人教版高中物理高二上学期第四章光单元测试卷（含答案）

这是一份人教版高中物理高二上学期第四章光单元测试卷（含答案），共8页。
第四章　光注意事项1.本试卷满分100分,考试用时90分钟。2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)1.付同学用绿色光做双缝干涉的实验,得到的干涉图样如图所示,其中P1、P2为光屏上的两点。如果付同学将双缝的间距调整为原来的2倍,同时将双缝与屏之间的距离也调整为原来的2倍,若仍用绿光做双缝干涉实验,则得到的图样为(　　)　　　　　　　　　　　　2.某同学利用如图甲所示玻璃制成的实心“水晶球”模拟彩虹的形成,该同学让一细束复色光从P点射入“水晶球”,最后分成a、b两束单色光从“水晶球”射出,光路图如图乙所示,下列说法正确的是(　　)　　　　A.彩虹的形成是光的干涉现象B.“水晶球”对a光的折射率比对b光的大C.在“水晶球”中,a光的传播速度比b光的大D.遇到同样的障碍物,a光比b光更容易发生明显的衍射现象3.三块不同的透明材料叠加构成一体,一单色光在其中的传播路径如图所示,该单色光在三块材料中的传播速度依次为v1、v2、v3,下列关系式中正确的是(　　)A.v1>v2>v3　　　　　　　　B.v3>v1>v2C.v3>v2>v1　　　　　　　　D.v2>v1>v34.某人站在池塘的岸边,看到前方清澈的池塘里有一条鱼安静地停在池底。人的眼睛到水面的高度h1=1.5 m,人与鱼(实际位置)间的水平距离为3.5 m。鱼反射的光线经过水面折射后与水面的夹角为37°,水的折射率为n=43,取sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,则鱼距离水面的深度为(　　)A.1.5 m　　　　B.2.5 m　　　　C.2.25 m　　　　D.2 m5.如图所示,半圆形玻璃砖的折射率为n=2,有一束光线以45°的入射角从玻璃砖的水平表面上O点入射,O点为半圆形玻璃砖横截面的圆心,则经过半圆玻璃砖射出后的光线偏离原来光线的角度是(　　)A.15°　　　　B.30°　　　　C.45°　　　　D.60°6.如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射,依次经AC和BC边反射,从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角,则α(　　)A.等于90°　　　　B.大于90°　　　　C.小于90°　　　　D.无法确定7.利用光在空气薄膜的干涉可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差(约为微米量级),实验装置如图甲所示。T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶,A0为标准金属丝,直径为D0;A为待测金属丝,直径为D;两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面,观察到的干涉条纹如图乙所示,测得相邻条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是(　　)　　　　A.|D-D0|=λL2ΔLB.A与A0直径相差越大,ΔL越大C.轻压T1右端,若ΔL增大则有DD0,选项C错误;当A与A0直径相等时,tan θ=0,形不成图乙中的干涉条纹,选项D错误。8.D　如图所示,当入射角为30°时,折射光线恰好从A点射出,所以光线从AD之间发散射出,光屏上移,光照区域应变窄,选项A错误;全反射临界角sin C=1n=33>12,解得C≈35°,图中圆弧截面有光射出的弧长l=2×35°360°×2πR=718πR,选项B错误;由图可知,若射出的光都能被光屏接收,光屏上光照区域边缘的光线是从A、D点以与AD夹角为60°射出时打到屏上的,由几何关系可得光屏至少长35+2R,选项C错误;频率更大,折射率更大,但是光线射出的范围仍然是A、D之间,光线从A、D点射出时与EF夹角变小,所以打到屏上的范围变大,光屏要更宽,选项D正确。9.BC　当游标卡尺狭缝平行于日光灯,狭缝远离日光灯时,眼睛应靠近狭缝进行观察,观察到平行于日光灯的彩色条纹,且中央为白色条纹,选项A错误,B正确;狭缝越小,衍射现象越明显,即条纹间距变宽,但亮度变暗,选项C正确,D错误。10.CD　光束Ⅰ在玻璃中的偏折程度较大,玻璃对光束Ⅰ的折射率较大,根据v=cn,则光束Ⅰ在玻璃中的传播速度较小,A、B错误;玻璃对光束Ⅰ的折射率较大,则光束Ⅰ的频率较大,因蓝光的频率大于黄光的,所以若光束Ⅰ为蓝光,则光束Ⅱ可能为黄光,C正确;根据 sin C=1n可知,光束Ⅰ发生全反射的临界角较小,逐渐减小入射角i,则两光束在玻璃砖下表面的入射角变大,则光束Ⅰ在玻璃砖的下表面先达到临界角而发生全反射,D正确。故选C、D。11.AD　由几何关系知,单色光在B点的折射角为β=30°,由折射率定义式得n=sinαsinβ=sin60°sin30°=3,选项A正确;单色光在玻璃砖左侧外表面处是由光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,选项B错误;光的频率由光源决定,与介质无关,光在传播过程中频率不变,选项C错误;根据折射率与光速的关系有v=cn=c3,因此单色光在玻璃砖中穿过所需要的时间为t=Rv=3Rc,选项D正确。