2019-2020学年人教版物理选修3-4（浙江新高考专用版）讲义：第十三章 光 章末检测试卷（三） Word版含答案.pdf

章末检测试卷章末检测试卷(三三) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分) 1 (2018·嘉兴高级中学高二第二学期期中)太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色， 瀑布在阳光下呈 现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于( ) A光的干涉、色散和衍射现象 B光的干涉、衍射和色散现象 C光的衍射、色散和干涉现象 D光和衍射、干涉和色散现象 答案 A 解析 在太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，是薄膜干涉现象 ； 瀑布溅起的小水滴相当于棱镜， 在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的 衍射现象，A 正确 2(多选)(2018·台州中学第一学期第一次统练)以下关于图 1 光学知识的叙述中，正确的是 ( ) 图 1 A甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象 B乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的 C丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理 D丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号，是利用光的全反射 答案 ABD 3(2018·湖州高二下学期期中)关于图 2 中四个实验，以下说法正确的是( ) 图 2 A四个实验产生的条纹均为干涉条纹 B甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹 C丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大 D丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹 答案 D 解析 丁实验中，单色光通过单缝产生的明暗条纹为光的衍射条纹，其他三个均为光的干涉 条纹，选项 A 错误，D 正确；牛顿环产生明暗条纹是不等距的，选项 B 错误；根据 x l d 可知，丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的波长越大，频率越小，选项 C 错误 4(多选)某 A 小区工作人员在小区的池塘底部安装了颜色各异的光源，夜晚时打开光源，水 上就会出现颜色各异的“光斑” ，十分好看，B 小区知道以后也用了同样的方法，但是却只能 看到整个水面都在发光，而看不到“光斑” 根据以上描述，下列说法正确的是( ) A“光斑”的产生是因为光在水面发生了衍射 B不同颜色的“光斑”大小不同，其中红色的最大 CB 小区失败的原因可能是因为水池太深 DB 小区失败的原因可能是因为水池太浅 答案 BC 5.(多选)如图 3 所示，P 是一偏振片，P 的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向下 列四种入射光束中，哪几种照射 P 时能在 P 的另一侧观察到透射光( ) 图 3 A太阳光 B沿竖直方向振动的光 C沿水平方向振动的光 D沿与竖直方向成 45°角振动的光 答案 ABD 解析 太阳光是自然光，沿各个方向振动的光都有，所以在偏振片 P 另一侧可看到透射光； 沿竖直方向振动的光， 与 P 的透振方向相同， 能透过偏振片 ； 沿与竖直方向成 45°角振动的光， 有部分能透过偏振片 P，故 A、B、D 正确 6(2018·温州五校联考)如图 4 所示为用 a、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的 干涉图样现让 a、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可 能正确的是( ) 图 4 答案 D 解析 由干涉条纹可看出，a 光的条纹间距大于 b 光的，故根据 x 可知，a 光的波长大 l d 于 b 光的，a 光的频率小于 b 光的，则 a 光对应的折射率小于 b 光对应的折射率，a 光的临界 角大于b光的临界角 A图中a、 b两种光的位置颠倒了 ； B图中出射光应该和入射光平行 ； C、 D 图中首先发生全反射的应该是 b 光，所以选项 D 正确 7(多选)(2018·杭州五县七校联考第一学期期中)如图 5 甲所示，在平静的水面下有一个点光 源 S，它发出的是两种不同颜色的 a 光和 b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该 区域的中间为由 a、b 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为 a 光的 颜色(如图乙)，则下列说法中正确的是( ) 图 5 Aa 光的频率比 b 光大 B水对 a 光的折射率比 b 光大 Ca 光在水中的传播速度比 b 光大 