2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章光及其應(yīng)用測(cè)評(píng)含解析粵教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGE10-第四章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.(2024江蘇南京高二月考)如圖所示,利用微距相機(jī)可以拍攝到形態(tài)各異的雪花圖像,其中有一種“彩虹”雪花,中間部分有一個(gè)夾有空氣的薄冰層,呈彩色花紋,這是由于()A.光的干涉 B.光的衍射C.光的偏振 D.小孔成像答案A解析薄冰中間所夾的空氣薄層相當(dāng)于一層薄膜,光在此空氣薄層上形成薄膜干涉,呈現(xiàn)彩色花紋.故選A.2.如圖所示是用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪間的狹縫視察激光時(shí)所看到的三種現(xiàn)象.當(dāng)游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪間的狹縫寬度從0.8mm漸漸變小時(shí),所看到的三個(gè)圖像的依次是()A.甲乙丙 B.丙乙甲C.乙丙甲 D.丙甲乙答案A解析用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪間的狹縫視察激光時(shí)所看到的是光的衍射現(xiàn)象,狹縫越小,衍射現(xiàn)象越明顯,故A正確.3.如圖所示是某種頻率的光在常溫下從真空向介質(zhì)入射時(shí)介質(zhì)的折射率,由表中數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)學(xué)問(wèn)可以知道()介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率金剛石2.42巖鹽1.55二硫化碳1.63酒精1.36玻璃1.5~1.8水1.33水晶1.55空氣1.00028A.這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.這種頻率的光用同一裝置在水中進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)觀測(cè)的條紋間距大于在空氣中觀測(cè)的條紋間距C.光密介質(zhì)的密度肯定大于光疏介質(zhì)密度D.這種頻率的光從水晶射入空氣比從水射入空氣更簡(jiǎn)單發(fā)生全反射答案D解析由表中數(shù)據(jù)可知,玻璃的折射率大于水的折射率,依據(jù)v=cn可知,光在玻璃中的速度小于在水中的速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;這種頻率的光在水中的波長(zhǎng)小于在空氣中的波長(zhǎng),則依據(jù)Δx=ldλ可知,這種頻率的光用同一裝置在水中進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)觀測(cè)的條紋間距小于在空氣中觀測(cè)的條紋間距,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光密介質(zhì)的折射率較大,而不是密度較大,故C錯(cuò)誤;水晶對(duì)這種頻率的光的折射率大于水,依據(jù)sinC=1n可知,水晶的臨界角較小,則從水晶射入空氣比從水射入空氣更4.(2024山東臨沂高三月考)如圖所示為一個(gè)透亮球體的橫截面,其半徑為R,AB是一豎直直徑,現(xiàn)有一半徑為32R的圓環(huán)形平行細(xì)光束沿AB方向射向球體(AB直徑為圓環(huán)中心軸線),全部光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過(guò)B點(diǎn)射出,則透亮球體的折射率為(A.3 B.2C.23 D.5答案A解析光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系可知,α=60°,α=2β,β=30°,由折射定律有n=sinαsin5.如圖所示,半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚,在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶.