選1全品2023-2024（上） 全品學(xué)練考 高中物理 選擇性必修第一冊含答案

選1全品2023-2024（上）全品學(xué)練考高中物理選擇性必修第一冊第四章光1光的折射第1課時折射現(xiàn)象與折射定律本欄目為教師專用1.(多選)兩束不同頻率的單色光a、b從空氣平行射入水中,發(fā)生了如圖所示的折射現(xiàn)象(α>β).下列結(jié)論中正確的是 (AC)A.光束a比光束b在水中的傳播速度大B.光束a比光束b在水中的傳播速度小C.水對光束a的折射率比對光束b的折射率小D.水對光束a的折射率比對光束b的折射率大[解析]由公式n=sinisinr,可知折射率na<nb,C正確,D錯誤;由v=cn,na<nb,可知va2.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成.夜間行車時,它能把車燈射出的光逆向返回,標(biāo)志牌上的字特別醒目.這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的,反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10μm的細(xì)玻璃珠,所用玻璃的折射率為3.為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射—反射—折射后恰好和入射光線平行,如圖所示,那么第一次入射的入射角應(yīng)是(D)A.15° B.30°C.45° D.60°[解析]作出光路圖如圖所示,設(shè)入射角為θ,折射角為α,則θ=2α,由n=sinθsinα=2cosα,解得cosα=n2=32,即3.(多選)[2022·浙江嘉興三中月考]如圖所示,一束單色光從A點射入玻璃球內(nèi),已知入射角i=45°.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)有光線恰好能經(jīng)過A點從玻璃球內(nèi)折射回空氣,且此光線在球內(nèi)經(jīng)過兩次反射.已知玻璃球的半徑為56cm,光在真空中傳播速度為3×108m/s.下列選項正確的是 (AD)A.玻璃球?qū)υ搯紊獾恼凵渎蕿?B.從玻璃球射出的光線相對從A點入射光線的偏向角一定為30°C.經(jīng)過A點從玻璃球內(nèi)折射回空氣的光在玻璃球內(nèi)的傳播時間為322×10-D.經(jīng)過A點從玻璃球內(nèi)折射回空氣的光在玻璃球內(nèi)的傳播時間為3×10-9s[解析]作出光路如圖所示(只考慮經(jīng)過A點從玻璃球內(nèi)折射回空氣的光線)由對稱性及光路可逆可知,第一次折射的折射角為30°,則由折射定律可知n=sinisinr=sin45°sin30°=2,故A正確;由幾何關(guān)系可知,光線第一次從玻璃球內(nèi)出射時相對于射入玻璃球的光線的偏向角α=270°,故B錯誤;光線從A點進(jìn)入及第一次從A點射出時在玻璃球中傳播的距離s=3×2Rcos30°=452cm,在玻璃中運動的速度v=cn,可得經(jīng)過A點從玻璃球內(nèi)折射回空氣的光在玻璃球內(nèi)的傳播時間t=sv4.(多選)[2022·浙江紹興一中月考]如圖所示,把一個橫截面QMP為等邊三角形玻璃棱鏡的一個側(cè)面放在水平桌面上,直線SD與QP共線.在S處放一光源,使其發(fā)出的直線光束與SQ夾角為30°,該光束射向棱鏡的MQ側(cè)面上的一點.調(diào)整光源S的位置,使棱鏡另一側(cè)面MP射出的光線射在D點,且恰有SQ=PD.不考慮光線在棱鏡中的反射,則 (AC)A.玻璃棱鏡的折射率n=3B.玻璃棱鏡的折射率n=2C.經(jīng)過棱鏡的出射光線與入射光線間的夾角為60°D.經(jīng)過棱鏡的出射光線與入射光線間的夾角為45°[解析]如圖,由幾何關(guān)系知A點的入射角為60°,折射角為30°有n=sin60解得n=3,故A正確,B錯誤;出射光線與入射光線間的夾角δ=2×30°=60°,故C正確,D錯誤.5.將自然光引入室內(nèi)進(jìn)行照明是一種新型的綠色能源技術(shù).某科技興趣小組設(shè)計了一種接收太陽光的實驗裝置.如圖所示為過裝置中心軸線的截面,上部的集光球是半徑為R的某種均勻透明材料的半球體,下部為導(dǎo)光管,兩部分的交界面是PQ.若只有PQ上方高度h≤32R范圍內(nèi)的光束平行于PQ射入后,能直接通過PQ面進(jìn)入導(dǎo)光管(不考慮集光球內(nèi)表面的反射),求該材料的折射率圖4-1-5[答案]3[解析]由于不考慮集光球內(nèi)表面的反射,所以最上面的一條光線的光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系可知sinθ=hR=解得θ=60°可知入射角θ1=θ=60°折射角θ2=θ2=根據(jù)折射定律可知,材料的折射率n=sinθ11光的折射第2課時測量玻璃的折射率本欄目為教師專用1.學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識,設(shè)計了一個測量液體折射率的儀器,如圖所示,在一圓盤上,過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF,在半徑OA上,垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2,并保持P1、P2位置不變,每次測量時讓圓盤的下半部分豎直浸入液體中,而且總保持液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2的像,同學(xué)們通過計算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值.(1)若∠AOF=30°,OP3與OC的夾角為30°,則P3處對應(yīng)的折射率的值為

3.

