2023-2024（上） 全品學(xué)練考 高中物理 選擇性必修第一冊(cè)第4章 光章末學(xué)業(yè)測評(píng)(四)練習(xí)冊(cè)含答案

2023-2024（上）全品學(xué)練考高中物理選擇性必修第一冊(cè)第4章光章末學(xué)業(yè)測評(píng)(四)建議用時(shí):40分鐘一、選擇題1.《康熙幾暇格物編》中記載:“置錢碗底,遠(yuǎn)視若無,及盛滿水時(shí),則錢隨水光而顯見矣”,其中“錢隨水光而顯見”這種現(xiàn)象形成的原因是 ()A.光的直線傳播B.光的反射C.平面鏡成像 D.光的折射2.[2022·浙江溫州中學(xué)月考]光在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列對(duì)光的應(yīng)用的說法正確的是 ()A.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的衍射現(xiàn)象B.光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)利用的是光的全反射現(xiàn)象C.3D電影技術(shù)利用了光的干涉現(xiàn)象D.全息照相利用了光的偏振現(xiàn)象3.[2022·鄭州一中月考]一束光線穿過介質(zhì)1、2、3時(shí),光路如圖所示,則 ()A.介質(zhì)1的折射率最大B.介質(zhì)2是光密介質(zhì)C.光在介質(zhì)2中的速度最大D.當(dāng)入射角由45°逐漸增大時(shí),在2、3分界面上可能發(fā)生全反射4.小華通過偏振太陽鏡觀察平靜水面上反射的陽光,轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片時(shí)發(fā)現(xiàn)光有強(qiáng)弱變化.下列說法能夠解釋這一現(xiàn)象的是 ()A.陽光在水面反射后的反射光是偏振光,鏡片起起偏器的作用B.陽光在水面反射后的反射光是偏振光,鏡片起檢偏器的作用C.陽光在水面反射時(shí)沒有發(fā)生偏振,鏡片起起偏器的作用D.陽光在水面反射時(shí)沒有發(fā)生偏振,鏡片起檢偏器的作用5.[2022·岳陽一中月考]一同學(xué)為了測量某液體的折射率,在液面上方H=2m處固定一水平放置的刻度尺,在液面底部鋪有一水平放置的平面鏡,在刻度尺上的A點(diǎn)固定一激光筆,激光筆與刻度尺成45°角.向液面發(fā)射一束激光,經(jīng)液面折射和平面鏡反射后再折射到刻度尺上的B點(diǎn),液體的深度h=1m,A、B兩點(diǎn)的距離為5.5m.根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以測得該液體對(duì)激光的折射率為 ()A.523 BC.536 D6.[2022·湖南雅禮中學(xué)月考]如圖所示,一個(gè)玻璃是由半徑為2m、弧度為210°的優(yōu)弧AB構(gòu)成,其折射率為2.該玻璃有一特殊功能:在弧AB上不能射出玻璃的光線將自動(dòng)被玻璃吸收,能射出的光線一部分從玻璃射出,另一部分發(fā)生反射;在線段AO上,若光線接觸AO端,將立即被全部吸收.現(xiàn)在玻璃的正右端60°角射入一均勻水平的光線,則能夠從弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃總邊長為 ()A.(π3+1)m B.(π3+C.(2π3+2)m D.(π6+7.(多選)[2022·深圳中學(xué)月考]如圖所示,一截面半徑為R的14透明圓柱體,放置在水平桌面上.現(xiàn)有一束位于截面內(nèi)的光,平行于桌面射到圓柱體表面上,折射進(jìn)入后得從右側(cè)豎直表面射出,已知入射光線與桌面的距離為3R2,且圖中AD=OD.則 A.這種材料的折射率為3B.光線從A點(diǎn)射入圓柱體表面的折射角為30°C.OD兩點(diǎn)的距離為RD.光線從右側(cè)豎直表面射出時(shí)的出射角θ=60°8.(多選)如圖所示,一棱鏡的橫截面為四邊形ABCD,其中∠A=∠C=90°,∠ADC=60°,AB、BC面的長度均為d.