3-4第13章光学综合测试题

第十三章《光》测试卷一、单选题(共15小题)1.关于光现象，下列说法正确的是()A．自然光是偏振光B．在平静的湖面上出现树的倒影是光的全反射现象C．水面上的油膜在阳光的照射下出现彩色的花纹是光的衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，把入射光由绿光改为黄光，条纹间距将变宽2.镜发生色散现象，下列说法正确的是()A．红光的偏折最大，紫光的偏折最小B．红光的偏折最小，紫光的偏折最大C．玻璃对红光的折射率比紫光大D．玻璃中紫光的传播速度比红光大3.在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正()A．加速上升B．加速下降C．匀速上升D．匀速下降4.下列有关光现象的说法正确的是()A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C．紫光从空气射向水中，只要入射角足够大，就可以发生全反射D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度5.下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是()A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生6.让激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，就可以读出盘上记录的信息经过处理后还原成声音和图象，这是利用激光的 ()A．平行度好，可以会聚到很小的一点上B．相干性好，可以很容易形成干涉图样C．亮度高，可以在很短时间内集中很大的能量D．波长短，很容易发生明显的衍射现象7.关于光的偏振现象，下列说法中正确的是（）A．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同B．自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光C．光的偏振现象说明光是一种纵波D．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用8.光线从折射率为的介质中射向空气，如果入射角为60°，如图所示光路可能的是()A．答案AB．答案BC．答案CD．答案D9.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图的一束光信号与界面夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是()A．n1＞n2，α大于某一值B．n1＜n2，α大于某一值C．n1＞n2，α小于某一值D．n1＜n2，α小于某一值10.点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是()A．光的反射B．光强太小C．光的干涉D．光的衍射11.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．左侧点燃酒精灯(在灯芯上洒些食盐)，右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．下列是在肥皂膜上观察到的干涉图样示意图，其中最合理的是()A．B．C．D．12.如图甲所示，在平静的湖面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(图乙为俯视图)．则以下说法中正确的是()A．水对a光的折射率比b光的大B．a光在水中的传播速度比b光的大C．a光的频率比b光的大D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄13.已知一束单色光在水中的传播速度是真空中的，则（）A．这束光在水中传播时的波长为真空中的B．这束光在水中传播时的频率为真空中的C．对于这束光，水的折射率为D．从水中射向水面的光线，一定可以进入空气中14.如图所示，让自然光照到P偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向间的夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱()A． 0°B． 30°C． 60°D． 90°15.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°，如图四个光路图中正确的是()A．B．C．D．二、实验题(共3小题)16.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．(1)以白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是______．A．单缝和双缝必须平行放置B．各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上C．双缝间距离越大呈现的干涉条纹越密D．将滤光片移走则无干涉现象产生(2)当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐A条纹中心时，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时，游标卡尺的示数如图戊所示．已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图戊中游标卡尺的示数为________ mm，所测光波的波长为________ m．(保留两位有效数字)(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图己所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值．(填“大于”、“小于”或“等于”)17.如图，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和β，便可求得玻璃得折射率．某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在y＜0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应该采取的措施是______________．若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是_____________________．若他已正确地测得了的α、β的值，则玻璃的折射率n=_____________________．18.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B，C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB，CD均垂直于法线并分别交法线于A，D点．(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量的有__________，则玻璃砖的折射率可表示为____________．(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．三、计算题(共3小题)19.