2024高中物理阶段质量检测三光含解析新人教版选修3_4

光
(时间：60分钟；满分：100分)
一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)
1．(2024·宁德高二检测)下列光学现象的说法正确的是( )
A．在水中绿光的传播速度比红光的小
B．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
C．在岸边视察水中的鱼，看到的深度比实际的深
D．分别用绿光和红光在同一装置上做双缝干涉试验，用红光时得到的条纹间距更窄2．某同学运用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射试验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是下列选项中的( )
3．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照耀物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯降低热效应的缘由之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀有一层薄膜(如氟化镁)，这种膜能消退不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。

以λ表示红外线在氟化镁中的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为( )
A.1
8
λ B.
1
4
λ C.
1
2
λD．λ
4．一束红、紫两色的混合光，由某种液体射向空气，当探讨在界面上发生的折射和反射现象时，可能发生的状况是选项图中的( )
5．如图所示，由红、蓝两种单色光组成的光束以入射角θ从圆心O处由真空射入半圆柱形玻璃砖，进入玻璃砖后分为OA、OB两束，它们从O到A和从O到B的时间分别为t A和t B，则( )
A ．OA 是蓝光，t A 小于t
B B ．OA 是蓝光，t A 大于t B
C ．OA 是红光，t A 小于t B
D ．OA 是红光，t A 大于t B
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分) 6．关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( )
A ．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同
B ．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定的方向振动的光
C ．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D ．太阳、电灯等一般光源发出的光都是自然光 7．关于折射率，下列说法中正确的是( )
A ．依据 sin θ1
sin θ2＝n 可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B ．依据 sin θ1
sin θ2＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C ．依据n ＝c v
可知， 介质的折射率与介质中的光速成反比 D ．同一频率的光由真空进入介质时，折射率与波长成反比
8．半圆柱形玻璃砖横截面如图所示，AB 为直径，O 点为圆心。

在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 点的距离相等。

两束光在半圆边界上反射和折射的状况如图所示，则a 、b 两束光( )
A ．在同种匀称介质中传播，a 光的传播速度较大
B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大
C ．b 光的频率比a 光的频率高
D ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大 三、非选择题(本题共4小题，共52分)
9．(8分)在“用双缝干涉测光的波长”试验中(试验装置如图所示)：
(1)下列说法哪一个是错误的____________。

(填选项前的字母) A ．调整光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B ．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C ．为了削减测量误差，可用测微目镜测出n 条亮条纹间的距离a ，求出相邻两条亮条纹间距Δx ＝
a n －1
(2)测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm 。

10．(12分)某同学用插针法测定一半圆柱形玻璃砖的折射率，试验后留下的痕迹如图所示，设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较便利地表示出玻璃砖的折射率，只需用刻度尺测量________和________(均选填l 1、l 2、l 3或l 4)，则玻璃砖的折射率可表示为________。

11．(14分)(2024·南通高二检测)如图所示，一根长直棒AB 竖直地插入水平池底，水深a ＝0.8 m ，棒露出水面部分的长度b ＝0.6 m ，太阳光斜射到水面上，与水面夹角α＝37°，已知水的折射率n ＝4
3
，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。

求：
(1)太阳光射入水中的折射角β； (2)棒在池底的影长l 。

12．(18分)半径为R 的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O 点为圆心，OO ′为直径MN 的垂线。

足够大的光屏PQ 紧靠在玻璃砖的右侧且与MN 垂直。

一束复色光沿半径方向
与OO ′成θ＝30°角射向O 点，已知复色光包含有折射率从n 1＝ 2 到n 2＝ 3 的光束，因而光屏上出现了彩色光带。

(1)求彩色光带的宽度；
(2)当复色光入射角渐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，则θ角至少为多少？
答 案
1．解析：选A 在水中红光的折射率小于绿光，则红光的传播速度比绿光大，故A 正确；光纤利用全反射现象传输信号，由于内芯是光密介质即内芯的折射率大于外套的折射率，所以光在由内芯向外套传播时发生全反射而不能泄露，故B 错误；在岸边视察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故C 错误；条纹间距Δx ＝L
d
λ，红光的波长较长，则条纹间距较宽，故D 错误。