一細(xì)束黃光從距離A點(diǎn)為x的P點(diǎn)垂直AB面由真空射入棱鏡后,恰好在CD面發(fā)生全反射,已知真空中的光速為c,則下列說法正確的是 ()A.該棱鏡對(duì)黃光的折射率為2B.若將一細(xì)束紅光沿同樣方向從P點(diǎn)入射,則該光束也可以在CD面發(fā)生全反射C.若將一細(xì)束紫光沿同樣方向從P點(diǎn)入射,則紫光在棱鏡中傳播的時(shí)間比黃光的長D.若將該束黃光沿同樣方向從PB之間的某點(diǎn)入射(即x增大),則黃光在棱鏡中傳播的時(shí)間變長二、計(jì)算題9.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014Hz,兩光源S1、S2的振動(dòng)情況恰好相反,光屏上的P點(diǎn)到S1與到S2的路程差為3×10-6m,如圖所示,則:(1)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋?(2)設(shè)O為到S1、S2距離相等的點(diǎn),則P、O間還有幾條亮條紋、幾條暗條紋?(不包括O、P兩處的條紋)10.如圖所示,有一截面圓心角為90°的扇形玻璃棱鏡,球心為O,半徑為R,軸線OO'垂直于水平面.O點(diǎn)正上方R3高度處的點(diǎn)光源S發(fā)出一束與OO'夾角為θ=60°的單色光,射到扇形體上的A點(diǎn),結(jié)果光線以60°的折射角離開扇形體且垂直射到水平面上的B點(diǎn).不考慮扇形體內(nèi)光的反射,已知光在真空中的傳播速度為c(1)此玻璃棱鏡對(duì)該單色光的折射率;(2)光在玻璃棱鏡中傳播的時(shí)間.章末學(xué)業(yè)測評(píng)(四)1.D[解析]錢反射出的光線被碗側(cè)壁擋住,人看不見錢了,倒入一些水后,錢反射的光線從水中斜射入空氣中時(shí),在水面處發(fā)生折射,折射光線遠(yuǎn)離法線方向,人眼逆著折射光線看去,看到的是變高的錢的像,是光的折射現(xiàn)象,故選D.2.B[解析]光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;光導(dǎo)纖維是一種由玻璃或塑料制成的纖維,光在其中傳播過程發(fā)生全反射,因此光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)利用的是光的全反射現(xiàn)象,B正確;3D電影技術(shù)利用了光的偏振現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;全息照相利用了光的干涉現(xiàn)象,D錯(cuò)誤.3.C[解析]由圖可知,光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2中,折射角大于入射角,則n1>n2,光從介質(zhì)2射入介質(zhì)3中,折射角小于入射角,則n2<n3,根據(jù)光的可逆性知,光從2射向1或從2射向3時(shí),若入射角相等,從折射角上可判斷n3>n1,所以n3>n1>n2,即介質(zhì)3的折射率最大,故A錯(cuò)誤;相對(duì)來說,2是光疏介質(zhì),故B錯(cuò)誤;根據(jù)v=cn,因2的折射率最小,所以光在介質(zhì)2中的傳播速度最大,故C正確;當(dāng)入射角由45°逐漸增大時(shí),光從2到3是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì),所以在此界面上不會(huì)發(fā)生全反射,故D錯(cuò)誤4.B[解析]陽光屬于自然光,陽光在水面發(fā)生反射后的反射光是偏振光,轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片時(shí)發(fā)現(xiàn)光有強(qiáng)弱變化,是由于鏡片相當(dāng)于檢偏器,當(dāng)偏振光偏振的方向與偏振鏡片偏振的方向平行時(shí)可以通過偏振片,當(dāng)二者方向垂直時(shí)不能通過偏振光,所以鏡片起檢偏器的作用,故選B.5.B[解析]該液體對(duì)激光的折射率為n=sinθ空sinθ液、sinθ空=sin45°=22,由A、B兩點(diǎn)的距離為5.5m,如圖,C、D間的水平距離為0.75m,則sinθ液=0.756.A[解析]由公式sinC=1n=12解得,臨界角C=30°,設(shè)入射光線從某位置P點(diǎn)入射的光線,照射到AB弧面上Q點(diǎn)時(shí),入射角恰好等于臨界角,則能射出的光線的區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角為θ=30°,則能射出光線的部分AB面的弧長為L=30°360°×2πR=π3(m).