由折射率n＝的透明物质制成的三棱柱，其横截面如图中△ABC所示，一光束SO以45°的入射角从AB边射入，在AC边上恰好发生全反射，最后垂直BC边射出，求：(1)光束经AB面折射后，折射角的大小．(2)△ABC中△A和△B的大小．20.如图所示，是一种折射率n＝1.5的棱镜，用于某种光学仪器中，现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB面上，入射角的大小sin i＝，求：(1)光在棱镜中传播的速率；(2)画出此束光线射出棱镜后的方向，要求写出简要的分析过程．(不考虑返回到AB和BC面上的光线)21.如图，上、下表面平行的厚玻璃砖置于水平面上，在其上方水平放置一光屏．一单色细光束从玻璃砖上表面入射，入射角为i，经过玻璃砖上表面和下表面各一次反射后，在光屏上形成两个光斑．已知玻璃砖的厚度为h，玻璃砖对该单色光的折射率为n，光在真空中的速度为c.求：(1)两个光斑的间距d；(2)两个光斑出现的时间差Δt.四、简答题(共3小题)22.将手电筒射出的光照到平面镜上，发生反射后，再用偏振片观察反射光，发现旋转偏振片时有什么现象？说明什么？23.在真空中，黄光波长为6×10－7m，紫光波长为4×10－7m.现有一束频率为5×1014Hz的单色光，它在n＝1.5的玻璃中的波长是多少？它在玻璃中是什么颜色？24.凸透镜的弯曲表现是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入(如图所示)。

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)1．利用激光很容易实现光的干涉现象，这是因为( )A ．激光的亮度高B ．激光的方向性好C ．激光的频率、偏振方向几乎相同D ．激光的能量集中解析：选C.为了更好地出现干涉现象，应尽可能用频率、偏振方向相同的光作为相干光．2．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )A ．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B ．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C ．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象D ．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：选D.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉的原理，故选项A 错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散，故选项B 错；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射，故选项C 错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项D 对． 3.图13－5(2019年皖南八校联考)a 、b 两种单色光以相同的入射角从某种介质射向空气，光路如图13－5所示，则下列说法正确的是( )A ．逐渐增大入射角α的过程中，a 光先发生全反射B ．通过同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹间距比b 光的宽C ．在该介质中b 光的传播速度大于a 光的传播速度D ．在该介质中a 光的波长小于b 光的波长答案：B 4.图13－6(2019年宁波高二检测)如图13－6所示， OO′是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A 、B 是关于O O′轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃射出后相交于OO′下方的P 点，由此可以得出的结论是( )A ．在玻璃中，A 光比B 光的速度小B ．玻璃对A 光的折射率比对B 光的折射率小C ．在空气中，A 光的波长比B 光的波长长D ．A 光的频率比B 光的频率大解析：选AD.由图可知，A 光的偏折程度更大，折射率较大，频率较大，故B 错、D 正确．由n ＝c v可知在玻璃中的光速A 较小，故A 正确．再由c ＝λf 可知，频率越大，波长越小，故A 光的波长较短，故C 错．5．(2019年高考安徽理综卷)实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合科西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋C λ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图13－7所示．则( )A．屏上c处是紫光B．屏上d处是红光C．屏上b处是紫光D．屏上a处是红光解析：选D.由公式可知，光的波长越长，折射率越小．而在太阳光的可见光范围内，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a处是红光，d处是紫光，则A、B、C错误，D正确．6.图13－8(2019年苏州高二检测)如图13－8所示，某棱镜顶角A＝60°，一束白光以较大的入射角，从棱镜的一个侧面入射，通过后从另一侧面射出，在光屏上形成由红到紫的七色光谱．已知各光在该介质中临界角都不超过42°，当入射角逐渐变小的过程中，屏上光谱的变化情况是( )A．变窄，保持七色B．变宽，逐渐呈白色C．下移，逐渐消失D．上移，逐渐消失解析：选C.如题图所示，入射角i减小，r也减小．光在AC面上的入射点下移，出射光线也将下移，且介质中的入射角θ随之增大．当增大到紫光的临界角时，紫光发生全反射，屏上的紫光消失，随着i进一步减小，θ进一步增大，靛、蓝、绿、黄、橙、红光依次在屏上消失，故C正确．7．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以致没有光通过．如果将其中的一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象( )A．透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零B．透过的光强先增强，然后减小到非零的最小值C．透过的光强在整个过程中都增强D．透过的光强先增强，再减弱，然后又增强解析：选A.起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强达到最大．当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光强先增强，然后又减小到零．8．如图13－9所示是研究光的双缝干涉的示意图．不透光的挡板上有两条平行狭缝S1、S2，用单色红光照射双缝，由S1、S2发出的红光到达屏上时会产生干涉条纹，则以下说法正确的是( )图13－9A．若只减小两条狭缝S1、S2之间的距离，条纹间距将增大B．若只减小两条狭缝与屏之间的距离，条纹间距将增大C．若只在两条狭缝与屏之间插入一块与屏平行的平板玻璃砖，条纹间距将增大D．若只把用红光照射改用绿光照射，条纹间距将增大答案：A9.图13－10(2019年长沙模拟)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图13－10所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们中间形成一个厚度均匀的空气膜，现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化，当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则( )A ．