第四章　光及其應(yīng)用 達標檢測卷 課時訓(xùn)練 高中物理粵教版選擇性必修第一冊

第四章光及其應(yīng)用達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(1～6為單選題，7～10為多選題，每小題6分，共60分)1．(2024年深圳龍津中學(xué)摸底)對下列光學(xué)現(xiàn)象解釋正確的有()A．圖甲中全息照相利用了光的偏振原理B．圖乙中光的色散現(xiàn)象利用了光的衍射原理C．圖丙中光在光纖中傳播利用了光的折射原理D．圖丁中照相機鏡頭表面鍍有增透膜利用了光的干涉原理【答案】D【解析】圖甲中全息照相利用了光的干涉原理，故A錯誤；圖乙中光的色散現(xiàn)象利用了光的折射原理，故B錯誤；光在光纖中的傳輸利用了全反射的原理，故C錯誤；圖丁中照相機鏡頭表面鍍有增透膜利用了光的干涉原理，故D正確．2．(2024年梅州期末)如圖甲所示，某同學(xué)利用玻璃制成的實心“水晶球”模擬彩虹的形成，該同學(xué)讓一細束復(fù)色光從P點射入水晶球，最后分成a、b兩束單色光從水晶球射出，光路圖如圖乙所示，下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的頻率比b光的頻率高B．彩虹的形成是光的干涉現(xiàn)象C．在“水晶球”中，a光的傳播速度比b光的大D．遇到同樣的障礙物，a光比b光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】A【解析】由圖可知，在P點a光的折射角較小，由折射定律可知，a光的折射率較大，則a光的頻率比b光的頻率高，故A正確；彩虹的形成是光的折射現(xiàn)象，故B錯誤；由n＝eq\f(c,v)可知，由于a光的折射率較大，則在“水晶球”中，a光的傳播速度比b光的小，故C錯誤；由于a光的頻率比b光的頻率高，則a光的波長比b光的波長短，遇到同樣的障礙物，b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D錯誤．3．下列應(yīng)用激光的事例中錯誤的是()A．利用激光進行長距離精確測量 B．利用激光進行通信C．利用激光進行室內(nèi)照明 D．利用激光加工堅硬材料【答案】C【解析】激光的單向性好，不利于室內(nèi)照明，并且大功率的激光要靠專門的激光器產(chǎn)生，成本太高，且由于激光的能量集中，會對人體產(chǎn)生傷害，故C錯誤．4．a(chǎn)、b兩種單色光以相同的入射角從空氣中射入介質(zhì)中時，如圖所示，發(fā)現(xiàn)b的折射線更靠近法線，由此可判定()A．a(chǎn)比b更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象B．當(dāng)光從介質(zhì)射向空氣中，a、b要發(fā)生全反射的臨界角分別為Ca、Cb，則Ca<CbC．在介質(zhì)中b的速度較大D．單色光b的頻率較低【答案】A【解析】如題圖，由eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n可知b的折射率大于a的折射率．所以b的頻率較大，a的頻率較小，D錯誤；由于a的頻率較小波長較大更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，A正確；由n＝eq\f(c,v)可知光在介質(zhì)中的速度va>vb，C錯誤；由sinC＝eq\f(1,n)可知臨界角Ca>Cb，B錯誤．5．(2024年泰州期末)為了使圖像清晰，通常在紅外攝像頭的鏡頭表面鍍一層膜，下列說法中正確的是()A．鍍膜使圖像清晰是因為利用了光的偏振B．鍍膜的目的是使入射的紅外線反射C．鍍膜的厚度最小是紅外線在空氣中波長的四分之一D．鍍膜的厚度最小是紅外線在薄膜中波長的四分之一【答案】D【解析】鍍膜使圖像清晰是利用了光的干涉，薄膜兩個表面的反射光發(fā)生干涉而減弱，從而增加透射光的強度，故A錯誤；鍍膜的目的是使紅外線透射，使紅外線之外的光反射，使紅外線圖像更加清晰，故B錯誤；紅外線在薄膜前、后表面反射光的光程差應(yīng)為半波長的奇數(shù)倍，為了增加光的透射程度，鍍膜的厚度應(yīng)該取最薄的值，即紅外線在薄膜中波長的四分之一，故C錯誤，D正確．6．如圖所示，直角三角形ABC為一透明介質(zhì)制成的三棱鏡截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光線垂直射向AC面，已知這種介質(zhì)的折射率為n>2，則()A．可能有光線垂直AB邊射出B．光線只能從BC邊垂直射出C．光線只能從AC邊垂直射出D．一定既有光線垂直BC邊射出，又有光線垂直AC邊射出【答案】D【解析】因為n>2，而sinC＝eq\f(1,n)，所以sinC<eq\f(1,2)，C<30°，射到AB邊的入射角i＝30°，發(fā)生了全反射，此光線反射到AC邊的入射角i＝60°，再次發(fā)生全反射而垂直射到BC邊上，從BC邊射出．同理，射到BC邊上的光線，經(jīng)兩次全反射后垂直AC射出．D正確，A、B、C錯誤．7．一束白光垂直于三棱鏡的一個面入射發(fā)生色散，下列說法正確的是()A．棱鏡對各色光的折射率不同B．紅光比藍光通過棱鏡所用的時間短C．黃光比綠光偏轉(zhuǎn)的角度小D．在棱鏡中，速度較大的單色光偏轉(zhuǎn)的角度也較大【答案】ABC【解析】紅光在棱鏡中傳播速度較大，在棱鏡中通過的距離也較短．8．有兩種單色光以相同的入射角從空氣進入水中，折射角分別為θ1、θ2，它們在水中傳播相同的距離所用時間分別為t1、t2，則有()A．若t1>t2，則θ1>θ2 B．若t1<t2，則θ1<θ2C．若t1>t2，則θ1<θ2 D．若t1<t2，則θ1>θ2【答案】CD【解析】通過相同距離、時間長的速度小，則其折射率大，入射角相同時折射角就?。?．某同學(xué)用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到圖甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖乙所示．他改變的實驗條件可能是()A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．增大雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源【答案】BC【解析】根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，要使條紋間距變大，可減小雙縫之間的距離，增大光的波長(即降低光的頻率)或增大雙縫到屏的距離，故B、C正確，A、D錯誤．10．