設(shè)從Q點(diǎn)反射的光線與OA交于S點(diǎn),則△OQS為直角三角形,且∠OQS=30°,則被AO段吸收的玻璃的長度為OS=Rsin30°=1m,因此能夠從弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃總邊長為s總7.ABD[解析]設(shè)入射光線與球體的交點(diǎn)為A,連接OA,OA即為入射點(diǎn)的法線.因此圖中的角α為入射角.過A點(diǎn)作球體水平表面的垂線,垂足為B,如圖所示.依題意∠AOB=α,又由△OAB知,sinα=32,則α=60°,β=∠AOD=∠BAO=30°,由折射定律得n=sinαsinβ=3ADsin30°=32OD,解得OD=3R3,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;光線從右側(cè)豎直表面射出時(shí),由折射定律得,sinθsin8.AC[解析]光路如下圖甲所示,則根據(jù)幾何關(guān)系可知,α=30°,所以sinα=1n,解得n=2,故A正確;紅光的折射率比黃光小,紅光發(fā)生全反射的臨界角大于黃光的,因此若將一細(xì)束紅光沿同樣方向從P點(diǎn)入射,則該光束不會(huì)在CD面發(fā)生全反射,故B錯(cuò)誤;紫光的頻率比黃光大,波長小,因此紫光的折射率大,因此一定會(huì)發(fā)生全反射,紫光和黃光的光路圖均如圖乙所示,由于紫光的折射率比黃光大,根據(jù)v=cn,可知紫光在棱鏡中的傳播速度比黃光小,故時(shí)間更長,故C正確;由C選項(xiàng)可知,黃光在棱鏡中傳播的距離為s=PP1+P1P2+P2P3=3d-x3+2x3+39.(1)暗條紋(2)6條亮條紋5條暗條紋[解析](1)波長λ=cf=5×10-7n=Δsλ=3×1由于兩光源的振動(dòng)情況恰好相反,所以P點(diǎn)為暗條紋.(2)O點(diǎn)到兩光源的路程差為0,此處也是暗條紋,由n=6知O、P間還有5條暗條紋和6條亮條紋.10.(1)3(2)R[解析](1)光從光源S射出經(jīng)扇形體到達(dá)水平面的光路圖如圖所示.光由空氣射向扇形體,由折射定律,有n=sin又θ=60°,γ=∠COD=60°光由扇形體射向空氣,由折射定律,有n=sin故a=β由幾何知識(shí)得α+β=60°故α=β=30°解得n=3(2)光在扇形體中傳播的速度為v=cn=3由幾何關(guān)系知AC=AO=33光在扇形體中傳播的時(shí)間t=ACv=專題課:幾何光學(xué)問題的綜合分析學(xué)習(xí)任務(wù)一不同色光在介質(zhì)中的參數(shù)比較[科學(xué)探究]可見光中,由于不同顏色光的頻率并不相同,它們?cè)诎l(fā)生折射和全反射時(shí)也有許多不同,如下表:性質(zhì)紅橙黃綠青藍(lán)紫頻率低→高波長大→小同一介質(zhì)中的折射率小→大同一介質(zhì)中的速度大→小臨界角大→小通過棱鏡的偏折角小→大例1[2022·石家莊二中期中]a、b兩種單色光以相同的入射角從某種介質(zhì)射向真空,光路如圖所示,則下列敘述正確的是 ()A.增大入射角,a光先發(fā)生全反射B.a光的頻率小于b光的頻率C.在真空中a光的傳播速度大于b光的傳播速度D.在真空中a光的波長小于b光的波長變式1[2022·大連二十四中月考]如圖所示,兩束單色光a、b從水面下射向A點(diǎn),光線經(jīng)折射后合成一束光c,則下列說法正確的是 ()A.在水中a光的頻率比b光的頻率大B.水面上方介質(zhì)的折射率大于水的折射率C.保持a、b兩束光的夾角不變的情況下,都繞A點(diǎn)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)某一角度,出射后依然可以合成一束光D.a光的的波長比b光的波長大學(xué)習(xí)任務(wù)二幾何光學(xué)的綜合問題[科學(xué)思維]1.