主题四 光 检测试题（练习） 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版）

这是一份主题四 光 检测试题（练习） 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版），共11页。试卷主要包含了选择题Ⅰ，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.激光被誉为“神奇的光”,关于激光的应用,下列说法中正确的是( )
A.激光用来控制核聚变,是因为它的方向性好,光源的能量能集中在很小一点上,可以在空间某个小区域内产生极高的温度
B.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中传递信息
C.用激光拦截导弹,摧毁卫星,是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D.医学中用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光平行度高的特点
解析:A 激光用来控制核聚变,是因为它的方向性好,光源的能量能集中在很小一点上,可以在空间某个小区域内产生极高的温度,故A正确;由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用了激光的相干性,故B错误;激光拦截导弹,摧毁卫星,是因为激光方向性好、能量高,故C错误;医疗中用激光做“光刀”利用了激光亮度高的特点,故D错误。
2.如图,在单缝衍射实验中,若减小单缝宽度,以下哪些现象会发生( )
A.中央亮纹变窄
B.条纹间距减小
C.衍射效应更明显
D.亮度增加
解析:C 衍射条纹的宽度与缝的宽度有关,缝变宽,条纹变窄,亮度增大;缝变窄,条纹变宽,亮度减弱。所以减小缝宽时,衍射现象更明显,中央亮纹变宽,条纹间距增大,亮度减弱。
3.现要测量一竖直放置的透明圆盘的折射率,如图所示,表盘上12点的位置在最上方,令一束单色光在同一竖直面内的11点的位置处水平射入表盘,经过一次折射后恰好射到2点的位置处,那么表盘材料的折射率为( )
A.3B.2C.62D.32
解析:C 根据题意作出光路图,由几何关系可得,光线在11点处的入射角为α=60°,折射角为β=45°,根据折射定律可得折射率为n=sinαsinβ=62,故选C。
4.一束光在光导纤维中传播的示意图如图所示,光导纤维对该束光的折射率为n,该段光导纤维的长度为L,图中的光线刚好在光导纤维与空气的界面处发生全反射。已知空气对该束光的折射率为1,光在真空中传播的速度为c,下列说法正确的是( )
A.光导纤维的折射率n>1
B.光导纤维的折射率n1,故A正确,B错误;光线在界面处发生全反射的临界角C的正弦值为sin C=1n,光在光导纤维中的传播速度为v=cn,v在沿光导纤维方向的分量为v1=vsin C=cn2,光在光导纤维中传播的时间为t=Lv1=n2Lc,故C、D错误。
5.如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则( )
A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B.小球所发的光能从水面任何区域射出
C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
解析:D 光从水中进入空气,只要在没有发生全反射的区域,就可以看到光线射出,所以A、B错误;光的频率是由光源决定的,与介质无关,所以C错误;由v=cn得,光从水中进入空气后传播速度变大,所以D正确。
6.如图甲所示,将一个平凸透镜放置在另一平玻璃板上,让单色光从上方竖直向下照射,这时会观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环,这个现象叫作牛顿环,下列说法正确的是( )
A.将透镜和玻璃板放置在水中,观察到的圆环间距变小
B.仅增大入射光的频率,观察到的圆环间距变大
C.该现象与泊松亮斑的原理相同
D.该现象是透镜上表面和下表面间的反射光发生干涉产生的
解析:A 在水中做此实验,则入射光在水中的波长减小,圆环间距变小,A正确;增大入射光频率,则入射光波长减小,观察到的圆环间距变小,B错误;该现象是光的干涉,泊松亮斑是光的衍射,C错误;该现象是透镜下表面的反射光和玻璃板上表面的反射光发生干涉产生的,D错误。
7.如图所示,截面为扇形的透明柱形材料的圆心角∠AOB=60°,半径为R,一束激光从OB面的D点入射,恰好在AB面上发生全反射,然后垂直于AO面从E点射出,已知OE长度为22R,不考虑多次反射的情况,下列说法正确的是( )
A.透明材料的折射率为2
B.透明材料的折射率为3
C.光线在OB面上的入射角为45°
D.光线在OB面上的入射角为60°
解析:C 作出如图所示的光路图,
由几何关系可知sin C=OER=22,又因为激光恰好在AB面上发生全反射,所以sin C=1n,解得临界角C=45°,透明材料的折射率n=2,故A、B错误;由几何关系得,折射角r=30°,由折射定律得n=sinisinr,解得光线在OB面上的入射角为i=45°,故C正确,D错误。
二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.对如图所示的图片、示意图或实验装置,下列判断准确无误的是( )
A.图甲是水中的筷子发生弯折的现象,其工作原理是光的反射
B.图乙是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度
C.图丙是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍,则P处是亮纹