若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn),視察到各色光在光屏上接連消逝.在光帶未完全消逝之前,反射光的強(qiáng)度變更以及光屏上最先消逝的光分別是()A.減弱紫光 B.減弱紅光C.增加紫光 D.增加紅光答案C解析入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)的過(guò)程中,同一介質(zhì)對(duì)各色光的折射率不同,各色光對(duì)應(yīng)的全反射的臨界角也不同.七色光中紫光的折射率最大,由sinC=1n可知紫光的臨界角最小,所以最先發(fā)生全反射的是紫光,折射光減弱,則反射光增加6.如圖所示,空氣中有一折射率為2的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB.一束平行光平行于橫截面,以45°入射角照耀到OA上,OB不透光.若只考慮首次入射到圓弧AB上的光,則AB上有光透出部分的弧長(zhǎng)為()A.16πR B.14C.13πR D.512答案B解析由折射定律知sin45°sinγ=n=2,解得γ=30°,則折射角為30°.過(guò)圓心的光線是臨界光線,此時(shí)的折射光線ON和OB的夾角就是折射角,還要考慮到全反射的狀況,如圖所示,射到M點(diǎn)的光線的入射角為臨界角C=45°,則射到AM弧上的光線發(fā)生了全反射,那么有光透出部分的弧對(duì)應(yīng)的圓心角為45°,長(zhǎng)度為2πR×7.(2024山東肥城模擬)如圖所示,a、b和c都是厚度勻稱(chēng)的平行玻璃板,a和b、b和c之間的夾角都為β,一細(xì)光束由紅光和藍(lán)光組成,以入射角θ從O點(diǎn)射入a板,且射出c板后的兩束單色光射在地面上的P、Q兩點(diǎn),由此可知()A.射出c板后的兩束單色光與入射光不再平行B.射到Q點(diǎn)的光在玻璃中的折射率較大C.射到P點(diǎn)的光在玻璃中的傳播速度較大,波長(zhǎng)較長(zhǎng)D.若射到P、Q兩點(diǎn)的光分別通過(guò)同一雙縫發(fā)生干涉現(xiàn)象,則射到P點(diǎn)的光形成的干涉條紋的間距較小答案D解析光經(jīng)過(guò)平行玻璃板后,射入光線與射出光線平行,即射出c板后的兩束單色光與入射光平行,A錯(cuò)誤;射到Q點(diǎn)的光在玻璃中折射后的偏角較小,折射率較小,B錯(cuò)誤;射到P點(diǎn)的光的折射率大,在玻璃中的傳播速度較小,波長(zhǎng)較短,C錯(cuò)誤;若射到P、Q兩點(diǎn)的光分別通過(guò)同一雙縫發(fā)生干涉現(xiàn)象,由Δx=ldλ,可知射到P點(diǎn)的光形成的干涉條紋的間距較小,D正確二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)8.(2024山東煙臺(tái)高二期末)如圖所示,一束由a、b兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入一圓柱形玻璃磚,O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,a、b光線經(jīng)玻璃磚折射后出射到空氣中,若a、b光在玻璃磚中的折射角分別為θ1、θ2,則a光和b光()A.若從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),a光發(fā)生全放射的臨界角更大B.若分別照耀同一狹縫,b光通過(guò)狹縫時(shí)的衍射現(xiàn)象更明顯C.在玻璃磚中的傳播速度之比為sinθ1∶sinθ2D.從玻璃磚中出射到空氣中后,兩條光線之間的夾角為2(θ1-θ2)答案ACD解析依據(jù)折射定律,由題圖可得a、b光在圓柱形玻璃磚中的折射率為na=sinisinθ1、nb=sinisinθ2,,因?yàn)棣?>θ2,所以可得na<nb.設(shè)a、b光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),發(fā)生全放射的臨界角為Ca、Cb,則有sinCa=1na,sinCb=1nb,所以可得Ca>Cb,故A正確.由na<nb可得λa>λb,故照耀同一狹縫,a光通過(guò)狹縫時(shí)的衍射現(xiàn)象更明顯,故B錯(cuò)誤.依據(jù)n=cv,可得va=cna=csin9.