2023年新教材高中物理达标检测卷4第4章光新人教版选择性必修第一册

这是一份2023年新教材高中物理达标检测卷4第4章光新人教版选择性必修第一册，共7页。

第四章达标检测卷
(考试时间：60分钟　满分：100分)
班级：________　　座号：________　　姓名：________　　分数：________
一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题，每小题6分，共60分)
1．对下列光学现象的认识，正确的是(　　)
A．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
B．雨后天空中出现的彩虹是光的干涉现象
C．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的折射现象
D．某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高
【答案】D　【解析】阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，A错误；雨后天空中出现的彩虹是光的色散现象，B错误；用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，C错误；某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，D正确．
2．a、b两种单色光以相同的入射角从空气中射入介质中时，如图所示，发现b的折射线更靠近法线，由此可判定(　　)

A．a比b更容易发生衍射现象
B．当光从介质射向空气中，a、b要发生全反射的临界角分别为Ca、Cb，则Ca C．在介质中b的速度较大
D．单色光b的频率较低
【答案】A　【解析】如题图，由＝n可知b的折射率大于a的折射率．所以b的频率较大，a的频率较小，D错误；由于a的频率较小波长较大更容易发生衍射现象，A正确；由n＝可知光在介质中的速度va>vb，C错误；由sin C＝可知临界角Ca>Cb，B错误．
3．1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论：直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来作为光的传导材料，来传输大量信息，43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通信之父”．以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的(　　)
　
甲 乙

丙 丁
A．图甲中，弯曲的水流可以导光
B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像
C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象
【答案】A　【解析】图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故与光导纤维原理相同，A正确；图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，B错误；图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，C错误；图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，D错误．
4．如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是(　　)

A．红光　 B．黄光　
C．蓝光　 D．紫光
【答案】D　【解析】从空气中观察灯泡时，灯泡P发出的光经水面折射后进入观察者的眼睛，折射光线的延长线交于P′点，P′就是灯P的虚像，P′的位置比实际位置P离水面的距离要近些，如图所示．

当入射角β较小时，P′的位置在P的正上方，有
sin α＝，sin β＝，n＝，
由于紫光在水中的折射率最大，故水面上方的人看水中的紫光灯最浅．故选D．
5．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率n>2，则(　　)

A．可能有光线垂直AB边射出
B．光线只能从BC边垂直射出
C．光线只能从AC边垂直射出
D．一定既有光线垂直BC边射出，又有光线垂直AC边射出
【答案】D　【解析】因为n>2，而sin C＝，所以sin C<，C<30°，射到AB边的入射角i＝30°，发生了全反射，此光线反射到AC边的入射角i＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC边上，从BC边射出．同理，射到BC边上的光线，经两次全反射后垂直AC射出．D正确，A、B、C错误．
6．下列应用激光的事例中错误的是(　　)
A．利用激光进行长距离精确测量
B．利用激光进行通信
C．利用激光进行室内照明
D．利用激光加工坚硬材料
【答案】C　【解析】激光的单向性好，不利于室内照明，并且大功率的激光要靠专门的激光器产生，成本太高，且由于激光的能量集中，会对人体产生伤害，故C错误．
7．一束白光垂直于三棱镜的一个面入射发生色散，下列说法错误的是(　　)
A．棱镜对各色光的折射率不同
B．红光比蓝光通过棱镜所用的时间短
C．黄光比绿光偏转的角度小
D．在棱镜中，速度较大的单色光偏转的角度也较大
【答案】D　【解析】红光在棱镜中传播速度较大，在棱镜中通过的距离也较短．
8．有两种单色光以相同的入射角从空气进入水中，折射角分别为θ1、θ2，它们在水中传播相同的距离所用时间分别为t1、t2，则有(　　)
A．若t1>t2，则θ1>θ2
B．若t1 C．若t1>t2，则θ1<θ2
D．若t1θ2
【答案】CD　【解析】通过相同距离、时间长的速度小，则其折射率大，入射角相同时折射角就小．
9．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是(　　)

A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
【答案】BC　【解析】根据Δx＝λ知，要使条纹间距变大，可减小双缝之间的距离，增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离，故B、C正确，A、D错误．
10．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，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，下列说法正确的是(　　)

甲 乙
A．在冰晶中，b光的传播速度较小
B．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较大
C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置做单缝衍射实验，b光中央亮条纹更宽
【答案】AB　【解析】由题图乙可知，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，由v＝知b光的传播速度较小，A正确；由a光的折射率小于b光的折射率，可知a光的频率小于b光的频率，所以a光的波长大于b光的波长，根据Δx＝λ可知，a光相邻条纹间距较大，B正确；a光的折射率较小，由临界角公式sin C＝可知，a光的临界角较大，C错误；光的衍射中，波长越长，中央亮条纹越宽，故a光的中央亮条纹更宽，D错误．
二、非选择题(本大题4小题，共40分)
11．(8分)某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示．在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．
(2)图中P3、P4两位置中________所对应的折射率的值大．
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________．
【答案】(1)　(2)P4　(3)1
【解析】(1)根据折射定律n＝，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝＝.
(2)图中P4对应的入射角大于P3对应的入射角，所以P4对应的折射率大．
(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处所对应的折射率为1.
12．(10分)如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像______________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3________________，P4______________________.记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°.则该透光物质的折射率n＝______，并在图中画出正确完整的光路图．

【答案】被P2的像挡住　挡住P1、P2的像　挡住P1、P2、P3的像　
【解析】通过作图找出BC面上的反射点和AB面上的出射点，则由几何知识可得各角的大小，如图所示，则n＝＝，其实验原理与用两面平行的玻璃砖相同，故P1的像让P2的像挡住，P3挡住P1、P2的像，P4应挡住P3以及P1、P2的像．

13．(10分)光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c＝3.0×108 m/s)
(1)求玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度．
(2)当入射角变为45°时，折射角变为多大？
(3)当入射角增大或减小时折射率是否发生变化？请说明理由．
【答案】(1)　×108 m/s　(2)arcsin　(3)折射率不变，理由见解析
【解析】(1)根据题意可得光路图如图所示．

由反射定律有θ3＝θ1＝60°，
又θ3＋θ2＝90°，
所以θ2＝90°－θ1＝30°.
n＝＝＝，
v＝＝ m/s＝×108 m/s.
(2)n＝，sin θ′2＝＝，θ′2＝arcsin.
(3)介质的折射率取决于介质的光学性质和光的频率，与光的入射角和折射角无关，所以当入射角增大或减小时，折射率不变．
14．(12分)如图，在注满水的游泳池的底部有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为.
(1)求池内的水深；(结果保留1位小数)
(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)．

【答案】(1)2.6 m　(2)0.7 m
【解析】(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i.依题意，水的折射率n＝，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有

nsin i＝sin θ， ①
由几何关系有sin i＝， ②
式中，l＝3 m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h＝ m≈2.6 m．③
(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.
由折射定律有nsin i′＝sin θ′， ④
式中，i′是光线在水中的入射角．
设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有sin i′＝，⑤
x＋l＝a＋h′， ⑥
式中h′＝2 m．联立③④⑤⑥式得
x＝ m≈0.7 m.