光学单元测试题(含详解答案)-doc.doc

1、第十四章光学章末自测时间：90分钟满分：100分第卷选择题一、选择题(本题包括10小题，共40分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分)1下列现象中属于光的干涉现象的是()A天空出现彩虹B肥皂泡在阳光照射下呈现彩色条纹C阳光通过三棱镜形成彩色光带D光线通过一个极窄的缝呈现明暗相间的条纹解析：A、C为光的色散现象，D为光的衍射答案：B2红光和紫光相比()A红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的

2、速度较小D红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小解析：红光的频率比紫光的频率小，由Eh可知红光的能量比紫光小，据此可排除选项A、C；红光在介质中的折射率比紫光在介质中的折射率小，由v可知在同一种介质中红光的传播速度比紫光的大，所以B选项正确，D选项错误答案：B3在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上方飞翔设水中无杂质，且水面平静，则下面的说法中正确的是()A小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置无关B小鱼向上方水面看去，看到的亮点的位置与鱼的位置有关C小鸟向下方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置无关D小鸟向下

3、方水面看去，看到的亮点的位置与鸟的位置有关解析：小鱼通过水面看灯是反射成像，不同位置射入鱼眼的反射光线不同，但反射光线的延长线交于一点，即为“平面镜”成的像而鸟看灯是折射成像，鸟在不同位置射入鸟眼的折射光线不同折射光线的延长线在不同位置交于不同点，故选项A、D对答案：AD4现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性下列事实中突出体现波动性的是()A一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C质量为103 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波波长约为1023 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D人们常利用热

4、中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同解析：一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多，反映的是光电效应规律，体现光的粒子性，A错误；C项是单个物体的低速运动，也不能突出体现波动性，C错误；B、D正确答案：BD图15光导纤维的结构如图1，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播以下关于光导纤维的说法正确的是()A内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有

5、韧性，可以起保护作用解析：全反射发生的条件之一是光从光密介质射向光疏介质，故光导纤维内芯折射率大于外套的折射率，光在内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，故选项A正确答案：A图26在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图2所示有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为()ArB1.5rC2rD2.5r解析：图3画出光路图如图3所示当光线射到A时，入射角60，大于临界角，故发生全反射，反射光线垂直另一界面射出设E

6、Cx，考虑到O是三角形ABC的重心，由几何关系，得：，得x2r，故选项C正确答案：C7两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过如果将其中的一片旋转180，在旋转过程中，将会产生下列哪一种现象()A透过偏振片的光强先增强，然后又减弱到零B透过的光强先增强，然后减弱到非零的最小值C透过的光强在整个过程中都增强D透过的光强先增强，再减弱，然后又增强解析：当两偏振片的偏振方向相同时，透过两偏振片的光强最强，当两偏振片的偏振方向垂直时，通过两偏振片的光强最弱，理想情况下可以认为是零现在通过两偏振片的光强为零，说明两偏振片的偏振方向是互相垂直的当其中一个偏振片转过180的过程中，两偏振片

7、的偏振方向由互相垂直到互相平行再到互相垂直，所以通过两偏振片的光强由零增强到最强再减弱到零，即选项A正确答案：A8如图4所示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小现有一束单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是图中的()图4解析：我们可以将该光学材料分成水平的若干层，则光线每由下一层(光密介质)射入上一层(光疏介质)其折射角都会大于入射角，从而最终造成全反射，就如大气中的一种全反射(形成蜃景)一样，所以该单色光a在该材料内部可能的传播途径为D选项所示路线本题正确选项为D.答案：D9(20

8、08年全国卷)一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表面射出已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在从0逐渐增大至90的过程中()At1始终大于t2Bt1始终小于 t2Ct1先大于后小于t2 Dt1先小于后大于t2解析：图5如图5所示，设玻璃砖的厚度为d，光在玻璃中的传播距离为l，传播时间为t，折射角为r，由折射定律n知sinlt由得t由知n越大，t越大；因玻璃对红光的折射率小于玻璃对蓝光的折射率，且的变化对红光和蓝光是一样的，故t1t2，所以选项B正确答案：B10在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相

9、间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()图6Aa、c Bb、cCa、d Db、d解析：根据衍射图样特点“条纹不等间距且中央条纹最亮最宽”可知本题正确选项为D.答案：D第卷非选择题二、填空与实验题(本题包括1小题，共20分把答案填在相应的横线上或按题目要求作答)图711用如图7所示的装置可以测定玻璃的折射率在光具盘上固定一块半圆柱形新型玻璃砖，使二者的圆心重合让激光束从玻璃砖圆弧面一侧射入，光束垂直玻璃砖底面并通过圆心O.保持入射光束方向不变，以圆心为轴逆时针方向缓慢转动光具盘，同时发现有两束光在光具盘上移动，当光具盘转过30角时，发现其中一束光恰好消失，新型玻璃砖的折射率_解析：由

10、题意知，临界角C30，由sinC，得n2.答案：2三、计算题(本题包括4小题，共40分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)12(10分)如图8所示，置于空气中的一个不透明容器内盛满某种透明液体容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源底端，再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端求此液体

11、的折射率n.图8解析：若线光源底端在A点时，望远镜内刚好可看到线光源的底端，则有：AOO图9其中为此液体到空气的全反射临界角，由折射定律得：sin.同理，线光源顶端在B1点时，望远镜内刚好可看到线光源的顶端，则：B1OO由图中几何关系得：sin解得：n1.25.答案：1.25图1013(10分)如图10所示，ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角30，P为垂直于直线BCD的光屏现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一条宽度等于的光带，试作出光路图并求棱镜的折射率解析：平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如图11所示，图中1、2为AC面上的入射角和折射角，根据折射定律，有

12、：图11nsin1sin2设出射光线与水平方向成角，则21.由于，由tan，所以tan.可得30，又130，所以260所以n答案：光路图见解析n图1214(10分)如图12所示，一个半径为r的圆木板静止在水面上，在圆木板圆心O的正下方Hr处有一点光源S，已知水的折射率n.(1)求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角(2)若在水面上方观察不到点光源S所发出的光，则应将点光源S至少竖直向上移多大的距离？(结果可用根式表示)解析：(1)设入射角为1，折射角为2，则tan1130由折射定律得联立式得245(2)若在水面上方观察不到点光源所发出的光，则入射到圆木板边缘的光线将发生全反射，设临界角为C，点光

13、源S离圆心的距离为h，则sinC，得C45由几何关系tanC和hr则点光源S至少上移h(1)r答案：(1)45(2)(1)r图1315(10分)如图13所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面(O为圆心)，折射率为.今有一束平行光以45的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收求柱体AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几？并在图中用阴影表示出来解析：从O点射入的光线，折射角为r，根据折射定律有：n解得r30从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C，有：图14sinC代入数据得：C45PQO中角18090rC15所以能射出的光线区域对应的圆心角90r45能射出光线的部分占AB面的比例为图中阴影部分为能射出光线的区域答案：，阴影见图14