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    人教版高中物理选择性必修第一册第4章光单元评价基础通关练含答案

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    选择性必修 第一册第四章 光综合与测试练习

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    这是一份选择性必修 第一册第四章 光综合与测试练习,共12页。试卷主要包含了单项选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
    单元素养评价(四)(第四章)(75分钟 100分)一、单项选择题:共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。1.如图所示,一光束包含两种不同频率的单色光,从空气射向平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是(  )A.a光的频率小于b光的频率B.出射光束a、b一定相互平行C.a、b两色光从同种玻璃射向空气时,a光发生全反射的临界角大D.用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距【解析】选B。作出光路图如图所示,可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大,则a光的折射率较大,频率较大,故A错误;因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等,根据几何知识可知出射光束一定相互平行,故B正确;因为a光的折射率较大,根据sin C=,则知a光的临界角小,故C错误;a光的频率较大,则波长较小,根据干涉条纹间距公式Δx=λ知,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故D错误。故选B。2.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差Δx=1 μm,若用频率f1=6.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz 的单色光垂直照射双缝,则(  )A.用频率为f1的单色光照射双缝时,P点出现暗条纹B.用频率为f2的单色光照射双缝时,P点出现亮条纹C.用频率为f1的单色光照射一条狭缝,并用频率为f2的单色光照射另一条狭缝时,不出现干涉条纹D.用频率为f1的单色光照射一条狭缝,并用频率为f2的单色光照射另一条狭缝时,出现暗条纹【解析】选C。λ1 m=5×10-7 m、λ2 m=4×10-7 m,而n1=4,可见用频率f1的单色光照射时,双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的偶数倍,即波长的整数倍,会出现亮条纹,故A错误;n2=5,可见用频率f2的单色光照射时,双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍,会出现暗条纹,故B错误;因为两种单色光频率不同,所以两种单色光相遇不会产生干涉现象,故C正确,D错误。3. (2021·扬州高二检测)如图所示为双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏。用单色光从左侧照射单缝S时,可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是(  )A.减小双缝间的距离,干涉条纹间的距离减小B.增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大C.若换作波长更长的单色光照射,干涉条纹间的距离减小D.若换作白光照射,光屏上不出现条纹【解析】选B。根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知,减小双缝间的距离,即d变小,则干涉条纹间距增大,选项A错误;根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知,增大双缝到屏的距离,即l增大,干涉条纹间距增大,选项B正确;根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ知,若换作波长更长的单色光照射,干涉条纹间的距离增大,选项C错误;换作白光照射,光屏上将出现彩色条纹,选项D错误。4.如图所示,一束光由空气射入某种介质,该介质的折射率等于(  )A.     B.C.      D.【解析】选C。根据折射定律可得n=,故选项C正确。5.(2021年福建适应性测试)在图示的双缝干涉实验中,光源S到缝S1、S2距离相等,P0为S1S2连线中垂线与光屏的交点。用波长为400 nm的光实验时,光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹),P处呈现第3条亮条纹。当改用波长为600 nm的光实验时,P处将呈现(  )A.第2条亮条纹      B.第3条亮条纹C.第2条暗条纹     D.第3条暗条纹【解析】选A。