《好题》高中物理选修一第四章《光》测试题(包含答案解析)(4)

一、选择题
1．置于真空中的半球形玻璃砖的横截面如图所示，O为球心，MN为直径，A、B为半圆弧MAN上的两点，且A为半圆弧中点，BO与AO的夹角为30°。

有一条与MN平行的光线从B点射入玻璃砖后直接经过N点，则玻璃砖的折射率为（）
A．
3
3
B．2C．1.5 D．3
2．2008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
3．下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，不正确的是（）
A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
B．3D电影是利用了光的干涉特性
C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象
4．光线以45°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，恰好没有光线射到空气中，则光线在该玻璃中的传播速度为（）
A．8
1.73210m/s
⨯B．8
3.00010m/s
⨯
C．8
2.12110m/s
⨯D．8
3.46410m/s
⨯
5．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
6．如图所示，OO'是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，a、b是平行于OO'轴的两束不同单色细光束，a、b到OO'的距离相等，光屏MN与OO'垂直，左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑p，以下说法正确的是（）
A．a在该玻璃体中的折射率比b的小
B．a通过该玻璃体的时间比b短
C．由该玻璃体进入空气时，a的临界角比b小
D．a比b更容易发生衍射
7．关于甲、乙、丙三个光学现象，下列说法正确的是（）
甲：激光束通过双缝产生明暗条纹
乙：单色光通过劈尖空气薄膜产生明暗条纹
丙：激光束通过细丝产生明暗条纹
A ．三个现象中产生的明暗条纹均为干涉条纹
B ．甲中，双缝的间距越大，条纹间距越大
C ．乙中，若被检查平面上有个凹陷，此处对应条纹会向右凸出
D ．丙中，如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
8．如图所示，由红、绿两单色光组成的光束以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A 处，AD 是半圆的直径。

进入玻璃后分为两束，分别为AB 、AC ，它们从A 到B 和从A 到C 的时间分别为t 1和t 2，则（ ）
A ．A
B 是绿光，t 1<t 2
B ．AB 是绿光，t 1>t 2
C ．AC 是红光，t 1>t 2
D ．AC 是红光，t 1＝t 2
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．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 ．2
B ．3
C ．22
D ．33
11．如图所示，让光线沿半圆形玻璃砖的半径射到平直边上，在这个界面发生了反射和折射．逐渐增大入射角，下列对观察到的现象的描述中正确的是（ ）
A ．反射光线和折射光线的夹角逐渐增大
B ．折射角和入射角的比值不变
C ．反射光线和折射光线都逐渐减弱
D ．折射光线逐渐减弱，直至完全消失
12．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )
A ．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小
B ．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小
C ．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大
D ．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大
13．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时
A ．速度相同，波长相同
B ．速度不同，波长相同
C ．速度相同，频率相同
D ．速度不同，频率相同
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．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲所示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )
A ．变疏
B ．变密
C ．不变
D ．消失
二、填空题
16．图示为一透明柱状介质的横截面图，三角形ABC为直角三角形。

一细束红光PD从AC 边中点D射到AC，折射后的光线经CB恰好发生全反射。

已知AC=L，∠PDA=30°，光在真空中的速度大小为c，则该介质对红光的折射率为___________，红光从D传播到CB所用的时间为___________。

17．如图所示，有两束细单色光p、q射向置于空气中的三棱镜左侧表面，此时三棱镜的右侧表面只有一束光线射出（不考虑反射的情景），则两束光在三棱镜中的传播速率
v p________v q（填“>”、“=”、“<”），若一束为黄光，一束为红光，则________是红光（填“p”或“q”）。

18．如图所示，白光通过三棱镜后被分解为由红到紫按顺序排列的彩色光带（光谱），这种现象叫做光的色散．其原因是由于玻璃对各种色光的折射率不同．根据图我们可以得到：
①紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小；
②由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率最________，对红光的折射率最
________；
③根据光速与折射率的关系可以推理得：紫光在玻璃中的速度________，红光在玻璃中的光速最________．
19．两束细平行光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“>”）．
20．波源S在t=0时刻从平衡位置开始向上振动，形成向左、右两侧传播的简谐横波．S、a、b、c、和a'、b'、c'是沿波传播方向上的间距为2m的6个质点，t=0时刻各质点均处于平衡位置，如图所示．已知波的传播速度为4m／s，当t=0.25s时波源S第一次达最高点，则下列正确的是 _____。