出现最亮时，B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相抵消C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ4D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ2解析：选D.出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相加强，设温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加h ，由题知2h ＝λ，故h ＝λ/2.图13－1110．如图13－11所示，只含黄光和紫光的复色光束PO ，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两束光OA 和OB ，沿如图所示方向射出，则( )A ．OA 为黄光，OB 为紫光B ．OA 为紫光，OB 为黄光C ．OA 为黄光，OB 为复色光D ．OA 为复色光，OB 为紫光解析：选C.黄光比紫光频率小，在玻璃中折射率小，发生全反射的临界角大，由图可知，OB 为反射光线，OA 是折射角为90°的折射光线，即入射角恰好为黄光的临界角，紫光已经发生全反射，在OA 中只有黄光，在OB 中既有黄光又有紫光，为复色光．二、实验题(本题共2小题，每小题5分，共10分．把答案填在题中横线上)11．(2019年高考天津理综卷)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图13－12中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n ＝____________.图13－12解析：当恰好看不见P 1、P 2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n ＝1sin θ. 答案：玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ 1sin θ12．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，调节分划板的位置，使分划板的中心刻线对齐中央亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图13－13甲所示．转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第3条亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图乙所示．已知双缝间距d ＝1.5 mm ，双缝到屏的距离L ＝1.00 m ，则被测光波的波长为________．图13－13解析：图甲读数为1.130 mm图乙读数为1.760 mm.亮条纹间距Δx ＝1.760－1.1303mm ＝0.21 mm. 由公式Δx ＝L dλ得：λ＝d Δx L ＝1.5×10－3×0.21×10－31.00m ＝3.15×10－7 m.答案：3.15×10－7 m三、计算题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)一圆柱形容器，底面半径与高之比为2∶3，眼睛沿DA 方向看去恰能看到底部边缘P 点，将容器注满某种液体，眼睛仍保持DA 方向看去，恰能看到底部圆心Q 点，如图13－14所示．图13－14(1)求此液体的折射率；(2)从液面上方垂直向下观察，容器底部看起来的深度为实际深度的多少倍？答案：(1)2135(约1.44) (2)容器底部看起来的深度约为实际深度的0.69倍14.图13－15(10分)如图13－15所示，ABC 是一个透明的薄壁容器，内装液体，当光垂直射向AC 面时，光在AB 面恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c ，求液体的折射率及光在该液体中传播速度多大？解析：设液体的折射率为n ，光在里面传播的速度为v ，发生全发射的临界角为C ，则由题意知：C ＝60°所以n ＝1sinC ＝1sin60°＝233 又因为n ＝c v ，所以v ＝c n ＝32c. 答案：233 32c 15.图13－16(10分)如图13－16所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6m ，今分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，求P 点是亮条纹还是暗条纹．(1)已知A 光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°.解析：已知P 点与S 1和S 2的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹．(1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2得，λ1＝n λ2＝1.5×4×10－7m ＝6×10－7m.根据光程差：δ＝2.1×10－6m ＝312λ1， 知A 光在P 点是暗条纹．(2)设B 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2，得，λ1＝n λ2，又临界角C ＝37°所以n ＝1sinC 所以λ1＝λ2sinC ＝3.15×10－7sin37°m ＝5.25×10－7 m. 根据光程差：δ＝2.1×10－6 m ＝4λ1知，B 光在P 点是亮条纹．答案：见解析16．(12分)如图13－17所示，MN 是一条通过透明球体球心的直线，一条平行于MN 的光线a 射向此球体，若出射光线c 与MN 的交点P 和球心O 的距离是球半径的2倍，与MN 所成的角α＝30°，求透明球体的折射率．图13－17解析：作光路图如图所示，设球的半径为R ，在△OPB 中，OB sin α＝OP sin ∠OBP ，则R sin30°＝2R sin ∠OBP，∠OBP ＝135°，则∠FBP ＝45°，由几何条件知∠BOP ＝15°且有∠OAB ＝∠OBA ，又aA ∥MO ，所以∠AOM ＝∠aAE.由光路可逆知∠aAE ＝45°，由几何关系知∠OAB ＝30°，则折射率n ＝sin ∠aAE sin ∠OAB ＝sin45°sin30°＝ 2. 答案： 2。

