江蘇專用-新教材高中物理第四章光章末檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修第一冊(cè)

PAGEPAGE10章末綜合檢測(cè)(四)光(時(shí)間：75分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題：共11題，每題4分，共44分。每題只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意。1．下列選項(xiàng)中，屬于光的衍射現(xiàn)象的是()解析：選A泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象；沙漠蜃景是光的全反射現(xiàn)象；等間距條紋是光的干涉現(xiàn)象；太陽(yáng)光下的彩色肥皂膜是光的干涉現(xiàn)象。故選A。2．下列各儀器或現(xiàn)象的分析中正確的是()A．偏光鏡是利用縱波偏振特性的儀器B．荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于水珠將光線會(huì)聚而形成的C．照相機(jī)鏡頭呈淡紫色是光的衍射引起的D．雷達(dá)測(cè)速儀是利用波的多普勒效應(yīng)解析：選D偏振是橫波特有的現(xiàn)象，偏光鏡是利用橫波偏振特性的儀器，故A錯(cuò)誤。荷葉上的露珠顯得特別“明亮”是由于光的全反射而形成的，故B錯(cuò)誤。在選擇增透膜時(shí)，一般是使對(duì)人眼靈敏的綠色光在垂直入射時(shí)相互抵消，給定膜層的厚度是這些光在薄膜中的波長(zhǎng)的四分之一倍，從薄膜前后表面的反射綠光相互抵消，鏡頭呈淡紫色，故C錯(cuò)誤。雷達(dá)測(cè)速主要是利用多普勒效應(yīng)。當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射的頻率；反之，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí)，反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射的頻率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值，計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)速度，故D正確。3．下列說(shuō)法正確的是()A．汽車燈光夜間照著的自行車“尾燈”，變得十分明亮，是利用了光的折射B．當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，波源的頻率會(huì)減小C．只有狹縫的尺寸足夠小的情況下，才發(fā)生衍射現(xiàn)象D．用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查工件平面的平整度，利用了光的干涉解析：選D自行車“尾燈”為全反射棱鏡，利用光的全反射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，可知觀察者接收到的頻率減小，但是波源的頻率不變，故B錯(cuò)誤；只有狹縫的尺寸足夠小的情況下，才發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板和單色光檢查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉現(xiàn)象,故D正確。4.a、b、c三條平行光線垂直于半圓柱體玻璃磚的截面直徑從空氣射向玻璃磚。如圖所示，光線b正好過(guò)圓心O，光線a、c從光線b的兩側(cè)對(duì)稱入射，光線a、c從玻璃磚下表面進(jìn)入空氣后與光線b交于P、Q，則下列說(shuō)法正確的是()A．玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)c光的折射率B．在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距比c光窄C．a(chǎn)、c光分別從某種介質(zhì)射入空氣中，c光發(fā)生全反射時(shí)臨界角較小D．