青岛银海学校高中物理选修一第四章《光》检测卷(含答案解析)

一、选择题
1．(0分)[ID：127974]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
2．(0分)[ID：127967]如图所示为一半圆形玻璃砖的截面，O点为玻璃砖的圆心，AB为玻璃砖的直径。

B固定一点光源，向玻璃砖内各个方向发出单色光，只有弧面AD上有光线射
出。

已知弦AD的长度为23
3
R（R为玻璃砖的半径），则该玻璃砖的折射率为（）
A．2B．3C．23
3
D．
6
2
3．(0分)[ID：127966]如图为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，AB表示端面，某单色平行光束照射到端面，要使光线不从玻璃丝的侧面透射出来，已知玻璃丝对该光的折射率为n，则入射角的正弦值sin i应满足的条件是（）
A．2
sin1
i n
>-B．2
sin1
i n
≤-
C．
21
sin
n
i
-
≥D．
21
sin
n
i
-
<
4．(0分)[ID：127963]半径为R的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB=60°，若玻璃对此单色光的折射率3
n=O点的距离为（）
A ．4R
B ．3R
C ．2R
D ．R
5．(0分)[ID ：127950]如图，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a 、b 、c 三种色光，下列说法正确的是（ ）
A ．若三种色光在三棱镜发生全反射，则a 光的临界角最小
B ．a 、b 、c 三色光在真空传播，a 光的波长最长
C ．a 、b 、c 三色光在玻璃三棱镜中传播，a 光速度最大
D ．若分别让a 、b 、c 三色光通过一双缝装置，则a 光形成的干涉条纹的间距最大 6．(0分)[ID ：127940]光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成。

在光纤中传输的信号是脉冲光信号。

当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输。

引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同，如图所示，沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长。

为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n 1，外套折射率为n 2。

在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt ，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt ，且ΔΔt t ，则（ ）
A ．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n 1<n 2
B ．内芯材料的折射率n 1越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出
C ．为了尽可能减小Δt 和Δt 的差值，应该选用波长更短的光
D ．光在内芯与包套界面处的临界角1
1sin C n = 7．(0分)[ID ：127935]两束不同频率的单色光a 、b 从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象(αβ>)．下列结论中正确的是（ ）
A．在水中的传播速度，光束a比光束b小
B．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
C．若分别用a、b两束光做双缝干涉实验，b光的干涉条纹较宽
D．若分别让a、b两束光从水中射向空气发生全反射，则a光的临界角较小
8．(0分)[ID：127929]如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确
．．．的是( )
A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
9．(0分)[ID：127925]如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以
A．增大S1与S2的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
10．(0分)[ID：127912]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
11．(0分)[ID：127903]把一个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，这时可以看到亮暗相间的同心圆环，对这些亮暗圆环的相关阐释合理的是（）
A．远离中心点处亮环的分布较疏
B．用白光照射时，不会出现干涉形成的圆环
C．是透镜曲面上反射光与透镜上方平面上的反射光干涉形成的
D．与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的
12．(0分)[ID：127894]在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时()．
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
二、填空题
13．(0分)[ID：128081]如图所示，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)折射光线中恰好射到M点的光线______（填“能”或“不能”）发生全反射，若平行入射光线的方向可调，则当入射光线与AO边的夹角 ______（填“越大”或“越小”），则越容易使折射光线在弧面AMB界面上发生全反射。

14．(0分)[ID：128046]若一束由红光和紫光组成的复色光从A点以某一入射角θ射入横截面为半圆的介质，分成两束从圆弧面的C和D两点射出（C和D两点图中已标出），已知光从A到C的传播时间为t，则光从A到D的传播时间等于____．
15．(0分)[ID：128035]有一块边长为a的立方体玻璃砖，玻璃砖内有一个很小的气泡，如果正对着玻璃砖从左往右看．视深为m；从右往左看视深为n，那么该玻璃砖的折射率为________．
16．(0分)[ID：128032]如图所示，一扇形玻璃棱镜OABC，O是圆心，半径为R，其中
∠AOB=30︒，∠BOC=90︒。

一单色光垂直于AO射入棱镜，且能射到B点。

该玻璃棱镜的折射率为2，该单色光在B点_________(填“发生”或“不发生”)全反射，该单色光离开棱镜的位置到O点的距离为_________。

17．(0分)[ID：128022]某位同学用下面的方法测量某种液体的折射率，如图所示，他在一个烧杯中装满了某种透明液体，紧贴着杯口竖直插入一根直尺AB，眼睛从容器边缘的P处斜向下看去，观察到A经液面反射所成的虚像A′恰好与B经液体折射形成的虚像重合，他读出直尺露出液面的长度AC、没入液体中的长度BC，量出烧杯的直径d，由此求出这种透明液体的折射率为______。