D在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比 b 光宽 答案 CD 8 (2018·金华市十校高二上学期期末联考)如图6所示为匀质玻璃圆柱体的横截面图， 其中MN 为过圆心 O 的水平直线现有两单色细光束 a、b 相对 MN 对称且平行 MN 照射玻璃柱体， 经玻璃折射后两束光相交于 P 点则 a、b 两束光相比( ) 图 6 A玻璃对 a 光的折射率比 b 光小 B在玻璃中 a 光的传播速度比 b 光小 C在玻璃中 a 光的传播时间比 b 光短 Da 光的频率比 b 光的频率小 答案 B 解析 由题意及光路图可知，a、b 两光的入射角 i 相等，折射角 ： rbra，由折射定律 ： nsin i sin r 可知，nbna，故 A 错误 ； 光在介质中的传播速度 ： v ，由于 nbna，则 vbva，故 B 正确 ； c n 由光路图可知， 在玻璃中光的路程关系为 ： sbsa， 已知 ： vbva， 光的传播时间 ： t ， 则 ： tbta， s v 故 C 错误；因 b 光的折射率小，则 b 光的频率小于 a 光的频率，选项 D 错误 9.(多选)(2018·余姚中学选考仿真模拟)如图7所示， 两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上， 从另一边射出，则下列说法中正确的是( ) 图 7 Aa 光的波长小于 b 光的波长 B这种材料对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 C若用同一装置观察双缝干涉图样，a 光的条纹间距大于 b 光的条纹间距 D若从同一介质射向空气发生全反射时，a 光的临界角大于 b 光的临界角 答案 AB 10.(多选)(2018·浙江群星外国语学校月考)一般认为激光器发出的是频率为 的“单色光” ，实 际上它的频率并不是真正单一的，激光频率 是它的中心频率，它所包含的频率范围是 (也称频率宽度)，其中 和 分别记为“上限频率”和“下限频率” 如图 8 所示， 某红宝石激光器发出的激光(其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为 a 光和 b 光)由 空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成 角则下列说法正确的是( ) 图 8 A逐渐减小 角，a 光在液膜下表面先发生全反射 Ba 光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大 Cb 光更容易发生明显的衍射现象 D相同装置做双缝干涉实验，b 光产生的干涉条纹间距较小 答案 BC 11.(2017·宁波模拟)一底面半径为 R 的半圆柱形透明体的折射率为 n，其横截面如图 9 所3 示，O 表示半圆柱形横截面的圆心一束极窄的光束从 AOB 边上的 A 点以与竖直方向成 60° 角入射，已知真空中的光速为 c，则光从进入透明体到第一次离开透明体所经历的时间为 ( ) 图 9 A. B. C. D. R c nR c 3R c 3nR c 答案 D 解析 设此透明体的临界角为 C，依题意 sin C ，当入射角为 60°时，由 n得 1 n 3 3 sin 60° sin 到折射角 30°，即此时光折射后射到圆弧上的 M 点，在 M 点的入射角为 60°，因为 sin 60°sin C，所以 60°大于临界角，会发生全反射往后光水平反射至圆弧上的 N 点 3 2 3 3 并在 N 点发生全反射， 再反射至 B 点， 从 B 点第一次射出， 如图所示 光在透明体内的路程 s 3R，光在透明体内的速度 v ，经历的时间 t . c n s v 3nR c 12(多选)(2017·浙江 4 月选考)图 10 中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双 缝 S1和 S2间距为 0.80 mm，双缝到屏的距离为 0.80 m波长为 500 nm 的单色平行光垂直入 射到双缝 S1和 S2上， 在屏上形成干涉条纹 中心轴线 OO上方第 1 条亮纹中心位置在 P1处， 第 3 条亮纹中心位置在 P2处现有 1 号、2 号虫子分别从 S1、S2出发以相同速度沿垂直屏方 向飞行，1 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 P1,2 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 P2.假定 两只虫子爬行速率均为 103 m/s.正确的是( ) 图 10 A1 号虫子运动路程比 2 号短 B两只虫子运动的时间差为 0.2 s C两只虫子运动的时间差为 1.0 s D已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算 答案 AB 二、非选择题(本题共 6 小题，共 52 分) 13(4 分)(2018·宁波高二下学期期末)研究双缝干涉现象时，如图 11 甲所示，调节仪器使分 划板的中心刻线对准一条亮条纹的中心 A，示数如图乙所示，其读数为_mm.移动手 轮至另一条亮条纹中心 B， 读出其读数为 27.6 mm.