a(chǎn)光比c光穿過(guò)該半圓柱體玻璃磚所需時(shí)間短解析：選B由題圖可知，光從空氣中射入玻璃，a光的偏折程度大，所以玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)c光的折射率，故A錯(cuò)誤；玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)c光的折射率，可知a光的波長(zhǎng)短，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，可知在相同條件下進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光的波長(zhǎng)短，a光的條紋間距比c光窄，故B正確；光發(fā)生全反射時(shí)臨界角sinC＝eq\f(1,n)，因?yàn)椴Ａ?duì)a光的折射率大于對(duì)c光的折射率，所以a、c光分別從某種介質(zhì)射入空氣中，c光發(fā)生全反射時(shí)臨界角較大，故C錯(cuò)誤；光在玻璃中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，因?yàn)椴Ａ?duì)a光的折射率大于對(duì)c光的折射率，a光在玻璃中的速度小，由題圖可知，a光在玻璃中光程大，所以a光比c光穿過(guò)該半圓柱體玻璃磚所需時(shí)間長(zhǎng)，故D錯(cuò)誤。5.如圖所示，a、b和c都是厚度均勻的平行玻璃板，a和b、b和c之間的夾角都為β，一細(xì)光束由紅光和藍(lán)光組成，以入射角θ從O點(diǎn)射入a板，且射出c板后的兩束單色光射在地面上P、Q兩點(diǎn)，由此可知()A．射出c板后的兩束單色光與入射光不再平行B．射到Q點(diǎn)的光在玻璃中的折射率較大C．射到P點(diǎn)的光在玻璃中的傳播速度較大，波長(zhǎng)較長(zhǎng)D．若射到P、Q兩點(diǎn)的光分別通過(guò)同一雙縫發(fā)生干涉現(xiàn)象，則射到P點(diǎn)的光形成干涉條紋的間距小，這束光為藍(lán)光解析：選D光線經(jīng)過(guò)平行玻璃板時(shí)出射光線和入射光線平行，則最終從c板射出的兩束單色光與入射光仍然平行，故A錯(cuò)誤；射到Q點(diǎn)的光偏折程度沒有射到P點(diǎn)的光偏折程度厲害，可知射到Q點(diǎn)的光在玻璃中的折射率較小，故B錯(cuò)誤；射到P點(diǎn)的光折射率較大，根據(jù)v＝eq\f(c,n)知，在玻璃中傳播的速度較小，折射率大，則頻率大，波長(zhǎng)小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ知，條紋間距較小的光波長(zhǎng)小，則頻率大，折射率大，偏折厲害，為射到P點(diǎn)的光，即藍(lán)光，故D正確。6.如圖所示，水面下1.5m處的M點(diǎn)有一點(diǎn)光源，點(diǎn)光源以M點(diǎn)為中心上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)方程為y＝0.5sineq\f(π,2)t(m)，水面上發(fā)光區(qū)域的面積時(shí)大時(shí)小，設(shè)水的折射率為eq\r(2)，則下列說(shuō)法正確的是()A．從點(diǎn)光源發(fā)出的光子到達(dá)水面的最短時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間之比為1∶2B．從點(diǎn)光源發(fā)出的光子到達(dá)水面的最短時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間之比為1∶3C．發(fā)光區(qū)域的最小面積和最大面積之比為1∶2D．發(fā)光區(qū)域的最小面積和最大面積之比為1∶4解析：選D設(shè)光從水中射入空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角為C，由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，解得C＝45°，由于點(diǎn)光源在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，故點(diǎn)光源位于波峰時(shí)，距水面的距離最小為h1＝1m，此時(shí)點(diǎn)光源發(fā)出的光子垂直到達(dá)水面所用時(shí)間最短，最短時(shí)間t1＝eq\f(h1,v)＝eq\f(nh1,c)；當(dāng)點(diǎn)光源位于波谷，即距水面距離h2＝2m時(shí)，光源發(fā)出的光子沿與水平面成45°角的方向到達(dá)水面所用時(shí)間最長(zhǎng)，最長(zhǎng)時(shí)間t2＝eq\f(\r(2)h2,v)＝eq\f(\r(2)nh2,c)。故點(diǎn)光源發(fā)出的光子到達(dá)水面的最短時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間之比eq\f(t1,t2)＝eq\f(\r(2),4)，故A、B錯(cuò)誤。由幾何關(guān)系得發(fā)光區(qū)域的最小半徑r1＝h1＝1m，發(fā)光區(qū)域的最小面積S1＝πr12，發(fā)光區(qū)域的最大半徑r2＝h2＝2m，發(fā)光區(qū)域的最大面積S2＝πr22，所以發(fā)光區(qū)域的最小面積和最大面積之比為1∶4，故C錯(cuò)誤，D正確。7.如圖，等腰三角形ABC為真空中豎直面內(nèi)的棱鏡橫截面，其底邊BC水平，∠B＝30°，AB＝L，P為過(guò)C點(diǎn)的豎直光屏。