18．(0分)[ID：128018]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”)
19．(0分)[ID：128016]空中有一只小鸟，距水面3 m，在其正下方距水面4 m深处的水中
有一条鱼．已知水的折射率为4/3，则鸟看水中的鱼离它多远 ，鱼看天上的鸟离它多远 ．
20．(0分)[ID ：127996]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______。

三、解答题
21．(0分)[ID ：128176]如图所示，圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ=60°时，光线恰好从玻璃砖圆形表面的最高点出射，已知真空中的光速为c ，求：
(1)玻璃砖的折射率及OP 之间的距离；
(2)光在玻璃砖内的传播速度。

22．(0分)[ID ：128167]在做双缝干涉实验时，用波长λ1＝0.60μm 的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知的狭缝上，结果发现已知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第4条亮条纹都和未知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第5条亮条纹重合，则未知波长的光的波长是多少？
23．(0分)[ID ：128148]如图为三棱镜ABC 的截面图，∠A =70°，入射光线垂直于AC 射入棱镜，已知该光在玻璃与空气的界面处发生全反射的临界角为45°，光在真空中传播速度为c 。

求：
（1）光线在三棱镜中传播的速度；
（2）光线第一次从三棱镜射入空气时的折射角。

24．(0分)[ID：128121]如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出．已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.
25．(0分)[ID：128106]有一形状特殊的玻璃砖如图所示，AB为1/4圆弧，O为弧的圆心，半径OA=10 cm．AOCD为矩形，AD=20 cm．一束光沿着平行于BC的方向从玻璃砖AB弧面上的E点射入，∠BOE=60°，已知光在此玻璃砖中折射率n=3，光在真空中速度c=3×l08 m/s．求：
(1)这束光在玻璃砖中的第一个射出点到C的距离；
(2)这束光从射入到第一次射出的过程中，在玻璃砖中传播的时间．
26．(0分)[ID：128095]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）。

【参考答案】
2016-2017年度第*次考试试卷参考答案
**科目模拟测试
一、选择题
1．C
2．B
3．B
4．B
5．A
6．B
7．B
8．C
9．C
10．D
11．D
12．C
二、填空题
13．不能越大
14．t【分析】作出光路图根据求两种色光在玻璃中的速度；由几何知识求得光在玻璃通过的路程即可得到光在玻璃传播时间的表达式即可得到从C点射出的单色光由O到C的传播时间tC
15．【解析】设折射率为r那么透过玻璃体看边长就为则所以【点睛】本题关键是充分利用视深由折射定律求解折射率
16．发生
17．
18．衍射波动说
19．6m；8m
20．
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
26．
2016-2017年度第*次考试试卷参考解析
【参考解析】
**科目模拟测试
一、选择题
1．C
解析：C
A B ．光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，所以内芯的折射率大于外套的折射率，在端面不可能发生全反射，故AB 错误；
C ．根据c v n =可知，不同频率的可见光在同一介质中折射率不同，传播速度不同，故所用时间也不同，故C 正确；
D ．红光临界角大于紫光临界角，红光恰能发生全反射，紫光更能发生全反射，可以从一端入射到另端射出，故D 错误。

故选C 。

2．B
解析：B
只有弧面AD 上有光线射出。

说明玻璃发生全反射的临界角是ODB ∠，如图所示
由几何关系可知
3sin sin 3AD ODB DBO AB
∠=∠=
= 所以，该玻璃砖的折射率 13sin n ODB
=
=∠ 故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

3．B
解析：B
设激光束在光导纤维端面的入射角为i ，折射角为α，折射光线射向侧面时的入射角为β，要保证不会有光线从侧壁射出来，其含义是能在侧壁发生全反射。

由折射定律
sin sin i n α
=
由几何关系
90αβ+=︒，sin cos αβ=
恰好发生全反射临界角的公式
1sin n
β=
得
21cos 1n
β=-
联立得
2sin 1i n =-
即要保证从端面射入的光线能发生全反射，应有
2sin 1i n ≤-
B 正确ACD 错误。

故选B 。

4．B
解析：B 光路图如图所示
可知160θ=︒，由折射率
1
2
sin 3sin n θθ=
=可得，230θ=︒，由几何关系得：光线射到底边上时的入射角330θ=︒，光线在底边折射时，由折射定律得
4
3
sin sin n θθ=
可得460θ=︒，由几何知识得CO CB =，所以
32cos30R
OC ==︒
在OCD 中可得，所求距离
tan303
R d OD OC ==︒=
ACD 错误，B 正确。