高中物理学习材料唐玲收集整理第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．检查视力时人与视力表之间的距离应为5m，现因屋子太小而使用一个平面镜，视力表到镜子的距离为3m，如图所示，那么人到镜中的视力表的距离和人到镜子的距离分别为( )A．5m,2m B．6m,2mC．4.5m,1.5m D．4m,1m答案：A2．表面附有油膜的透明玻璃片，当有白光照射时，可在照射面及玻璃片的边缘分别看到彩色图样，则这两者( )A．都是色散现象B．都是干涉现象C．前者是干涉，后者是色散D．前者是色散，后者是干涉答案：C解析：光线照射到透明玻璃片的表面时，光线在油膜的前后表面分别反射，形成薄膜干涉，可在照射面前边看到彩色的条纹；同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘出来，玻璃片的边缘相当于棱镜，发生色散，可从玻璃片的旁边看到彩色图样，选项C正确．3．下图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)．则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )A ．红黄蓝紫B ．红紫蓝黄C ．蓝紫红黄D ．蓝黄红紫答案：B4．下面是四种与光有关的事实，其中与光的全反射有关的是( ) ①用光导纤维传播信号②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带 ④水面上的油膜呈现彩色 A ．①B ．②④C ．③④D ．②③答案：A解析：光导纤维利用光的全反射来传播信号，白光通过三棱镜是光的色散，平面平整度的检查和水面上的彩色油膜是光的干涉现象，则选项A 正确．5．高层建筑物外墙大量使用的幕墙玻璃，在白天时外面的人看不清室内的物体，而室内的人却能较清楚地看见外面的景物，其原因是( )A ．在玻璃的外表面涂有增透膜B ．在玻璃的外表面涂有高反膜(对光的反射率远大于透射的物质)C ．在玻璃的外表面涂有能大量吸收光的物质D ．在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜 答案：B6．a 、b 两种单色光以相同的入射角从空气中射入介质中时，如图所示发现b 的折射线更靠近法线，由此可判定( )A ．a 比b 更容易发生衍射现象B ．当光从介质射向空气中，a 、b 要发生全反射的临界角分别为C a 、C b ，则C a <C b C ．在介质中b 的速度较大D ．单色光b 的频率较低 答案：A解析：如图，由sin θ1sin θ2＝n 可知b 的折射率大于a 的折射率．所以b 的频率较大，a 的频率较小，D 错误．由频率大小进一步可知，a 频率较小更容易发生衍射现象，A 正确．由n ＝c v可知介质中v a >b b ，C 项错误．由sin C ＝1n可知C a >C b ，B 错误．7．如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行，此玻璃的折射率为( )A. 2B ．1.5 C. 3D ．2答案：C解析：其光路图如下图所示，由几何关系知r ＝30°，折射率n ＝sin60°sin30°＝3，故C 正确．8．根据图中的漫画，判断下列说法中正确的是( )A ．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B ．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C ．鱼看到的是人的实像，位置偏低了些D ．鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些 答案：BD解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角i 小于折射角r ，则人将看到鱼的虚像，且位置比实际情况变浅了些，B 正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因入射角i 大于折射角r ，则鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，D 正确．9．如图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )答案：B10．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 分别为边AB 、BC 的中点，则( )A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行 答案：AC解析：由几何关系可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.由折射定律n ＝sin θ1sin θ2＝3212＝3，A 选项正确；在BC 界面上，入射角为30°，临界角的正弦值为sin C ＝1n ＝33>sin30°，即C >30°，所以在F点，不会发生全反射，B 选项错误；光从空气进入棱镜，频率f 不变，波速v 减小，所以λ＝vf减小，C 选项正确；由上述计算结果，作出光路图，可知D 选项错误．第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、填空题(共3小题，每小题5分，共15分．把答案直接填在横线上) 11．“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示．(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点 a ．灯丝与单缝和双缝必须平行放置 b ．干涉条纹与双缝垂直c ．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关d ．干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是__________．(2)当测量头中的分划板中心刻度对准某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值__________实际值．(填“大于”、“小于”或“等于”)答案：(1)ad (2)0.702(0.701－0.703均算对) (3)大于12．如图所示，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图．玻璃砖的入射面AB 和出射面CD 并不平行，则(1)出射光线与入射光线__________．(填仍平行或不再平行)(2)以入射点O 为圆心，以R ＝5cm 长度为半径画圆，与入射线PO 交于M 点，与折射线的延长线OQ 交于F 点，过M 、F 点分别向法线作垂线，量得MN ＝1.68cm ，FE ＝1.12cm ，则该玻璃砖的折射率n ＝__________.答案：(1)不再平行 (2)1.513．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γ＝8.1×1014Hz.(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是__________________________． (2)这种“增反膜”的厚度是______________． (3)请判断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”答案：(1)两反射光叠加后加强 (2)1.23×10－7m (3)A 、D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 ＝N λ′(N ＝1,2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12.紫外线在真空中的波长是λ＝c /γ＝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.干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．三、论述·计算题(共5小题，共45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．