一束平行于BC邊的光線射到AB邊上D點(diǎn)，然后從AC邊上F點(diǎn)(圖中未畫出)射出后在屏上產(chǎn)生光點(diǎn)。已知棱鏡的折射率n＝eq\r(3)，真空中的光速為c，BC邊只考慮一次反射，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．無(wú)論BD等于多少，在玻璃中光傳播時(shí)間相同B．無(wú)論BD等于多少，從AC邊射出的光彼此平行C．當(dāng)BD＝eq\f(1,3)L時(shí)，從AC射出的點(diǎn)距離C點(diǎn)距離為eq\f(1,3)LD．當(dāng)BD＝eq\f(1,3)L時(shí)，光線射到PC的時(shí)間為eq\f(4\r(3)L,3c)解析：選C光路如圖所示，在D點(diǎn)，根據(jù)折射定律可得折射角為30°，在E點(diǎn)，入射角為60°，在F點(diǎn)，入射角為30°，則根據(jù)光路可逆，其折射角為60°，出射時(shí)方向與BC平行。所以根據(jù)幾何關(guān)系，有DE＝BD，F(xiàn)E＝AD，所以光在棱鏡中的光程為AB，即無(wú)論BD等于多少，在玻璃中光傳播的路程不變，則時(shí)間也相同，A、B正確；當(dāng)BD＝eq\f(1,3)L時(shí)，則CF＝EF＝AD＝AB－BD＝eq\f(2,3)L，C錯(cuò)誤；當(dāng)BD＝eq\f(1,3)L時(shí)，F(xiàn)到光屏的距離為d＝CF·cos30°＝eq\f(\r(3),3)L，光線射到PC的時(shí)間為t＝eq\f(L,v)＋eq\f(d,c)＝eq\f(L,\f(c,n))＋eq\f(\r(3)L,3c)＝eq\f(4\r(3)L,3c)，D正確。8.ABCDE為單反照相機(jī)取景器中五棱鏡的一個(gè)截面示意圖，AB⊥BC，由a、b兩種單色光組成的細(xì)光束從空氣垂直于AB射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光線垂直于BC射出，且在CD、AE邊只有a光射出，光路圖如圖所示，則a、b兩束光()A．相同條件下，b光比a光更容易發(fā)生衍射B．在棱鏡內(nèi)，a光的傳播速度比b光的小C．以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角較小D．分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距小解析：選C由題圖可知，光線在CD界面上，相同的入射角時(shí)只有a光射出，說(shuō)明b光產(chǎn)生全反射，說(shuō)明b光比a光的折射率大，所以全反射臨界角小，由速度v＝eq\f(c,n)可知，在同種介質(zhì)中，a光傳播速度比b光大，a光波長(zhǎng)大，頻率小，在相同條件下，a光比b光更容易產(chǎn)生衍射，A、B錯(cuò)誤；由折射率公式n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可以確定，以相同的入射角從空氣斜射到水中b光偏折得更厲害，所以b光的折射角較小，C正確；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰亮條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，同一裝置，a光的波長(zhǎng)大，所以條紋間距大，D錯(cuò)誤。9．關(guān)于如圖所示的四幅圖，以下說(shuō)法正確的是()A．圖甲是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后傳播的示意圖，其中a光束在水珠中傳播的速度一定小于b光束在水珠中傳播的速度B．圖乙是一束單色光進(jìn)入足夠長(zhǎng)的平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i逐漸增大到某一值后不會(huì)再有光線從bb′面射出C．圖丙中的M、N是偏振片，P是光屏。當(dāng)M固定不動(dòng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)N時(shí)，光屏P上的光度將明、暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是橫波D．圖丁是用干涉法檢測(cè)工件表面平整程度時(shí)得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說(shuō)明被檢測(cè)的平面在此處是凸起的解析：選C根據(jù)題圖甲可知，b光在水珠中偏折程度較大，b光的折射率比較大，由折射率與速度的關(guān)系可得，折射率越大，在介質(zhì)中傳播速度越小，所以a的傳播速度大，故A錯(cuò)誤；入射角增大時(shí)，折射角也增大，但是折射角小于入射角，所以入射角無(wú)論如何增大，玻璃中的折射光線都不會(huì)消失，且從bb′面射出的光線與入射光線平行，故B錯(cuò)誤；只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，故C正確；由于不知道工件的放置方向，故不能判斷此處是凸起，故D錯(cuò)誤。