2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷2（含解析）

这是一份2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷2（含解析），共15页。
2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷2（含解析）一、单选题（共28分）1．下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是（　　）A．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮B．雨后的彩虹C．透过昆虫的翅膀看阳光呈显彩色D．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色2．一横截面为等腰直角三角形的三棱镜如图所示，光线（含红光和紫光）从一直角边垂直射入，已知棱镜对红光的折射率为1.5，图中画出的、、三条光线可能存在也可能不存在，则下列说法正确的是（　　） A．光存在且是紫光的出射光 B．光存在且是红光的出射光C．光存在且是红光的出射光 D．光存在且是红光和紫光的出射光3．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，如图所示，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出。下列判断正确的是（　　）A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．水对a光的折射率大于对b光的折射率D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域4．关于图片中的物理现象，描述不正确的是（　　） A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应5．在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（　　）A．不再发生衍射现象 B．衍射现象越来越明显C．衍射条纹亮度逐渐变暗 D．衍射条纹的间距逐渐变大6．海洋动物园的水下有各种各样的动物、景观，现将其简化为如下模型；如图所示，一个口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发红光小球，则（　　） A．小球必须位于缸底中心才能从玻璃缸侧面看到小球B．小球所发出的红光可以从水面任何位置出射C．小球所发出的红光从水中进入空气后传播速度增大D．若小球发出的是蓝光，则水面上有光射出的区域增大7．可见光在空气中波长范围是4 400A到7 700A，即4.4×10－4 mm到7.7×10－4 mm，下面关于光衍射条件的说法正确的是（　　）A．卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才能观察到明显的衍射现象B．卡尺两脚间的狭缝在小到0.2 mm以下时，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象C．卡尺两脚间的狭缝在小到0.4 mm以下时，通过它观察到线状白炽灯丝，有明显的衍射现象D．光的衍射条件“跟光的波长可以相比”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟波长差不多时才能观察到光的衍射二、多选题（共12分）8．一束复色光由空气斜射向平行玻璃砖，入射角为θ，从另一侧射出时分成a、b两束单色光，如图所示，下列说法正确的是（　　）A．在该玻璃中a光的传播速度比b光的大B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大C．a光比b光更容易发生明显的衍射现象D．增大θ（θ<90°），a、b两束光可能不会从另一侧射出E．a光从该玻璃射向空气时的临界角比b光的大9．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，为使光屏上单色光的条纹间距减小，可采取的措施是（　　）A．换用缝距大些的双缝片B．适当调大双缝与屏的距离C．换用缝距小些的双缝片D．适当调小双缝与屏的距离10．在做了“测定平行玻璃砖的折射率”的实验（如图）后，某同学得出下列几种结论中，说法正确的是（　　） A．玻璃砖的宽度适当选大些B．入射角应尽量小些，防止在另一侧面发生全反射C．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些D．入射角越大越好，这样测量误差能尽可能的减小E．玻璃砖的折射率与入射角有关，入射角越大，测得折射率越大F．玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数G．玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的比值是一个常数三、实验题（共15分）11．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。（1）此玻璃的折射率计算式为n=______（用图中的θ1、θ2表示）；（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度______（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量；（3）若该同学用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2做出sinθ1－sinθ2的图像如图所示，下列判断不正确的是______。A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B．玻璃的折射率为0.67C．玻璃的折射率为1.5D．玻璃临界角的正弦值为0.6712．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住和P2的像，P4挡住P3和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图所示（O为两圆弧圆心；图中已画出经P1、P2点的入射光线）。（1）在图上补画出所需的光路图，为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角γ，请在图中标出这两个角_______；（2）用所测物理量计算折射率的公式是_________；（3）为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________（填“小一些”、“无所谓”、“大一些”）。四、解答题（共45分）13．如图所示，清澈的湖面下S处有一条小鱼，S到水面的距离h＝3 m，已知水的折射率为。求：（当θ很小时，sin θ＝tan θ）（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼的视深；（2）在湖面上能看到鱼的水域面积的半径。14．在双缝干涉实验中，两缝间的距离为0.020cm，双缝到观察干涉条纹的光屏的距离是100.00cm，用一种单色光黄光做此实验，在光屏上测出21条黄色亮条纹间的距离是5.90cm，试求这种黄光的波长。如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00cm范围内最多能有多少条暗条纹。15．如图所示，在水面下方处有一个与水面平行的圆盘状发光盘，圆盘半径。由圆盘边缘上A点发出的某条光线射到水面上，当其入射角为时，其折射光与水面的反射光线恰好垂直，求：（i）水对此单色光的折射率n；（ii）水面上有光线射出的区域面积S。16．一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图为过轴线的截面图，调整入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求（1）sin α的值；（2）若玻璃杯的半径为r，则光在水中传播的时间。（已知光速为c）
