鲁科版新教材20版选择性物理必修一 单元素养评价(四)含答案

温馨提示：
此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。

关闭Word文档返回原板块。

单元素养评价(四)(第4章)
(90分钟100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.光射到两种不同介质的分界面上,分析其后的传播情形可知 ( )
A.折射现象的出现说明光是纵波
B.光总会分为反射光和折射光
C.折射光与入射光的传播方向总是不同的
D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
【解析】选D。

光的折射不能反映光是纵波还是横波,由光的偏振现象可知光是横波,选项A错误;当光从光密介质射入光疏介质,且入射角大于等于临界角时,发生全反射现象,没有折射光,选项B错误;当光线垂直于界面入射时,折射光与入射光的传播方向相同,选项C错误;发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同,选项D正确。

2.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63,如果光按下面几种方式传播,可能发生全反射的是( )
A.从水晶射入玻璃
B.从水射入二硫化碳
C.从玻璃射入水中
D.从水射入水晶
【解析】选C。

光只有从光密介质射入光疏介质时才可能发生全反射。

光从水晶射入玻璃、从水射入二硫化碳、从水射入水晶,是从光疏介质射入光密介质,不
可能发生全反射,故选项A、B、D不合题意;光从玻璃射入水中,是从光密介质射入光疏介质,有可能发生全反射,故选项C符合题意。

3.如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L,玻璃砖的折射率n=,若光从上表面AB射入的入射角i=60°,光在真空中的光速为c,则下列说法错误的是( )
A.折射角r=30°
B.光在玻璃中传播的时间为
C.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射
D.光一定能从CD面射出
【解析】选C。

由n=得sinr===0.5,得r=30°,故A正确;光在玻璃中传播的速度为v=,由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为s=,则光在玻璃中传播的时间为t===,故B正确;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出,故C错误,D正确。

4.以下说法正确的是( )
A.光纤通信利用了光的反射原理
B.天空中的彩虹是由光的干涉形成的
C.真空中蓝光的波长比红光的波长长
D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变
【解析】选A。

光纤通信利用了光的全反射原理,选项A正确;天空中的彩虹是由光的色散形成的,选项B错误;真空中蓝光的波长比红光的波长短,选项C错误;机械波在不同介质中传播,波速不同,但是频率不变,则波长要改变,选项D错误。

故选A。

5.如图在两束光的交点P前,放一块长方形的玻璃砖,则交点位置 ( )
A.不变
B.向左
C.向右
D.可能向左、也可能向右,由光的颜色决定的
【解析】选C。

交点的位置会延后,原因是光线发生二次折射。

先靠近法线,出去时远离法线,最终出射的光线与原光线平行,但会聚点在后面,即两条光线在透
过玻璃砖后,都向外侧平移了一小段距离,所以交点向右移动一段距离。

故选C。

6.很细的一束光沿AO方向入射到玻璃砖侧面上的O点,进入玻璃砖后分成Ⅰ、Ⅱ两束,部分光路如图所示。

以下分析中正确的是( )
A.光束Ⅰ在玻璃中的折射率大
B.光束Ⅰ在玻璃中的传播速度小
C.逐渐减小入射角i,光束Ⅱ在玻璃砖的上表面先发生全反射
D.光束Ⅱ在玻璃中的波长长
【解析】选C。

由图看出光束Ⅰ的偏折程度较小,则光束Ⅰ的折射率较小,故A错误;由v=得知,光束Ⅰ的折射率较小,在玻璃中的传播速度较大,故B错误;根据临界角公式sinC=,可知光束Ⅱ的临界角较小,逐渐减小入射角i,光束在玻璃砖的上表面的入射角逐渐增大,先达到光束Ⅱ的临界角,所以光束Ⅱ先发生全反射,故C正确;光束Ⅰ的折射率较小,在真空中的频率较小,波长较长。

设光在真空中的波长为λ0,介质中波长为λ,频率为f,由n=== ,则得:λ=,因光束Ⅰ的折射率较小,在真空中的波长较长,由此式可知光束Ⅰ在玻璃中的波长长,故D 错误。

7.如图所示是一透明圆柱体的横截面,其半径为R,AB是一条直径。

今有一束平行单色光沿与AB平行的方向射向圆柱体,若一条入射光线经折射后恰好经过B 点,且这条光线到AB间的距离是R。

光在真空中传播速度为c。

则下列说法正确的是( )
A.从B点射出的光在圆柱体中传播时间为
B.从B点射出的光在圆柱体中传播时间为
C.该透明圆柱体的折射率为
D.该透明圆柱体的折射率为
【解析】选B。

光线P经C折射后过B点,光路如图所示。

在△ODC中,由几何关系得:sinα===,得α=60°;在△OBC中,由几何关系
得:α=2β,可得:β=30°;则圆柱体的折射率为n==;CB=2Rcos30°=R;光在圆柱体中传播的速度 v==;故从B点射出的光在圆柱体中传播时间
t==,故选B。

