（2021新人教版）高中物理选修性必修第一册第4章《光》单元测试卷.docx

1、第第 4 章光单元测试卷章光单元测试卷 一、单选题一、单选题(共共 15 小题小题) 1.光在某种玻璃中的传播速度是108m/s，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成 90夹角， 则入射角应是() A 30 B 60 C 45 D 90 2.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 3.如图，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A 为直角此截面所在平面内的光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好

2、能发生全反射该棱镜材料的折射率 为() A B C D 4.世界很大，我们都想去看看，人们能够用眼睛去看世界，这与光密不可分下列对光的描述中正 确的是() A 分别用红光和紫光照射同一双缝干涉实验装置，在光屏上得到紫光的条纹间距比红光的大 B 当单缝的宽度大于光的波长时，不能发生衍射现象 C 光的偏振现象说明光是横波 D 光不能发生多普勒效应 5.一条光线从空气射入折射率为的介质中，在界面处的入射角为 45.入射光中，一部分被反射， 另一部分被折射则反射光线和折射光线的夹角为() A 75 B 90 C 105 D 120 6.某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是 60，

3、则下列光路图中正确 的是(图中为空气，为介质)() A B C D 7.如图所示，真空中有一均匀介质球，一束复色光平行于 BOC 从介质球的 A 点折射进入介质球内， 进入介质球后分成光束 I、，其中光束恰好射到 C 点，光束射到 D 点，AOB60，则 () A 介质球对光束的折射率大于 B 同时进入介质球的光束比光束先射出介质球 C 当入射角大于某一特定角度时，从 A 点射进介质球的光束会发生全反射 D 用光束和光束分别射向同一双缝干涉装置，光束的条纹间距比光束大 8.在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含 a、b 两种单色光的细光束从介质射入气泡，A 为 入射点，之后 a、b 光分别从

4、 C、D 点射向介质，如图所示已知 A 点的入射角为 30，介质对 a 光 的折射率na.下列判断正确的是() A 在该介质中，光传播速度 vavb Ba 光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为 30 C 光从该介质射向空气发生全反射时，临界角CaCb Da、b 光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上的条纹间距xaxb 9.如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面 A 点，以 45的入射角射入玻璃砖，结果从玻璃砖 的侧面 B 点和 C 点各射出一束单色光 a 和 b，则下列说法正确的是() A 若单色光 a 是黄光，单色光 b 则可能是紫光 B 经同一双缝干涉实验装置，a 光形成的条纹间距比

5、b 光形成的条纹间距小 C 单色光 a 在玻璃中从 A 到 B 的传播时间比单色光 b 从 A 到 C 的传播时间长 D 逐渐增大复色光在 A 点的入射角，则 b 光束先于 a 光束在玻璃砖中发生全反射 10.如图所示，置于空气中的厚玻璃砖，AB，CD 分别是玻璃砖的上、下表面，且 ABCD，光线经 AB 表面射向玻璃砖时，折射光线射到 CD 表面时，下列说法正确的是() A 不可能发生全反射 B 有可能发生全反射 C 只要入射角1足够大就能发生全反射 D 不知玻璃的折射率，无法判断 11.如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏 M 上的 小孔照射到固定不

6、动的偏振片 P 上，再使偏振片 Q 绕轴匀速转动一周，则光屏上光的亮度变化情 况，下列说法中正确的是() A 光屏上光的亮度保持不变 B 光屏上光的亮度会时亮时暗 C 光屏上有两条与偏振片 P、Q 透振方向对应的亮线 D 光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动 12.如图所示，平面 MN 是透明介质和真空的交界面，真空中的点 A，B 与介质中的点 C 在同一条直 线上，且直线与平面交于 P 点已知 ABBPPC，分别由 A，B 点发出的 a，b 两种色光照到界面 上的同一点 Q 点(图中未画出)后，进入介质中传播，都能够到达 C 点则下列叙述正确的是() AQ 点与 P 点重合 B 透明介质对

7、a 光的折射率大于对 b 光的折射率 CQ 点在 P 点的右侧 Da 光在真空中的波长小于 b 光在真空中的波长 13.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹现将 其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到() A 与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些 B 与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央明条纹变宽些 C 只有一条与缝宽对应的明条纹 D 无条纹，只存在一片红光 14.下列有关光现象的说法正确的是() A 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 B 以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射

