上海黄浦区教育学院附属中山学校高中物理选修一第四章《光》测试(含答案解析)

一、选择题
1．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，45
ABC
∠=，ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。

此玻璃的折射率为1.5。

P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。

若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（）
A．从BC边折射出一束宽度比BC边长度小的平行光
B．从BC边折射出一束宽度比BC边长度大的平行光
C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
2．如图为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，AB表示端面，某单色平行光束照射到端面，要使光线不从玻璃丝的侧面透射出来，已知玻璃丝对该光的折射率为n，则入射角的正弦值sin i应满足的条件是（）
A．2
sin1
i n
>-B．2
sin1
i n
≤-
C．
2
2
1
sin
n
i
n
-
≥D．
2
2
1
sin
n
i
n
-
<
3．虹是由太阳光射入雨滴（球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。

现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中错误的是（）
A．光线b在水滴中传播时的波长较长
B．光线a在雨滴中的折射率较大
C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大
D．光线a在雨滴中的传播速度较大
4．一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。

下列判断正确的是（）
A．a光的频率大于b光的频率
B．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
5．下列光现象中应用了光的偏振现象的是（）
A．全息照相B．立体电影
C．医用纤维式内窥镜D．增透膜
6．下列说法正确的是（）
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
C．较弱的声音也可以震碎玻璃杯，是因为玻璃杯和声波发生了共振
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
7．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，光路如图所示，下列说法正确的是（）
A．单色光1的频率比2低B．射出后的两束单色光平行
C．在玻璃中单色光1的波长比2长D．在玻璃中单色光1的传播速度比2大8．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃分成OB、OC两束光。

下列说法正确的是（）
A．光束OB是红光
B．紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长大
C．紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率小
D．两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等
9．关于下列四图，以下说法正确的是()．
A．甲图可能是单色光线形成的双缝干涉图样
B．在乙漫画中，由于光的折射，鱼的实际位置比人看到的要深一些
C．丙图为一束含有红光、紫光的复色光c，沿半径方向射入半圆形玻璃砖，由圆心O点射出，分为a、b两束光，则用同一装置做双缝干涉实验时，用a光要比用b光条纹间距更大
D．丁图是光从玻璃射入空气时的光路图，其入射角是60°
10．为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大
头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示．已知水的折射率为4
3
，为了保证表演成功
(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为
A．
7
3
r B．
4
3
r C．
3
4
r D．
37
7
r
11．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后A．干涉条纹消失
B．彩色条纹中的红色条纹消失
C．中央条纹变成暗条纹
D．中央条纹变成红色
12．如图所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°．一束光线垂直于ab面射入棱镜,又从ac面射出．出射光线与入射光线之间的夹角为30°，则此棱镜材料的折射率是()
A．
3
3
B3C．
3
2
D
23
13．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（ ）
A ．甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的
B ．乙图中，演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
C ．丙图中，可利用薄膜干涉检查样品的平整度
D ．丁图中，由图可知当驱动力的频率f 跟固有频率0f 相差越大，振幅越大
14．一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a 、b 两速单色光，其传播方向如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A ．玻璃砖对a 、b 的折射率关系为a b n n <
B ．a 、b 在玻璃中的传播速度关系为a b v v >
C ．单色光a 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b 从玻璃到空气的全反射临界角
D ．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a 光干涉条纹的间距比b 光的宽
15．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
二、填空题
16．前不久，中科院光电技术研究所宣布，其承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收。

这是世界上首台用紫外光源实现了22 纳米分辨率的光刻机。

光刻机是生产大规模集成电路（芯片）的核心设备， 光刻机的曝光波长越短，分辨率越高。

“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长提高分辨率的技术。

如图所示，若浸没液体的折射率为1.40，当不加液体时光刻胶的曝光波长为189nm ，则加上液体时光在液体中的传播速度为______m/s ，光刻胶的曝光波长变为______nm （光在在真空中的传播速度c =3. 0×108 m/s ）（计算结果保留三位有效数字）。

17．一等腰三棱镜的横截面如图所示，12O O 为等腰三角形的对称轴，两束不同的单色细光束MN 、PQ （关于1O 2O 对称）在横截面内平行12O O 射入三棱镜，射出后相交于12O O 下方的S 点。

三棱镜对MN 光的折射率___________对PQ 光的折射率，MN 光在真空中的波长___________PQ 光在真空中的波长；若使两光束通过同一双缝干涉装置，则MN 光的干涉条纹间距___________PQ 光的干涉条纹间距。