10．如圖所示，一束復(fù)色光從空氣中沿半圓形玻璃磚半徑方向射入，從玻璃磚射出后分成a、b兩束單色光。則()A．玻璃磚對(duì)a光的折射率為eq\r(2)B．玻璃磚對(duì)a光的折射率為1.5C．b光的頻率比a光的頻率小D．b光在玻璃中的傳播速度比a光在玻璃中的傳播速度大解析：選Aa光的折射率n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，故A正確，B錯(cuò)誤。由題圖可知，a光的偏折程度比b光的小，所以a光的頻率小，折射率也小，由v＝eq\f(c,n)，a光在玻璃中的傳播速度比b光的大，故C、D錯(cuò)誤。11．如圖甲所示，為了觀察一油箱內(nèi)的儲(chǔ)油量，設(shè)計(jì)師在油箱的一側(cè)豎直安裝了一系列厚度相同、長(zhǎng)度不同的透明塑料板，每塊塑料板的形狀如圖乙所示，下部尖端部分截面為等腰直角三角形。當(dāng)光由正上方豎直向下射入到塑料板中，從觀察窗口中可以清晰看到油量計(jì)的上表面有明、暗兩片區(qū)域。通過(guò)觀察明暗區(qū)域分界線的位置，便可判斷出油量的多少，以下說(shuō)法中正確的是()A．從觀察窗口觀察到的暗區(qū)是因?yàn)楣庠谒芰习逑露税l(fā)生了全反射B．從觀察窗口觀察到的明亮區(qū)域越大，油量越多C．使用的塑料板折射率應(yīng)滿足n<eq\r(2)D．使用的塑料板折射率應(yīng)滿足n>eq\r(2)解析：選D左側(cè)塑料板長(zhǎng)，尖端部分浸入油中，光線在塑料與油的分界面處不會(huì)發(fā)生全反射，從觀察窗口觀察是暗區(qū)，右側(cè)塑料板短，尖端部分沒有浸入油中，光線在塑料與空氣的分界面處發(fā)生全反射，從觀察窗口觀察到的是亮區(qū)，A錯(cuò)誤；油量越少，浸入油中的塑料板個(gè)數(shù)越少，發(fā)生全反射的塑料板個(gè)數(shù)越多，從觀察窗口觀察到的明亮區(qū)域越大，B錯(cuò)誤；根據(jù)臨界角公式得sinC＝eq\f(1,n)，C＝45°，解得n＝eq\r(2)，所以使用的塑料板折射率應(yīng)滿足n>eq\r(2)，C錯(cuò)誤，D正確。二、非選擇題：共5題，共56分。其中第13題～第16題解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算時(shí)，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。12．(15分)用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖如圖所示。(1)圖中①是小燈泡光源，⑤是光屏，它們之間的②③④依次是________、單縫和雙縫。(2)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離：________。A．增大③和④之間的距離B．增大④和⑤之間的距離C．將紅色濾光片改為綠色濾光片D．減小雙縫之間的距離(3)在某次實(shí)驗(yàn)中，已知雙縫到光屏之間的距離是600mm，雙縫之間的距離是0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm。某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，先將測(cè)量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)某條亮紋(記作第1條)的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示，然后他轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第7條亮紋的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示，這兩次示數(shù)依次為________mm和________mm，由此可以計(jì)算出這次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的單色光的波長(zhǎng)為________nm(1nm＝10－9m，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析：(1)為了產(chǎn)生單色光，所以后面放置濾光片。(2)根據(jù)光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，增大雙縫和光屏間的距離l、減小雙縫間的距離d、增大光的波長(zhǎng)，均可增大條紋間距。故選B、D。(3)題圖甲的讀數(shù)是0.640mm。