8.打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切割在
θ1<θ<θ2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边后射向MN边的情况),则下列判断正确的是( )
A.若θ>θ2,光线一定在OP边发生全反射
B.若θ>θ2,光线会从OQ边射出
C.若θ<θ1,光线不会从OP边发生全反射
D.若θ1<45°<θ2且θ=45°,最终的出射光线将平行于入射光线
【解析】选D。

从MN边垂直入射,由几何关系可知光线射到PO边上时的入射角i=-θ,据题:θ在θ1<θ<θ2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,说明临界角C的范围为:-θ2<C<-θ1。

若θ>θ2,光线在PO上入射角i= -θ<-θ2<C,故光线在OP边一定不发生全反射,会从OP 边射出,故A、B错误;若θ<θ1,i= -θ>-θ1>C,故光线在OP边会发生全反射,故C错误;若θ1<45°<θ2且θ=45°,由几何关系知光线在OP、OQ边会发生全反射,垂直MN射出,即出射光线将平行于入射光线,故D正确。

二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。

在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。

全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.下述现象哪些是由于全反射造成的 ( )
A.露珠或喷泉的水珠,在阳光照耀下格外明亮
B.烈日下飞机看起来有时特别刺眼
C.用光导纤维传输光信号、图像信号
D.在盛水玻璃杯中放一空试管,用灯光照亮玻璃杯侧面,在水面上观察水中的试管,看到试管壁特别明亮
【解析】选A、C、D。

露珠或喷泉的水珠,在阳光照耀下在部分位置发生全反射,所以格外明亮,故A正确;烈日下飞机看起来有时特别刺眼,是光的反射形成的,故B错误;由于光导纤维能发生全反射,故用来传输光信号、图像信号,故C正确;盛水的玻璃杯中放一空试管,用灯光照亮玻璃杯侧面,在水面上观察水中的试管,看到试管壁特别明亮,是由于发生了全反射,故D正确。

故选A、C、D。

10.一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两束单色光,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n a<n b
B.a、b在玻璃中的传播速度关系为v a<v b
C.增大入射角,单色光a先消失
D.单色光a从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光b的
【解析】选B、C。

因为单色光a偏转角度大,说明玻璃砖对单色光a的折射率大,即n a>n b,故A错误;根据公式v=可知单色光a的折射率大,单色光a在玻璃中的传播速度小,故B正确;因为n a>n b ,根据临界角公式sinC=,知单色光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,所以当增大入射角时,单色光a先消失,故C正确、D错误。

故选B、C。

11.如图所示,ABC是一个用折射率n>的透明介质做成的棱镜,其截面为∠A =30°的直角三角形,现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的BC面上,则该光束 ( )
A.能从AB面射出
B.能从BC面射出
C.进入棱镜后速度不变
D.进入棱镜后波长变短
【解析】选A、D。

设棱镜的临界角为C,则sinC=<,得C<45°。

光束射入棱镜后,在AC界面上的入射角i=60°>C,故发生了全反射,反射角r=i=60°,所以光束能从AB面射出,故A正确,B错误;由公式v=可知,光束进入棱镜后速度变小,频率不变,由公式v=λf知波长变短,故C错误,D正确。

12.白光是由多种单色光构成的复合光,点光源S发出的一束白光由空气斜射到横截面为矩形abdc的玻璃砖上的O点,S、O和d三点位于同一直线上,θ为入射角,如图所示,下列说法正确的是( )
A.当θ增大时,光不可能在ab界面上发生全反射
B.当θ增大时,光可能射到bd界面上,而不可能在bd界面上发生全反射
C.射到cd界面上的光,一定不能在cd界面上发生全反射
D.从cd界面射出的各种色光一定互相平行
【解析】选A、C、D。

白光由空气斜射到横截面为矩形abdc的玻璃砖的ab界面上,由光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,故A正确;白光透过ab界面后发生折射,增大θ,折射光线远离法线,所以光线可能射到bd界面,并可能发生全反射,故B错误;白光在ab界面上发生折射,由于折射率不同,故各色光到达cd 界面的位置不同;但各色光在cd界面的入射角都等于ab界面的折射角,根据光路的可逆性,则各色光在cd界面的出射角等于ab面的入射角,不可能在cd界面上发生全反射,且出射光与入射光平行,因此射出的各种色光一定互相平行,故
C、D正确。

三、实验题(本题共2小题,共14分)
13.(6分)“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4。

(1)在插P3和P4时,应使________(选填选项前的字母)。

A.P3只挡住P1的像
B.P4只挡住P2的像
C.P3同时挡住P1、P2的像
(2)如图乙所示,某同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。

