深圳市南山区进育学校中学部高中物理选修一第四章《光》测试(包含答案解析)

一、选择题
1．如图所示，一束白光从顶角为θ的棱镜的一个侧面AB以入射角1θ入射，经过三棱镜后，在光屏P上可得到彩色光带。

则（）
A．三棱镜中的光束是白色的B．三棱镜中的光束是彩色的
C．三棱镜中的光束是平行光D．随着1θ的减小，P上的彩色光带中最先消失的是红光
2．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。

彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。

下列关于a光与b光的说法正确的是（）
A．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度
C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距
D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
3．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．
2
2
1
sin
n
i
n
-
≥D．
2
2
1
sin
n
i
n
-
<
4．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30︒，E、F分别为AB、BC的中点，则（）
A．该棱镜的折射率为3
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变大
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
5．一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。

下列判断正确的是（）
A．a光的频率大于b光的频率
B．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
6．如图，用一个折射率为n的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。

现有一条光线从AB面上图示位置垂直入射到棱镜内，若不考虑原入射光在AB 面上的反射光，则以下说法正确的是（）
A．若介质的折射率n<2，一定有光从CD边斜射出
B．若介质的折射率n=2，一定有光从AD边射出
C．若介质的折射率n=2，一定有光从BC边射出
D．若介质的折射率n＞
，一定有光从AB边斜射出
3
7．两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，光路如图所示，下列说法正确的是（）
A．单色光1的频率比2低B．射出后的两束单色光平行
C．在玻璃中单色光1的波长比2长D．在玻璃中单色光1的传播速度比2大8．以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到（）
A．黑白相间的条纹，这是光的干涉B．黑白相间的条纹，这是光的衍射
C．彩色的条纹，这是光的干涉D．彩色的条纹，这是光的衍射
9．下列说法正确的是（）
A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D．树荫下的太阳光斑大多成圆形是因为光的衍射
10．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t1和t2，则（）
A．AB是绿光，t1<t2B．AB是绿光，t1>t2
C．AC是红光，t1>t2D．AC是红光，t1＝t2
11．如图所示,在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则（）
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置不变
C．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置略上移
D．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置略下移
12．如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中．当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是
A．反射光线与折射光线的夹角为120°
B．该液体对红光的折射率为3
C．该液体对红光的全反射临界角为45°
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°
13．为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大
头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示．已知水的折射率为4
3
，为了保证表演成功
(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为
A．7
r B．
4
3
r C．
3
4
r D．
37
r
14．如图所示是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的镜截面图。

其中
∠A=∠C=90°，∠B=60°。

现有一条光线从图中所示的位置垂直入射到棱镜的AB面，A、B、C、D四个图中完整表示光线行进的过程是
A．B．
C．D．
15．如图所示中分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()．
A ．2与1的波长、频率相等，波速不等
B ．2与1的波速、频率相等，波长不等
C ．3与1的波速、频率、波长均相等
D ．3与1的频率相等，波速、波长均不等
二、填空题
16．为测量液体折射率，某兴趣小组采用了如下装置。

将半径为R 的半球形空心玻璃罩置于液体中，半球与水平桌面相切于A 点。

利用激光笔从球心O 点照射玻璃球，发现当入射角大于α时，水平桌面上看不到光斑。

当入射角为β时，在桌面B 处有光斑形成。

不计玻璃罩的厚度，由此可计算出液体的折射率n =___________；AB 之间的距离
d =___________。

17．一等腰三棱镜的横截面如图所示，12O O 为等腰三角形的对称轴，两束不同的单色细光束MN 、PQ （关于1O 2O 对称）在横截面内平行12O O 射入三棱镜，射出后相交于12O O 下方的S 点。

三棱镜对MN 光的折射率___________对PQ 光的折射率，MN 光在真空中的波长___________PQ 光在真空中的波长；若使两光束通过同一双缝干涉装置，则MN 光的干涉条纹间距___________PQ 光的干涉条纹间距。