題圖乙的讀數(shù)是10.295mm。相鄰亮條紋間的距離為Δx＝eq\f(10.295－0.640,7－1)mm＝1.609mm，根據(jù)相鄰兩條亮紋之間的距離公式得λ＝eq\f(Δx·d,l)＝eq\f(1.609×0.2,600)mm＝536nm。答案：(1)濾光片(2)BD(3)0.64010.29553613．(6分)置于真空中的半圓柱體玻璃磚，其橫截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，直徑CD長(zhǎng)為2R。一束單色光沿AB方向從B點(diǎn)射入玻璃磚，入射方向與CD的夾角θ＝30°。已知BO＝eq\f(\r(3),3)R，此玻璃磚的折射率n＝eq\r(3)，光在真空中傳播的速度為c。不考慮單色光在玻璃磚界面的反射。求單色光在半圓柱體玻璃磚中傳播的時(shí)間。解析：入射角為60°，根據(jù)折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，折射角為30°，根據(jù)正弦定理有eq\f(R,sin60°)＝eq\f(\f(\r(3),3)R,sinθ)，解得在圓弧上入射角θ＝30°，根據(jù)幾何關(guān)系可知，傳播路程s＝eq\f(R,cos30°)＝eq\f(2\r(3),3)R，v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，傳播時(shí)間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(2R,c)。答案：eq\f(2R,c)14．(8分)某同學(xué)為了測(cè)量玻璃磚的折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點(diǎn)射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個(gè)光點(diǎn)，讀出O、A間的距離為24.0cm，A、B間的距離為6.0cm，測(cè)得圖中直尺到玻璃磚上表面的距離d1＝9.0cm，玻璃磚厚度d2＝4.0cm。光在真空中的傳播速度為c。求：(1)光線在玻璃磚上表面的入射角的正弦值；(2)光線在玻璃磚中的傳播速度。解析：(1)光路如圖所示，由幾何關(guān)系可知，光線從O點(diǎn)射到玻璃磚上表面的入射角的正切值tani＝eq\f(lOA,2d1)＝eq\f(4,3)，則sini＝eq\f(4,5)。(2)光線在玻璃磚中折射角的正切值tanr＝eq\f(lAB,2d2)＝eq\f(3,4)則sinr＝eq\f(3,5)，n＝eq\f(sini,sinr)，v＝eq\f(c,n)解得v＝eq\f(3,4)c。答案：(1)eq\f(4,5)(2)eq\f(3,4)c15．(12分)如圖所示，ABC為一塊立在水平地面上的玻璃磚，△ABC為一直角三角形，∠ABC＝90°，∠BAC＝60°，AB邊長(zhǎng)度l＝10cm，AC垂直于地面放置。現(xiàn)在有一束單色光垂直于AC邊從P點(diǎn)射入玻璃磚，已知PA＝eq\f(l,4)，玻璃的折射率n＝eq\f(5,4)，求：(1)該束光從BC面射出玻璃磚時(shí)折射角的正弦值；(2)該束光從AC面射出玻璃磚的位置距C點(diǎn)的距離。解析：(1)由sinC＝eq\f(1,n)可以得到臨界角C＝53°，光路圖如圖所示，單色光照射到AB上時(shí)入射點(diǎn)為D，入射角i＝60°>C，將發(fā)生全反射，然后反射到BC面上E點(diǎn)，入射角為α＝30°，設(shè)折射角為β，由n＝eq\f(sinβ,sinα)，可得sinβ＝eq\f(5,8)。(2)由幾何知識(shí)可以得到AD＝eq\f(l,2)＝5cm即BD＝PF＝eq\f(l,2)＝5cm所以CF＝AC－PA－PF＝2l－eq\f(l,4)－eq\f(l,2)＝eq\f(5l,4)＝12.5cm。答案：(1)eq\f(5,8)(2)12.5cm16．(15分)某長(zhǎng)方體透明玻璃磚被從中挖去一個(gè)半徑為R的半球，其橫切面如圖所示，AB為半球的豎直直徑，O為半球的球心，O1O2連線為圖示透明玻璃磚的主光軸，在離球心0.5R處豎直放置一個(gè)足夠大的光屏，O2為屏上的點(diǎn)，讓一單色細(xì)光束平行于O1O2垂直左側(cè)表面入射，已知透明玻璃對(duì)該單色光的折射率為n＝eq\r(2)，不考慮光的反射和第二次折射，tan15°＝2－eq\r(3)。(1)當(dāng)光束在O1O2正上方且距離O1O2連線0.5R時(shí)，折射后的光線打到光屏上P點(diǎn)(未畫出)，求P點(diǎn)到O2的距離；(2)將(1)中平行光束逐漸向上移動(dòng)，使其到主光軸O1O2的距離增大，試證明出射光線中有經(jīng)過(guò)A的光且其到達(dá)光屏的位置離O2最遠(yuǎn)。解析：(1)依題意可畫出光路圖如圖甲所示，光線距離O1O2連線0.5R且平行O1O2入射時(shí)，入射角為θ1，折射角為θ2，PO與