8、，红光也一定能发生全反射 C 紫光从空气射向水中，只要入射角足够大，就可以发生全反射 D 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 15.如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的 a、b、c 三束单色光比较 a、b、 c 三束光，可知() A 当它们在真空中传播时，c 光的波长最长 B 当它们在玻璃中传播时，c 光的速度最大 C 若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大 D 对同一双缝干涉装置，c 光干涉条纹之间的距离最小 二、填空题二、填空题(共共 3 小题小题) 16.如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光 AO 以入射角 i

9、 照射到液面上，反射光 OB 射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面 的高度如果发现光点 B 在屏上向右移动了s 的距离到 B，由此可知液面_(填“升高”或 “降低”)了_ 17.做测定玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中某两个实验小组的实验情 况： (1)甲组在实验时，用他们测得的多组入射角 i 与折射角 r 作出 sinisinr 图象如图甲所示，请你判 断下列说法哪些是正确的() A做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B玻璃的折射率为 0.67 C玻璃的折射率为 1.5 D玻璃临界角的正弦值为 0.67 (2)乙组

10、同学通过实验在图乙所示的坐标系中标出三个点的位置坐标，其中 A(8,3)、B(1，4)、C(7， 4)分别为折射光线、入射光线、反射光线通过的三点，且坐标系中，y0 处为真空，y0 处为某 介质 请在图中画出三条光线； 入射点 O的坐标为_； 通过数据和光路图可以求得该介质的折射率 n_. 18.在双缝干涉实验中，入射光的波长为，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏上距两缝路 程差r_的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差r_的地方出现暗条纹若双 缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差r_的地方出现明条纹；在屏上 距两缝路程差r_的地方出现暗条纹 三、实验题三、实验题(共共 3 小题

11、小题) 19.双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变大，可采取以下办法： (1)_；(2)_；(3)_为了测量红光的波长，现测得屏上第 1 条亮纹与第 6 条亮条纹中心间的距离为 7.5 mm，已知双缝间的距离为 0.5 mm，双缝到光屏的距 离为 1 m，则此红光的波长为_ 20.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中， (1)下列操作正确的是_ A先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整 D测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻线与该亮纹边缘重合 (2)下列图中条纹间距表示正

12、确是_ 21.在“测定玻璃折射率”的实验中 (1)操作步骤如下： 先在白纸上画出一条直线 aa代表两种介质的界面，过 aa上的 O 点画出界面的法线 NN，并画一 条线段 AO 作为入射光线 把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟 aa对齐 在线段 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2，透过玻璃砖观察大头针 P1、P2的像调整视线方向， 直到 P1的像被 P2的像挡住再在观察的这一侧插两枚大头针 P3、P4，使 P3挡住 P1、P2的像，P4挡 住 P3和 P1、P2的像，记下 P3、P4的位置 移去大头针和玻璃砖，连接 P3、P4作为折射光线，测量出入射角1与折射角2，填入表格中 上述操

13、作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是_ _. (2)实验中测出了多组入射角1与折射角2，并作出了 sin1sin2的图象如图所示，则下列说法正 确的是_ A实验时，光线是由空气射入玻璃 B实验时，光线是由玻璃射入空气 C玻璃的折射率为 0.67 D玻璃的折射率为 1.5 四、计算题四、计算题(共共 3 小题小题) 22.如图所示，一个半径为 R 的 透明球体放置在水平面上，一束蓝光从 A 点沿水平方向射入球体后 经 B 点射出，最后射到水平面上的 C 点已知 OA R，该球体对蓝光的折射率为.则： (1)它从球面射出时的出射角为多少？ (2)若光在真空中的传播速度为 c，那么，请推导出光从 A

14、 点传播到 C 点所需时间 t 的表达式(用 c， R 表示) 23.在杨氏干涉实验中，若单色光的波长5.8910 7m，双缝间的距离 d1 mm，双缝到屏的距离 l2 m求第 1 个亮条纹到第 11个亮条纹的中心间距 24.在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为 61014Hz，两光源 S1、S2的振动情况恰好相 反，光屏上的 P 点到 S1与到 S2的路程差为 310 6m，如图所示，则： (1)P 点是亮条纹还是暗条纹？ (2)设 O 为到 S1、S2路程相等的点，则 P、O 间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括 O、P 两处 的条纹) 答案解析答案解析 1.【答案】A 【解析】

15、 依题意作出光路图如图所示折射角：290901，玻璃的折射率：n .由折射定律知：nsin1sin2sin(901)cos1，即 tan1 ，得130.故正确 选项为 A. 2.【答案】C 【解析】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. 3.【答案】A 【解析】三棱镜的截面为等腰直角 ABC，光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边， 则第一次折射时的入射角等于 45， 射到 AC 边上，并刚好能发生全