(2024山東青島高二期末)如圖所示為一圓柱形中空玻璃管的橫截面,管內(nèi)徑為R1,外徑為R2,一黃色光線從玻璃管上的A點(diǎn)射入玻璃管內(nèi),入射角為i,為保證在內(nèi)壁處光不會(huì)進(jìn)入中空部分,下列說(shuō)法正確的是()A.若i=45°,為保證光不從內(nèi)壁處進(jìn)入中空部分,R2不能小于2R1B.若i=45°,為保證光不從內(nèi)壁處進(jìn)入中空部分,R2不能大于2R1C.若將黃光換成藍(lán)光,變更i,使藍(lán)光沿黃光的折射路徑到達(dá)玻璃管內(nèi)壁處,當(dāng)R2等于2R1時(shí),藍(lán)光會(huì)發(fā)生全反射D.若R2等于2R1,為保證光不從內(nèi)壁處進(jìn)入中空部分,則i不能小于30°答案ACD解析光路圖如圖所示,設(shè)第一次折射的折射角為γ,全反射臨界角為C,玻璃管折射率為n.光線從空氣進(jìn)入玻璃管發(fā)生折射時(shí),由折射定律得sinγ=sinin,折射光線恰好在內(nèi)壁處發(fā)生全反射時(shí)間線射到內(nèi)壁處的入射角等于臨界角C,則sinC=1n,對(duì)圖中△ABO,由正弦定理得sin(π-C)R2=sinγR1,可得1nR2=sininR1,若i=45°,解得R2=2R1,所以為保證發(fā)生全反射,R2滿意的條件是R2≥2R1,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)10.(2024浙江高二期末)如圖所示,透光材料圓柱體部分高度為R2,半徑為R,頂部恰好是一半球體,半徑為R,底部中心有一光源S向頂部放射一束由a、b兩種不同頻率的光組成的復(fù)色光,當(dāng)光線與豎直方向的夾角θ變大時(shí),出射點(diǎn)P的高度也隨之降低,只考慮第一次折射,發(fā)覺(jué)當(dāng)P點(diǎn)高度h降低為1+22R時(shí)恰好只剩下a光從頂部射出,下列推斷A.在此透光材料中a光的傳播速度大于b光的傳播速度B.a光從頂部射出時(shí),無(wú)a光反射回透光材料C.此透光材料對(duì)b光的折射率為10+4D.同一裝置用a、b光做雙縫干涉試驗(yàn),b光的干涉條紋間距較大答案AC解析由題意可知,當(dāng)θ角增加到肯定值時(shí),b光發(fā)生了全反射,而a光沒(méi)發(fā)生全反射,可知b光臨界角比a光小,依據(jù)sinC=1n可知,b光的折射率比a光大,依據(jù)v=cn可知在此透光材料中b光的傳播速度小于a光的傳播速度,選項(xiàng)A正確;a光從頂部射出時(shí),也有a光反射回透光材料之中,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由題意可知PB=h=1+22R,可得PA=22R,則∠POA=45°,PS=(1+22R)

2+(22R)

2=5+222R,在△OPS中由正弦定理有PSsin135°=OSsinθ,解得sinθ=sinC=110+4三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(7分)(1)利用圖甲所示裝置探討光的某些現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是.

A.若在光屏上得到的圖樣如圖(a)所示,則光源和光屏間放置的是單縫擋板B.若光源和光屏間放置的是雙縫擋板,光源由紅光換為藍(lán)光后,圖樣的條紋寬度會(huì)變窄C.若光源和光屏間放置的是三棱鏡,光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光,則紅光最有可能照耀不到光屏上D.若光源和光屏間放置的是三棱鏡,光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光,則紫光最有可能照耀不到光屏上(2)用雙縫干涉測(cè)量某單色光的波長(zhǎng)時(shí),所得圖樣如圖乙所示,調(diào)整儀器使分劃板的中心刻線對(duì)準(zhǔn)一條明條紋A的中心,測(cè)量頭卡尺的示數(shù)如圖丙所示,其讀數(shù)為mm,移動(dòng)手輪使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條明條紋B的中心,測(cè)量頭卡尺的讀數(shù)為18.6mm.已知雙縫擋板與光屏間的距離為0.6m,雙縫相距0.2mm,則所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為m.