A．t=5.25s时质点b'处于波谷
B．t=1.35s时质点a的速度正在减小
C．波传到c点时，质点c开始向上振动
D．任意时刻质点a与质点a'振动状态完全相同
E.若接收器向距它20m的波源S匀速远离，接收器接收到的频率将大于1Hz
21．如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________ (填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________ (填“波动说”“微粒说”或“光子说”)
22．如图为某种材料制成的三角形玻璃砖ABC，∠B＝90°，∠A＝30°，AC面竖直放置，AB 面上镀有反光膜。

一束单色激光水平射入AC面，经AB面反射后恰好在BC面上无光线射出，则玻璃对该激光的折射率n＝______；若换用频率更高的激光，其他条件不变，BC面是否有光线射出？______(选填“有”或“没有”)。

23．如图所示，玻璃砖的横截面由半径为R 的14圆和宽度也为R 的矩形组成，O 点为14圆的圆心，光屏PQ 与玻璃砖左右两侧的直边缘部分平行，到玻璃砖右侧直边缘的距离也为R 。

一单色光线在A 点垂直玻璃砖左侧边缘射入玻璃砖，A O 、两点间的距离为2
R ，入射光线的延长线与光屏PQ 的交点为M 点，光线进入玻璃砖后，自玻璃砖右侧弧面再射出时的折射角60°，则此玻璃砖的折射率为_____，若使入射光线绕入射点A 顺时针旋转60°，光线照射到屏PQ 上的亮点到M 点的距离为_____。

24．如图所示，一束细激光垂直于半圆形玻璃砖的平直截面 由A 点射入玻璃砖中并恰好在半圆弧界面发生全反射，经过三次全反射之后从F 点射出。

已知出射光线与入射光线成180°角，玻璃砖的半径为R ，入射点A 与出射点F 关于圆心O 对称，且A 、F 两点间的距离为3L R =，真空中的光速为c 。

则激光束发生全反射时的临界角C =_______；激光束从射入玻璃砖到射出玻璃砖的时间t =_____ 。

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．如图所示为光纤电流传感器示意图，它用来测量高压线路中的电流。

激光器发出的光经过左侧偏振元件后变成偏振光，该偏振光受到输电线中磁场作用，其偏振方向发生旋转，通过右侧偏振元件可测得最终偏振方向，由此得出高压线路中的电流大小，图中左侧偏振元件是起偏器，出射光的偏振方向与其透振方向________（选填“相同”或“不相同”），右侧偏振元件称为_______。

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。

28．一足够长宽为L的长方体透明介质与右侧的荧光屏平行放置，其右表面距离荧光屏的距离也为L，在透明介质的左侧L处有一点光源S，该光源在荧光屏上的投影点为O，点光源S发出一细光束，光束与透明介质表面呈α=45°，细光束经透明介质折射后射到荧光屏
上的A点，经测量可知AO两点之间的距离为
3
(2)
3
L
+，已知光在真空中的速度为c。

求：
(1)该透明介质的折射率大小为多少？
(2)细光束从发射到射到荧光屏上的时间为多少？
29．如图，某三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC，BC长度为d，O为BC中点．在ABC 所在平面内，光线PO垂直BC边入射，恰好在AB边界发生全反射．
(1)求该三棱镜的折射率；
(2)保持光线PO入射点O不变，入射方向逐渐向CO方向偏转，求AB边有光线射出的区域宽度．
30．横截面为等腰三角形ABC的透明介质，为BC中点，位于截面所在平面内的一束光线自O点入射，如图所示，折射光线第一次到达AB边时恰好发生全反射，且在AB边的入射光线和反射光线恰好垂直。

已知θ=15º，BC边长为2L，光在真空中的速度为c。

求：
(1)该介质对该光线的折射率n和光线从BC面入射时的入射角i；
(2)光线从射入BC面到发生第一次全反射所用的时间（可用三角函数表示）。