16、反射则有 sinC . 由折射定律可得：n 所以由上两式可得：n故选：A. 4.【答案】C 【解析】分别用红光和紫光照射同一双缝干涉实验装置，由于红光的波长比紫光更长，结合x 可知，在光屏上得到紫光的条纹间距比红光的小，故 A 错误；当单缝的宽度小于光的波长或者 和光的波长差不多时，就能发生衍射现象，所以单缝的宽度略大于光的波长时，也能发生衍射现 象，故 B 错误；只有横波才能发生偏振现象，因此光的偏振现象说明光是横波，C 正确；当波源 和观察者相互靠近或远离，接收到波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应，光是一种 电磁波，同样也能发生多普勒效应，D错误 5.【答案】C 【解析】根据折射

17、定律 n得 sinr0.5 则得折射角 r30 由反射定律知，反射角 i45 由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角180ri105，故选 C. 6.【答案】D 【解析】由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由 sinC ，得 C4560，故在两介 质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项 D 正确 7.【答案】A 【解析】对于光束 I：在 A 点的入射角 i60，折射角 r 30，则玻璃对光束 I 的折射率为 n1 ，由折射定律分析知，介质球对光束的折射率大于介质球对光束 I 的折射率，即大于 ，故 A 正确由 v 分析知在介质球中，光束的传播速度大于光束的传播速度，则同时

18、进入介质球的光束比光束后射出介质球，故 B 错误从 A 点射进介质球的光束，再射到界 面时入射角等于 A 点的折射角，由光路可逆原理知，光线不会发生全反射，一定能从介质球射出， 故 C 错误介质球对光束的折射率大于介质球对光束 I 的折射率，说明光束的频率大，波长短， 而干涉条纹的间距与波长成正比，则光束的条纹间距比光束小，故 D 错误 8.【答案】B 【解析】在 A 点的折射可见，a 光的偏折角大于 b 光的偏折角，所以 a 光的折射率大于 b 光的折射 率，由 v 得知，在该介质中，a 色光的传播速度比 b 色光的传播速度小，即 vavb，故 A 错 误设光线在 A 点的入射角为 i，折射

19、角分别为ra、rb.由折射定律 得：sinranasinisin 30，得ra45，根据光路可逆性和几何知识可知，a 光线从 C 点射出时，入射角和折射角 分别等于 A 点折射角时折射角和入射角，则偏向角为2(rai)2(4530)30，故 B 正 确C.由临界角公式 sinC ，因 a 光的偏折角大于 b 光的偏折角，则 a 色光的临界角比 b 色光的 临界角小，即CaCb，故 C 错误a 光的偏折角大于 b 光的偏折角，则 a 光的波长小于 b 光的波长， 双缝干涉条纹的间距与波长成正比，可知 a 光的干涉条纹间距小于 b 光的干涉条纹的间距，即xa xb.故 D 错误 9.【答案】A 【

20、解析】由图知，在 A 点，两光束的入射角相等，a 光的折射角大于 b 光的折射角，由折射定律 n 可知，玻璃砖对 b 光的折射率大于对 a 光的折射率，所以若单色光 a 是黄光，单色光 b 则 可能是紫光故 A 正确玻璃砖对 b 光的折射率大于对 a 光的折射率，则知 b 光的频率高，波长 短，a 光的频率低，波长长，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以 a 光形成的条纹间距比 b 光形成的条纹间距大，故 B 错误a 光的折射率小，由 v 知单色光 a 在玻璃中传播速度较大， 而 a 光在玻璃中通过的路程较小，所以单色光 a 在玻璃中传播所用时间较短，故 C 错误逐渐增 大复色光在 A 点的

21、入射角，折射角也随之增大，根据光路可逆性可知两束光都不可能在玻璃砖中 发生全反射，都能从玻璃砖射出故 D错误 10.【答案】A 【解析】据光路可逆原理可知 A 正确，B、C、D 全错 11.【答案】B 【解析】太阳光沿轴线通过光屏 M 上的小孔照射到固定不动的偏振片 P 上，再使偏振片 Q 绕轴匀 速转动一周，当偏振片 P 与偏振片 Q 垂直时，光屏没有亮度，则光屏上光的亮度从亮到暗，再由 暗到亮不可能出现光的衍射现象，所以光屏上不可能有两条与偏振片 P、Q 透振方向对应的亮线， 故 A、C、D错误，B 正确 12.【答案】C 【解析】分别由 A，B 发出的两种色光从界面上同一点 Q 进入介质

