物理选择性必修 第一册第四章 光综合与测试同步练习题

这是一份物理选择性必修 第一册第四章 光综合与测试同步练习题，共10页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

考试时间90分钟 满分100分
一、选择题（本题共12个小题每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一个选项正确，第9~12题不止一个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．关于光的折射现象，下列说法正确的是( )
A． 光的传播方向发生改变的现象叫光的折射
B． 折射定律是托勒密发现的
C． 人观察盛水容器的底部，发现水变浅了
D． 若光从真空射入液体中，它的传播速度一定增大
2．如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生偏折，那么以下说法错误的是( )
A． 光是从真空射入介质
B． 介质的折射率是1.73
C． 光在介质中传播速度为1.73×108 m/s
D． 反射光线与折射光线的夹角是90°
3．下面四种情况中，能在空气和水的界面上发生全反射的是( )
A． 光从空气射向水，入射角大于临界角
B． 光从空气射向水，入射角小于临界角
C． 光从水射向空气，入射角大于临界角
D． 光从水射向空气，入射角小于临界角
4．光线从折射率为的介质中射向空气，如果入射角为60°，如图所示光路可能的是( )
A． B．
C． D．
5．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是( )
A． n1＞n2，α大于某一值
B． n1＜n2，α大于某一值
C． n1＞n2，α小于某一值
D． n1＜n2，α小于某一值
6．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是( )
A． 两狭缝到屏上距离等于半个波长的点将出现亮纹
B． 两狭缝到屏上距离相等的点将出现暗纹
C． 用红光做实验时干涉条纹比用蓝光时宽
D． 用紫光做实验时干涉条纹比用绿光时宽
7．点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是( )
A． 光的反射
B． 光强太小
C． 光的干涉
D． 光的衍射
8．如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A． a、b是光的干涉图样
B． c、d是光的干涉图样
C． 形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短
D． c、d中央条纹为暗纹
9．关于光的衍射现象，下面说法正确的是( )
A． 红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B． 白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C． 光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射
D． 光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
10．如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ(0°<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面．下列说法正确的是( )
A． 在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B． 在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C． 第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D． 第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
11．如图所示，MM′是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图作出下列判断中正确的是( )
A． 该介质的折射率为
B． 光在介质中的传播速度为c (c为真空中光速)
C． 光线从介质射向空气时有可能发生全反射
D． 光线由介质射向空气时发生全反射的临界角大于45°
12．如图所示acb是一块用折射率n＝2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圈弧，ac边与bc边垂直，∠aOc＝60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的．下面说法正确的是( )
A． 黄光在该玻璃制成的透明体中的速度为1.5×108 m/s
B． 黄光比红光更容易观测到明显的衍射现象
C． 黄亮部分的长度为
D． 同一双缝干涉装置中观察到黄光比红外线的条纹窄
二、实验题（本题共5个空格，每小题3分，共15分)
13．研究双缝干涉现象时，如图甲所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹的中心A，示数如图乙所示，其读数为________mm.移动手轮至另一条亮条纹中心B，读出其读数为27.6 mm.已知双缝与光屏间距为0.6 m，所用双缝相距0.2 mm，则所测单色光波长为________m．(保留两位有效数字)
14．如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件如图所示，则
(1)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离( )
A．将红色滤光片改为绿色滤光片
B．增大双缝之间的距离
C．减小④和⑥之间的距离
D．增大④和⑥之间的距离
(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，对应的读数x1如图乙所示，则x1＝__________ mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心，对应的读数x2如图丙所示，则x2＝__________ mm.
三、计算题（本大题有4个小题，共37分。在答题卷上解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案不得分。有数值计算的题，答案应明确写出数值和单位）
15.（8分）如图所示，一束光波以45°的入射角从AB面射入透明的三棱镜中，已知光束进入AB面的折射角r＝30°.试求该棱镜的折射率n和临界角C，并在图中画出该光束在棱镜中的光路图．
16．（8分）如图所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出．已知∠A＝θ＝60°，光在真空中的传播速度为c.求：
(1)该棱镜材料的折射率；
(2)光在棱镜中的传播速度．
17．（10分）如图所示是一个半球形透明物体的侧视图，现在有一细束单色光沿半径OA方向入射，保持入射方向不变，不考虑光线在透明物体内部的反射．
(1)将细光束平移到距O点R处的C点，此时透明物体左侧恰好不再有光线射出，求透明物体对该单色光的折射率；
(2)若细光束平移到与O点0.5R处，求出射光线与OA轴线的交点与O点的距离．
18．（11分）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3 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；
(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2 m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受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)．
参考答案
1.C.
光发生反射时，光的传播方向也发生改变，故A错；折射定律是荷兰数学家斯涅耳总结得出的，故B错；由于折射现象，人观察盛水容器的底部，发现水变浅了，C正确；若光从真空射入液体中，它的传播速度一定减小，故D错误．答案为C.