12.AC　根据全反射的临界角与折射率之间的关系有sin C=1n=12,可得该单色光在棱镜中发生全反射的临界角为C=45°。因此从D点发出的光,竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘,同时C点也恰好是出射光线的边缘,如图所示,因此光线只能从MC段射出,根据几何关系可知,M恰好为AC的中点,因此在AA'C'C平面上有一半的区域有光线射出,选项A正确,B错误;由于频率越低,折射率越小,根据sin C=1n可知,当光源发出的光的频率变小,临界角会增大,这时在AC边上M点左侧也会有光线出射,因此有光出射的区域面积将增大,选项C正确,D错误。13.答案　(2)③2.40(2分)　(3)l1l2(2分)　1.50(2分)　(4)BC(2分)解析　(2)③由刻度尺的读数方法可得MA的长度读数l1=9.40 cm-7.00 cm=2.40 cm。(3)折射率n=sinθsinr,又sin θ=MAPM,sin r=MBPM,则n=MAMB=l1l2,代入数据解得n=1.50。(4)为了减小实验测量的相对误差,选取点M尽量远离入射点P,选取ab界面的入射角尽量大些,选项B、C正确。14.答案　(1)使射向单缝的光更集中(1分)　(2)B(1分)　(3)测量头(1分)　dΔx(n−1)L(1分)　(4)10.300(2分)　6.8×10-7(2分)解析　(1)在双缝干涉实验装置中透镜的作用是使射向单缝的光更集中。(2)根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Ldλ可知,将单缝向双缝靠近,条纹间距不变,选项A错误;将屏向靠近双缝的方向移动,即减小L,可减小条纹间距,选项B正确;将屏向远离双缝的方向移动,即增大L,可增大条纹间距,选项C错误;使用间距更小的双缝,即减小d,可增大条纹间距,选项D错误。(3)在测量相邻两条亮条纹的距离时需要用测量头测出;由题意可知相邻亮条纹间距为Δx'=Δxn−1,根据双缝干涉条纹间距公式可知Δx'=Ldλ,联立以上两式解得λ=dΔx(n−1)L。(4)图乙固定刻度读数为10 mm,可动刻度读数为0.01 mm×30.0=0.300 mm,所以图乙的读数为10 mm+0.300 mm=10.300 mm,图甲固定刻度读数为0 mm,可动刻度读数为0.01 mm×14.0=0.140 mm,所以图甲的读数为0 mm+0.140 mm=0.140 mm,根据题意可知,相邻亮纹间距Δx″=10.300−0.1406−1×10-3 m=2.032×10-3 m,根据Δx″=Ldλ,可得λ=dΔx″L=0.2×10−3×2.032×10−3600×10−3 m≈6.8×10-7 m。15.答案　(1)1.25　(2)2.5×10-9 s　(3)见解析解析　(1)根据几何关系可知全反射的临界角为C=90°-37°=53°(1分)根据临界角与折射率的关系为sin C=1n(1分)解得n=1sin53°=1.25(1分)(2)光线在玻璃砖中传播的时间为t=2Rv(1分)根据光在介质中的传播速度v=cn(1分)解得t=2.5×10-9 s(1分)(3)因光程差Δr=2.1×10-6 m(1分)所以N1=Δrλ=2.1×10−6m6×10−7m=3.5(1分)由此可知,从S1和S2到P点的光程差是波长λ的3.5倍,所以P点为暗条纹。(1分)16.答案　(1)6+22　(2)6−22解析　(1)当玻璃砖转过30°角时,光路图如图所示可知入射角为α=30°(1分)根据几何关系有tan θ=O1Pd=10cm10cm=1(1分)可得θ=45°(1分)可知折射角为β=α+θ=75°(1分)根据折射定律可得玻璃砖的折射率为n=sinβsinα=6+22(2分)(2)光线发生全反射时,屏上光点消失,故玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度的正弦值为sin C=1n=6−22(3分)17.答案　(1)πL4　(2)32L2c解析　(1)当光线入射在半圆ADC界面上的入射角等于临界角C时,恰好发生全反射,如图中光线MN,入射在N点上方的光线不能射出来。故被照亮(有光射出)的圆弧长度s为圆弧ND的2倍。(2分)由 sin C=1n=22,得C=45°(2分)被照亮的圆弧对应的圆心角是90°所以半圆ADC上被照亮的圆弧长度s=90°360°·2πr=πL4(2分)(2)经过圆心O的光线在透明物体中传播的距离为x=3L2(2分)光在透明物体中传播的速度v=cn(2分)光在透明物体中传播的时间t=xv=32L2c(2分)18.答案　(1)26L3c　(2)1−33v0解析　(1)对恰好经过容器右上角的光,由几何知识得,入射角为45°,折射角为30°,则该液体对光的折射率n=sin45°sin30°=2(2分)光在该液体内的传播速度v=cn(2分)对容器中最右侧的光有Lcos30°=vt(2分)联立解得t=26L3c(1分)(2)由题意可知,液体灌满容器所用的时间t'=Lv0(2分)该段时间内阴影左边缘的位移大小x=L-33L(2分)阴影左边缘做匀速直线运动,则速度大小v'=xt'(2分)联立解得v'=1−33v0(1分)