(8分)空中有一只小鸟，距水面3m ，其正下方距水面4m 深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为4/3.(1)鸟从空中看到水中的鱼离它的距离是多少？ (2)鱼在水中看空中的鸟离它的距离是多少？ 答案：(1)6m (2)8m解析：(1)首先作出鸟看鱼的光路图，如图所示．由于是在竖直方向上看，所以入射角很小，即图中的i 和r 均很小，故有tan i ＝sin i ，tan r ＝sin r .由图可得：h 1tan r ＝h ′tan i ，h ′＝h 1tan r /tan i ＝h 1sin r /sin i ＝h 1n ＝4×34m ＝3m则鸟看水中的鱼离它：H 1＝(3＋3)m ＝6m (2)同理可得鱼看鸟时：h ″＝nh 2＝3×43m ＝4m则H 2＝(4＋4)m ＝8m15．(8分)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7m 的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度．答案：1×10－7m解析：由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的14，使绿光在增透膜的前、后两个表面上的反射光互相抵消．而光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化．若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的光系和光速与波长及频率的关系得：n ＝c v ＝λ0fλf ，得λ＝λ0n ，那么增透膜厚度d ＝14λ＝λ04n ＝5.52×10－74×1.38m ＝1×10－7m. 16．(9分)(2009·高考江苏物理，12)下图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10cm.若已知水的折射率n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)答案：2.1m解析：设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员的实际长为L ，由折射定律n sin α＝sin90°由几何关系sin α＝R R 2＋h2，R r ＝Ll得h ＝n 2－1·L lr取L ＝2.2m ，解得h ＝2.1(m)(1.6～2.6m 都算对)17．(10分)为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔．设工事壁厚d ＝34.64cm ，孔的宽度L ＝20cm ，孔内嵌入折射率n ＝3的玻璃砖如图所示，试问：(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？ (2)要想使外界180°范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？ 答案：(1)120° (2)2解析：当人眼处于底端左边呈对角线向外看时，视野最大，光路如图所示，又d ＝34.64cm ，L ＝20cm ，则tan β＝2034.64＝13，所以β＝30°(1)折射定律sin αsin β＝3，所以α＝60°(2)要使视野的张角为180°，即α′＝90°，由折射定律得sin90°sin β＝n ，所以n ＝218．(10分)单色细光束射到折射率n ＝2的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i ＝45°，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如下图所示(图上已画出入射光和出射光)．(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向． (2)求入射光与出射光之间的夹角α(3)如果入射光是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小？答案：(1)参看解析；(2)30°；(3)红光的α最大，紫光的α最小解析：(1)光线从入射到出射的光路如下图所示．入射光线AB 经玻璃折射后，折射光线为BC ，又经球内壁反射后，反射光线为CD ，再经折射后，折射出的光线为DE .OB 、OD 为球的半球，即为法线．(2)由折射定律sin i sin r ＝n ，得sin r ＝sin i n ＝2/22＝12∴r ＝30°由几何关系及对称性，有α2＝r －(i －r )＝2r －i∴α＝4r －2i ，把r ＝30°，i ＝45°代入得α＝30°(3)由(2)问解答可知，i ＝45°，n 越小，sin r 越大，r 角越大，同时α＝2r －i . ∴红光的α最大，紫光的α最小．。

绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-4第十三章光测试本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.关于双缝干涉实验，若用白光作光源照射双缝，以下说法不正确的是()A．屏上会出现彩色干涉条纹，因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的B．当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹C．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上有亮光，但一定不是干涉条纹D．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上无亮光2.用黄光照射一不透明的圆板时，在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑，若用红色光、绿色光和紫色光分别照射圆板能够观察到更明显光斑的是( )A．只有红色光B．只有紫色光C．只有红色光和紫色光D．三种色光都能3.如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法中正确的是()A．光线A，b都不能发生全反射B．光线A，b都能发生全反射C．光线a发生全反射，光线b不发生全反射D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射4.人隔着墙说话，能听见声音而看不见人，下列说法中解释正确的是( )A．光波是电磁波，而声波是纵波B．光波是横波，而声波是机械波C．光速太大D．声波波长大，光波波长小5.两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1＞θ2。

