2013届高考物理第一轮单元综合测试题8

单元综合测试十三 (光)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，试卷满分为100分．考试时间为90分钟．第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、选择题(本题共10小题，每题4分，共40分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．如图1所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S .现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是( )图1A ．匀速直线运动B ．自由落体运动C ．变加速直线运动D ．匀减速直线运动解析：小球抛出后做平抛运动，时间t 后水平位移是v t ，竖直位移是h ＝12gt 2，根据相似形知识可以由比例求得x ＝gl2vt ∝t ，因此影子在墙上的运动是匀速运动． 答案：A图22．如图2所示，一束细光线a 射到Ⅰ、Ⅱ两种介质的界面后，反射光束只有b ，折射光束只有c .下列说法正确的是( )A ．若a 是复色光，则b 、c 都一定是复色光B ．若a 是单色光，则b 、c 都一定是单色光C ．若b 是复色光，则a 、c 都一定是复色光D ．若b 是单色光，则a 、c 都一定是单色光解析：光射到两种介质界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同频率的光入射角相同时，折射角一定不同．若a 是复色光，b 一定是复色光，而折射光线只有c ，c 一定是单色光，而且只有这种频率的光发生了折射，其余频率的光都发生了全反射．若b 是复色光，说明a 是复色光，但c 只能是单色光．若b 是单色光，说明a 一定是单色光，因此c 也一定是单色光．答案：BD图33．如图3所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r ，外圆半径为R ，R ＝2r .现有一束单色光垂直于水平端面A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B 射出．设透明柱体的折射率为n ，光在透明柱体内传播的时间为t ，若真空中的光速为c ，则( )A ．n 可能为 3B ．n 可能为2C ．t 可能为22rcD ．t 可能为4.8rc解析：图4只经过两次全反射射出，可知第一次入射角为45°，反射光路图如图4所示．根据全反射可知临界角C ≤45°，再根据n ＝1sin C 可知n ≥2；光在透明柱体中传播距离为L ＝4r ，传播时间为t ＝L v ＝4nr c ，则t ≥42rc选项C 、D 均错．答案：AB图54．一束红光和一束绿光以相同的角度沿半径方向射向截面为半圆形的玻璃砖，并分别沿OA 和OB 方向射出，如图5所示，下列说法正确的是( )A ．OA 是红光，穿过玻璃砖的时间较短B ．OB 是红光，穿过玻璃砖的时间较长C ．OA 是紫光，穿过玻璃砖的时间较短D ．OB 是紫光，穿过玻璃砖的时间较长解析：由图知，红光和绿光的入射角相同，根据折射定律n ＝sin isin r ，有sin ∠AOM sin ∠NOC ＝n A ，sin ∠BOMsin ∠NOC＝n B因∠AOM <∠BOM ，则sin ∠AOM <sin ∠BOM ，即n A <n B .根据同种介质对频率大的色光的折射率较大可知，OA 为红光，OB 为紫光．根据折射率n ＝cv 可知，光在玻璃砖中的传播速度v ＝cn.可见，红光在玻璃砖中的传播速度较大．由于红光和绿光在玻璃砖中传播距离均为半径长，可见波速大的红光在玻璃砖中的传播时间较短，紫光穿过玻璃砖的时间较长．答案：AD图65．(2012·银川模拟)如图6所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB 面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为下图中的( )解析：因为n ＝1.4，所以根据sin C ＝1n 知临界角等于45°.光线垂直AB 面射入，在AC 面入射角为60°>45°，发生全反射．A 错误．光线经AC 面全反射后射到BC 面时入射角为30°<45°，在该介面上既有反射现象又有折射现象，且折射角大于入射角，B 、C 错误．答案：D6．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是( ) A ．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果 B ．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的 C ．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时的间距小 D ．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的解析：要想产生干涉现象，必须有两列相干光源．在皂膜干涉中，薄膜前后两个表面反射的光正好是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以A 选项正确．肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是变化的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的，所以B 选项错误．波长越短的光波，对同一个装置，干涉条纹越窄．