第四章 光 能力提高卷（B卷）-【单元测试】2023-2024学年高二物理分层训练AB卷（人教版2019选择性必修第一册）

第四章 光  能力提高卷（B卷）

高二物理

（考试时间：90分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。

3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

4．测试范围：人教版（2019）选择性必修第一册 第四章

5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。

1．（2022·福建三明·高二期末）下列四种情形中，与其余三种所涉及的光学原理不同的是（　　）

A．

皂液膜上的干涉 B．相机镜头涂有增透膜

C．

圆盘后呈现泊松亮斑 D．检查平面的平整程度

2．（2022·江苏·高三阶段练习）我国某企业正在全力研发“浸没式光刻”光刻机。原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长，提高分辨率的技术，如图所示。若浸没液体的折射率为1.5，当不加液体时光刻胶的曝光波长为199 nm，则加上液体后，该曝光光波（　　）

A．在液体中的传播频率变为原来的

B．在液体中的传播速度变为原来的1.5倍

C．在液体中的曝光波长约为133nm

D．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的

3．（2022·江苏·南京市宁海中学高二期中）如图所示，包含两种单色光的光束沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，己知α=45°，β=60°，真空中光速c=3×108m/s，则下列说法正确的是（　　）

A．M点出射的单色光穿过玻璃柱体所需的时间更短

B．玻璃对OM光束的折射率为

C．OM光束在该玻璃中传播的速度为×108m/s

D．若将OM光束从M点沿着MO方向射入，一定会发生全反射

4．（2022·河南·通许县第一高级中学高二期中）如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为nb，则下列说法错误的是（　　）

A．在水中，a光的波长比b光的长

B．在水中，a光的传播速度比b光的大

C．复色光圆形区域的面积为S=

D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光的窄

5．（2022·新疆石河子一中高二阶段练习）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光（　　）

A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于于b光

B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大

C．光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上的条纹间距

D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光

6．（2022·江苏南京·高三开学考试）如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（　　）

A．图乙是光的双缝干涉图样，图丙是光的衍射图样

B．遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将减小

C．照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距减小

D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹

7．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，一束自然光通过偏振片照射到光屏上，则图中光屏上没有发亮的是（偏振片上的箭头表示其透振方向）（　　）

A． B．

C． D．

8．（2022·湖北·高三阶段练习）如图所示，一束平行于等边三棱镜横截面ABC的红光从空气射到E点，沿路径EF射到F点。已知入射方向与AB边的夹角为，E、F分别为AB、BC的中点。下列说法正确的是（　　）

A．如果入射的是红光，则光可能在F点发生全反射

B．如果入射的是紫光，则光可能在F点发生全反射

C．如果入射的是蓝光，则折射到FB之间的某点

D．如果入射的是紫光，则折射到FC之间的某点

9．（2023·全国·高三专题练习）光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角（i≠0）从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，已知内芯材料对a光的折射率为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（  ）

A．在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大

B．入射角i由逐渐增大时，a单色光全反射现象先消失

C．从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长

D．若入射角时，a、b单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则a单色光在介质中传播的时间为

10．（2022·湖北武汉·高二期末）夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种光，下列说法正确的是（   ）

A．a光的频率比b光的低

B．在冰晶中，b光的传播速度比a光的大

C．用同一装置做双缝干涉实验时，b光相邻亮条纹的间距比a光的大

D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的大

11．（2022·广东·深圳实验学校高中部高二阶段练习）光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件

B．若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变宽

C．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起

D．用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同心圆环

12．（2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习）如图所示，玻璃砖在纸面上的横截面由正方形和圆面组成，玻璃砖折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向边的中点，则该束单色光（　　）

A．在边的折射角为

B．在边的折射角为

C．一定能从边射出

D．第一次从边射出的折射角小于

第Ⅱ卷

二、实验题：本题共2小题，共12分。

13．（2022·广东·深圳实验学校高中部高二阶段练习）某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线△ABC表示），然后放好三棱镜，在垂直于AB的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、像，再插上大头针，使挡住和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。

（1）将图中的光路图补充完整______；

（2）根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率n = ______；

（3）若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，根据光路图用量角器量出AC面的入射角和折射角，再利用上述数据计算出该玻璃折射率的测量值______真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”），理由是______。

14．（2022·浙江·高三阶段练习）利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距，双缝到光屏的距离，用某种单色光照射双缝得到干 涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示，则：

（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为，___________mm，相邻两条纹间距___________mm；

（2）利用波长的表达式（用、l、d表示），该单色光的波长___________m；（计算结果保留2位有效数字）

三、计算题：本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

15．（8分）（2022·江苏南通·高三阶段练习）手机屏会发出一种对眼睛危害较大的蓝光。某同学用所学知识为眼镜设计“增反膜”来减小蓝光对眼睛的伤害，制作前他利用如图甲所示的装置测量蓝光的波长，光源架在铁架台的上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器，接受到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出干涉图像的条纹信息如图乙所示，根据x轴上的光强分布可以算出光的波长。已知双缝间距d，双缝到光传感器的距离L，选用的薄膜材料对蓝光的折射率为n。求：

（1）被测蓝光的波长；

（2）镜片表面所镀“增反膜”的最小厚度。

16．（8分）（2022·四川· 广安友实学校高三阶段练习）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。当光从挡风玻璃内侧P点以入射角α=30°射向外侧M点时，其折射光线与反射光线恰好垂直；而当光从P点射向外侧的N点时，刚好发生全反射并被Q接收，已知光在真空中的传播速度为c，PQ的距离为L，求：

（1）玻璃的折射率；

（2）光由P点经全反射到达接收器Q的时间。

17．（10分）（2022·吉林·东北师大附中高二阶段练习）某同学测量一厚度均匀透明介质的折射率。将矩形透明介质放在水平桌面上，上面平行介质表面固定一块屏幕。用一束激光以的入射角射向介质的上表面，结果在介质上方屏幕上出现两个较亮的光斑，它们之间的距离，已知真空中光速，求：

（1）介质的折射率；

（2）计算光线在介质中的传播速度；

（3）在两束反射光线传播途中沿垂直于传播方向加入凸透镜（如图所示），使之汇聚到屏幕上的同一点。若已知光波从光疏介质向光密介质传播的反射过程中，反射光在离开反射点时相位存在半波损失，即相当于传播距离少了半个介质中的波长。则当激光波长为时，请计算说明P点的亮暗情况。

18．(14分 ) （2022·四川绵阳·一模）如图所示，ABCD是一块横截面为正方形的透明玻璃砖，其边长为a，折射率为。一平行激光束从玻璃砖的AB面射入，入射光线与AB面间夹角为45°。激光在真空中的传播速度为c。不考虑激光在每个面上的多次反射。

（1）求从A点射入的激光射到CD面经过的时间t；

（2）求CD面上透光的宽度d。