(必考题)高中物理选修一第四章《光》测试卷(包含答案解析)

一、选择题
1．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。

如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L ，它的玻璃芯的折射率为1n ，外层材料的衍射率为2n ，光在空气中的传播速度为c ，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t ，则下列说法中正确的是（ ）
A ．1122n L n n t n C
>=， B ．21122n L n n t n C >=， C ．1122n L n n t n C =<， D ．21122n L n n t n C
<=， 2．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a 、b 两束，如图所示下列说法正确的是（ ）
A ．在玻璃中a 光的传播速度大于b 光的传播速度
B ．在真空中，遇到障碍物时b 光更容易产生明显的衍射现象
C ．增大空气一侧的入射角，a 光线先消失
D ．在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距大于b 光的条纹间距 3．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。

彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L 由左侧射入水滴，a 、b 是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a 、b 是单色光）。

下列关于a 光与b 光的说法正确的是（ ）
A ．水滴对a 光的折射率小于对b 光的折射率
B ．a 光在水滴中的传播速度大于b 光在水滴中的传播速度
C ．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a 光相邻的亮条纹间距小于b 光的相邻亮条纹间距
D ．a 、b 光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
4．如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°，半径为R 的扇形NBC 。

该柱体厚度为h ，即MN =DC =AB =h 。

一束刚好覆盖ABNM 面的单色光，以与该面成45°角的方向照射到ABNM 面上。

若只考虑首次入射到ABCD 面上的光，则ABCD 面上有光透出部分的面积为（ ）
A ．6Rh
π B ．4Rh
π C ．3Rh
π D ．512
Rh π 5．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。

下列说法中正确的是（ ）
A ．此介质的折射率等于1.5
B 3
C ．当光线从此介质射向真空中时，入射角大于等于45°时可发生全反射现象
D ．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象
6．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
7．一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
8．如图，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a 、b 、c 三种色光，下列说法正确的是（ ）
A ．若三种色光在三棱镜发生全反射，则a 光的临界角最小
B ．a 、b 、c 三色光在真空传播，a 光的波长最长
C ．a 、b 、c 三色光在玻璃三棱镜中传播，a 光速度最大
D ．若分别让a 、b 、c 三色光通过一双缝装置，则a 光形成的干涉条纹的间距最大 9．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜,他选用的薄膜材料的折射率n ＝1.5,所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014Hz ,那么他设计的这种增反膜的厚度至少是（ ）
A ．89.2510m -⨯
B ．71.8510m -⨯
C ．71.2410m -⨯
D ．86.1810m -⨯
10．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是
A．紫光、黄光、蓝光和红光
B．紫光、蓝光、黄光和红光
C．红光、蓝光、黄光和紫光
D．红光、黄光、蓝光和紫光
11．如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（）
A．减弱，紫光B．减弱，红光C．增强，紫光D．增强,红光
12．光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30°角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为( )
A．2B．3C．
2
2
D．
3
3
13．如图所示是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的镜截面图。

其中
∠A=∠C=90°，∠B=60°。

现有一条光线从图中所示的位置垂直入射到棱镜的AB面，A、B、C、D四个图中完整表示光线行进的过程是
A．B．
C．D．
14．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
15．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
二、填空题
16．在“双缝干涉测量光的波长”实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△y1与绿光的干涉条纹间距△y2相比，△y1________△y2（填“＞”、“=”或“＜”）。

若双缝之间的距离为0.3mm，双缝与屏幕的距离为1.00m，某红光的干涉实验中测得第l条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，。

则该红光波长为_________m
17．如图所示，正三角形ABC是一个玻璃三棱镜的截面图。

正三角形的边长为L，一束单色光垂直AB面射入，在BC面恰好发生全反射，从AC面射出。

这种单色光从空气进入玻璃后，单色光的波长变__________（选填“长”或“短”）；玻璃对这种单色光折射率
n=__________；该单色光在三棱镜中的传播时间t=__________。

（光在真空中的传播速度为c）
18．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率__________，振动方向___________，具有恒定的________。

激光散斑测速应用了光的干涉原理，二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，已知二次曝光时间间隔为△t，双缝到屏的距离为L，相邻两条纹间距为△x，激光波长为λ，则运动物体的速度表达式为_____。

19．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”)。

20．图示为用某种透明材料制成的长方形透明体的横截面，
53
2,
2
L
AB L BC
==，E为
AB中点。

现让一绿光沿纸面以与AB成30
θ=角的方向从E点射入透明体，若第一次射出透明体的位置为Q，已知透明体的折射率3
n=，则Q、C两点间的距离为_______，第一次射出透明体时的折射角为_______，光在透明体中传播的时间为_________。

(光速为c)
21．如图所示，由红、蓝两单色光组成的细光束，从O点由空气射入厚度为d的均匀介质．当入射角为i时，此时从下表面射出的、靠近左侧的是_____色光(选填“红”或“蓝”)．已知另一种单色光从上表面的A点射出，测得A与O相距l，则介质对该色光的折射率为
________．
22．如图所示，ABCD为某棱镜的横截面，其中∠B=∠C=90°，∠D=75°，某同学想测量该棱镜的折射率，他用激光笔从BC边上的P点射入一束激光，激光从Q点射出时与AD边的夹角为45°，已知QE⊥BC，∠PQE=15°，则该棱镜的折射率为_____，若改变入射激光的方向，使激光在AD边恰好发生全反射，其反射光直接射到CD边后_____（能或不能）从CD 边射出。

23．如图甲，让一束红色的激光通过双缝，在光屏上观察到的图案应该是图___________．
24．一束光从真空进入某介质，方向如图所示，则该介质的折射率为________，若光在真空中的传播速度为c ，则光在该介质中的传播速度为________。

25．如图所示，用频率为f 的单色光垂直照射双缝，在光屏上P 点出现第三条暗条纹（从中央亮条纹往上数），已知光速为c ，则P 点到双缝的距离之差()21r r -应为______。

26．纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，也可对DNA 分子进行超微型基因修复。

这是利用了激光的（______）。

A ．单色性 B ．方向性好 C ．高能量 D ．偏振性
纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1nm 等于（______）。

A ．610m -
B ．910m -
C ．1010m -
D ．1210m -
三、解答题
27．半径为R 的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O 点为圆心，与直径AB 垂直的足够大的光屏CD 紧靠住玻璃砖的左侧，OO ′与AB 垂直。

一细光束沿半径方向与OO ′成θ＝30°角射向O 点，光屏CD 区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(31)R ，求：
（1）此玻璃的折射率；
（2）当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个。

28．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60A θ∠==，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。

29．如图所示，一玻璃砖的截面为直角三角形ABC ，其中∠A =60°，AB=6cm ．现有两细束平行且相同的单色光a 、b ，分别从AC 边上的D 点、E 点以45°角入射，且均能从AB 边上的F 点射出．已知AD=AF=2cm .求:
(1) 玻璃砖的折射率；
(2) D 、E 两点之间的距离．
30．半径为R 的半圆形玻璃砖截面如图所示，O 点为圆心，光线a 沿半径方向进入玻璃后恰好在O 点发生全反射，光线b 平行于光线a ，从最高点进入玻璃后折射到MN 上的D 点，已知光线a 与MN 的夹角为60°，求OD 的长度是多少？。