（均选填“大于”“等于”或“小于”）
18．如图所示，截面ABCD 为矩形的透明设备放置在真空环境中，AB = 2a ，频率为ν的光L 1入射到上表面与AD 的夹角为θ=30°，折射到AB 面中点时恰好发生全反射，则该设备材料的折射率为 ___；若真空中的光速为c ，则光从射入到第一次射出需要的时间为____；若有
另一束光L2能和L1发生干涉，则L2的频率____ν（填“大于”“等于”或“小于”）。

19．如图所示，一个直角三棱镜放置在空气中，∠A=30°，一束含有a、b两种光的复色光垂直AB边射入三棱镜，a光恰好在AC边发生全反射，b光的折射角为60°，则a、b两种光在棱镜中传播速度之比为______；用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样中，_______（选填“a”或“b”）光条纹间距较大。

20．物理实验室新进来一批由某种透明材料做成的棱镜，其横截面由一直角三角形和一半
径为R的1
4
圆柱组成，如图所示。

已知三角形BC边的长度为R，∠BAC=30°。

现让一单色
细激光束从AB边上距A点为3
R的D点沿与AB边成 =45°斜向右上方的方向入射，激
光束经AC反射后刚好能垂直BC边进入1
4
圆柱区域。

单色细激光束从圆弧上的E点(图中
未画出)射出时的折射角γ=_____，单色细激光束在棱镜中传播的时间t=_______(光在真空中的速度为c)。

21．如图所示，一根长为L的直光导纤维的折射率为n，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出，所需的最长时间是________.(设光在真空中的光速为c)
22．如图所示，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ν＝8.1×1014 Hz.
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是________．
(2)这种“增反膜”的厚度至少是多少________？
(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是（________）．
A．薄膜干涉说明光具有波动性
B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行
C．干涉条纹一定是彩色的
D．利用薄膜干涉也可以“增透”
23．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．
24．如图所示，MN是一条通过透明半球体球心的直线，现有一束由两种单色细光束组成的复色光AB平行MN射向球体，经透明半球体的作用后分裂为两束，其中a光束与MN 的夹角为30°，b光束与MN的夹角为15°，已知AB与MN间的距离为半径的一半。

则该透明半球体对a光的折射率为______。

若让这两束单色光分别通过同一双缝干涉装置后，条纹间距较宽的是______ （填“a”或“b”）光。

25．纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复.
(1)这是利用了激光的_____________
A．单色性
B．方向性好
C．高能量
D．偏振性
(2)纳米科技是人类认识自然的一个新层次，1nm等于____________。

26．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。

已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为_____m。

若改用氦氖激光器作光源（发出红光），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的_____（选填“大”
或“小”）。

三、解答题
27．如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R。

光屏PQ置于玻璃砖底部水平直径的右端并与该直径垂直，一复色细光束与竖直直径成a= 30°角沿半径方向射向玻璃砖的圆心O。

由于复色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑。

已知玻璃对这两种单色光的折射率
分别为
12
n=和
23
n=。

求∶
①这两个光斑之间的距离；
②为使光屏上的光斑消失，可沿逆时针方向增大入射角，仍让复色光沿半径方向射向玻璃砖的圆心O，则复色光的入射角至少为多少？
28．如图为半径为R的均匀玻璃球，O是球心，AB是直径，从A点向球内各个方向射入某单色光，玻璃对光的折射率为2，求：
（i）球面上有光射出的面积（不考虑多次反射）；
（ii）与AB成30°射入的光线第一次在球面折射后，折射光线的反向延长线与BA的延长线的交点离A点的距离为多少。

29．一棱镜的截面图如图所示，AE为四分之一圆弧，B为圆心，BCDE为矩形，一细光束从圆弧中点F沿半径射入棱镜，恰好在B点发生全反射，在CD面只发生一次反射，并从圆弧上的G点（未画出）射出，已知AB＝r，BC＝d，真空中光速为c。

求：
(1)棱镜的折射率n；
(2)光在棱镜中传播所用的时间t。

30．如图，一个三棱镜的截面为等腰直角形ABC，∠A为直角，直角边长为L．一细束光线
沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的某点M，光进入棱镜后直接射到BC边上．已知棱镜材料的折射率为2，光在真空中速度为c．
(i)作出完整的光路图（含出射光线，并在图上标出角度大小）；
(ii)计算光从进入棱镜，到第一次射出棱镜所需的时间．。