確定光是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),還是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).若光是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),根據(jù)公式sinC=1n確定臨界角2.畫光路圖,利用幾何知識(shí)分析邊、角關(guān)系并注意判斷能否發(fā)生全反射,找出臨界角.根據(jù)折射定律、全反射規(guī)律、正弦定理、三角函數(shù)等進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.例2老師上課喜歡用紅色激光筆,它發(fā)出的紅光用來投映一個(gè)光點(diǎn)或一條光線指向物體,如圖甲所示,AB為半圓的直徑,O為圓心,在O點(diǎn)左側(cè)用紅色激光筆從E點(diǎn)垂直AB射入的紅光進(jìn)入半球形介質(zhì)后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角C為45°.(1)求半球形介質(zhì)的折射率;(2)若取用半球形介質(zhì)同種材質(zhì)制成環(huán)狀介質(zhì)磚,如圖乙所示,內(nèi)徑為R、外徑為R'=2R的環(huán)狀介質(zhì)磚的圓心為O,一束平行于水平軸O'O的光線由A點(diǎn)進(jìn)入介質(zhì)磚,到達(dá)B點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)剛好發(fā)生全反射,求A點(diǎn)處光線的入射角和折射角.變式2(多選)[2022·濟(jì)南外國語學(xué)校期中]在光學(xué)儀器中,“道威棱鏡”被廣泛用來進(jìn)行圖形翻轉(zhuǎn).如圖,ABCD是棱鏡的橫截面,截面是底角為45°的等腰梯形.現(xiàn)有與底面BC平行且頻率相同的兩束單色光a、b射入AB面,經(jīng)折射反射,使從CD面射出的光線發(fā)生了翻轉(zhuǎn).已知棱鏡材料對(duì)該色光的折射率n=2,下列說法正確的是 ()A.兩束光中,有一束可能會(huì)從底面BC射出B.兩束光都不能從底面BC射出,光將從CD面平行于BC射出C.若光a、b從CD面平行于BC射出,a光離底面BC更近D.兩束光在棱鏡中的傳播時(shí)間相同例3[2022·河北卷]如圖所示,一個(gè)半徑為R的玻璃球,O點(diǎn)為球心.球面內(nèi)側(cè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光在A點(diǎn)射出,出射光線AB與球直徑SC平行,θ=30°.光在真空中的傳播速度為c.求:(1)玻璃的折射率;(2)從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的最短時(shí)間.1.(幾何光學(xué)的綜合應(yīng)用)(多選)如圖所示,一由玻璃制成的直角三棱鏡ABC,其中AB=AC,該三棱鏡對(duì)紅光的折射率大于2.一束平行于BC邊的白光射到AB面上,光束先在AB面折射后射到BC面上,接著又從AC面射出.下列說法正確的是 ()A.各色光在AB面的折射角都小于30°B.各色光在BC面的入射角都大于45°C.有的色光可能不在BC面發(fā)生全反射D.射到AC面的有色光束中紅光在最上方2.(全反射的應(yīng)用)為建設(shè)“最美城市”打造宜居環(huán)境.在城市中心花園建設(shè)一人工湖,湖的形狀像一個(gè)正立的碗,截面為半圓形,如圖所示,半徑R=90m,在湖底A處有一單色LED燈S,將湖內(nèi)注滿水.已知水對(duì)該單色光的折射率n=54,光在真空中的傳播速度c=3.0×108m/s,不計(jì)湖底對(duì)光的反射(1)從LED燈發(fā)出的單色光射出水面所需的最短時(shí)間?(2)要使在湖的周圍和上方均能看到LED燈發(fā)出的光,LED燈可移動(dòng)到距水面的最小距離約為多少?3.