(2)圖中P3、P4兩位置中,P4所對應(yīng)的折射率的值較大.

(3)作AO的延長線交圓周于K,K處所對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為1

[解析](1)根據(jù)折射定律n=sin其中θ1=∠EOP3=60°,θ2=∠AOF=30°所以n=sin60°sin30°(2)因為圖中P4對應(yīng)的空氣中光線與法線的夾角(入射角)大于P3對應(yīng)的空氣中光線與法線的夾角(入射角),又兩入射光線對應(yīng)的折射角相同,所以P4對應(yīng)的折射率的值較大.(3)因A、O、K在一條直線上,入射角等于折射角,所以K處對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為1.2全反射本欄目為教師專用1.如圖所示是兩個城市間光纜中的一條光導(dǎo)纖維的一段,光纜總長為L,它的玻璃芯的折射率為n1,外層材料的折射率為n2.若光在空氣中的傳播速度近似為c,則對于光由它的一端射入經(jīng)多次全反射后從另一端射出的過程,下列判斷中正確的是 (D)A.n1<n2,光通過光纜的時間等于nB.n1<n2,光通過光纜的時間大于nC.n1>n2,光通過光纜的時間等于nD.n1>n2,光通過光纜的時間大于n[解析]光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),才可能發(fā)生全反射,故n1>n2;光在內(nèi)芯傳播的路程s=Lsinθ,光在內(nèi)芯的傳播速度v=cn1,所以光通過光纜的時間t=sv=2.(多選)一玻璃磚橫截面如圖所示,其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出),AB為直角邊,∠ABC=45°;ADC為一圓弧,其圓心正好為BC邊的中點;此玻璃的折射率為1.5.P為一貼緊玻璃磚放置的與AB邊垂直的光屏.若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚,則 (BD)A.從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光B.光屏上有一亮區(qū),其寬度小于AB邊的長度C.光屏上有一亮區(qū),其寬度等于AC邊的長度D.當(dāng)光屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動時,光屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大[解析]設(shè)光在玻璃磚BC面與ADC弧面上的臨界角為C,有sinC=1n=23,則C<45°,故光將在整個BC面上發(fā)生全反射,也會在ADC弧面上靠近A點和C點附近區(qū)域發(fā)生全反射,D點附近的射出光線形成會聚光束照到光屏P3.如圖所示,半圓玻璃磚的截面半徑為R=9cm,折射率為n=3,直徑AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點.激光a以入射角i=30°射向半圓玻璃磚的圓心O,結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個光斑.(1)作出光路圖(不考慮光沿原路返回);(2)求兩個光斑之間的距離;(3)改變?nèi)肷浣?使屏MN上只剩一個光斑,求此光斑離A點的最長距離.[答案](1)如圖所示(2)123cm(3)92cm[解析](1)光路圖如圖所示.(2)設(shè)折射角為r,根據(jù)折射定律和光路的可逆性可得n=sinrsini=sinrsin30°,解得r=60°,由幾何關(guān)系可知,△OPQ為直角三角形,所以兩個光斑之間的距離為PQ=PA+AQ=Rtan30°+R(3)在入射角增大的過程中,發(fā)生全反射時,屏MN上只剩一個光斑,此光斑離A點最遠(yuǎn)時,光恰好發(fā)生全反射,入射角等于臨界角,由臨界角公式得sinC=1n,此光斑離A點的最長距離d=RtanC=93光的干涉本欄目為教師專用1.(多選)圖甲為雙縫干涉實驗的裝置示意圖.圖乙為用綠光進(jìn)行實驗時在屏上觀察到的條紋情況,a為中央亮條紋,圖丙為換用另一顏色的單色光做實驗時觀察到的條紋情況,a'為中央亮條紋.已知在紅光、綠光和紫光中,紅光的波長最長,紫光的波長最短.以下說法不正確的是(CD)A.丙圖比乙圖條紋的間距大B.丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較長C.丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較長D.丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較短[解析]根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點可知,入射光的波長越長,同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大.由本題的條件可確定,另一種顏色的單色光比綠光的波長長,A、B正確,C、D錯誤.2.(多選)[2022·山東濰坊二中月考]楊氏雙縫干涉實驗證明光的確是一種波.一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上,兩狹縫就成了兩個光源,它們發(fā)出的光波發(fā)生干涉,產(chǎn)生的干涉圖樣如圖所示,在這兩列光波相遇的區(qū)域中,實線表示波峰,虛線表示波谷.若放置光屏,則下列說法正確的是(ABC)A.A點出現(xiàn)亮條紋 B.B點出現(xiàn)亮條紋C.C點出現(xiàn)暗條紋 D.C點出現(xiàn)亮條紋[解析]波峰與波峰相遇處或者波谷與波谷相遇處振動加強(qiáng),所以A點與B點出現(xiàn)亮條紋,波峰與波谷相遇處振動減弱,所以C點出現(xiàn)暗條紋,故選項A、B、C正確,D錯誤.3.在楊氏雙縫干涉實驗中,下列說法正確的是(n為自然數(shù),λ為光波波長) (D)①到雙縫的距離相等的點形成暗條紋②到雙縫的距離之差為nλ的點形成亮條紋③到雙縫的距離之差為nλ2④到雙縫的距離之差為n+1A.①② B.②③ C.③④ D.②④[解析]在楊氏雙縫干涉實驗中,當(dāng)某處到雙縫的距離之差Δx為波長的整數(shù)倍時,該處出現(xiàn)亮條紋;當(dāng)某處到雙縫的距離之差Δx為半波長的奇數(shù)倍時,該處出現(xiàn)暗條紋,故選D.4.(多選)如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱為牛頓環(huán),以下說法正確的是 (AC)A.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的D.干涉條紋越來越密是因為空氣膜厚度越來越大[解析]由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面,故A正確,B錯誤;由于凸透鏡的下表面是圓弧面,所以形成的薄膜厚度不是均勻變化的,形成不等間距的干涉條紋,若薄膜厚度是均勻變化的,則形成的干涉條紋是等間距的,故C正確,D錯誤.5.在研究A物體材料的熱膨脹特性時,可采用如圖所示的干涉實驗法,A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一個兩面平行的玻璃板B,B與A的上表面平行,在它們之間形成一厚度均勻的空氣薄膜.現(xiàn)用波長為λ的單色光垂直照射玻璃板B,同時給A緩慢加熱,在B的上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化.當(dāng)溫度為t1時最亮,然后亮度逐漸減弱至最暗;當(dāng)溫度升到t2時,亮度再一次增到最亮,則 (B)A.出現(xiàn)最亮?xí)r,B上表面反射光與B下表面反射光疊加后加強(qiáng)B.出現(xiàn)最暗時,B下表面反射光與A上表面反射光疊加后減弱C.溫度從t1升至t2過程中,A的高度增加λD.溫度從t1升至t2過程中,A的高度增加34[解析]出現(xiàn)最亮?xí)r,B下表面反射光與A上表面反射光發(fā)生干涉,疊加后加強(qiáng),A錯誤;同理出現(xiàn)最暗時,是疊加減弱,B正確;溫度從t1升到t2的過程中,亮度由最亮又變到最亮,由干涉原理可知,當(dāng)路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波長的偶數(shù)倍,出現(xiàn)亮條紋,知路程差減小為λ,則A的高度增加λ2,C、D錯誤4實驗:用雙縫干涉測量光的波長本欄目為教師專用1.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長.(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母及排列順序應(yīng)為C、E、D、B、A.