22、，经折射后交于 C，则 Q 点在 P 点右侧，如图所示， 由图可知，介质对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率，因此 fafb，由于，所以在真空中a b，C 项正确 13.【答案】B 【解析】衍射图样和干涉图样：中央都出现明条纹，但衍射图样中央明条纹较宽，两侧都出现明 暗相间的条纹；干涉图样为等间距的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的 条纹且亮度迅速减弱所以选 B. 14.【答案】A 【解析】在双缝干涉实验中，条纹间距 d 与入射光波长成正比，所以入射光由紫光改为红光时波 长变长，条纹间距 d 变大，A 项正确设全反射中的临界角为 C，由 sinC 可知，折射率越大， 临界

23、角越小，即紫光的临界角小于红光的临界角，所以紫光能发生全反射时，红光不一定能发生 全反射，则 B 错误光从空气射入水中为从光疏介质射入到光密介质，不会发生全反射，所以 C 错误在镜头前加装备偏振片是为减弱玻璃反射的光对拍摄的负面影响，所以 D错误 15.【答案】D 【解析】由光路图可知，c 光的偏转程度最大，则 c 光的折射率最大，频率最大，根据知，c 光的波长最小，故 A 错误c 光的折射率最大，根据 v 知，c 光在玻璃中传播的速度最小，故 B 错误根据 sinC 知，c 光的折射率最大，则 c 光发生全反射的临界角最小，故 C 错误c 光的频 率最大，则波长最小，根据x知，c 光干涉条纹

24、之间的距离最小，故 D正确 16.【答案】降低 【解析】如图所示，光点右移是液面降低造成的，由几何知识得 tani，进一步推导得 h . 17.【答案】(1)ACD； (2)如图所示(4,0) 【解析】(1)由图可知，入射角大于折射角，故可知，光线是从空气射入玻璃的，故 A 正确；C 由 n 可知，玻璃的折射率 n1.5，故 B 错误，C 正确；由 sinC 可知，临界角的正弦 值为 0.67，故 D正确 (2)画出三条光线如图所示 根据折射光线与入射光线的对称性，可知，入射点 O的横坐标为 x4 cm，故入射点 O的坐标 为(4,0) (3)设入射角为 i，折射角为 r. 根据数学知识得：s

25、ini0.6，sinr0.8 所以该介质的折射率：n 18.【答案】n(2n1) (2n1)n 【解析】双缝处两束光的振动情况恰好相同时，光程差为波长的整数倍的地方出现亮条纹，光程 差为半波长的奇数倍的地方出现暗条纹，若双缝处两束光的振动情况恰好相反，光程差为波长的 整数倍的地方出现暗条纹光程差为半波长的奇数的地方出现亮条纹 19.【答案】见解析 【解析】在双缝干涉实验中，根据公式x可知，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变大， 可以采取的办法是： (1)使用波长更长的单色光； (2)增加双缝与光屏间的距离； (3)减小双缝之间的距离 根据测量值，计算相邻条纹间的距离： xmm1.5 mm 再

26、代入公式，求得红光的波长为7.510 7m. 20.【答案】(1)AC(2)C 【解析】 21.【答案】(1)见解析 (2)BD 【解析】(1)步骤中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面 bb，步骤中应令 P3、P4的连线与 bb 的交点为 O，连接 O和 aa上的入射点 O，作出玻璃砖中的光线 OO. (2)由题图可看出入射角1小于折射角2，因此，光线应该是由玻璃射入空气，则玻璃折射率 n 1.5，所以选项 B、D正确 22.【答案】(1)60(2) 【解析】(1)设入射角为，由几何关系可知：sin ，30；由 n，可得：sin nsin sin 30，所以60. (2)光在球体中的传播速度 v ，ABR，则光从 A 传到 B 的时间 t1，由几 何知识有 BCR，则光从 B 传到 C 的时间 t2，故光从 A 点传播到 C 点所需时间 tt1t2 . 23.【答案】1.17810 2m 【解析】相邻亮条纹的中心间距 x，由题意知，亮条纹的数目 n10，解得 L，代入 数据解得 L1.17810 2m. 24.【答案】(1)暗条纹(2)5 条暗条纹，6 条亮条纹 【解析】(1)由 得510 7m n6 由于两光源的振动情况恰好相反，所以 P 点为暗条纹 (2)O 点路程差为 0，也是暗条纹，OP 间还有 5 条暗条纹，6 条亮条纹