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6（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6（含解析）一、单选题（共28分）1．如图1是用光传感器研究激光通过单缝或双缝后光强分布的装置图，铁架台上从上到下依次为激光光源、偏振片、缝、光传感器。实验中所用的单缝缝距为，双缝间距为。光源到缝的距离为，缝到传感器的距离为，实验得到的图像如图2、图3所示，则（　　） A．题图2所用的缝为双缝，题图3所用的缝为单缝B．旋转偏振片，题2、题3两幅图像不会发生明显变化C．仅减小缝到传感器的距离，题2、题3两幅图像不会发生明显变化D．实验中所用的激光波长约为2．一个人站在湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是（　　）A．在鱼真实位置的正上方某处B．在鱼真实位置下方偏向观察者的某处C．在鱼真实位置上方偏向观察者的某处D．所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置3．海洋动物园的水下有各种各样的动物、景观，现将其简化为如下模型；如图所示，一个口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发红光小球，则（　　） A．小球必须位于缸底中心才能从玻璃缸侧面看到小球B．小球所发出的红光可以从水面任何位置出射C．小球所发出的红光从水中进入空气后传播速度增大D．若小球发出的是蓝光，则水面上有光射出的区域增大4．如图所示，为一等腰直角棱镜的横截面，其材料的折射率为，同一颜色的光线1、2、3都平行入射到面，经面反射后都能从面射出。不考虑光在棱镜内的多次反射，则下列叙述错误的是（　　）A．三条光线都在面上发生全反射B．三条光线在面上射出后仍平行C．从射出后，光线从上到下的顺序为3、2、1D．若光线3绕入射点逆时针转过一小角度，则可能从面射出棱镜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．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7．一个军事设施的观察孔，如图所示，其宽度L=30 cm，厚度d=30cm，为了扩大观察视野，将折射率为n=的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后，军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是 （　　） A．60° B．90° C．120° D．180°二、多选题（共12分）8．下列说法正确的是（　　）A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C．水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生全反射D．全息照相机主要利用了光的衍射现象E．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的折射＋全反射现象9．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10．关于光的反射与折射，以下说法正确的是（　　）A．光发生反射时，光的传播方向一定改变B．光发生折射时，一定伴随着反射现象C．光发生反射时，光的传播方向可能偏转90°D．光发生反射时，一定伴随着折射现象三、实验题（共15分）11．在“测定玻璃的折射率”的实验中：（1）在白纸上放好平行玻璃砖，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，用P3挡住P1、P2的像，用P4挡住P3及_____。（2）某同学实验中作出光路图如图所示，此玻璃的折射率计算式为n=_____（用图中的θ1、θ2表示）。（3）如图所示，玻璃砖两个界面不平行，在bb′一侧透过玻璃砖观察，可以看到P1和P2的像，是否依然可以借助上述方法测出折射率？请说出理由_____。（4）如图所示，玻璃砖两个界面不平行，在bb′一侧透过玻璃砖观察，可能看不到P1和P2的像，请分析原因_____。12．用“插针法”测定透明半圆柱形玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，下面4个图中P1、P2、P3和P4是4个学生实验时插针的结果。A． B．C． D． （1）在这4个图中，肯定把针插错了的是______。（2）在这4个图中，可以比较准确地测出玻璃砖的折射率的是______，计算折射率的公式是______。（对右侧面用θ1表示入射角，θ2表示折射角）四、解答题（共45分）13．如图所示，深H=2.0m的游泳池注满水，池底有一点光源P，它到池边的水平距离为L=3.5m。一个小孩站在池边观察，他的眼睛到地面的高度为h=1.5m，点光源发出的光经水面上离池边距离l=2.0m的Q点折射后恰好射入小孩的眼睛。（1）若小孩从点光源的正上方向下观察，他看到的点光源与水面的距离为多少；（2）若点光源以速度v=0.5m/s向上运动，试写出水面上光斑的面积随时间的变化关系式。14．什么是平行光束?什么是同心光束?什么是发散光束?什么是会聚光束?15．查阅资料，简述牛顿环的产生原理。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．D【解析】【详解】A．由干涉、衍射图样特点可知题图2所用的缝为单缝，题图3所用的缝为双缝，A错误；B．激光是偏振光，故旋转偏振片，题2、题3两幅图像会发生明显变化，B错误；C．