设两缝间距离为d,双缝到光屏间的距离为L,双缝干涉中相邻亮条纹间的中心间距为Δx=λ,P处为第三条亮条纹,PP0=3Δx=1 200 nm,第2次实验波长为600 nm,Δx′=λ′=600 nm,PP0=20x′,所以为第2条亮条纹。 6.(2019·北京高考)利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是(  )A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大 D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大【解析】选A。单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮,往两边变窄,双缝干涉图样是明暗相间的条纹,条纹间距相等,条纹宽度相等,结合图2甲、乙可知,甲对应单缝,乙对应双缝,故A正确,B、C、D错误。7.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以(  )A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光【解析】选C。根据光的干涉产生的条纹间距满足该关系Δx=,可知,增加S1与S2的间距,条纹间距减小,A选项错误;减小双缝到屏的距离,条纹间距减小,B选项错误;将绿光换成红光,波长增加,条纹间距增大,C选项正确;绿光换成紫光,波长变小,条纹间距减小,D选项错误。8.如图所示,容器中盛有水,PM为水面,从A点发出一束白光,射到水面上的O点后,白光发生了折射照到器壁上a、b之间,对应a、b两种颜色的单色光,则(  )A.由A到O,a光的传播时间大于b光的传播时间B.若发光点A不变而入射点O向左移,则b光可能发生全反射C.光束a的临界角较小D.用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验,a光的条纹间距较宽【解析】选D。由题图可知,两光在水中的入射角度相同,而a光在空气中的折射角度较小,故可知a光的折射率要小于b光的折射率,由v=可知,a光的传播速度要大于b光,故A到O,a光的传播时间小于b光的传播时间,故选项A错误;发光点A不变而入射点O向左移,则入射角减小,不会发生全反射,故选项B错误;根据sin C=可知a光的临界角较大,故选项C错误;a光的折射率小,频率小,波长长,由Δx=λ可得用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验,a光的条纹间距较宽,故选项D正确。9.一束自然光通过起偏器照射到光屏上,则图中光屏上不发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)(  )【解析】选C。 自然光通过起偏器后成为偏振光,当偏振光的振动方向与偏振方向平行时能够通过,否则不能通过,所以选择C。10.对如图所示的图片、示意图或实验装置图,下列判断正确的是(  )A.甲图是小孔衍射的图样,也被称为“泊松亮斑”B.乙图是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度C.丙图是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍,则P处是亮条纹D.丁图是薄膜干涉现象的实验装置图,在附有肥皂膜的铁丝圈上,出现竖直干涉条纹【解析】选B。甲图是小孔衍射的图样,而“泊松亮斑”是圆板衍射,故不是“泊松亮斑”,故A错误;乙图是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整,故B正确;丙图是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍,则P是亮条纹,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍,则P是暗条纹,故C错误;丁图是薄膜干涉现象的实验装置图,在附有肥皂膜的铁丝圈上,出现水平干涉条纹,故D错误。11.△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示,由此可知,下列说法错误的是(  )A.棱镜内a光的传播速度比b光的大B.玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率C.a光的频率比b光的高D.在同一双缝干涉装置实验中,a光干涉条纹宽度大于b光干涉条纹宽度【解析】选C。由光路图看出,光线b在NO面上发生了全反射,而光线a在MO面上没有发生全反射,而入射角相同,则知b光的临界角小于a光的临界角,由sin C=分析得知,玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,由v=得知棱镜内a光的传播速度比b光大,故A、B正确;由于玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,则a光的频率比b光的低,故C错误;玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率,则a光的波长比b光的长,由Δx=λ可知,在同一双缝干涉实验装置中,a光干涉条纹宽度大于b光干涉条纹宽度,故D正确。