已知双缝与光屏间距为 0.6 m， 所用双缝相 距 0.2 mm，则所测单色光波长为_m(保留两位有效数字) 图 11 答案 19.4 6.8×107(每空 2 分) 解析 游标卡尺读数为 1.9 cm0.1×4 mm19.4 mm； 条纹间距 ： x mm2.05 mm； 根据双缝干涉条纹间距公式 x ， 解得 27.619.4 4 l d x·d l m6.8×107 m. 2.05 × 103× 0.2 × 103 0.6 14(6 分)液体折射率的测量具有重要的意义，现有如下实验器材 ： 装有待测液体的方形容器 (忽略容器壁玻璃的厚度)、激光器、测量角度的装置和观察屏，如图 12 所示 (1)在图中定性画出从 ab 面射入，在 bc 面刚好发生全反射的光路图； (2)若在 bc 面刚好发生全反射时，从 ab 面射入的入射角为 ic，则液体折射率的测量公式可表 达为_； (3)本实验装置测量液体折射率的测量范围为_ 图 12 答案 (1) (2)n (3)1n(每问 2 分)sin2 ic12 15.(8 分)如图 13 所示，AB 为空气与某种介质的界面，虚线 MN 垂直于界面 AB.某单色光由空 气射入折射率 n的这种介质已知此单色光在真空中的光速为 3.0×108 m/s.求：3 图 13 (1)当入射角 i60°时，折射角 r； (2)此单色光在这种介质中的光速 v； (3)此单色光由这种介质射向空气时临界角的正弦值 sin C. 答案 (1)30° (2)1.73×108 m/s (3)0.58 解析 (1)由折射定律 n得： sin i sin r sin r (2 分) sin i n sin 60° 3 1 2 所以，当入射角 i60°时，折射角 r30°(2 分) (2)由 n 得 v m/s1.73×108 m/s(2 分) c v c n 3.0 × 108 3 (3)sin C 0.58.(2 分) 1 n 1 3 16.(8分)半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图14所示， O点为圆心， OO为直径MN 的垂线足够大的光屏 PQ 紧靠在玻璃砖的右侧且与 MN 垂直一束复色光沿半径方向与 OO成 30°角射向 O 点，已知复色光包含折射率从 n1到 n2的光束，因而光屏上23 出现了彩色光带 图 14 (1)求彩色光带的宽度； (2)当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求 角至少为多少时会 出现这种现象 答案 (1)(1)R (2)45° 3 3 解析 (1)由折射定律得 n1，n2，代入数据，解得 145°，260°.故彩色光 sin 1 sin sin 2 sin 带的宽度为 Rtan 45°Rtan 30°(1)R.(4 分) 3 3 (2)当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在 PN 上形成一个光点当 折射率为n1的单色光在玻璃表面上恰好发生全反射时， 对应的值最小， 因为sin C1， 1 n1 2 2 所以 C145°，故 的最小值 minC145°.(4 分) 17.(12 分)(2017·舟山中学高二第二学期期中)如图 15 所示，为玻璃材料制成的一棱镜的截面 图，AB 为四分之一圆弧一细光束从圆弧 AB 的中点 E 沿半径射入棱镜后，恰好在圆心 O 点发生全反射，经 CD 面反射，再从圆弧的 F 点射出，已知 OAa，ODa.求：(真空中 2 4 光速为 c) 图 15 (1)出射光线与法线夹角的正弦值； (2)光在棱镜中传播的时间 t. 答案 见解析 解析 (1)作出光路图如图 根据几何关系可知，临界角为 C45°，(1 分) 根据全反射规律得， n，(1 分) 1 sin C 2 OGOD a，sin ，(2 分)2 1 2 OG OF 1 2 根据折射定律得 n，(1 分) sin sin 解得 sin ，(1 分) 2 2 (2)光在棱镜中的传播速度 v c(2 分) c n 2 2 由几何知识得，光在棱镜中传播的路程为 la aa，(2 分) 1 2 3 2 光在棱镜中传播的时间 t (2 分) l v 3 2 6 a 2c 18(14 分)(2017·宁波北仑中学高二第二学期期中)如图 16 所示，一束光线以 60°的入射角射 到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点 P.现在将一块上 下两平面平行的透明体平放在平面镜上，如图所示，则进入透明体的光线经平面镜反射后再 从透明体的上表面射出，打在光屏上的 P点，与原来相比向左平移了 3.46 cm，已知透明体 对该光线的折射率为.真空中光速为 c3×108 m/s.3 图 16 (1)作出后来的光路示意图，标出 P点的位置； (2)透明体的厚度为多大？ (3)该光线在透明体里传播的时间多长？ 答案 (1)作出光路图如图所示 (2)1.5 cm (3)2×1010 s 解析 (2)设透明体的厚度为 d. 根据折射定律得：n.(2 分) sin sin 将 n，60°，代入解得 30°，(2 分)3 由题意及光路图得 s2dtan 2dtan ，(2 分) 代入解得，d1.5 cm.(2 分) (3)光在透明体中的传播速度为 v ，光在透明体中通过的路程为 s，所以光在透明体 c n 2d cos 里传播的时间为 t 2×1010 s(6 分) s v 2dn c·cos