2.A.
光线的入射角为i＝30°，折射角为r＝60°，则知光线从介质进入真空．故A错误．根据折射定律得，n＝＝＝≈1.73.故B正确．光在介质中的传播速度v＝≈1.73×108 m/s，故C正确．反射角等于入射角，则反射角i′＝i＝30°，根据几何关系得反射光线与折射光线的夹角为90°.故D正确．故选A.
3.C.
当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或是大于临界角，就会发生全反射现象，故C正确．
4.C.
根据sin C＝可求出临界角为45°，由于入射角大于临界角，则必定发生全反射，因此只有反射光线而无折射光线
5.C.
光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于等于临界角，所以α应小于某一值．故C正确，A、B、D错误．故选：C.
6.C.
两狭缝到屏上距离差等于半个波长的点将出现暗纹，A错误；两狭缝到屏上距离相等的点将出现亮纹，B错误；根据Δx＝λ知用红光做实验时干涉条纹比用蓝光时宽，C正确；紫光的波长小于绿光，所以用紫光做实验时干涉条纹比用绿光时窄，D错误．
7.D.
点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影的边缘部分模糊不清说明阴影的边缘部分有光线到达，即光能绕过障碍物继续传播，属于光的衍射．
8.A.
干涉图样的条纹等间距，a、b是光的干涉图样，c、d是光的衍射图样，故A正确，B错误；无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，形成a图样光的波长比形成b图样光的波长长，故C错误；c、d中央条纹为亮纹，故D错误．
9.AC.
单色光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹．光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象．光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象．
10.ACD
光线从第一块玻璃板中的上表面射入，在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二块玻璃板下表面也一定有出射光，A正确，B错误；因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，下表面的出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，C正确；根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D正确
11.BCD.
由题图知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝45°，则折射率为n＝＝＝，故A错误；光在介质中的传播速度v＝＝＝c，故B正确；光线从介质射向空气时，只要入射角大于等于临界角就能发生全反射，故C正确；设光线由介质射向空气时发生全反射的临界角为C，则sin C＝＝＞sin 45°，则得：C＞45°，故D正确
12.AC.
黄光在该玻璃制成的透明体中的速度为：v＝＝＝1.5×108 m/s.故A正确．波长越长，波动性越强，越容易发生衍射，黄光的波长比红光的短，则黄光比红光更不容易观测到明显的衍射现象，故B错误．由题意作光路图如图所示，该介质的临界角是C.则有：sin C＝＝
得：C＝30°
如图，在i≥30°时，光线在圆弧面上发生全反射，图中d点为入射角等于临界角的临界点，所以只有bd部分有黄光透射出，黄亮部分弧长为：l＝×2πR＝.故C正确．红外线是不可见光，不能看到红外线的干涉条纹．故D错误．
13.19.4 6.8×10－7
解析：a游标卡尺读数为1.9 cm＋0.1×4 mm＝19.4 mm；
条纹间距：Δx＝ mm＝2.05 mm；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，
解得λ＝＝ m≈6.8×10－7 m.
14.
(1)D (2)2.190 7.872
解析：(1)根据Δx＝λ，可知增大l和λ或减小d可使Δx增大，故选D.
(2)由乙图知，x1＝2.190 mm，
由丙图知，x2＝7.872 mm.
15.折射率是，临界角是45°， 光路图如图所示．
由光的折射定律得：n＝＝＝
由临界角公式sin C＝＝，得C＝45°
由几何关系光线在BC面的入射角为 i1＝45°，恰好发生全反射，且光线垂直于BC射出三棱镜．画出该光束在棱镜中的光路图如图．
16.(1) (2)c
(1)作出完整的光路如图所示．
根据几何关系可知φ＝∠B＝30°，
所以α＝60°.
根据折射定律有n＝＝，
又因为α＝θ＝60°，所以β＝γ.
又β＋γ＝60°，故β＝γ＝30°.
则n＝＝.
(2)光在棱镜中的传播速度v＝＝c.
17.
(1) (2)R
(1)如图甲所示，
甲
光束由C处水平射入，在B处恰好发生全反射，∠OBC为临界角，由几何关系有sin ∠OBC＝＝，则折射率n＝＝.
(2)如图乙所示，
乙
光束由D点水平射入，在E点发生折射，入射角为∠OED＝α，折射角为∠NEF＝β，折射率n＝＝，sin α＝＝
联立解得：sin β＝，β＝60°
由几何关系可知：∠FOE＝α＝30°，
∠OFE＝β－α＝30°＝α，
则出射光线与OA轴线的交点F与O点的距离为：OF＝2Rcs 30°＝R.
18.(1)2.6 m (2) 0.7 m
(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 θ①
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 m③
(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′是光线在水面的入射角．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＝(3－1) m≈0.7 m⑦