故选B 。

5．A
解析：A
AB ．根据光的偏射程度可知，c 光的折射率最小，a 光的折射率最大，则c 光的波长最长，a 光的波长最短，根据临界角公式
1sin C n
=
可知，a 光的临界角最小，故A 正确，B 错误； C ．c 光的折射率最小，由公式
c v n
=
可得，三色光在玻璃三棱镜中传播时，c 光速度最大，故C 错误； D ．c 光的波长最长，a 光的波长最短，而干涉条纹的间距
l x d
λ∆=
则a 光形成的干涉条纹的间距最小，故D 错误。

故选A 。

6．B
解析：B
A ．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质摄入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比包套材料的折射率大时，即12n n >时，光在内
芯与外套的界面上才能发生全反射，故A 错误；
B ．内芯材料的折射率1n 越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出，故B 正确；
C ．光脉冲宽度对应一定的波长范围，故C 错误；
D ．对于光由介质射入空气（或真空）的情况
1
1sin c n =
而光在内芯与包套界面处临界角不等于光由内芯射入空气（或真空）的临界角，故D 错误。

故选B 。

7．B
解析：B
B ．由图看出，两束光的入射角相等，折射角αβ>，则由折射定律sin sin i
n r
=知，水对b 光的折射率较大，对光束a 的折射率小，故B 正确； A ．b 光的折射率较大，由c
v n
=
分析可知，a 光在水中传播速度较大，故A 错误．
C ．b 光的折射率较大，频率较大，则波长较小，根据l
x d
λ∆=可知，若分别用a 、b 两束光做双缝干涉实验，b 光的干涉条纹较窄，选项C 错误；
D ．根据1
sin C n
=可知，若分别让a 、b 两束光从水中射向空气发生全反射，则a 光的临界角较大，选项D 错误． 8．C
解析：C
由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A 说法正确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故B 说法正确；干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故C 说法错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D 说法正确．
9．C
解析：C
据光的干涉产生的条纹间距满足该关系Δx=Lλ/d ，由此可知，增加S 1与S 2的间距，条纹间距减小，A 选项错误；减小双缝到屏的距离，条纹间距减小，B 选项错误；将绿光换成红光，波长增加，条纹间距增大，C 选出正确；绿光换成紫光，波长变小，条纹间距减小，D 选项错误．
10．D
解析：D 【解析】
试题分析：红灯看起来较深，因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率，根据视深与实深的关系式h h n
=
实视，折射率越小，看起来较深．由1
sinC n
=
又由题意知，点光源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射，由几何知识得
sinC =，折射率越小，半径越
大，
点光源照亮的水面面积为2S R π=，故红灯照亮的水面面积较大， 故选D
考点：考查了折射定律的应用
点评：题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答．
11．D
解析：D
A ．远离中心点处亮环的分布较密，A 错；
B ．用白光照射时，仍能出现干涉形成的圆环，B 错；
C ．是空气膜也即透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的，C 错；
D ．当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，故D 正确 故选D 。

12．C
解析：C
两列光波发生干涉的条件之一是频率相等，利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光，在光屏上形成干涉条纹，若分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光的频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹．故C 正确，ABD 错误。

二、填空题 13．不能越大
解析：3 不能 越大 (1)[1]作出光路图
由几何知识可知，入射角i =60°，折射角r =30°，根据折射定律得
sin sin 603sin sin 30i n γ︒
=
==︒
(2)[2]
如图由几何关系可得，光线在M 点的入射角为30i '=，由临界角的关系式可得
131sin sin 2
C i n '=
>= 则i C '<，所以折射光线中恰好射到M 点的光线不能发生全反射。