用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度，则()A． n1<n2，v1<v2B． n1<n2，v1>v2C． n1>n2，v1<v2D． n1>n2，v1>v26.对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题，几个同学发生了争论，他们的意见如下，其中哪些选项是错误的 ()A．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些B．为了提高测理的精确度，入射角应适当大一些C．P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关D．如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察7.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用8.如图所示，由两种单色光混合而成的一复色光线射向一块半圆柱形玻璃砖圆心O，经折射后分别沿Oa和Ob射出玻璃砖．下列说法正确的是()A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率B．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度C．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失9.德国的一个研究小组制造出了一种对可见光具有负折射率的奇异材料．普通材料遵循光的折射定律，其折射率始终为正值，而这种奇异材料的折射率却为负值．当光从真空射入这种奇异材料，发生折射现象，你认为下图中哪个是正确的()A． B． C． D．10.如图所示，p、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成的一个长方体．某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面．已知材料的折射率n p<n Q，则下列说法正确的是()A．从Q的下表面射出的光线一定与入射到p的上表面的光线在同一条直线上B．从Q的下表面射出的光线一定与入射到p的上表面的光线平行C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于θD．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)如图所示，P是偏振片(用实线表示透振方向)为竖直方向，下列四种光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光12.（多选）下列事例哪些应用了光的全反射现象（）A．光导纤维通讯B．用三棱镜观察太阳光谱C．某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°D．用白光照肥皂膜看到彩色条纹13.(多选)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有(已知λ红＞λ黄＞λ蓝)()A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离14.(多选)以下现象中是由于光的全反射形成的是()A．将空玻璃试管插入水中看上去比充满水的试管要亮得多B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩灯C．夏天，海面上出现的海市蜃楼D．在炎热的夏天，向远处的柏油马路看去，路面特别明亮光滑，像用水淋过一样三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)15.在“测定玻璃折射率”的实验中(1)操作步骤如下：①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的O点画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐．③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像．调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住．再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置．④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中．上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是___________________________________________________________________________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sinθ1－sinθ2的图象如图所示，则下列说法正确的是________．A．实验时，光线是由空气射入玻璃B．实验时，光线是由玻璃射入空气C．玻璃的折射率为0.67D．玻璃的折射率为1.5四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分)16.如图所示，玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成．一束频率为5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射，在棱镜中的折射光线如图中ab所示，ab与AD面的夹角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：(1)这束入射光线的入射角的正弦值多大？(2)光在棱镜中的波长是多大？17.为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔．设工事壁厚d＝34.64 cm，孔的宽度L＝20 cm，孔内嵌入折射率n＝的玻璃砖如图10所示，试问：(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？(2)要想使外界180°范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？18.如图所示，模截面为直角三角形的玻璃砖ABC，AC边长为L，∠B＝30°.两条同种色光的光线P、Q，从AC边中点射入玻璃砖，其中光线P垂直AC边，光线Q与AC边夹角为45°.发现光线Q第一次到达BC边后垂直BC边射出，已知真空中的光速为c.求：(1)玻璃砖的折射率．(2)光线P由进入玻璃砖到第一次从BC边射出经过的时间．答案解析1.【答案】D【解析】若用白光作光源照射双缝，由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的，相同的色光发生干涉，在光屏上出现彩色干涉条纹．故A正确．当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，相当于白光照射单缝，将出现彩色的衍射条纹，白光照射产生衍射条纹的特点是中央是白色，两边是宽度不等的彩色条纹．故B正确．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，由于黄光和蓝光不能产生干涉，所以屏上有两光，但不是干涉条纹．故C正确，D错误．本题选错误的，故选D.2.【答案】A【解析】在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑，说明黄色光恰好发生明显的衍射．根据发生明显衍射的条件，只有波长大于黄色光波长的色光才能发生更明显的衍射，故A正确，B、C、D均错．3.【答案】A【解析】根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质，所以光线b可能发生全反射，临界角为：sinC＝＝，C＝45°注意图中光线b与界面的夹角60°，而此时的入射角为30°＜45°，故光线b也不能发生全反射，故正确选项为A.4.【答案】D【解析】由于声波的波长大，远大于一般障碍物的尺寸，能够发生明显的衍射现象，因此墙另一边的人能听到声音，而光波的波长小，远小于一般障碍物的尺寸，不能发生明显的衍射现象，因此只闻其声，不见其人.D正确.5.【答案】B【解析】由临界角定义sinC＝可知，临界角小，折射率大，因为θ1＞θ2，所以n1＜n2，故选C，D是错误的；由n＝知，n1v1＝n2v2，v1＞v2，故选项A错误而B正确。