绿光的波长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹的间距比黄光照射时的间距小，C 选项正确．出现明、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强，从而形成亮条纹．对暗条纹也是一样道理．竖直的肥皂膜，其厚度相等的位置在同一水平面上，因此干涉条纹基本上是水平的，所以D 选项错误．答案：AC7．在双缝干涉实验中，光源发射波长为6.0×10－7 m 的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上A 点恰好是距中心条纹的第二条亮纹．其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A 点是暗条纹位置，可见光的频率范围是 3.9×1014～7.5×1014Hz ，则入射光的波长可能是( )A ．8.0×10－7mB ．4.8×10－7mC ．4.0×10－7mD ．3.4×10－7m解析：可见光的频率范围是 3．9×1014～7.5×1014Hz依据公式c ＝λf ，可知其波长范围是 4．0×10－7～7.69×10－7m.A ，D 选项在此范围之外，应首先排除掉．根据公式δ＝nλ2(n 为整数)可知，n 为偶数的地方出现亮条纹，n 为奇数的地方出现暗条纹．因此n ＝4时，出现距中心条纹的第二条亮纹，所以A 点到两条缝的光程差δ＝4×6×10－72m ＝12×10－7m要想出现暗条纹，n 需取奇数才行． 当入射光波长为4.8×10－7m 时，12×10－7m ＝n 4.8×10－72m ，n ＝5为奇数，所以A 点出现暗条纹，B 选项正确． 当入射光波长为4.0×10－7m 时，12×10－7m ＝n 4.0×10－72m ，n ＝6为偶数，所以A 点出现亮条纹，C 选项错误． 答案：B8．(2011·天津卷)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ，若Δx 甲>Δx 乙，则下列说法正确的是( )A ．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B ．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C ．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D ．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光解析：Δx ＝Ld λ，Δx 甲>Δx 乙，故λ甲>λ乙，故B 正确．光都具有偏振现象，故A 错误．由c ＝λf 可知f 甲<f 乙，故甲光的光子能量小于乙光的光子能量，故C 错误．在同一均匀介质中，波长大的光传播速度大，故D 项正确．答案：BD图79．(2012·江南十校二模)如图7所示，A 、B 、C 为等腰棱镜，a 、b 两束不同频率的单色光垂直AB 边射入棱镜，两束光在AB 面上的入射点到OC 的距离相等，两束光折射后相交于图中的P 点，以下判断正确的是( )A ．在真空中，a 光光速大于b 光光速B ．在真空中，a 光波长大于b 光波长C ．a 光通过棱镜的时间大于b 光通过棱镜的时间D ．a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角解析：因为两束光折射后相交于图中的P 点，根据折射定律可知a 光的折射率n a >n b ，a 光的频率νa >νb ，光在真空中的传播速度相等，A 错误；由λ＝c ν得B 错误；由v ＝c n 和t ＝s v得C 正确；根据sin C ＝1n得D 错误．答案：C10．(2012·甘肃兰州)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图象更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是( )图8A ．当做单缝实验时，光强分布图如乙所示B ．当做单缝实验时，光强分布图如丙所示C ．当做双缝实验时，光强分布图如乙所示D ．当做双缝实验时，光强分布图如丙所示解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A 项正确，B 项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C 项错误，D 项正确．答案：AD第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、填空题(本题共2小题，每题8分，共16分)图911．(2010·福建高考)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图9所示．①此玻璃的折射率计算式为n ＝________(用图中的θ1、θ2表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．解析：①由折射率公式可得n ＝sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)＝cos θ1cos θ2；②玻璃砖的宽度越大，出射光线的侧移量越大，玻璃砖中折射光线的误差越小，所以应选用宽度大的玻璃砖来测量．答案：①cos θ1cos θ2(或sin (90°－θ1)sin (90°－θ2)) ②大12．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图10(a)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图10(b)中的黑点代表亮点的中心位置．图10(1)这个现象说明激光具有________________性．