人教版高中物理选修34 第13章 学业质量标准检测

人教版高中物理选修34 第13章学业质量标准检测
板上的灯，他看到灯的位置比实际位置高
解析：阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，选项A错误；雨后天空中出现的彩虹是光的色散现象，选项B错误；用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，选项C错误；某人潜入游泳池中，仰头看游泳馆天花板上的灯，由于光的折射，他看到灯的位置比实际位置高，选项D正确。

2．(牡丹江一中2019年高二下学期期中)如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是(A)
解析：A图中从玻璃射向空气可能发生全反射，A正确；B图中从空气射向玻璃是从光疏介
质射向光密介质，不会发生全反射，B错误；C 图中光线在玻璃空气界面既有反射又有折射，因为是从光密介质进入光疏介质，折射角应大于入射角，C错误；D图中光线从空气射向玻璃，折射角应小于入射角，D错误。

3．(浙江省温州中学2019年高二下学期期中)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2019年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。

小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是(C) A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
解析：观看月全食时，看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光经地球大气折射后照射到月球上，光线再反射射向地球大气时，其它色光被大气吸收掉，红光不易被吸收，故月亮是红色的，选项ABD错误，C正确。

4．(物理与日常生活)市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品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原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(氟化镁)，这种膜能消除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表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为(B)
A．1
8λB．
1
4
λ
C．1
2
λD．λ
解析：为减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即路程差为半波长的奇数倍，故薄膜的。

最小厚度为红外线在该薄膜中波长的1
4
5．如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是(D)
A．红光B．黄光
C．蓝光D．紫光
解析：从空气中观察灯泡时，灯泡P发出的光经水面折射后进入观察者的眼睛，折射光线的延长线交于P′点，P′就是灯P的虚像，P′的位置比实际位置P离水面的距离要近些，如图所
示。

当入射角β较小时，P′的位置在P的正上方，有：
sinα＝
d
h2＋d2
，sinβ＝d
H2＋d2
，n＝
H2＋d2
h2＋d2
竖直向下看时，d接近于零，故n＝H
h
，即：
h＝1
n H
因紫光的折射率最大，故紫光的视深最小。

6．(江苏省盐城市2019年高二下学期期中)某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光
屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是(B)
A．单色光a的波长小于单色光b的波长
B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度
C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间
D．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是a光
解析：由图知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，则a光的
知，b 波长大于b光的波长，故A错误。

由v＝c
n
光在玻璃砖中传播速度较小，时间较长．故B正确C错误。

由sin C＝1
知a光的临界角较大，b
n
光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针
转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光，D 错误。

故选B。

7．(安徽省安庆一中、安师大附中、湖南长沙一中等四省五校2019届高三上学期期末)下列说法正确的是(AC)
A．光的双缝干涉实验中，若仅将光源从蓝光改为红光，则所得干涉图样中相邻亮条纹间距变大
B．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的衍射现象
C．泊松亮斑支持了光的波动说
D．光的偏振现象说明光是纵波
解析：光的双缝干涉实验中，若仅将光源从蓝光改为红光，则因红光的波长大于蓝光，所以干涉图样中相邻亮条纹间距变大，选项A正确；照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现
象，选项B错误；泊松亮斑支持了光的波动说，选项C正确；光的偏振现象说明光是横波，选项D错误。

8．(河北省冀州中学2019年高二下学期期中)把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(如图甲)，这时可以看到亮暗相同的同心圆(如图乙)，这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如中心数起的第二道圆环)，则应(AC) A．将凸透镜的曲率半径变大
B．将凸透镜的曲率半径变小
C．改用波长更长的单色光照射
D．改用波长更短的单色光照射
解析：当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹。

将凸透镜的曲率半径变大，与透镜中心等距离位置的空气层厚度变小，出现同一亮条纹的厚度由中心向外偏移，同一级圆环的半径变大；相反，凸透镜的曲率半径变小，同一级圆环的半径变小，故A正确，B错误；改用波长更长的单色光照射，出现同一级亮纹的光程差变大，空气层厚度应变大，所以，同一级圆环的半径变大，因此要使半径变大，可以改用波长更长的单色光照射，故C正确，D错误，故选AC。

9．(浙江省绍兴一中2019年高二下学期期末)一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示，若保持入射点O不变而逐渐增大入射角，下述说法中正确的是(BCD)
A．若红光射到P点，则紫光在P点上方
B．若红光射到P点，则紫光在P点下方
C．紫光先发生全反射，而红光后发生全反射
D．当红光和紫光都发生全反射时，它们的反射光线射到水底时是在同一点
解析：同一种介质对紫光的折射率大，而对红光的折射率小，同一入射角的折射角紫光大，所以紫光在P点下方，A错误；B正确；同一种介质对紫光的折射率大，紫光的临界角小，紫光先达到临界角，红光后达到临界角，C正确；根据光的反射定律，红光和紫光都发生全反射时，反射光线的传播方向一致，所以它们的反射光线射到水底时在同一点，D正确；故选BCD。

10．如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成
一条彩色光带。

下面的说法中正确的是(BC) A．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
B．b侧光更容易产生衍射现象
C．若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是a侧光
D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δx a>Δx b
解析：根据色散形成的光谱，可知f a>f b，
λa<λb，所以b更容易产生衍射，故B正确；n a>n b，根据n＝c v，所以v a<v b，故选项A错误；sin C＝
1
，所以b光的临界角大，a光更容易发生全反n
射，故选项C正确；根据Δx＝l
dλ可知，Δx a<Δx b，故选项D错误。

