2024版新教材高考物理全程一轮总复习单元素养评价十五光

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习单元素养评价十五光，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．下列说法中正确的是( )
A．甲图肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象
B．乙图是沙漠上海市蜃楼的图像
C．丙图是圆孔衍射的图样
D．丁图为杨氏双缝实验观察到的图样，应前后移动测量头，转动遮光筒直至图样正常
2.
[2023·江苏冲刺卷]在暗室中用氦氖激光器发出的激光，经反射镜反射后照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在挡板后面的屏上可以观察到( )
A．单色的不均匀条纹B．单色的均匀条纹
C．彩色的不均匀条纹D．彩色的均匀条纹
3.
[2023·海口模拟]如图所示为一半圆形玻璃砖的横截面，O为圆心，直径AB与水平面平行，水平面上有一激光源P，从P射出的一束激光照射到O点时，刚好发生全反射，反射的激光束又照射到水平面上的Q点，经测量，P、O、Q三点刚好构成一个等边三角形．则玻璃砖的折射率为( )
A．eq \r(3)B．eq \r(2)
C．1.5D．2
4.
铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是( )
A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
B．肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形
C．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°
5．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹．若实验中仅改变某一个实验条件，而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示．对于这两次实验，下列说法中正确的是( )
A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高
B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大
C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大
D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大
6.
如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c，则( )
A．玻璃砖的折射率为1.5
B．O、P之间的距离为eq \f(\r(2),2)R
C．光在玻璃砖内的传播速度为eq \f(\r(3),3)c
D．光从玻璃到空气的临界角为30°
7.如图所示，一束双色光从空气射入水面，进入水中分成a、b两束，它们与水面的夹角分别是α、β，则下列说法正确的是( )
A．两单色光在水中传播速度之比eq \f(va,vb)＝eq \f(sinα,sinβ)
B．在水中b光的临界角大于a光的临界角
C．b光比a光更容易发生衍射现象
D．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的相邻干涉条纹间距较大
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．以下说法中正确的是( )
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
9．全息技术通过记录被拍摄物体反射(或透射)光波中的信息(振幅、相位)实现3D视觉效果．原理图如图所示，被拍摄物体在激光辐照下形成漫反射的物光束，另一部分激光作为参考光束照射到全息胶片上和物光束叠加，把物体光波上各点的振幅和相位转换成在空间上变化的光波强度．显像时用激光照射全息胶片，激光与胶片上的纹路相互作用，能在胶片一侧重现物体影像．则下列关于全息技术的说法正确的是( )
A．胶片上纹路的形状与所用激光的频率有关
B．物光束和参考光束可以用不同频率的激光
C．显像时激光的频率需要和拍摄时所用激光频率一致
D．改变摄像时所在空间的介质，对胶片上的纹路无影响
10．如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源S，它发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区，周围为环状区域，且为a光的颜色(见图乙).设b光的折射率为nb，则下列说法正确的是 ( )
A．在水中，a光的波长比b光大
B．水对a光的折射率比b光大
C．在水中，a光的传播速度比b光小
D．复色光圆形区域的面积为S＝eq \f(πh2,neq \\al(\s\up1(2),\s\d1(b))－1)
三、非选择题(本题共4个小题，共54分)
11．(6分)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示．
甲
(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，正确的是________．
A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B．干涉条纹与双缝垂直
C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D．干涉条纹的间距与光的波长有关
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm.
12．(16分)[2023·临沂模拟]用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线．
(1)在图上补画出所需的光路．
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中的AB分界面上画出这两个角．
(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________．
(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________(选填“小一些”“无所谓”或“大一些”)
(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________．
13.(16分)半径为R的半球形透明介质截面如图所示，底面AOB与EOF夹角为60°，D为OB的中点．一束平行光垂直底面AOB射入介质，由D点入射的光线沿着与EOF平行的方向射出介质．现将一不透光的圆形挡板贴在底面AOB上，使所有光线都不能由球面射出，求：
(1)透明介质的折射率；
(2)不透光圆形挡板的最小面积．
14．(16分)如图所示．一锐角为30°的直角三角形玻璃砖水平放置，AE＝1.5L，AC＝L，右侧有一光屏，一束单色光从C点以与竖直面成30°的夹角射入玻璃砖，经玻璃砖折射后从D点水平射到光屏上，光在空气中传播的速度约为c，求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)光从进入玻璃砖直至传到光屏上的传播时间．
单元素养评价（十五）
1．解析：甲图肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线，相互叠加产生的现象，这是光的干涉造成的，故A正确；乙图是光的全反射现象，产生海面上海市蜃楼的图像，不是沙漠上海市蜃楼的图像，故B错误；丙图是泊松亮斑的衍射图样，而圆孔衍射的图样中央亮斑较大也较亮，故C错误；丁图为杨氏双缝实验观察到的图样，分划板正常，而干涉图样倾斜，因此应保持测量头不动，转动遮光筒直至图样正常，故D错误．
答案：A
2．解析：用氦氖激光器发出的激光，经反射镜反射后照射金属挡板上的两条平行的狭缝，能产生干涉现象，则在挡板后面的屏上可以观察到单色的均匀条纹．故选B.