参考答案1．D【解析】【详解】A．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，故A错误；B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故B错误；C．透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，故C错误；D．油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，故D正确。故选D。2．D【解析】【详解】A．棱镜对红光的折射率为1.5，根据可知红光的临界角小于，紫光的临界角也小于，由图知，入射角等于，红光和紫光均发生全反射，a光不存在，故A错误；BCD．根据反射定律，c光不存在，光存在且是红光和紫光的出射光，故BC错误，D正确。故选D。3．A【解析】【详解】AC．根据题述，b光在Ⅱ区域发生全反射而a光没有，发生全反射的临界角较小，由sinC=，可知水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光折射角小。故A正确，C错误；B．由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长。故B错误；D．水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出。故D错误。故选A。4．A【解析】【详解】A．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，A错误；B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，B正确；C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，C正确；D．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，D正确。故选A。5．C【解析】【详解】AB．当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射；狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，衍射现象会逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了，但衍射现象还存在，故AB错误；C．狭缝的宽度逐渐变大时，衍射现象越来越不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，故C正确；D．当发生衍射时，随着狭缝的宽度逐渐变大，衍射条纹的间距逐渐变小，D错误。故选C。6．C【解析】【详解】A．放置在缸底任何位置的小球，发出的光一定会有一部分沿水平方向射向侧面，即垂直射向侧面时，传播方向不变，人可以从侧面看见小球，故A错误；B．当小球所发出的光射向水面，入射角较大时会发生全反射，所以不能从水面的任何位置射出，故B错误；C．当光从水中进入空气后，由知，n变小，传播速度变大，故C正确；D．换成蓝光，频率增大，折射率增大，蓝光发生全反射的临界角减小，则有光射出的圆形区域的半径减小，故D错误。故选C。7．C【解析】【详解】障碍物与波长相比相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射，但光并没有机械波那么苛刻，缝的宽度太小时，透过的光太弱，不容易观察到衍射现象，通常情况下，缝的宽度在0.4mm左右时，光的衍射现象比较明显，ABD错误，C正确。故选C。8．ACE【解析】【详解】AB．由题图可看出，光线通过平行玻璃砖后，a光的偏折程度较小，b光的偏折程度较大，说明该玻璃对a光的折射率小于b光的折射率，由可知，在该玻璃中a光的传播速度比b光的大，但在真空中的传播速度相同，都为c，故A正确，B错误；C．a光的折射率较小，频率较低，波长较长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故C正确；D．由几何关系知光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理可知，光一定能从另一侧射出，故D错误；E．由可知，由于该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，所以a光的临界角更大，故E正确。故选ACE。9．AD【解析】【详解】“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光屏上单色光的条纹间距为AC．由上述分析可知，增大双缝间距，条纹间距减小，减小双缝间距，条纹间距变大，故C错误A正确；BD．由上述分析可知，增大双缝与屏的距离，条纹间距变大，减小双缝与屏的距离，条纹间距变小，故B错误D正确。故选AD。10．ACF【解析】【详解】A．为了减小测量的误差，玻璃砖的宽度适当大一些，故A正确；BD．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，但不是越大越好，BD均错误．C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些；C正确；EFG．玻璃砖的折射率是由玻璃本身的材料决定，与光的入射角和折射角无光，根据折射定律知折射率等于入射角的正弦与折射角的正弦之比，故EG错误，F正确；故选ACF。11．          大     B【解析】【详解】（1）[1]据题意可知入射角为90°－θ1，折射角为90°－θ2，则玻璃的折射率为（2）[2]玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确。故应选用宽度大的玻璃砖来测量。（3）[3]A．由sinθ1－sinθ2图像可知故光是从空气射入玻璃的，入射角为θ1，故A正确，不符合题意；BC．由折射率的定义知n=1.5，B错误，符合题意，C正确，不符合题意；D．由临界角定义知临界角的正弦值故D正确，不符合题意。故选B。12．               小一些【解析】【详解】（1）[1]标出需要测量的入射角i和折射角γ连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线，作出光路图如图。（2）[2]根据折射定律得，玻璃折射率的公式为n＝（3）[3]为防止光线在弧面CD发生全反射，光线在弧面AB的入射角应适当小一些。13．（1） ；（2） 【解析】【详解】（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼时，光路如图所示由折射定律可知由几何关系可知解得（2）当从S发出的光在N点处发生全反射时，有则解得14．，16条【解析】【详解】由题意可知，相邻黄色条纹间距为双缝到光屏的距离为设黄光波长为，根据可求得而红光波长为可得所以暗条纹数为故黄光的波长为，如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00cm范围内最多能有16条暗条纹。15．（i）；（ii）【解析】【详解】（i）由A点发出的某光线的光路图如图所示 当入射角时，反射角也为30°，反射光线与折射光线恰好垂直，则折射角，由折射定律得代入数据解得（ii）设光从水面射出的临界角为C，则有B点发出的光射出水面的区域为圆，设其半径为R，则由几何知识可知代入数据得水面上有光线射出的区域为圆形区域，半径为，则区域面积为解得16．（1）；（2）【解析】【详解】（1）当光线在水面发生全反射时有当光线从左侧射入时，由折射定律有 联立这两式代入数据可得（2）光线在清水中传播的距离是 传播速度是则传播时间