由可知，仅减小缝到传感器的距离，题2、题3两幅图像会发生明显变化，C错误；D．由可知，实验中所用的激光波长约为D正确；故选D。2．C【解析】【详解】如图所示画出光路图 所以这个人看到的鱼的位置在鱼真实位置上方偏向观察者的某处，故C正确，ABD错误。故选C。3．C【解析】【详解】A．放置在缸底任何位置的小球，发出的光一定会有一部分沿水平方向射向侧面，即垂直射向侧面时，传播方向不变，人可以从侧面看见小球，故A错误；B．当小球所发出的光射向水面，入射角较大时会发生全反射，所以不能从水面的任何位置射出，故B错误；C．当光从水中进入空气后，由知，n变小，传播速度变大，故C正确；D．换成蓝光，频率增大，折射率增大，蓝光发生全反射的临界角减小，则有光射出的圆形区域的半径减小，故D错误。故选C。4．D【解析】【详解】A．光线射到AB面上的折射角为则r=30°因临界角则C=45°而射到AB面上的入射角为75°>C，则三条光线都在面上发生全反射，选项A正确；B．由几何关系可知，光线射到AC面上的入射角仍为30°，从AC射出时的折射角仍为45°，则三条光线在面上射出后仍平行，选项B正确；C．根据光路图可知，光线1射到BC边上时的位置离C点最近，则从射出后离C点最近，则从射出后光线从上到下的顺序为3、2、1，选项C正确；D．若光线3绕入射点逆时针转过一小角度，则在AB面上的入射角变大，折射角变大，光线射到BC边上的入射角大于75°，仍能在BC边发生全反射，不可能从面射出棱镜，选项D错误。此题选择不正确的选项，故选D。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．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。7．B【解析】【详解】军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。由几何关系有sin r==解得r=30°根据折射定律有=n解得i=45°则最大张角为θ=2i=90°故选B。8．ABE【解析】【详解】A．岸边物体的反射光经过水的折射进入鱼的眼睛，根据折射定律，折射角小于入射角，鱼看到的虚像将在实像之上，A正确；B．光纤通信是应用光的全反射来传播信号的，为了保证光在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率要比外壳的大，B正确；C．光线从气泡射向水中时是从光疏介质到光密介质，不能发生全反射，C错误；D．全息照相机主要利用了光的干涉现象，D错误；E．大气在竖直方向密度不同，折射率不同，光线会发生折射，当入射角增大至临界角后发生全反射，出现蜃景，E正确。故选ABE。9．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。10．ABC【解析】【详解】A．光发生反射时，光的传播方向一定改变，有人认为当入射角为时，也就是光线垂直界面入射时，反射角为零，光线不改变方向，实际上光的传播方向改变，选项A正确；C．当入射角为时，反射角也为光的传播方向偏转90°，选项C正确；BD．光发生折射时，一定伴随着反射现象，而当发生全反射现象时，只有反射现象而无折射现象，故B正确，D错误。故选ABC。11．     P1、P2的像          可以，理由见解析     经过P1、P2的光线在bb′上发生全反射【解析】【分析】【详解】（1）[1]根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像；（2）[2]玻璃的折射率计算式为（3）[3]玻璃砖的两个光学面不平行，只能造成出射光线与入射光线一定不平行，但仍可以测出折射角和入射角，根据计算折射率；（4）[4]玻璃砖的两个光学面不平行，有可能光线在bb′上发生全反射，即在bb′一侧透过玻璃砖观察不到像。12．     A     D     n=【解析】【详解】（1）[1]将P1、P2连线看作入射光线，P3、P4连线看作出射光线，题图A中，光线从玻璃砖射出后肯定会发生偏折，图中的针肯定插错了。（2）[2][3]要比较准确地测定折射率，折射角不能太大，也不能太小，更不能为零，所以能比较准确地测定玻璃砖的折射率的为D；计算折射率的公式是n=13．（1）1.5m；（2），其中【解析】【详解】（1）画出光路如图由几何关系可知则折射率   根据如图所示的光路图。在点光源正上方观察时，α、β都很小。根据折射定律有 由几何关系可得∠AP′B=β，∠APB=α又因为在θ角很小时，近似认为tanθ=sinθ则tanβ≈sinβtanα≈sinα故即 （2）临界角水面上光斑的半径为面积为解得其中14．见解析【解析】【详解】由平行光线组成的一束光线叫平行光束；点光源发出的是球面波，这所有的球面波对应的光束圆心在同一点，这样的光束叫同心光束； 从光源发出的光线向四周发出，其反向延长线交于一点，这样的光束叫发散光束；延长后可以相交的光线叫会聚光束。15．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心环，叫做牛顿环。凸透镜的凸球面和玻璃板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气薄膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。【解析】【详解】将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心环，叫做牛顿环。凸透镜的凸球面和玻璃板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。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。