北京东直门中学高中物理选修一第四章《光》测试(包含答案解析)

一、选择题
1．某同学想用以下方法测液体的折射率，取一个半径 1.2cm
r=的薄软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上，调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度 1.1cm
h=，这时从液面上方的各个方向向液体看，恰好看不到大头针，则下列说法正确的是（）
A．液体的折射率 1.1
n=
B．光在液体中传播的速度是8
2.210m/s
⨯
C．液体发生全反射的临界角C满足sin
h C
r =
D．恰好看不到大头针的原因是发生了光的折射现象
2．下列说法中不正确的是（）
A．在城市交通中，用红灯表示禁止通行是因为红光更容易产生衍射
B．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的偏振原理制成的
C．唐诗“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了光的折射
D．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象
3．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB BC
⊥，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（）
A．相同条件下，b光比a光更容易发生衍射
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
4．一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5．2008年北京奥运会上，光纤通讯将覆盖所有奥运场馆为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光导纤维是由内芯和外套两层组成，光从一端进入，另一端传出，下列说法正确的是（）
A．内芯的折射率小于外套的折射率
B．增大光从端面入射的入射角，在端面处可能发生全反射
C．不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间不相同
D．若红光以如图所示的角度入射，恰能在内芯和外套界面上发生全反射，则改用紫光以同样角度入射时，在内芯和外套界面上将不会发生全反射
6．如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是3，AB是该截面上的一条直径，今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体。

若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是（）
A．1
2
R B．2
2
R C．
3
2
R D．
1
3
R
7．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30 ，E、F分别为AB、BC的中点，则（）
A．该棱镜的折射率为3
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变大
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
8．两束单色光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9．以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到（）
A．黑白相间的条纹，这是光的干涉B．黑白相间的条纹，这是光的衍射
C．彩色的条纹，这是光的干涉D．彩色的条纹，这是光的衍射
10．如图，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束
细光束从介质1射向介质2中，测得
160
θ︒＝，
230
θ︒
＝，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是（）
A．介质2相对介质13
B．光在介质2中的传播速度大于光在介质1中的传播速度
C．介质1相对介质2来说是光密介质
D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象
11．如图所示，足够长的平行玻璃砖厚度为d，底面镀有反光膜CD，反光膜厚度不计，一束光线以45°的入射角由A点入射，经底面反光膜反射后，从顶面B点射出（B点图中未画
出）。

已知该光线在玻璃砖中的传播速度为
2
2
c，c为光在真空中的传播速度，则下列说
法错误的是（）
A．平行玻璃砖的折射率为2
B．入射点A与出射点B之间的距离为23 3
d
C．平行玻璃砖的全反射临界角为30°
D．为了使从A点以各种角度入射的光线都能从顶面射出，则底面反光膜CD长度至少2d 12．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
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．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在12θθθ<<的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP 边和OQ 边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 过后射向MN 边的情况），则下列判断正确的是( )
A ．若2θθ>，光线一定在OP 边发生全反射
B ．若2θθ>，光线会从OQ 边射出
C ．若1θθ<，光线会从OP 边射出
D ．若1θθ<，光线会在OP 边发生全反射
二、填空题
16．2009年诺贝尔物理学奖授予华商物理学家高，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。

光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的__________（选填“大”或“小”），而光在光纤内芯（内层玻璃）的传播速率比在外套（外层玻璃）的传播速率__________（选填“大”或“小”）。

17．如图所示为一半圆柱形透明体的横截面，入射光线MP 沿AB 方向从弧面上的P 点以入射角60i =︒射入透明体，恰好从B 点射出。

若直径2AB R =，光在真空中的速度为c ，则透明体的折射率为________，光从P 点传播到B 点所用的时间为________。

18．物理实验室新进来一批由某种透明材料做成的棱镜，其横截面由一直角三角形和一半
径为R的1
4
圆柱组成，如图所示。

已知三角形BC边的长度为R，∠BAC=30°。

现让一单色
细激光束从AB边上距A点为
3
3
R的D点沿与AB边成 =45°斜向右上方的方向入射，激
光束经AC反射后刚好能垂直BC边进入1
4
圆柱区域。

单色细激光束从圆弧上的E点(图中
未画出)射出时的折射角γ=_____，单色细激光束在棱镜中传播的时间t=_______(光在真空中的速度为c)。

19．某同学利用游标卡尺观察教室内日光灯的衍射现象．他将游标卡尺的两个测量脚逐渐靠近，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯，并让狭缝与日光灯管平行．当游标卡尺之间的狭缝足够小的时候，他观察到了光的衍射现象，此时游标卡尺如下图．
（1）请读出此时游标卡尺的读数________________．
（2）请描述他看到的现象：_______________________________．
20．两束细平行光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“>”）．
21．2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父。

光纤由折射率为n１的内芯和折射率为n２的包层构成，则n１___n２（填“＞”，“＜”或“＝”）。

若光导纤维长度为L，光以入射角射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为____，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为_____。

22．如图所示，MN是一条通过透明半球体球心的直线，现有一束由两种单色细光束组成的复色光AB平行MN射向球体，经透明半球体的作用后分裂为两束，其中a光束与MN 的夹角为30°，b光束与MN的夹角为15°，已知AB与MN间的距离为半径的一半。

则该透明半球体对a光的折射率为______。

若让这两束单色光分别通过同一双缝干涉装置后，条纹间距较宽的是______ （填“a”或“b”）光。

23．在做“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，对于如图所示的梯形玻璃砖（两个光学面不平行），实验结果可能是下列图中的___________。

（请选择一个正确答案）
24．在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示。

当光线是由空气射入玻璃砖时，则θ1和θ2中为入射角的是______；当光线由玻璃砖射入空气时，全反射临界角的正弦值是____；从图线可知玻璃砖的折射率是____。

25．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，对DNA分子进行超微型基因修复.
(1)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
(2)纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1nm等于____________。

26．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。

已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为_____m。

若改用氦氖激光器作光源（发出红光），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的_____（选填“大”或“小”）。

三、解答题
27．如图所示，截面为半圆形玻璃砖的半径为R，一束单色平行光向右垂直直面射向玻璃砖，在玻璃砖右侧可看到圆弧面上有三分之一的区域被照亮。

已知光在真空中的速度为c，求：
(1)该玻璃砖对此单色光的折射率；
(2)自不同点入射的光在玻璃砖中的传播时间不同，计算得出最短传播时间（不考虑光在玻璃砖内的多次反射）。

28．如图所示是一种折射率n＝1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿MN的
方向射到棱镜的AB界面上，入射角的大小i满足
3
sin
4
.求：(c＝3×108m/s)
(1)光进入棱镜后的折射角和光在棱镜中传播的速率；
(2)此束光线射出棱镜后的方向(不考虑返回到AB面上的光线．
29．如图所示，一束平行光由真空垂直射向半圆形玻璃砖左侧面，该玻璃对光的折射率为
23
，半圆形玻璃砖的半径为R，光在真空中的速度为c。

3
①求光在玻璃砖中的传播速度；
②为使射向半圆形玻璃砖左侧面的光不能从右侧的圆弧面射出，可在右侧的圆弧面贴上不透明的遮光纸，试做光路图，并求遮光纸的最小长度。

（规范做光路图）
30．如图所示，空气中有一折射率为n=3的正方体玻璃砖，若光线以入射角 =60°照射到AB面上E点，接着在BC面上发生全反射，然后从CD面上射出，已知E点到BC距离d=53cm，BC边长L=60cm，求：
(1)从E点进入玻璃砖的光线与AB边的夹角；
(2)D点到从CD边射出的光线距离．。