二、非选择题:共5题,共56分。12.(15分)做测定玻璃折射率实验时,同学们被分成若干实验小组,以下是其中两个实验小组的实验情况:(1)甲组同学在实验时,用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sin i­sin r图像如图甲所示,则下列判定正确的是__________。A.光线是从空气射入玻璃的B.该玻璃的折射率约为0.67C.该玻璃的折射率约为1.5D.该玻璃置于空气中时临界角约为45°(2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系,再在y<0区域放入某介质(以x轴为界面),并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点,它们的坐标分别为A(8,3)、B(1,-4)、C(7,-4),则:①入射点O′(图中未标出)的坐标为__________;②通过图中数据可以求得该介质的折射率n=__________。【解析】(1)由图甲可知,入射角大于折射角,故可知,光线是从空气射入玻璃的,故A正确;由n=可知,玻璃的折射率n=≈1.5,故B错误,C正确;由sin C=可知,临界角的正弦值为0.67,故D错误;(2)①画出三条光线如图所示。根据折射光线与入射光线的对称性,可知,入射点O′的横坐标为x= cm=4 cm,故入射点O′的坐标为(4,0)。②设入射角为i,折射角为r。根据数学知识得:sin i==0.6,sin r==0.8所以该介质的折射率:n=答案:(1)A、C (2)①(4,0) ②13.(6分)(2021年广东适应性测试)如图所示,救生员坐在泳池旁边凳子上,其眼睛到地面的高度h0为1.2 m,到池边的水平距离L为1.6 m,池深H为1.6 m,池底有一盲区。设池水的折射率为,当池中注水深度h为1.2 m和1.6 m时,池底盲区的宽度分别是多少。【解析】注水深度h1=1.6 m时,光路图如图1所示。由几何关系得:tan α=(1分)解得α=53°(1分)由n=(1分)解得θ=37°由几何关系得:x1=h1tan θ=1.2 m(1分)注水深度h2=1.2 m时,光路图如图2所示仍有α=53°,θ=37°(1分)由几何关系得:x2=(H- h2)tan α+ h2tan θ=1.43 m(1分)答案:1.43 m 1.2 m14.(8分)为测量水晶印章的折射率,某同学在水平桌面铺上一张白纸,然后将印章立放在白纸上,用红色激光笔从O点照射该印章的一个侧面,激光所在的竖直平面与印章的右侧面垂直,其正视图如图所示。已知该印章的水平截面是d=3 cm的正方形,当光以θ=60°的入射角向右侧面照射时,印章右侧的白纸上出现了两个亮点M和N(M点位于N点的右方),测得两亮点间的距离s=2 cm,不考虑光在印章表面的多次反射。(1)作出光从O点入射至形成M、N两亮点的光路图;(2)求水晶印章对红色光的折射率n。【解析】(1)光路如图所示(2分)(2)设O1、O2分别为射入印章的光线在后表面的反射点及前表面的折射点,r为折射角,根据反射定律和折射定律可知,射向纸面的两光线互相平行。O1、O2两点间的距离关系有OO2=s tan θ(1分)OO2=2d tan r(1分)解得:r=30°(1分)水晶印章对红色光的折射率nn=(2分)解得:n=(1分)答案:(1)见解析图 (2)15.(12分)一赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6 m,尾部下端Q略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8 m处有一浮标,示意如图。一潜水员在浮标前方s2=3.0 m处下潜到深度为h2=4.0 m时,看到标记刚好被浮标挡住,此处看不到赛艇尾端Q;继续下潜Δh=4.0 m,恰好能看见Q。求:(1)水的折射率n;(2)赛艇的长度l。(可用根式表示)【解析】(1)标记P的光路如图(3分)n=。(2分)(2)Q点恰好被看到,则折射角为临界角Csin C=(4分)解得:l=(-3.8) m。(3分)答案:(1) (2)(-3.8) m16.(15分)如图所示,半圆形玻璃砖的半径为R,光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直,一单色光与竖直方向成α=30°角射入玻璃砖的圆心O,在光屏上出现了一个光斑,玻璃对该种单色光的折射率为n=,光在真空中的传播速度为c,求:(1)光屏上的光斑与O点之间的距离;(2)光进入玻璃砖后经过多少时间到达光屏;(3)使入射光线绕O点沿逆时针方向旋转,为使光屏上的光斑消失,至少要转过多少角度?【解析】(1)作出光路如图所示,由折射定律有n=(2分)代入数据得r=45°(2分)光斑与O点之间的距离s=R(1分)(2)设光在玻璃砖中的速度为v,则v=(2分)光在玻璃砖中的传播时间t1(2分)光从O点到达光屏的时间t2(2分)光进入玻璃砖后到达光屏的时间t=t1+t2(1分)(3)当光在界面处发生全反射时光屏上的光斑消失,故sin C=(2分)即入射角α′=C=45°时光斑消失,入射光线至少要转过的角度为15°。(1分)答案:(1)R (2) (3)15°   

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