高中物理学习材料第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．检查视力时人与视力表之间的距离应为5m，现因屋子太小而使用一个平面镜，视力表到镜子的距离为3m，如图所示，那么人到镜中的视力表的距离和人到镜子的距离分别为( )A．5m,2m B．6m,2mC．4.5m,1.5m D．4m,1m答案：A2．表面附有油膜的透明玻璃片，当有白光照射时，可在照射面及玻璃片的边缘分别看到彩色图样，则这两者( )A．都是色散现象B．都是干涉现象C．前者是干涉，后者是色散D．前者是色散，后者是干涉答案：C解析：光线照射到透明玻璃片的表面时，光线在油膜的前后表面分别反射，形成薄膜干涉，可在照射面前边看到彩色的条纹；同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘出来，玻璃片的边缘相当于棱镜，发生色散，可从玻璃片的旁边看到彩色图样，选项C正确．3．下图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)．则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫答案：B4．下面是四种与光有关的事实，其中与光的全反射有关的是( ) ①用光导纤维传播信号②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度 ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带 ④水面上的油膜呈现彩色 A ．①B ．②④C ．③④D ．②③答案：A解析：光导纤维利用光的全反射来传播信号，白光通过三棱镜是光的色散，平面平整度的检查和水面上的彩色油膜是光的干涉现象，则选项A 正确．5．高层建筑物外墙大量使用的幕墙玻璃，在白天时外面的人看不清室内的物体，而室内的人却能较清楚地看见外面的景物，其原因是( )A ．在玻璃的外表面涂有增透膜B ．在玻璃的外表面涂有高反膜(对光的反射率远大于透射的物质)C ．在玻璃的外表面涂有能大量吸收光的物质D ．在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜 答案：B6．a 、b 两种单色光以相同的入射角从空气中射入介质中时，如图所示发现b 的折射线更靠近法线，由此可判定( )A ．a 比b 更容易发生衍射现象B ．当光从介质射向空气中，a 、b 要发生全反射的临界角分别为C a 、C b ，则C a <C b C ．在介质中b 的速度较大D ．单色光b 的频率较低 答案：A解析：如图，由sin θ1sin θ2＝n 可知b 的折射率大于a 的折射率．所以b 的频率较大，a 的频率较小，D 错误．由频率大小进一步可知，a 频率较小更容易发生衍射现象，A 正确．由n ＝c v可知介质中v a >b b ，C 项错误．由sin C ＝1n可知C a >C b ，B 错误．7．如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°，已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行，此玻璃的折射率为( )A. 2B ．1.5 C. 3D ．2答案：C解析：其光路图如下图所示，由几何关系知r ＝30°，折射率n ＝sin60°sin30°＝3，故C 正确．8．根据图中的漫画，判断下列说法中正确的是( )A ．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B ．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C ．鱼看到的是人的实像，位置偏低了些D ．鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些 答案：BD解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角i 小于折射角r ，则人将看到鱼的虚像，且位置比实际情况变浅了些，B 正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因入射角i 大于折射角r ，则鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，D 正确．9．如图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )答案：B10．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 分别为边AB 、BC 的中点，则( )A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变小D ．从F 点出射的光束与入射到E 点的光束平行 答案：AC解析：由几何关系可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.由折射定律n ＝sin θ1sin θ2＝3212＝3，A 选项正确；在BC 界面上，入射角为30°，临界角的正弦值为sin C ＝1n ＝33>sin30°，即C >30°，所以在F点，不会发生全反射，B 选项错误；光从空气进入棱镜，频率f 不变，波速v 减小，所以λ＝vf减小，C 选项正确；由上述计算结果，作出光路图，可知D 选项错误．第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、填空题(共3小题，每小题5分，共15分．把答案直接填在横线上) 11．“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示．(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点 a ．灯丝与单缝和双缝必须平行放置 b ．干涉条纹与双缝垂直c ．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关d ．干涉条纹的间距与光的波长有关 以上几点中，你认为正确的是__________．(2)当测量头中的分划板中心刻度对准某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值__________实际值．(填“大于”、“小于”或“等于”)答案：(1)ad (2)0.702(0.701－0.703均算对) (3)大于12．如图所示，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图．玻璃砖的入射面AB 和出射面CD 并不平行，则(1)出射光线与入射光线__________．