第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。

把答案直接填在横线上)
11．(北京市海淀区2019届高三下学期期末)某同学用双缝干涉实验仪测量光的波长，如图所示。

①实验中选用的双缝间距为d ，双缝到像屏的距离为L ，在像屏上得到的干涉图样如图所示，分划板刻线在图中A 、B 位置时，游标卡尺的读数分别为x 1、x 2，则入射的单色光波长的计
算表达式为λ＝__(x 2－x 1)d 6L
__。

②分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图所示，则其读数为__31.10___mm 。

解析：(1)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝L d λ得，λ＝d Δx L ＝(x 2－x 1)d 6L
； (2) 游标卡尺的主尺读数为31mm ，游标尺
上第2个刻度与主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.05×2mm＝0.10mm，所以最终读数为31.10mm。

12．如图所示，用某种透光物制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像__让P2的像挡住___，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3__挡住P1、P2的像___，P4__挡住P3以及P1、P2的像___。

记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°。

则该透光物质的折射率n ＝__2__，并在图中画出正确完整的光路图。

解析：通过作图找出BC面上的反射点和AB面上的出射点，则由几何知识可得各角的大
小，如图所示，则n＝sin45°
＝2，其实验原理
sin30°
与用两面平行的玻璃砖相同，故P1的像让P2的像挡住、P3挡住P1、P2的像，P4应挡住P3以及P1、P2的像。

13．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。

有人想利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为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为f＝8.1×1014Hz。

(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是__两反射光叠加后加强___。

(2)这种“增反膜”的厚度是__1.23×10－7m___。

解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入
射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则光程差(大小等于薄膜厚度d 的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1。

紫外线在真空中的波
2
长是λ＝c/f＝3.7×10－7m。

在膜中的波长是λ′＝λ/n＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m。

三、论述·计算题(共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(9分)(江苏省扬州中学2019年高二下学期期中)平行光垂直射向一半径为R的透明介质半球的平面，其截面如图所示，发现只有P、
Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，已知光在真空中的传播速度为c＝3.0×108m/s，求：
(1)介质球对该入射光的折射率；
(2)该光在介质球中的传播速度。

解析：(1)由题意知光在介质球界面处的临界角为C＝30°
由sin C＝1
n 得n＝1
sin C
＝2
(2)光在介质球中的传播速度为v＝c
n ＝
1.5×108m/s
答案：(1)2(2)1.5×108m/s
15．(10分)1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。

1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)。

(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。

试用平面镜成像作图法
画出S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。

(2)设光源S 到平面镜的垂直距离和光屏的垂直距离分别为a 和L ，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。

写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx 的表达式。

解析：本题考查光的反射、平面镜成像和光的干涉等知识。

(1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S 在镜中的像S ′，画出边沿光线，范围如图所示。

(2)根据杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系式
Δx ＝L d λ，因为d ＝2a ，所以Δx ＝L 2a
λ。

16．(11分)(山东省烟台市2019年高三模拟)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ，
它到池边的水平距离为3.0 m。

从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反
射的临界角，水的折射率为4 3。

(1)求池内的水深；
(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为 2.0m。

当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。

求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。

答案：(1)2.6m(2)0.7m
解析：(1)如图，设到达池边光线的入射角为
i。

依题意，水的折射率n＝4
3
，光线的折射角θ
＝90°。

由折射定律有n sin i＝sinθ
①
由几何关系有sin i＝l
l2＋h2
②
式中，l＝3m，h是池内水的深度。

联立①②式并代入题给数据得
h＝7m≈2.6m ③
(ⅱ)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。

依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°。

由折射定律有n sin i′＝sinθ′
④
式中，i′是光线在水面的入射角。

设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。

由几何关系得
sin i′＝
a
a2＋h2
⑤
x＋l＝a＋x′⑥
式中x′＝2m。

联立③④⑤⑥式得x＝
(3
7
23
－1)m≈0.7m
17．(12分)如图所示，为某种透明介质的截
面图，△AOC为等腰直角三角形，BC为半径R ＝10cm的四分之一圆弧，AB与水平面屏幕MN 垂直并接触于A点。

由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i＝45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。

已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1＝23
3，n2＝2。

(1)判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；
(2)求两个亮斑间的距离。

答案：(1)在AM处产生的亮斑颜色为红色，在AN处产生的亮斑颜色为红色与紫色的混合色
(2)(52＋10)cm
解析：(1)设红光和紫光的临界角分别为C1、
C2，sin C1＝1
n1
＝3
2
，C1＝60°，同理C2＝45°，i
＝45°＝C2，i＝45°<C1所以紫光在AB面发生全反射，而红光在AB面一部分折射，一部分反射，且由几何关系可知，反射光线与AC垂直，所以在AM处产生的亮斑P1为红色，在AN处产生的亮斑P2为红色与紫色的混合色
(2)画出如图光路图，设折射角为r，两个光斑分别为P1、P2。

根据折射定律
n1＝sin r sin i
求得sin r＝6
3
由几何知识可得：tan r＝R
AP1解得AP1＝52cm
由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形，解得AP2＝10cm
所以P1P2＝(52＋10)cm。