[3]折射光线在弧面AMB 界面上发生全反射则需要入射角i '增大，所以入射光线与AO 边的夹角θ越大则越容易使折射光线在弧面AMB 界面上发生全反射。

14．t 【分析】作出光路图根据求两种色光在玻璃中的速度；由几何知识求得光在玻璃通过的路程即可得到光在玻璃传播时间的表达式即可得到从C 点射出的单色光由O 到C 的传播时间tC
解析：t 【分析】
作出光路图，根据c
v n
=求两种色光在玻璃中的速度；由几何知识求得光在玻璃通过的路程，即可
得到光在玻璃传播时间的表达式，即可得到从C 点射出的单色光由O 到C 的传播时间t C ． 根据光路图，作界面OD 的法线MN ，设圆柱体的直径为d ，入射角为θ，折射角分别为θB 、θC 连接OB 、OC ．
由折射定律得B B sin n sin θθ=
，C C
sin n sin θ
θ=
光在圆柱体中的传播速度分别为 v B = B c n ，n C = C c
n 由上可得 C
B B C
sin sin v v θθ= 已知B
B dsin t v θ=
，C C C
dsin t v θ= 解得 t C =t 【点睛】
解决本题的关键是运用几何知识、光速公式和折射定律推导出时间表达式，要用运用数学知
识分析几何光学的意识和能力．
15．【解析】设折射率为r 那么透过玻璃体看边长就为则所以【点睛】本题关键是充分利用视深由折射定律求解折射率 解析：
a m n
+ 【解析】
设折射率为r ，那么透过玻璃体看边长就为
a r ，则a m n r +=，所以a
r m n
=
+. 【点睛】本题关键是充分利用视深由折射定律求解折射率．
16．发生
解析：发生
3
2
R [1]该玻璃的临界角
12
sin 2
C n =
=
则
C =45︒
光线在B 点的入射角为60︒，大于临界角，单色光在B 点发生全反射；反射到D 点，入射角等于60︒，发生全反射
[2]经全反射垂直到OC 于的E 点射出
60ODE ︒∠=，3
sin 602
OE R R ︒==
17．
22
22
d +BC d +AC
如图
根据几何知识可得
2
2
sin i d AC
=
+2
2
sin r d BC
=
+
所以透明液体的折射率为
sin sin i n r
==
22
22
d +BC d +AC
．衍射波动说 解析：衍射 波动说
光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象叫做光的衍射，这是典型的圆孔衍射．光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性．
19．6m ；8m
解析：6m ；8m
从空气往水看，折射率就是3/4，但是从水往空气看，折射率正好是分子分母颠倒的4/3．鸟看鱼距离是
3+4（3/4）=6m ．
但是与看鸟距离就是
4+3（4/3）=8m
20．
52c f
双缝到光屏上P 点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹对应的距离之差为
52.52c f
λ=
三、解答题 21． (1)3；
33R ；(2)33
c (1)如图所示，设临界角为C ，当入射角为θ时，折射角为α，OP 距离为x
由全反射公式可知
1
sin C n
=
由几何关系得
sin x C R
=
由折射定律公式得
sin sin n θ
α
= 由几何关系可得
sin α=
联立以上各式解得
n =
x R =
(2)光在玻璃内的传播速度为
c v n =
=22． 48μm
设未知波长为2λ，则
414l
x d λ= 525l x d
λ=
根据题意
45x x =
21440.60μm 0.48μm 55
λλ==⨯=23．
（1）
2c ；（2）45° （1）根据
sin45°=
1n
可得玻璃对该光的折射率
n 由
n =
c v
解得光线在三棱镜中传播的速度
v =
2
（2）画出光在三棱镜传播的光路图，如图所示
光线先射到AB 面上，入射角i 1=70°，大于全反射的临界角45°，故光线在AB 面上发生全反射，光射到BC 面上，入射角i 2=50°，大于全反射的临界角45°，故光线在BC 面上发生全反射，光线第二次射到AB 面上时，入射角i =180°－20°－40°－90°=30°，小于全反射的临界角45°，故光线从三棱镜AB 面射入空气，由折射定律
sin sin r
i
=n 解得r =45°
24．
22sin 2sin n i d l i
-=
设折射角为r ，折射定律
sin sin i
n r
=，几何关系2tan l d r = 解得22sin 2sin n i d l i
-= 25．
（1）5.8cm （2）1.7×10-9s
（1）光路如图所示，入射光经过折射后先到达BC 边的F 点．
由几何关系可得入射角为60°，根据折射定律sin sin i
n r
= 可得折射角r=30°
因为∠BOE=60°，所以∠BFE=30°，OF=OE=10cm ，CF=10cm 在F 点入射角β=60°，临界角13
sin 3
n θ=
=
而3
sin 60sin 2
θ︒=>，所以在F 点发生全反射 反射光到达CD 边G 点，入射角γ=30°
因为1
sin 30sin 2
θ︒=
< 所以在G 点第一次射出，CG=103
3
cm≈5.8cm （2）根据c
n v
=
，光在玻璃砖中传播的速度8310v =⨯m/s EF=103cm ，FG=
203
3
cm 光在玻璃砖中传播路程为s= EF+FG=503
3
cm 传播时间1050
103
s t v -=
=⨯s≈1.7×10-9s 26．
(1) 45º；(2)
2sin 75
L c
(1) 根据全反射规律可知，光线在AB 面上P 点的入射角等于临界角C ，由折射定律得
1sin C n
=
代入数据得
45C =
设光线在BC 面上的折射角为，由几何关系得
30γ=
根据光的折射定律
sin sin i
n γ
=
由以上各式解得
45i =
(2)在OPB ∆中，根据正弦定理
sin 75sin 45
OP L = 设所用时间为t ，光线在介质中的速度为v ，得 OP vt = c v n = 由以上各式解得
2t L c =。