玻璃球中的氣泡通常看起來都特別明亮．若某玻璃球中心有一球形氣泡，可簡化為如圖乙所示，其中一細光束從玻璃球表面的A點射入玻璃球后照射到空氣泡表面上P點，在P點反射后到達玻璃球表面的B點．細光束在P點的入射角θ＝60°，AB兩點的距離為d.已知該玻璃的折射率為1.5，光在真空中的傳播速度為c，不考慮多次反射．下列說法正確的是() 甲 乙A．細光束在P點發(fā)生全反射B．細光束在B點發(fā)生全反射C．細光束從A點傳播到B點的時間為eq\f(\r(3)d,c)D．細光束從A點傳播到B點的時間為eq\f(2\r(3)d,3c)【答案】AC【解析】已知該玻璃的折射率為1.5，則根據(jù)臨界角與折射率之間的關(guān)系有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(2,3)<eq\f(\r(2),2)，則可知細光束在該玻璃球中發(fā)生全反射的臨界角小于45°，而細光束經(jīng)玻璃照射到空氣泡表面上P點時的入射角θ＝60°，大于臨界角45°，因此細光束在P點發(fā)生了全反射，而由幾何關(guān)系易知，在B點射向空氣時的入射角小于臨界角，因此光束在B點發(fā)生了折射，故A正確，B錯誤；由折射率n＝eq\f(c,v)可得細光束在玻璃中傳播的速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(2c,3)，而由幾何關(guān)系可得，光從A點傳播到B點的路程為s＝2×eq\f(d,2sin60°)＝eq\f(2\r(3)d,3)，則光從A點傳播到B點的時間為t＝eq\f(s,v)＝eq\f(2\r(3)d,3)×eq\f(3,2c)＝eq\f(\r(3)d,c)，故C正確，D錯誤．二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(9分)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進入液體中，而且總使得液面與直徑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，則：(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為________.(2)圖中P3、P4兩位置中________所對應(yīng)的折射率的值大．(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________．【答案】(1)eq\r(3)(2)P4(3)1【解析】(1)根據(jù)折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，題中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)圖中P4對應(yīng)的入射角大于P3對應(yīng)的入射角，所以P4對應(yīng)的折射率大．(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處所對應(yīng)的折射率為1.12．(8分)如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側(cè)透過棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像________________________________，再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3________________，P4______________________．記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°.則該透光物質(zhì)的折射率n＝______，并在圖中畫出正確完整的光路圖．【答案】被P2的像擋住擋住P1、P2的像擋住P1、P2、P3的像eq\r(2)【解析】通過作圖找出BC面上的反射點和AB面上的出射點，則由幾何知識可得各角的大小，如圖所示，則n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，其實驗原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像擋住，P3擋住P1、P2的像，P4應(yīng)擋住P3以及P1、P2的像．13．(11分)如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜．有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射).求該玻璃的折射率．【答案】1.43【解析】如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線一定與入射光線平行．這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射．設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r.由折射定律有sini＝nsinr，①由正弦定理有eq\f(sinr,2R)＝eq\f(sin(i－r),R)，②由幾何關(guān)系，入射點的法線與OC的夾角為i.由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有sini＝eq\f(L,R)，③式中L是入射光線與OC的距離．由②③式和題給數(shù)據(jù)得sinr＝eq\f(6,\r(205))，④由①③④式和題給數(shù)據(jù)得n＝eq\r(2.05)≈1.43.14．(12分)如圖所示，圖中陰影部分ABC為一透明材料做成的柱形光學(xué)元件的橫截面，該種材料折射率n＝2，曲線AC為一圓心為D，半徑為R的四分之一圓弧，ABCD構(gòu)成正方形，在D處有一點光源．若只考慮首次從圓弧AC直接射向AB、BC的光線，從點光源射入圓弧AC的光中，有一部分光能從AB、BC面直接射出，已知光在真空中傳播速度為c.求：(1)光線從D點傳播到B點所用的時間t；(2)從AB、BC面有光射出的區(qū)域總長度．【答案】(1)eq\f((2\r(2)－1)R,c)(2)eq\f(2\r(3),3)R【解析】光在真空中傳播的距離為s1＝R，傳播速度為c.光在介質(zhì)中傳播的距離為s2＝(eq\r(2)－1)R，傳播速度為v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,2)，光從D點傳播到B點所用的時間