2024版高中同步新教材选择性必修第一册(人教版）物理 第四章 光 试卷

这是一份2024版高中同步新教材选择性必修第一册(人教版）物理 第四章 光，共8页。
第四章　光
全卷满分100分　考试用时90分钟。
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求)
1.一束光从真空进入某介质,如图所示。则下列判断中正确的是(　　)

A.该介质的折射率是sinαsinβ
B.该介质的折射率是cosαcosβ
C.α增大到90°时,反射光线可能消失
D.α减小时,折射光线可能先消失
2.甲图是用激光水平照射竖直圆珠笔中的小弹簧得到的衍射图样,它和乙图的DNA双螺旋结构的X射线衍射图样非常相似,我们常用衍射图样来分析事物的形状结构。请根据单缝衍射的实验规律,分析激光通过下列哪个小孔可得到丙图衍射图样(　　)
　　
　　　　　　　　　　　　
3.某同学在测玻璃的折射率时,把玻璃砖一边与aa'对齐,但另一条边bb'画得明显过宽,其他操作符合要求,则(　　)

A.折射角比实际值偏大,折射率比真实值小
B.折射角比实际值偏小,折射率比真实值大
C.折射角比实际值偏小,折射率比真实值小
D.折射角等于实际值,对折射率的测量没有影响
4.三块不同的透明材料叠加构成一体,一单色光在其中的传播路径如图所示,该单色光在三块材料中的传播速度依次为v1、v2、v3,下列关系式中正确的是(　　)

A.v1>v2>v3　　　　　　B.v3>v1>v2
C.v3>v2>v1　　　　　　D.v2>v1>v3
5.一圆柱形透明介质放在水平地面上,其横截面如图所示,O点为圆心,直径BC竖直,右侧半圆面镀银。一束光从A点水平向右射入介质,在A点的入射角为θ=60°,在镀银处发生一次反射后射出介质,且射出时光线水平向左,则该介质的折射率为(　　)

A.2　　　　B.3　　　　C.23　　　　D.22
6.如图,a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样,分析各图样的特点(黑色为亮条纹,a图样的亮纹间距比b图样的大,c图样中央亮纹比d图样宽)可以得出的正确结论是(　　)
　　　　　　　　　　　　
A.a、b是光的衍射图样,c、d为光的干涉图样
B.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
C.形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长短
D.同种介质对形成c图样的光的折射率比对形成d图样的光的折射率小
7.做测定玻璃的折射率实验时,用测得的多组入射角i与折射角r的数据作出sin i-sin r图像如图所示,则下列判断正确的是(　　)

A.光线从玻璃射入空气
B.该玻璃的折射率约为0.67
C.该玻璃的折射率约为1.5
D.该玻璃置于空气中时,光由玻璃射入空气发生全反射的临界角约为45°
8.图示为光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n=2,真空中光速为c,AB代表端面。一束单色光从玻璃丝的AB端面以入射角θ入射,若光能传播到另一端面,则(　　)

A.入射角θ≤45°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为2Lc
B.入射角θ≤45°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为2Lc
C.入射角θ≤90°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为26L3c
D.入射角θ≤90°,若θ=45°,光在光导纤维中传播时间为23L3c
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
9.如图所示,下列说法正确的有(　　)
　　　　　　　　　　
　　　　　　
A.如图甲,自然光由空气射向水面,反射光是偏振光
B.如图乙,照相机镜头表面涂上增透膜的原理和立体电影原理相同
C.拍摄图丙中玻璃橱窗中的物体,通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光
D.如图丁所示的衍射图样是由光照射一个不透光的圆盘得到的
10.光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度,图乙、丙所示是检查时观察到的干涉图样,下列说法正确的是(　　)
　
　
A.图甲中上板是标准样板,下板是待检查的光学元件
B.若换用频率更大的单色光,其他条件不变,则图乙中的干涉条纹变宽
C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹,说明被检查平面在该处出现了凸起
D.用单色光垂直照射图丁中的凸透镜,得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环
11.很细的一束光从真空沿AO方向入射到玻璃砖侧面的O点,进入玻璃砖后分成Ⅰ、Ⅱ两束光线,光路如图所示,以下分析正确的是(　　)

A.光束Ⅰ在玻璃中的传播速度较大
B.玻璃对光束Ⅱ的折射率较大
C.若光束Ⅰ为蓝光,则光束Ⅱ可能为黄光
D.逐渐减小入射角i,光束Ⅰ在玻璃砖的下表面先发生全反射
12.图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图,双缝S1和S2间距为0.80 mm,双缝到屏的距离为0.80 m,波长为500 nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上,在屏上形成干涉条纹。中心轴线OO'上方第一条亮纹中心位置在P1处,第三条亮纹中心位置在P2处,现有两只虫子分别从S1和S2同时出发,以相同速率10-3 m/s用最快路线飞到屏幕上某条纹上。下列说法正确的是(　　)