(2)本實驗的步驟有:①取下遮光筒左側(cè)的元件,調(diào)節(jié)光源亮度,使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮;②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;③用刻度尺測量雙縫到屏的距離;④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮條紋間的距離.在操作步驟②中還應(yīng)注意單縫和雙縫相互平行.

(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊,將該亮條紋定為第1條亮條紋,此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示.然后轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊,記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)為13.870mm,求得相鄰亮條紋的間距Δx為2.310mm.

(4)已知雙縫間距d為2.0×10-4m,測得雙縫到屏的距離l為0.700m,由計算式λ=

dlΔx,求得所測紅光波長為6.6×10-4mm[解析](3)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法知,圖乙示數(shù)為x6=13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm,圖甲示數(shù)示為x1=2mm+32.0×0.01mm=2.320mm,相鄰亮條紋的間距Δx=x6-x16(4)λ=dΔxl=6.6×10-2.[2022·浙江蕭山二中月考]某同學(xué)利用如圖甲所示裝置測量某種單色光波長.實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光,調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋.回答下列問題:(1)關(guān)于本實驗下列說法正確的是A.

A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,可能是因為光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸所致B.若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)應(yīng)將屏向遠(yuǎn)離雙縫方向移動C.使用間距更小的雙縫會使條紋間距變小(2)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.4mm,測得屏與雙縫間的距離為0.5m,用某種單色光實驗得到的干涉條紋如圖乙所示,分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)也如圖乙中所示,則A位置對應(yīng)的讀數(shù)為10.9mm.已知B位置對應(yīng)的讀數(shù)為15.6mm,則相鄰條紋中心的間距為0.78mm,所測單色光的波長為624nm.

