高中物理人教版 (新课标)选修3第三章 磁场综合与测试随堂练习题

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分)

1．香港中文大学第三任校长高锟荣获了2009年诺贝尔物理学奖．诺贝尔奖委员会高度评价了高锟的贡献，评委会指出：高锟1966年发现如何通过光学玻璃纤维远距离传输光信号的工作，成为今日电话和高速互联网等现代通信网络运行的基石．下列关于“光纤”及原理的说法中正确的是(　　)

A．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点

B．光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

C．实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆(光缆)已经几乎完全取代了传统的铜质电缆成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已联接到普通社区

答案：AD

2．以下说法中正确的有(　　)

A．光的偏振现象说明光是电磁波

B．紫外线是原子外层电子受到激发后产生的

C．泊松亮斑是一种光的衍射现象

D．原子的自发辐射而得到加强的光是激光

解析：选BC.光的偏振现象说明光是横波，还不足以说明光是电磁波；紫外线是原子外层电子受到激发后产生的，选项B正确；泊松亮斑是不透明小圆盘发生的衍射现象，选项C正确；原子的自发辐射而得到加强的光不是激光，激光是受激辐射产生的．

3．(2011年厦门一中高二检测)如图20－9所示，在竖直放置的平面镜前100 cm处，看见一个物体的像恰好全部映在平面镜内，已知平面镜自身的高度为12 cm，镜内的像在镜后50 cm处，则此物体的高度应为(　　)

图20－9

A．6 cm　　　　　　　　 B．12 cm

C．18 cm   D．24 cm

解析：选C.如图为物体的成像图，实线箭头为物体，虚线箭头为物体在平面镜中的像，由几何关系：＝，解得h＝18 cm，C正确．故选C.

4．已知介质对某单色光的临界角为C，则(　　)

A．该介质对单色光的折射率等于

B．此单色光在该介质中的传播速度等于c·sin C(c是光在真空中的传播速度)

C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin C倍

D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍

答案：ABC

5．如图20－10所示，截面为等腰三角形的玻璃砖，顶角∠BAC＝30°，入射光线DO垂直于AB边垂直射入玻璃砖内，从AC边射出时偏向角∠NOE＝30°，则此玻璃的折射率为(　　)

图20－10

A.   B.

C.   D.

答案：C

6．如图20－11所示，一半圆形玻璃砖，O为圆心，从线光源P处发出包括红、紫两种颜色的复色光，沿PM方向射向玻璃砖，在O点经过折射后，出射光线分别为OA、OB，则下列说法正确的是(　　)

图20－11

A．OA是红光，它穿过玻璃所用时间较短

B．OA是紫光，它穿过玻璃砖所用时间较长

C．OB是红光，它穿过玻璃砖所用时间较长

D．OB是紫光，它穿过玻璃砖所用时间较短

答案：A

7．如图20－12所示，一单色激光束沿着半圆形玻璃砖的半径射到直边上，此时入射角i＝30°，折射角r＝45°.要使此入射光在玻璃砖的直边上发生全反射，可将玻璃砖绕过O点且垂直于纸面的轴(　　)

图20－12

A．顺时针转动15°   B．顺时针转动7.5°

C．逆时针转动15°   D．逆时针转动7.5°

解析：选C.由折射定律可知，折射率为：n＝＝＝，设全反射临界角为C，则sinC＝＝，故C＝45°，故要使入射光在玻璃砖中发生全反射，玻璃砖至少逆时针转15°，C项正确．

8．(2010年高考全国卷Ⅱ)如图20－13所示，频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是(　　)

图20－13

A．单色光1的波长小于单色光2的波长

B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度

C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间

D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角

解析：选AD.由折射定律n＝，知n1＞n2，λ1＜λ2，由v＝知v1＜v2，故选项A正确，选项B错误．设玻璃板的厚度为h，光在玻璃板中的传播时间t＝＝＝＝＝，n越大，t越大，即t1＞t2，故选项C错误，由sin C＝知C1＜C2，故选项D正确．

9．如图20－14所示4个亮暗相间的图样，已知它们分别是红光、蓝光的双缝干涉图样以及黄光、紫光的单缝衍射图样(黑色部分表示亮纹)，则在下面的四个图中从左往右排列的亮条纹的颜色依次是(　　)

图20－14

A．红黄蓝紫   B．红紫蓝黄

C．蓝紫红黄   D．蓝黄红紫

解析：选C.第一个图样和第三个图样为干涉图样，而第一个图样条纹间距较窄，所以为蓝光，第三个图样为红光干涉图样；第二个图样和第四个图样为衍射图样，而第二个图样中央亮纹较窄，应为紫光衍射图样，第四个图样则为黄光衍射图样．本题正确选项为C.

10．如图20－15所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的(　　)

图20－15

A．a的上表面和b的下表面

B．a的上表面和b的上表面

C．a的下表面和b的上表面

D．a的下表面和b的下表面

解析：选C.这是利用薄膜干涉原理检查玻璃板上表面是否平整的方法，干涉条纹是空气薄膜的干涉形成的，即空气薄膜的上表面(a的下表面)和空气薄膜的下表面(b的上表面)的反射光相叠加而发生干涉，本题正确选项为C.

