下方某点光程差为零，故中央亮纹下移。选项D正确。3．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。4．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。5．B【解析】【分析】【详解】A．由几何关系知，AC面上的折射角为由，当光束射向F点时，入射角为67.5°将发生全反射，故A错误；C．根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；D．光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；B．当AC面上的入射角减小至零时，入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。故选B。6．C【解析】【详解】单色光f1的波长单色光f2的波长因P点到双缝的距离之差Δx=0.6μm=λ1所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹。又所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故ABD错误，C正确。故选C。7．C【解析】【详解】A. 当θ较小时，由于反射和折射现象，所以EF屏上拙现两个光斑。当θ逐渐增大到一个值C时，即θ＝C，光屏上两个光斑恰好变成一个（如图所示）说明此时光线恰好在MN面发生全反射，由临界角公式此时θ＝C，则设A为屏上光斑，在△OMA中由几何关系可知MO＝R＝20cmAO＝ cm且代入可得MA＝cm故C正确，ABD错误。故选C。8．ACE【解析】【详解】AB．由题图可看出，光线通过平行玻璃砖后，a光的偏折程度较小，b光的偏折程度较大，说明该玻璃对a光的折射率小于b光的折射率，由可知，在该玻璃中a光的传播速度比b光的大，但在真空中的传播速度相同，都为c，故A正确，B错误；C．a光的折射率较小，频率较低，波长较长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故C正确；D．由几何关系知光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理可知，光一定能从另一侧射出，故D错误；E．由可知，由于该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，所以a光的临界角更大，故E正确。故选ACE。9．AB【解析】【详解】AC．光只有从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，才能发生全反射，A正确，C错误；B．发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，B正确；D．光只有从光密介质射向光疏介质，且入射角等于临界角，恰好发生全反射，D错误。故选AB。10．ABC【解析】【详解】A．各种颜色的光均在光屏中央有一条亮纹，所以在光屏的中央复合色为白色，A正确；B．由相邻两个亮条纹的中心间距公式可知两个红色亮条纹的中心间距为同理，两个紫色亮条纹的中心间距为所以B正确；C．由可得代入题中数据可得该光的波长为C正确；D．由可知，其他条件不变，当l增大时，条纹间距增大，D错误；E．因所有可见光中，紫光的波长最小，由可知，在彩色条纹中紫光的条纹的间距最小，E错误。故选ABC。11．无【解析】【详解】[1]由题意知相邻两个亮条纹的中心间距又由公式得故红光的波长可以表示为。12．          长     大     ACD##ADC##CAD##CDA##DAC##DCA     0.701##0.702##0.703##0.704     大于【解析】【详解】[1]根据双缝干涉实验条纹间距公式代入数据解得[2]由电磁波谱可知，红光波长比黄光波长长。[3]根据双缝干涉实验条纹间距公式可知，同一实验装置用红光间距较大。（1）[4]AB．为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行，故B错误A正确；CD．根据条纹间距公式可知，条纹的疏密程度与双缝间距离，光的波长有关，故CD正确。故选ACD。（2）[5]由图乙可知，手轮上的示数为（3）[6]测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由图丙，根据几何关系可知，测量头的读数大于条纹间距的实际距离。13．（1） ；（2） 【解析】【详解】（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼时，光路如图所示由折射定律可知由几何关系可知解得（2）当从S发出的光在N点处发生全反射时，有则解得14．菲涅耳双棱镜由两块底面相合、顶角很小且相等的薄三棱镜构成，实际上是同一块玻璃磨制而成。单色光源S与双棱镜的棱脊平行，发出的光波经上下两棱镜折射后形成两束相干的折射光，它们可看作是从虚光源S1、S2发出的，在屏幕上可观察到干涉条纹。【解析】【详解】菲涅耳双棱镜由两块底面相合、顶角很小且相等的薄三棱镜构成，实际上是同一块玻璃磨制而成。单色光源S与双棱镜的棱脊平行，发出的光波经上下两棱镜折射后形成两束相干的折射光，它们可看作是从虚光源S1、S2发出的，在屏幕上可观察到干涉条纹。15．（1）；（2）【解析】【详解】已知光线在棱镜中的传播速度为真空中传播速度的，则折射率为光线1、2从入射时，由折射定律得折射角（2）折射光路如图所示 由几何关系可得，当光线2射到时，与的夹角为，在中，由正弦定理得据题解得，由几何关系得所以可得为的中点；在得解得，故在中，由正弦定理得，解得光线2在棱镜中的传播时间为联立解得16．见解析【解析】【详解】横面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。 图中的等腰直角三角形表示一个全反射棱镜的横截面，它的两个直角边AB和AC表示棱镜上两个互相垂直的侧面。如果光线垂直地射到AB面上，就会沿原来的方向射入棱镜，射到BC面上，由于入射角（45°）大于光从玻璃射入空气的临界角（42°），光会在BC面上发生全反射，沿着垂至于AC的方向从棱镜射出。如果光垂直的射BC面上，沿原方向射入棱镜后，在 AB、AC两个面上都会发生全反射，最后沿着入射时相反地方向入射时相反的方向从BC面上射出生活中很多地方都用到了这一原理，例如自行车尾灯，就利用了这一原理。