2．解析：选B 单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，所以衍射条纹也是水平的，B 正确。

3．解析：选B 红外线最显著的特点之一就是热效应，当光照耀物体时，一般都伴随着大量的红外线而致热。

在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(如氟化镁)，当膜最小厚度等于红外线在其中传播的波长的1
4时，灯泡发出的红外线射到薄膜后，从薄膜的前
后表面反射回来的两束红外线发生干涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果，B 正确。

4．解析：选C 在同种液体中，紫光的折射率较大，所以当它们从某种液体射向空气并且入射角相同时，紫光的折射角较大，A 错误；依据临界角公式sin C ＝1
n
可知，紫光的折
射率较大，临界角较小，紫光更简单发生全反射，而选项B 中的红光首先发生了全反射，所以B 错误；两种色光在界面处都要发生光的反射，D 错误，C 正确。

5．解析：选B 由图可知OA 光线的折射率高，而蓝光的折射率比红光的高，则OA 为
蓝光，OB 为红光；由n ＝c v
可知光的折射率越高，在玻璃中的传播速度越慢，因此OA 光线在玻璃中的传播时间较长，即t A 大于t B ，B 正确。

6．解析：选BD 自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A 错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定的方向振动，B 正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C 错误；太阳、电灯等一般光源发出的是自然光，D 正确。

7．解析：选CD 介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身确定，与入射角、折射角无关；由于真空中光速是个定值，故n 与v 成反比，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的；由v ＝λf ，当f 肯定时，v 正比于λ，n 与v 成反比，故折射率与波长λ也成反比，故C 、D 正确。

8．解析：选ACD a 光没有发生全反射，b 光发生了全反射，说明b 光临界角较小，b 光折射率较大，b 光频率高，在同种匀称介质中传播，a 光的传播速度较大，A 、C 正确；以相同入射角从空气斜射入水中，b 光折射率大，b 光的折射角小，B 错误；a 、b 两束光分别通过同一双缝时，由于a 光波长较长，a 光的相邻亮条纹间距大，D 正确。

9．解析：(1)在“用双缝干涉测光的波长”试验中，首先应取下遮光筒左侧的元件，调整光源高度，使光束干脆沿遮光筒轴线把屏照亮，A 错误；依据试验操作可知，B 、C 正确。

(2)读数为1.5 mm ＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm 。

答案：(1)A (2)1.970
10．解析：依据光的折射定律可知，玻璃的折射率为：n ＝sin i sin r ；由题图可知，sin i
＝AB OB ，sin r ＝CD OC ，明显OB 、OC 为圆半径，有OB ＝OC ，解得：n ＝AB CD
，所以须要用刻度尺测量l 1和l 3，即n ＝l 1l 3。

答案：l 1 l 3 n ＝l 1l 3
11．解析：(1)设折射角为β， 则n ＝sin 90°－α
sin β
代入数据解得β＝37°
(2)影长l ＝b tan (90°－α)＋a tan β 代入数据解得l ＝1.4 m 。

答案：(1)37° (2)1.4 m
12．解析：作出光路图如图所示，由折射定律知
(1)n 1＝sin β1sin θ，n 2＝sin β2
sin θ
代入数据得β1＝45°，β2＝60° 故彩色光带的宽度为
d ＝R tan (90°－β1)－R tan (90°－β2)
＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫1－
33R (2)由全反射公式知折射率大的光线临界角小，当光屏上彩色光带变成一个光点时，折射率小的光恰好射出玻璃砖，
有sin C ＝1n 1＝1
2
即入射角θ＝C ＝45° 答案：(1)⎝ ⎛⎭
⎪⎫
1－33R (2)45°。