11．(2011年河北廊坊模拟)很细的一束光从真空沿AO方向入射到玻璃侧面的O点，进入玻璃后分成Ⅰ、Ⅱ两束，光路如图20－16所示，以下分析正确的是(　　)

图20－16

A．光束Ⅰ在玻璃中的折射率较大

B．若光束Ⅱ为绿光，则光束Ⅰ可能为蓝光

C．光束Ⅱ在玻璃中的传播速度较小

D．逐渐减小入射角i，光束Ⅱ在玻璃砖的下表面先发生全反射

解析：选AB.Ⅰ光束比Ⅱ光束偏折程度大，因此折射率n1＞n2，A对；若光束Ⅱ为绿光，则光束Ⅰ可能为蓝光，B对；光束Ⅱ的折射率较小，由n＝知光束Ⅱ在玻璃中传播速度较大，C错；由sin C＝知光束Ⅰ的临界角C较小，因此当逐渐减小入射角i，光束Ⅰ在玻璃砖的下表面先发生全反射，D错．

12．(2011年高考天津卷改编)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲>Δx乙，则下列说法正确的是(　　)

A．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生

B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长

C．甲光的折射率一定大于乙光的折射率

D．在同一均匀介质甲光的传播速度大于乙光

解析：选BD.由Δx＝得Δx越大则λ越大，B对；光的偏振与波长无关，A错；由c＝λf知，λ越大，f越小，C错；由光的折射率随波长增大而减小和v＝c/n知，D对．

二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分，把答案填在题中指定位置)

13．如图20－17所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n＝________.有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

图20－17

解析：n＝＝＝＝＝1.73.

原因是：经过P1′P2′的光线在界面MN处发生全反射．

答案：1.73　经过P1′、P2′的光线在界面MN处发生全反射

14．在利用双缝干涉测定光波波长实验时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心，使它们均位于遮光筒的中心轴线上．若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到亮暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况最可能的原因是______________________．

用直尺量得双缝到屏的距离为80.00 cm，由双缝上标识获知双缝间距为0.200 mm，光波波长为6.00×10－7 m.

若调至屏上出现了干涉图样后，用测量头上的螺旋测微器去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻度线与某条亮纹中心对齐，如图20－18所示，此时螺旋测微器的读数为________mm，此亮条纹的序号为1，其右侧的亮纹序号依次为第2、第3……条亮纹．从第1条亮纹中心至第6条亮纹中心的距离为________mm.

图20－18

解析：造成看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区的这种情况，最可能的原因是单缝与双缝不平行．螺旋测微器的读数为0.900 mm.

据公式Δx＝λ＝×6.00×10－7 m

＝2.4×10－3 m.

故从第1条亮纹中心至第6条亮纹中心的距离为

2．4×10－3 m×(6－1)＝12×10－3 m＝12 mm.

答案：单缝与双缝不平行　0.900　12

三、计算题(本题共3小题，共36分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

15．(10分)如图20－19所示，在双缝干涉实验中若用λ1＝500 nm的光照射，屏上O点为中央亮纹，屏上A点为第二级亮纹，若用λ2＝400 nm的光照射，屏上O处和A处又各是什么情况？

图20－19

解析：对各种频率的光，从双缝到O点的光程差总是零，所以O点仍为中央亮纹所在处．

从双缝到A点Δx＝S2A－S1A＝2λ1＝2×500 nm＝1000 nm

而对λ2＝400 nm的光

Δx＝kλ2

k＝＝＝2.5

所以λ2＝400 nm的光在A处形成暗条纹(第三级)．

答案：O是中央亮条纹　A是暗条纹

16．(12分)如图20－20所示是一透明的圆柱体的横截面，其半径为R，折射率为，AB是一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体，试求距离直线AB多远的入射光线，折射后恰经过B点．

图20－20

解析：设光线PC经折射后经过B点，光路图如图所示．

由折射定律有：＝n＝①

又由几何关系有：θ1＝2θ2②

由①②得θ1＝60°

光线PC离直线AB的距离大小为x＝Rsinθ1＝R.

答案：R

17．(14分)(2011年济南第一次统考)透明光学材料制成的棱镜的正截面为等腰直角三角形，其折射率为n＝.一束波长为564 nm的单色光与底面平行射入棱镜，如图20－21所示，入射点为O(OC间距大于AC)，求：

图20－21

 (1)此单色光在棱镜中的波长．

(2)该束光线从哪个面首先射出？出射光线的方向如何？计算后回答并画出光路图．

解析：(1)n＝＝＝

λn＝＝399 nm

(2)在AC面上有＝

所以γ＝30°

因为OC>AC，所以折射光线只能射向AB面，入射角i＝75°，又因为sinC＝＝，i>C，故该光在AB面上发生全反射．光线将又射向BC面，入射角为30°.

射出时＝，所以θ＝45°

即光线首先从BC面射出，与BC面成45°且与AB面平行．光路图见答案．

答案：(1)399 nm　(2)光线首先从BC面射出，方向与BC面成45°角且与AB面平行，光路图如图所示．