(2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍，如果双缝的缝间距离为a ，双缝到感光片的距离为L ，感光片上相邻两光点间的距离为b ，则激光的波长λ＝abL.该同学测得L ＝1.0000 m 、缝间距a ＝0.220 mm ，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中心位置如图10(b)所示．图10(b)图中第1到第4个光点的距离是____________ mm.实验中激光的波长λ＝________ m ．(保留两位有效数字)(3)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________．解析：(1)这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性．(2)由游标卡尺的读数原理知第1到第4个光点的距离是8.5 mm. 由题意知b ＝8.53mm ，a ＝0.220 mm ，L ＝1.0000 m ，所以波长λ＝ab L＝6.2×10－7 m.(3)蓝光波长小于红光波长，由λ＝abL 知：相邻两光点间距离变小．答案：(1)波动 (2)8.5 6.2×10－7 (3)变小三、计算题(本题共4小题，13、14题各10分，15、16题各12分，共44分，计算时必须有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)图1113．(2011·山东卷)如图11所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB .①求介质的折射率．②折射光线中恰好到M 点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射． 解析：依题意作出光路图，图12①由几何知识可知，入射角i ＝60°，折射角r ＝30° 根据折射定律得n ＝sin i sin r代入数据解得n ＝ 3 ②不能．答案：①3 ②不能图1314．如图13所示，有一圆筒形容器，高H ＝20 cm ，筒底直径为d ＝15 cm ，人眼在筒旁某点向筒内壁观察，可看到内侧深h ＝11.25 cm.如果将筒内注满水，观察者恰能看到筒壁的底部．求水的折射率．解析：设入射角r ，折射角i ，则sin i ＝d d 2＋h 2，sin r ＝d d 2＋H 2，n ＝sin isin r ＝d 2＋H 2d 2＋h 2＝152＋202152＋11.252＝1.33.答案：1.3315．半径为R 的玻璃半圆柱体，横截面如图14所示，圆心为O .两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，光线1的入射点A 为圆柱的顶点，光线2的入射点为B ，∠AOB ＝60°.已知该玻璃对红光的折射率n ＝ 3.图14(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离d . (2)若入射的是单色蓝光，则距离d 将比上面求得的结果大还是小？ 解析：图15(1)光路如图15所示，可知i ＝60° 由折射率n ＝sin isin r ，可得r ＝30°由几何关系及折射定律公式 n ＝sin r ′sin i ′得：i ′＝30°，r ′＝60°，∵OC sin30°＝Rsin120°所以OC ＝R 2cos30°＝3R3在△OCD 中可得 d ＝OD ＝OC tan30°＝R3(2)由于单色蓝光比单色红光波长小、折射率n 大，所以向O 点偏折更明显，d 将减小． 答案：(1)R3(2)小16．(2011·苏北五市模拟)某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和地导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样)，它双向传输信号，能达到有线制导作用．光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图16所示，其中纤芯材料的折射率n 1＝2，包层折射率n 2＝3，光纤长度为33×103 m ．(已知当光从折射率为n 1的介质射入折射率为n 2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：n 1sin θ1＝n 2sin θ2)图16(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；(2)若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间．解析：(1)由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C 满足：n 1sin C ＝n 2sin 90°得：C ＝60°，当在端面上的入射角最大(θ1m ＝90°)时，折射角θ2也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角θ1′最小．图17在端面上：θ1m ＝90°时，n 1＝sin90°sin θ2m得：θ2m ＝30° 这时θ′1 min ＝90°－30°＝60°＝C ，所以，在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去．(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中往返的总路程：s ＝2L cos θ2m ，光纤中光速：v ＝c n 1信号往返需要的最长时间t max ＝s v ＝2Ln 1c cos θ2m .代入数据t max ＝8×10－5s.答案：见解析。