(幾何光學(xué)的綜合應(yīng)用)[2022·廣東卷]一個(gè)水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體,液體上方是空氣,其截面如圖所示.一激光器從罐體底部P點(diǎn)沿著罐體的內(nèi)壁向上移動(dòng),它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點(diǎn).當(dāng)光束與豎直方向成45°角時(shí),恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束.已知光在空氣中的傳播速度為c,求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v.章末學(xué)業(yè)測評(píng)(四)1.D[解析]錢反射出的光線被碗側(cè)壁擋住,人看不見錢了,倒入一些水后,錢反射的光線從水中斜射入空氣中時(shí),在水面處發(fā)生折射,折射光線遠(yuǎn)離法線方向,人眼逆著折射光線看去,看到的是變高的錢的像,是光的折射現(xiàn)象,故選D.2.B[解析]光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,A錯(cuò)誤;光導(dǎo)纖維是一種由玻璃或塑料制成的纖維,光在其中傳播過程發(fā)生全反射,因此光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)利用的是光的全反射現(xiàn)象,B正確;3D電影技術(shù)利用了光的偏振現(xiàn)象,C錯(cuò)誤;全息照相利用了光的干涉現(xiàn)象,D錯(cuò)誤.3.C[解析]由圖可知,光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2中,折射角大于入射角,則n1>n2,光從介質(zhì)2射入介質(zhì)3中,折射角小于入射角,則n2<n3,根據(jù)光的可逆性知,光從2射向1或從2射向3時(shí),若入射角相等,從折射角上可判斷n3>n1,所以n3>n1>n2,即介質(zhì)3的折射率最大,故A錯(cuò)誤;相對(duì)來說,2是光疏介質(zhì),故B錯(cuò)誤;根據(jù)v=cn,因2的折射率最小,所以光在介質(zhì)2中的傳播速度最大,故C正確;當(dāng)入射角由45°逐漸增大時(shí),光從2到3是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì),所以在此界面上不會(huì)發(fā)生全反射,故D錯(cuò)誤4.B[解析]陽光屬于自然光,陽光在水面發(fā)生反射后的反射光是偏振光,轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片時(shí)發(fā)現(xiàn)光有強(qiáng)弱變化,是由于鏡片相當(dāng)于檢偏器,當(dāng)偏振光偏振的方向與偏振鏡片偏振的方向平行時(shí)可以通過偏振片,當(dāng)二者方向垂直時(shí)不能通過偏振光,所以鏡片起檢偏器的作用,故選B.5.B[解析]該液體對(duì)激光的折射率為n=sinθ空sinθ液、sinθ空=sin45°=22,由A、B兩點(diǎn)的距離為5.5m,如圖,C、D間的水平距離為0.75m,則sinθ液=0.756.A[解析]由公式sinC=1n=12解得,臨界角C=30°,設(shè)入射光線從某位置P點(diǎn)入射的光線,照射到AB弧面上Q點(diǎn)時(shí),入射角恰好等于臨界角,則能射出的光線的區(qū)域?qū)?yīng)的圓心角為θ=30°,則能射出光線的部分AB面的弧長為L=30°360°×2πR=π3(m).設(shè)從Q點(diǎn)反射的光線與OA交于S點(diǎn),則△OQS為直角三角形,且∠OQS=30°,則被AO段吸收的玻璃的長度為OS=Rsin30°=1m,因此能夠從弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃總邊長為s總7.ABD[解析]設(shè)入射光線與球體的交點(diǎn)為A,連接OA,OA即為入射點(diǎn)的法線.因此圖中的角α為入射角.過A點(diǎn)作球體水平表面的垂線,垂足為B,如圖所示.依題意∠A