答案(1)BD(2)11.46.0×10-7解析(1)題圖(a)所示為干涉條紋,則光源和光屏間放置的是雙縫擋板,不是單縫,A錯(cuò)誤;若光源和光屏間放置的是雙縫擋板,光源由紅光換為藍(lán)光后,依據(jù)干涉條紋間距公式Δx=Ldλ可知,波長(zhǎng)變短,圖樣的條紋寬度會(huì)變窄,B正確;若光源和光屏間放置的是三棱鏡,光源能發(fā)出紅、綠、紫三色光,紫光偏折最大,則紫光最有可能照耀不到光屏上,C錯(cuò)誤,D正確(2)由題圖丙所示可知,游標(biāo)卡尺讀數(shù)為11mm+4×0.1mm=11.4mm,條紋間距為Δx=14×(18.6-11.4)mm=1.8mm=1.8×10-3m,由雙縫干涉條紋公式Δx=Ldλ,代入數(shù)據(jù)解得λ=6.0×10-712.(9分)如圖所示,畫(huà)有直角坐標(biāo)系xOy的白紙位于水平桌面上.M是放在白紙上的半圓形玻璃磚,其底面的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn),直邊與x軸重合.OA是畫(huà)在紙上的直線,P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針,P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針,α是直線OA與y軸正方向的夾角,β是直線OP3與y軸負(fù)方向的夾角.只要直線OA畫(huà)得合適,且P3的位置取得正確,測(cè)出角α和β,便可求得玻璃的折射率.某學(xué)生在用上述方法測(cè)量玻璃的折射率時(shí),在他畫(huà)出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針,但在y<0的區(qū)域內(nèi),不管眼睛放在何處,都無(wú)法透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像,他應(yīng)實(shí)行的措施是.若他已透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像,確定P3的位置方法是.若他已正確地測(cè)得了α、β的值,則玻璃的折射率n=.

答案另畫(huà)一條更靠近y軸正方向的直線OA,把大頭針P1、P2豎直地插在所畫(huà)的直線上,直到在y<0區(qū)域內(nèi)透過(guò)玻璃磚能看到P1、P2的像插上大頭針P3,使P3剛好能攔住P1、P2的像sin解析無(wú)法看到P1、P2的像是由于OA光線的入射角過(guò)大發(fā)生全反射;P3能攔住P1、P2的像說(shuō)明OP3是OA的折射光線.13.(10分)邊長(zhǎng)為2a的黑色正方體可以汲取光線,有一點(diǎn)光源A位于正方體一個(gè)面的中心處,可以向各個(gè)方向發(fā)出單色光,外層有一層透亮球殼,折射率為n=2,球殼半徑為3a,如圖所示為側(cè)視圖,求透亮球殼外表面發(fā)光區(qū)域的面積.答案2πa2解析作出光路如圖所示,設(shè)光線射到B點(diǎn)的時(shí)候恰好發(fā)生全反射,在三角形AOB中,由正弦定理得a又sinC=1解得∠OAB=120°由幾何關(guān)系可知θ=30°依據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知,發(fā)光區(qū)域的面積為S'=16S=16×4π×(3a)2=2π14.(12分)(2024四川綿陽(yáng)模擬)有一缸壁厚度不計(jì)、半徑R1=0.7m的圓柱形不透光的水缸,裝有一部分水,水面安靜,缸口到水面的距離h1=0.3m.點(diǎn)光源s在缸底圓心處,在水面上有一遮光薄圓盤(pán),圓盤(pán)圓心始終保持在光源s的正上方,圓盤(pán)半徑R2=0.3m,人剛好能在水缸口邊緣看到光源s的折射光.已知水的折射率n=43,不考慮光在水缸壁上的反射,求水的深度h2答案0.4m解析如圖所示,設(shè)從遮光薄圓盤(pán)的邊緣射出的光的入射角為i,折射角為γ,則tanγ=R解得tanγ=4所以sinγ=0.8由sinγ解得sini=0.6所以tani=3又tani=R解得h2=0.4m.15.(16分)(2024廣東河源高