A.若二者都飞到O',它们所花时间一样
B.若二者都飞到P1,它们所花时间一样
C.若二者都飞到P2,它们所花时间相差1.5 ms
D.P1与P2相距1 mm
三、非选择题(本大题共6小题,共60分)
13.(8分)做“测量玻璃的折射率”实验时,同学们分成若干小组,以下是其中两个小组的实验情况:
　
(1)如图甲所示,P1、P2和P3是第一组同学实验时插针的位置,则P4应插在图中的　　　　(填“A”“B”或“C”)位置。 
(2)第二组同学选用坐标纸做实验,在纸上画一条直线AO,过O点作直线aa',使两条直线夹角为锐角。在AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针,放上半圆形玻璃砖,使其圆心与O重合,直径沿直线aa',然后插上P3、P4两枚大头针,以确定折射光线,其中确定P3大头针位置的方法应当是　　　　　　　 
　　　　　　　　　　　　。操作完成后,用圆规作一个以O为圆心的圆,如图乙所示,测出折射率n=　　　　(结果保留2位有效数字)。 
14.(9分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝中心间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作,发出白光。

(1)组装仪器时,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,则　　　　。 
A.可观察到水平方向的干涉条纹
B.可观察到竖直方向的干涉条纹
C.看不到干涉现象
(2)若取下滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中　　　　。 
A.观察不到干涉条纹
B.可观察到明暗相间的白条纹
C.可观察到彩色条纹
(3)若实验中得到的干涉图样如图2所示,毛玻璃屏上的分划板中心刻线在图2中A、B位置时,手轮上的读数分别为x1、x2(x2>x1),则入射的单色光波长的计算表达式为λ=　　　　。分划板中心刻线在某条亮条纹位置时手轮上的示数如图3所示,则读数为　　　　mm。 

图3
15.(9分)宝石外观光彩夺目,部分原因是其特殊的成品形状可发生多种光学效应。如图为某宝石的剖面图,一条光线由MN边从空气射入宝石,入射角i为60°,折射角的正弦值sin r=34,该折射光线第一次射到OQ边刚好发生全反射。(已知空气中的光速为c=3×108 m/s)求:
(1)该光线在宝石中的速度大小;
(2)角β的大小。

16.(10分)用单色光做双缝干涉实验时,已知屏上一点P到双缝的路程差r=1.5×10-6 m,当单色光波长为λ1=0.5 μm时,P点将形成亮条纹还是暗条纹?若单色光波长为λ2=0.6 μm,此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹?
17.(12分)某透明物体的横截面如图所示,其中△ABC为等腰直角三角形,直角边的长度为L,ADC为半圆,其圆心O在AC边的中点,此透明物体的折射率n=2。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体,经过一次全反射后能照亮(有光射出)半圆某区域。真空中的光速为c,求:
(1)半圆ADC上被照亮(有光射出)的圆弧长度s;
(2)经过圆心O(不考虑AC光线)的光线在透明物体中传播的时间t。

18.(12分)如图所示,有一救生员面向泳池坐在池边的高凳上,他的眼睛到地面的高度为H0=1.8 m,眼睛距离池边缘的水平距离为d=2.4 m,当泳池注满水时,水深度可达H1=2.0 m,此时救生员可观察到池底离池边缘最近的点为P,P点到池边缘的水平距离为x1=1.5 m,水池边缘与PO之间的范围为“视线盲区”。
(1)求水的折射率;
(2)若水池并未注满水,水深仅为H2=1.8 m时,求救生员可观察到池底离池边缘的最近点到池边缘的水平距离x2为多少;当水位降低时,该距离是增大还是减小;要减小“视线盲区”,救生员的凳子应该调高些还是矮些?(结果保留3位有效数字)


答案与解析
第四章　光
1.B
2.A
3.A
4.A
5.B
6.D
7.C
8.C
9.AD
10.AD
11.CD
12.ACD
1.B　该介质的折射率是n=sin(90°−α)sin(90°−β)=cosαcosβ,A错误,B正确;α增大到90°时,入射光线与界面垂直,此时反射光线不可能消失,C错误;因光由光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,即α减小时,折射光线不可能先消失,D错误。故选B。
2.A　丙图是单缝衍射图样,是激光通过狭缝得到的,缝越窄,中央亮条纹越宽。故选A。
3.A　由测量玻璃的折射率的实验原理,画出光路图如图,若另一条边bb'画得明显过宽,则画出的折射光线为图中的②,而实际的折射光线为图中的①,故折射角比实际值偏大,由n=sinθ入sinθ折可知折射率比真实值小,A正确,B、C、D错误。

4.A　根据题图可知,三块材料对该单色光的折射率满足n1v3,故选A。
5.B　由于只发生一次反射,且射出时光线水平向左,根据对称性画出光路图如图所示

由几何关系可得α=12θ=30°,由折射率公式可知n=sinθsinα=3,故选B。
6.D　双缝干涉图样的条纹是等间距的,而单缝衍射条纹间距不相等,则a、b是光的干涉图样,c、d是光的衍射图样,A错误;根据Δx=Ldλ可知,同样的仪器,光的波长越长,双缝干涉条纹间距越大,则形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长,故B错误;同样的仪器,光的波长越长,形成的衍射图样中央亮纹越宽,所以形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长,在同种介质中,光的波长越长,折射率越小,C错误,D正确。
7.C　光从光疏介质进入光密介质,入射角大于折射角,由图像知入射角的正弦值大于对应折射角的正弦值,所以入射角大于折射角,可知光线从空气射入玻璃,A错误;该玻璃的折射率n=sinisinr=10.67≈1.5,B错误,C正确;该玻璃置于空气中,光由玻璃射入空气发生全反射的临界角满足sin C=1n=0.67