（均选填“大于”“等于”或“小于”）
18．如图所示，某种复合光经过半圆形玻璃砖后分成a 、b 两束，光束a 与法线的夹角为60°，光束b 与法线的夹角为45°，则玻璃对a 、b 两种光的折射率之比n a ：
n b =__________；若复合光的入射角增大至37°，则a 光束射出玻璃砖时与原法线的夹角为__________；若用a 、b 两束光照射同一双缝干涉装置，测量a 、b 两束光的相邻亮条纹间距之比为△x a ：△x b ，a 、b 两束光的频率之比f a ：f b =__________。

19．如图所示，截面ABCD为矩形的透明设备放置在真空环境中，AB= 2a，频率为ν的光L 1入射到上表面与AD的夹角为θ=30°，折射到AB面中点时恰好发生全反射，则该设备材料的折射率为 ___；若真空中的光速为c，则光从射入到第一次射出需要的时间为____；若有另一束光L2能和L1发生干涉，则L2的频率____ν（填“大于”“等于”或“小于”）。

20．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可以测量光屏上光强的分布。

某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是________(填“单缝”或“双缝”)。

当研究干涉现象时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较________(填“宽”或“窄”)的双缝，或使双缝屏与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)。

21．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC
边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°．
22．让一束光线沿半径方向射向半圆形玻璃砖，结果在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出分为a、b两束光线．由此可以判定：
(1)在玻璃中，a光的传播速度________b光的传播速度(填“大于”、“小于”或“等于")；
(2)若改变光束的入射方向使0角逐渐变大，则折射光线________首先消失(填“a”、或“b”)；
(3)分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距_______b光的干涉条纹间距(填“大于”、“小于”或“等于”)．
23．两束细平行光a和b相距d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率．当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光______（“仍平行”或“不平行”），间距______d（填“=”“<”或“>”）．
24．过去已知材料的折射率都为正值(n＞0)。

现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n＜0)，称为负折射率材料。

位于空气中的这类材料，入射角i与
折射角r依然满足sin
sin
i
n
r
，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负
值)。

现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面以入射角α射入，下表面射出。

若该材料对此电磁波的折射率n＝－1，请画出正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图_____________，若在上、下两个表面电磁波的折射角分别为r1、r2，则r1_____________ r2。

(填“大于”、“等于”或“小于”)
25．用如图所示的装置测定玻璃的折射率．在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心重合，使激光束从玻璃圆弧一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应位置的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的____________．玻璃的折射率表达式n＝________.
26．如图所示，在研究光的全反射实验中，一束单色光沿半圆形玻璃砖的半径方向射向玻璃砖与空气的分界面，不考虑反射，当入射角为30°时，测得折射角为θ，改变入射角，当入射角为θ时，恰好发生全反射。

则光发生全反射的临界角C = ___________，玻璃的折射率n = ___________，光在玻璃中的传播速度v =___________（空气中的光速等于真空中的光速c ）。

三、解答题
27．如图所示，扇形POQ 为某柱状透明介质的横截面，扇形POQ 的半径为R ，∠POQ =120°。

一光线以i =60°的入射角沿该横截面从PO 面上的A 点入射，折射后从圆弧面PQ 上的B 点射出。

AB //OQ ，A 点到扇形POQ 的圆心O 的距离33
L R =。

求： (1)介质对该光线的折射率n ；
(2)该光线从B 点射出扇形POQ 时的折射角θ及其在介质中传播的距离s 。

28．一半径为R 的14
球体放置在水平面上，球体由折射率为n 的透明材料制成。

现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出,出射角60θ︒=，如图所示。

已知入射光线与桌面的距离为
32R 。

（1）作出光路图，并求该材料的折射率；
（2）从进入该材料开始计时至第一次到达竖直表面的传播时间t 。

29．如图所示，∠C=30°的直角三角形玻璃砖ABC，AB边的长度l=10cm，折射率
n=23
3
，一束单色光从AB面的中点O处入射，恰好在AC面上发生全反射，光在真空中
的传播速度c=3×108m/s。

求：
(1)该单色光在AB面的入射角的正弦值；
(2)该单色光在玻璃砖中传播的时间t。

30．有一截面为正方形的玻璃柱体，边长为d，其截面如图所示，在AB面上方有一点光源S，从S发出的光线SP以i=45 的入射角从AB面的中点射入，已知玻璃砖对该光的折射率n=2，真空中的光速为c，求：
（i）该光进入玻璃砖中的折射角；
（ii）光从射入玻璃砖到第一次射出经过的时间。