人教版高中物理选择性必修第一册第四章光章末整合提升含答案 试卷

这是一份人教版高中物理选择性必修第一册第四章光章末整合提升含答案，共8页。
章末整合提升 主题一　光的折射和全反射　折射率的测量(1)插针法(运用光的折射定律测量玻璃的折射率).下图为两面平行的玻璃砖对光路的侧移示意图.用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O'B,确定出O'点,画出折射光线OO',量出入射角i和折射角r,据n=计算出玻璃的折射率.(2)成像法(利用水面反射成像和水的折射成像测量水的折射率).如图所示,在一盛满水的烧杯中,紧挨杯口竖直插入一直尺,在直尺的对面观察水面,能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像.若从点P看到直尺在水下最低点的刻度B的像B'(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像A'(反射成像)重合,读出AC、BC的长,量出烧杯内径d,即可求出水的折射率为 n=.(3)全反射法(利用全反射现象测量水的折射率).在一盛满水的大玻璃缸下面放一点光源,如图所示.在水面上观察,看到一圆形的发光面,量出发光面直径d及水深h,则水的折射率n=.【典例1】某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始时玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像,且使P2的像挡住P1的像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只需测量出　　　　　　　　　,即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率,n=　　　　. 解析:当恰好看不见P1、P2的像时,刚好发生全反射现象,此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角,折射率n=.答案:玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ　【典例2】如图所示,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离l=3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为.(1)求池内的水深h.(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m.当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接收的光与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离x(结果保留1位有效数字).解析:(1)如图所示,设到达池边的光线的入射角为i.依题意,水的折射率n=,光线的折射角θ=90°.由折射定律有nsin i=sin θ①,由几何关系有sin i=②,联立①②式并代入数据得h= m.(2)依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°.由折射定律有nsin i'=sin θ'③,式中,i'是光线在水面的入射角.设池底点光源到水面入射点的水平距离为a.由几何关系得sin i'=④,x+l=a+x'⑤,式中x'=2 m.联立③④⑤式并代入数据得x=0.7 m.答案:(1) m　(2)0.7 m主题二　光的波动性的应用1.利用光的双缝干涉测量光的波长等物理量.单色光发生双缝干涉时会在屏上形成明暗相间的条纹,且条纹间距满足公式Δx=λ.若已知Δx、l、d,则可求λ,若已知l、d、λ,则可求Δx.2.利用光的薄膜干涉检查薄膜厚度变化或检查工件表面是否平整,还可使光增透或增反.在薄膜干涉图样中,同一条纹对应同一厚度的薄膜,所以条纹形状与薄膜等厚线的形状一致.3.利用单缝衍射确定缝宽.单缝衍射的条纹宽度与缝宽和波长有确定的关系,根据条纹宽度变化即可确定缝宽变化情况.4.利用偏振片改变光的强度.自然光发生反射后的反射光为偏振光,偏振片的透振方向与光的偏振方向的夹角不同,透过偏振片的光强度也就不同,根据这一原理可以有效地减少反射光的影响.【典例3】(多选)如图所示,A是一偏振片,A的透振方向为竖直方向.下列四种入射光束照射A时能在A的另一侧观察到透射光的是(    )A.太阳光B.沿竖直方向振动的光C.沿水平方向振动的光D.沿与竖直方向成45°角振动的光解析:根据光的偏振知识,只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直,光都能通过偏振片.当光的振动方向与偏振片的透振方向相同时,透射光最强,当二者垂直时,光完全不能透过.在二者间的夹角从0°逐渐增加到90°的过程中,透射光逐渐减弱.太阳光、沿竖直方向振动的光、沿与竖直方向成45°角振动的光均能通过偏振片.答案:ABD【典例4】(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波.一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,即两列光的　　　　相同.如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在　　　　(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹. (2)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距离l=2 m.求第1个亮条纹与第11个亮条纹的中心间距.解析:(1)产生稳定干涉图样的必要条件是两列光的频率相同.A、B两点是振动加强点,出现亮条纹,C点是波峰与波谷的叠加点,为振动减弱点,出现暗条纹.(2)相邻亮条纹的中心间距Δx=λ,由题意知,亮条纹的数目n=10,解得l'==1.178×10-2 m.答案:(1)频率　C　(2)1.178×10-2 m   主题三　几何光学和光的本性的结合　几何光学和光的本性(例如干涉、衍射等)结合点是折射率n和光的频率f,折射率n和f间虽然不存在公式关系,但它们的大小存在对应关系:频率f越大,折射率n越大,再由c=λf找出与波长的关系,由波长关系可联系双缝干涉、光的衍射等现象的应用.【典例5】图甲、乙为a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样.现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖,光的传播路径和方向可能正确的是              ()         甲　a光的干涉图样       乙　b光的干涉图样         A                B               C               D解析:由通过同一个双缝干涉装置的图样可知a光的波长长,频率小,同一介质中a光的折射率小,临界角大,对于两面平行的玻璃砖,出射光线与入射光线平行,但有侧移,n越大,侧移量越大,所以选项A、B错误.相同的入射角b光先发生全反射,选项C正确,选项D错误.答案:C【典例6】如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则λa和λb,na和nb的大小关系为λa　　　　λb,na　　　　nb.(均选填“>”“<”或“=”) 解析:一束光经过三棱镜折射后,折射率小的光偏折较小,而折射率小的光波长较长.所以λa>λb,na<nb.答案:>　<