答案：B
3．解析：根据题意可知，光在O点恰好发生全反射的临界角为C＝30°，根据sinC＝eq \f(1,n)可知，光的折射率为n＝2，故A、B、C错误，D正确．
答案：D
4．解析：形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，选项A错误；肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其前后两个面的侧视形状应是一个圆滑的曲面而不是梯形，选项B错误；肥皂膜上条纹的形成是因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，是薄膜干涉，选项C正确；将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，选项D错误．
答案：C
5．解析：根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq \f(L,d)λ知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq \f(L,d)λ知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq \f(L,d)λ知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误．
答案：B
6.
解析：光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，则sinC＝eq \f(1,n)＝eq \f(OP,R)，当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行，作出光路图如图所示，出射光线刚好经过玻璃砖圆形表面的最高点Q，设在P点的折射角为θ1，则n＝eq \f(sinθ,sinθ1)，由几何关系可知，OP＝Rtanθ1，联立解得n＝eq \r(3)，A错误；O、P之间的距离为eq \f(\r(3),3)R，B错误；光在玻璃砖内的传播速度v＝eq \f(c,n)＝eq \f(\r(3),3)c，C正确；光从玻璃到空气的临界角C满足sinC＝eq \f(1,n)＝eq \f(\r(3),3)，D错误．
答案：C
7．解析：设入射角为θ，根据光的折射定律可知，na＝eq \f(sinθ,sin（90°－α）)＝eq \f(sinθ,csα)＝eq \f(c,va)，同理得nb＝eq \f(sinθ,sin（90°－β）)＝eq \f(sinθ,csβ)＝eq \f(c,vb)，所以eq \f(va,vb)＝eq \f(csα,csβ)，故A错误；由题图知a光的折射率小于b光的折射率，根据sinC＝eq \f(1,n)可知，a光的临界角较大，故B错误；a光的频率较小，波长较长，更容易发生衍射现象，故C错误；由Δx＝eq \f(L,d)λ可知，波长越长，相邻干涉条纹间距越大，故D正确．
答案：D
8．解析：开始时A、B的透振方向相同，将被测样品P置于A、B之间后，S发出的光经A起偏再经过样品后，振动方向转过了α角，从而与B的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；为使O处光强度最强，可以将B转过一定的角度后，使B的透振方向与光经过A和P后的振动方向相同，则B转过的角度应等于α，C正确；为使O处光强度最强，也可以将A转过一定的角度后，使光经过A和P后的振动方向与开始时B的透振方向相同，则A转过的角度应等于α，D正确．
答案：ACD
9．解析：光的频率不同时，光的波长不同，两点到胶片的波程差不变，波长改变，结合干涉知识可知，干涉条纹的形状会发生变化，A正确，D错误；只有相干光才能发生干涉，物光束和参考光束只能用同种频率的激光，B错误；结合干涉知识可知，光能与胶片上的纹路发生作用，则光的频率一定和拍摄时所用激光频率相同，C正确．
答案：AC
10．解析：a光的照射面积大，知a光的临界角较大，根据sinC＝eq \f(1,n)知a光的折射率较小，所以a光的频率较小，波长较大，根据v＝eq \f(c,n)知，在水中，a光的传播速度比b光大，同一种色光在真空中和在水中频率相同，由v＝λf可知，在水中，a光的波长比b光大，A正确，B、C错误；设复色光圆形区域半径为r，复色光圆形区域边缘，b光恰好发生全反射，依据sinC＝eq \f(1,nb)结合几何关系，可知sinC＝eq \f(r,\r(h2＋r2))，而复色光圆形区域的面积S＝πr2，联立解得S＝eq \f(πh2,n eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(b)) －1)，D正确．
答案：AD
11．答案：（1）AD （2）0.700
12．解析：（1）（2）连接P3、P4与CD交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示．
（3）由折射定律可得n＝eq \f(sini,sinr).
（4）为了保证能在弧面CD上有出射光线，实验过程中，光线在弧面AB上的入射角应适当小一些，才不会使光线在CD面上发生全反射．
（5）图像的斜率是k＝eq \f(sini,sinr)＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5.
答案：（1）（2）见解析 （3）eq \f(sini,sinr) （4）小一些 （5）1.50
13．解析：（1）光路如图所示：
由几何知识可知α＝30°，θ＝60°
由折射定律n＝eq \f(sinθ,sinα)
可得n＝eq \r(3).
（2）刚好发生全反射时sinC＝eq \f(1,n)
挡板的半径r＝RsinC
挡板的面积S＝πr2＝eq \f(πR2,3).
答案：（1）eq \r(3) （2）eq \f(πR2,3)
14．解析：（1）如图所示
由几何关系可知∠4＝∠1＝60°
根据对称性和几何关系∠3＝∠2＝30°
由折射定律有n＝eq \f(sin∠1,sin∠2)＝eq \f(\f(\r(3),2),\f(1,2))＝eq \r(3).
（2）光在玻璃砖中的传播速度v＝eq \f(c,n)＝eq \f(c,\r(3))
由几何关系可知CD＝L
光在玻璃砖中的传播时间t1＝eq \f(L,v)＝eq \f(\r(3)L,c)
由几何关系可知DF＝eq \r(3)L
光在玻璃砖外的传播时间t2＝eq \f(\r(3)L,c)
光的传播时间t＝t1＋t2＝eq \f(2\r(3)L,c).
答案：（1）eq \r(3) （2）eq \f(2\r(3)L,c)