若其他操作正确,则折射率的测量值________准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。

【解析】(1)根据实验的原理,连接P1、P2表示入射光线,连接P3、P4表示出射光线,连接两光线与玻璃砖的交点,即为折射光线。

实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P3和P1、P2的像。

故选C。

(2)作图时,玻璃砖应与所画的边界相齐。

该同学的做法中,将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行,而其他操作正确,导致测量出的折射角要大于真实的折射角,导致折射率的测量值偏小。

答案:(1)C (2)小于
14.(8分)做测定玻璃折射率实验时,同学们被分成若干实验小组,以下是其中两个实验小组的实验情况:
(1)甲组同学在实验时,用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sini-sinr 图像如图甲所示,则下列判断正确的是______。

A.光线是从空气射入玻璃的
B.该玻璃的折射率约为0.67
C.该玻璃的折射率约为1.5
D.该玻璃置于空气中时临界角约为45°
(2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系,再在y<0区域放入某介质(以x轴为界面),并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点,它们的坐标分别为A(8,3)、B(1,-4)、C(7,-4),则:
①入射点O′(图中未标出)的坐标为________;
②通过图中数据可以求得该介质的折射率n=________。

【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;由n=可知,玻璃的折射率n==1.5,故B错误,C正确;由sinC=可知,临界角的正弦值为0.67,临界角约为42°,故D错误。

(2)①画出三条光线如图所示。

根据反射光线与入射光线的对称性可知,入射点O′的横坐标为x= cm=4 cm,故入射点O′的坐标为(4,0)。

②设入射角为i,折射角为r。

根据数学知识得:sini==0.6,
sinr==0.8
所以该介质的折射率:
n===
答案:(1)A、C (2)①(4,0) ②
四、计算题(本题共4小题,共46分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
15. (8分)如图所示,△ABC是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°。

已知AD距离为l,真空中光速为c。

求:
(1)玻璃对该红光的折射率;
(2)这束红光在玻璃中的传播时间。

【解析】(1)由光的折射率定义可知:n==
(2)红光在玻璃中的传播速度v=
由几何关系可知t==
答案:(1)(2)
16.(8分)如图所示,一细束单色光由空气斜射入平行玻璃砖,已知玻璃砖厚度为d,该玻璃砖对单色光的折射率为n,入射角为i。

(1)证明出射光束与入射光束平行;
(2)计算出射光束相对入射光束的侧移s。

【解析】光路如图所示,
(1)由折射定律得:n==
由于玻璃砖上下表面平行,r′=r
所以i′=i,即:出射光束与入射光束平行。

(2)由图得,侧移量为:s=d(tani-tanr)cosi
将折射率n=代入,
消去tanr得:s=dsini(1-)
答案:(1)见解析
(2)dsini(1-)
17.(14分)如图,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。

一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处。

测得AB之间的距离为。

现将入射光束在纸面内向左平移,求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反
射时,光束在上表面的入射点到O点的距离。

不考虑光线在玻璃体内的多次反射。

【解析】
当光线经球心O入射时,光路图如图甲所示。

设玻璃的折射率为n,由折射定律有n=①
式中,入射角i=45°,γ为折射角。

△OAB为直角三角形,因此
sinγ=②
发生全反射时,临界角C满足sinC=③
在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时,光路图如图乙所示。

设此时光线入射点为E,折射光线射到玻璃体球面的D点。

由题意有
∠EDO=C ④
在△EDO内,根据正弦定理有
=⑤
联立以上各式并利用题给条件得:OE=R。

答案:R
18. (16分)某种透明材料制成的空心球体内径为R,外径是内径的2倍,其截面(纸面内)如图所示。

一束单色光(纸面内)从外球面上A点入射,入射角为45°时,光束经折射后恰好与内球面B点相切。

(1)求该透明材料的折射率;
(2)如果在内表面涂上能完全吸光的物质,当一束平行光射向此球时被内表面吸收掉的光束在射进空心球前的横截面积是多少?
(3)在第(1)问的条件下,欲使如图所示的光束能射入空心球内部空心区域,从A 入射的光线的入射角应满足什么条件?
【解析】(1)如图所示,设光束经折射后到达内球面上B点。

在A点,由题意知,
入射角 i=45°,折射角 r=∠BAO
由几何关系有:sinr==0.5
由折射定律有:n=
代入数据解得 n=
(2)如图所示,
平行光束被半径为R的空心部分吸收,不被吸收的极限光线与内球面相切,由几何关系有:
R0=2Rsini
R=2Rsinr
由折射定律有:sini=nsinr
故被吸收掉的光束的橫截面积为:S=π=2πR2
(3)如图所示。

设在A点的入射角为i′时,光束经折射后到达内球面上C点,并在C点恰好发生全反射,则光束在内球面上的入射角∠ACD恰好等于临界角C。

由sinC=得C=45°
由正弦定理得=
又 AO=2CO
由折射定律有n=
解得i′<30°
因此入射角满足i′<30°的光线将射入空心球内部。

答案:(1)(2)2πR2(3)i′<30°
关闭Word文档返回原板块。