D.图丁是薄膜干涉现象的实验装置图,在附有肥皂膜的铁丝圈上,出现水平干涉条纹
解析:BD 图甲是水中的筷子发生弯折的现象,其工作原理是光的折射,选项A错误;图乙是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度,选项B正确;图丙是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是半波长的奇数倍,则P处是暗纹,选项C错误;图丁是薄膜干涉现象的实验装置图,在附有肥皂膜的铁丝圈上,出现水平干涉条纹,选项D正确。
9.图甲是水下灯光装置简化图,轻质弹簧下端固定在水池底部,上端连接一点光源,点光源静止在O点,其在水面上的投影位置为O′,OO′=h=72 m。现让点光源在竖直方向做简谐运动,其振动图像如图乙所示,y表示偏离平衡位置的位移,规定向上为正方向,水的折射率为43。下列说法正确的是( )
s时,点光源处于失重状态
B.光斑边缘的振动周期为83 s
C.光斑的最大面积为8116π m2
D.光斑边缘上某点振动的振幅为1.5 m
解析:AC 0.75 s时,点光源向上减速,加速度向下,属于失重,A正确;光斑边缘即光刚好发生全反射的位置,当点光源在最低点时,光斑边缘距离最远,当点光源在最高点时,光斑边缘距离最近,故光斑边缘的振动周期与光源的振动周期相同,由图乙可知光源振动周期为2 s,故光斑边缘的振动周期也为2 s,故B错误;设光从水中射出空气发生全反射的临界角为C,根据全反射临界角公式sin C=1n,光源在最低点时,光斑的面积最大,此时h′=h+A=374 m,由几何关系tan C= rℎ',得光斑的最大面积为S=πr2=81π16 m2,C正确;根据几何关系可得光斑振幅满足tan C=A'A,光斑边缘上某点振动的振幅为A′=0.75 m,故D错误。
10.如图所示,一束单色光平行于OA边从OB边射入一个半径为R、圆心角为135°的扇形玻璃砖,该单色光在玻璃砖中的折射率为2,从M点入射的光由玻璃砖射出后恰与OA边平行。只考虑第一次射到圆弧上的光,则( )
A.OM=23R
B.OM=33R
C.从玻璃砖圆弧上有光射出的部分与没有光射出的部分之比为1∶2
D.换成另一频率大的单色光平行于OA边从M点入射到圆弧边出射后仍然与OA边平行
解析:BC 已知从M点入射的光由玻璃砖射出后恰与OA边平行,其光路图如图甲所示
根据题意可得α=45°,根据光的折射定律n=sinαsinβ,代入数据解得β=30°,则说明光线在M点的折射角与N点时的入射角相等,从而可确定∠MON为直角,且tan β=OMON=33,解得OM=33R,故A错误,B正确;根据临界角与折射率的关系sin C=1n,所以C=45°,所以当光线在圆弧面射出时的入射角为45°时将发生全反射,为圆弧边界有光射出的上边界,从O点射入的光线从圆弧面射出时为下边界,所对应圆心角为∠COD等于45°,如图乙所示
则从玻璃砖圆弧上有光射出的与没有光射出的部分之比为η=45°135°-45°=12,故C正确;换成另一频率大的单色光平行OA边从M点入射到圆弧边出射,由于不同光的折射率不同,所以此时不会与OA边平行射出,故D错误。
三、非选择题(本题共4小题,共47分)
11.(9分)在“测量玻璃的折射率”实验中,
(1)如图甲,用插针法测量玻璃砖的折射率,下列说法正确的是 。
A.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些
B.为减小测量误差,P1、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量小些
C.若P1、P2的距离较大,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D.可以用手触摸光学表面,不会影响测量
(2)若某同学在确定P4位置时,被旁边同学碰了一下,不小心把P4位置画得偏左了一些,测出来的折射率 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)该实验小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN′的垂线,垂足分别为C、D点,如图乙所示,则玻璃的折射率n= (用图中线段的字母表示)。
答案:(1)A (2)偏小 (3)ACBD
解析:(1)为了将出射光线确定得更准确些以减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些,故A正确;为减小测量误差,入射角应适当大一些,即P1、P2的连线与法线NN′的夹角应适当大些,故B错误;根据光路的可逆性可知,若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖仍会看到P1、P2的像,故C错误;手拿光学元器件时切忌用手触摸“光学面”,以防脏污甚至腐蚀光学面造成永久的损坏,故D错误。
(2)若该同学在确定P4位置时,被旁边同学碰了一下,不小心把P4位置画得偏左了一些,作出虚线所示光路如图所示,
则在aa′界面的折射角θ2偏大,由n=sin θ1sin θ2可知,折射率偏小。
(3)设圆的半径为r,入射角为θ1,折射角为θ2,则玻璃的折射率为n=sin θ1sin θ2=ACrBDr=ACBD。
12.(10分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲),并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中 。
A.可观察到明暗相间的白条纹
B.可观察到彩色条纹
C.观察不到干涉条纹
(2)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时,游标卡尺的读数分别为x1、x2,且有x1