(3)若某次實驗觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行,如圖丙所示,在這種情況測量相鄰條紋間距Δx時,測量值大于實際值.(填“大于”“小于”或“等于”)

[解析](1)該實驗中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,可能是因為光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸所致,故A正確;若增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),則條紋的寬度Δx將減小,根據(jù)相鄰亮條紋間的距離為Δx=Ldλ可知,可以減小L或者增大d,所以應(yīng)將屏向靠近雙縫方向移動,故B錯誤;同理使用間距更小的雙縫,即d減小,會使條紋間距變大,故C錯誤(2)已知B位置對應(yīng)的讀數(shù)為15.6mm,故該游標(biāo)卡尺的精度為0.1mm,則在A位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)為xA=10mm+9×0.1mm=10.9mm;由圖乙知若A位置處為第1條暗紋,則B位置處為第7條暗紋,可得相鄰條紋中心的間距為Δx=xB-xA7-1=15.6-10.97-1mm≈0.78mm,由Δx=Ldλ(3)若某次實驗觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行,在這種情況測量相鄰條紋間距Δx時,將導(dǎo)致測量值Δx大于實際值,由λ=dΔxL可知,5光的衍射本欄目為教師專用1.(多選)沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的天氣現(xiàn)象,發(fā)生沙塵暴時能見度只有十幾米,天氣變黃變暗,這是由于這種情況下 (BD)A.只有波長較短的一部分光才能到達(dá)地面B.只有波長較長的一部分光才能到達(dá)地面C.只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面D.只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面[解析]根據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件,發(fā)生沙塵暴時,只有波長較長的一部分光線能到達(dá)地面,根據(jù)λ=cf可知,到達(dá)地面的光是頻率較小的部分2.如圖所示,在“觀察光的衍射現(xiàn)象”實驗中,保持縫到光屏的距離不變,增加縫寬,屏上衍射條紋間距將減小(選填“增大”“減小”或“不變”);該現(xiàn)象表明,光沿直線傳播只是一種近似規(guī)律,只有在障礙物的尺寸比光的波長大得多情況下,光才可以看成是沿直線傳播的.

[解析]增加縫寬,可以使條紋間距減小;當(dāng)障礙物的尺寸比光的波長大得多時,光的衍射現(xiàn)象不明顯,光可以看成沿直線傳播.6光的偏振激光本欄目為教師專用1.(多選)如圖所示,電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B,人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮,則 (BD)A.圖中a光為偏振光B.圖中b光為偏振光C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后,在P處將看到光亮D.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后,在P處將看到光亮[解析]自然光在垂直于傳播方向的平面內(nèi),沿各個方向的振動是均勻分布的,通過偏振片后,透射光是只沿著某一特定方向振動的光.從電燈直接發(fā)出的光為自然光,故A錯誤;它通過A偏振片后,即變?yōu)槠窆?故B正確;設(shè)通過A的光沿豎直方向振動,而B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振光,則P點無光亮,將B轉(zhuǎn)過180°后,P處仍無光亮,故C錯誤;將B轉(zhuǎn)過90°,則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^沿豎直方向振動的光的偏振片,則偏振光能通過B,即在P處有光亮,故D正確.2.如圖所示是一種利用光纖溫度傳感器測量溫度的裝置,一束偏振光射入光纖,由于溫度的變化,光纖的長度、芯徑、折射率發(fā)生變化,從而使偏振光的振動方向發(fā)生變化,光接收器接收的光強(qiáng)度就會變化.設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同.關(guān)于這種溫度計的工作原理,下列說法正確的是 (B)A.到達(dá)檢偏器的光的振動方向變化越小,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會越小,表示溫度變化越大B.到達(dá)檢偏器的光的振動方向變化越大,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會越小,表示溫度變化越大C.到達(dá)檢偏器的光的振動方向變化越小,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會越小,表示溫度變化越小D.到達(dá)檢偏器的光的振動方向變化越大,光接收器所接收的光強(qiáng)度就會越小,表示溫度變化越小[解析]根據(jù)題意知,溫度變化越大,光通過光纖時振動方向變化越大,起偏器和檢偏器的透振方向是相同的,光從光纖中通過時振動方向變化越大,透過檢偏器的光強(qiáng)度就會越小,所以光接收器接收的光強(qiáng)度也就會越小,選項B正確.專題課:幾何光學(xué)問題的綜合分析本欄目為教師專用1.紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角從水中射向空氣,若黃光在界面上恰好發(fā)生全反射,則下列判斷正確的