(填仍平行或不再平行)(2)以入射点O 为圆心，以R ＝5cm 长度为半径画圆，与入射线PO 交于M 点，与折射线的延长线OQ 交于F 点，过M 、F 点分别向法线作垂线，量得MN ＝1.68cm ，FE ＝1.12cm ，则该玻璃砖的折射率n ＝__________.答案：(1)不再平行 (2)1.513．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γ＝8.1×1014Hz.(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是__________________________． (2)这种“增反膜”的厚度是______________． (3)请判断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”答案：(1)两反射光叠加后加强 (2)1.23×10－7m (3)A 、D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 ＝N λ′(N ＝1,2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12.紫外线在真空中的波长是λ＝c /γ＝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.干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．三、论述·计算题(共5小题，共45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．(8分)空中有一只小鸟，距水面3m ，其正下方距水面4m 深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为4/3.(1)鸟从空中看到水中的鱼离它的距离是多少？ (2)鱼在水中看空中的鸟离它的距离是多少？ 答案：(1)6m (2)8m解析：(1)首先作出鸟看鱼的光路图，如图所示．由于是在竖直方向上看，所以入射角很小，即图中的i 和r 均很小，故有tan i ＝sin i ，tan r ＝sin r .由图可得：h 1tan r ＝h ′tan i ，h ′＝h 1tan r /tan i ＝h 1sin r /sin i ＝h 1n ＝4×34m ＝3m则鸟看水中的鱼离它：H 1＝(3＋3)m ＝6m (2)同理可得鱼看鸟时：h ″＝nh 2＝3×43m ＝4m则H 2＝(4＋4)m ＝8m15．(8分)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7m 的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度．答案：1×10－7m解析：由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的14，使绿光在增透膜的前、后两个表面上的反射光互相抵消．而光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化．若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的光系和光速与波长及频率的关系得：n ＝c v ＝λ0fλf ，得λ＝λ0n ，那么增透膜厚度d ＝14λ＝λ04n ＝5.52×10－74×1.38m ＝1×10－7m. 16．(9分)(2009·高考江苏物理，12)下图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10cm.若已知水的折射率n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)答案：2.1m解析：设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员的实际长为L ，由折射定律n sin α＝sin90°由几何关系sin α＝R R 2＋h2，R r ＝Ll得h ＝n 2－1·L lr取L ＝2.2m ，解得h ＝2.1(m)(1.6～2.6m 都算对)17．(10分)为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔．设工事壁厚d ＝34.64cm ，孔的宽度L ＝20cm ，孔内嵌入折射率n ＝3的玻璃砖如图所示，试问：(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？ (2)要想使外界180°范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？ 答案：(1)120° (2)2解析：当人眼处于底端左边呈对角线向外看时，视野最大，光路如图所示，又d ＝34.64cm ，L ＝20cm ，则tan β＝2034.64＝13，所以β＝30°(1)折射定律sin αsin β＝3，所以α＝60°(2)要使视野的张角为180°，即α′＝90°，由折射定律得sin90°sin β＝n ，所以n ＝218．(10分)单色细光束射到折射率n ＝2的透明球面，光束在过球心的平面内，入射角i ＝45°，研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如下图所示(图上已画出入射光和出射光)．(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向． (2)求入射光与出射光之间的夹角α(3)如果入射光是一束白光，透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的α角最大，哪种颜色光的α角最小？答案：(1)参看解析；(2)30°；(3)红光的α最大，紫光的α最小解析：(1)光线从入射到出射的光路如下图所示．入射光线AB 经玻璃折射后，折射光线为BC ，又经球内壁反射后，反射光线为CD ，再经折射后，折射出的光线为DE .OB 、OD 为球的半球，即为法线．(2)由折射定律sin i sin r ＝n ，得sin r ＝sin i n ＝2/22＝12∴r ＝30°由几何关系及对称性，有α2＝r －(i －r )＝2r －i∴α＝4r －2i ，把r ＝30°，i ＝45°代入得α＝30°(3)由(2)问解答可知，i ＝45°，n 越小，sin r 越大，r 角越大，同时α＝2r －i . ∴红光的α最大，紫光的α最小．。

高三物理选修3-4第十三章光本章知识点综合评估同步检测一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分。

在每小题给出的四个选项中，1-5题只有一个选项符合题目要求，6-15题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1．下列关于光的现象说法正确的是（）Ａ．雨后看到的彩虹属于全反射现象Ｂ．汽车的尾灯利用的是光的色散Ｃ．露珠上的彩色条纹属于光的色散现象Ｄ．树荫中看到的亮斑是光的折射2．一个正对一竖立的平面镜站立的人身体宽为a，两眼相距b．欲使自己无论闭上左眼或是右眼都能用另一只眼睛从镜子中看到自己的整个身体，镜子的宽度至少应为（）A．a/2 B．b/2 C．(a+b)/2 D．(a-b)/23．如图所示，某玻璃三棱镜的顶角为θ，恰好为黄光的临界角。

当白光通过三棱镜发生色散，在足够长的光屏A上形成彩色光带后，把白光的入射角i逐渐减小到零的过程中，在光屏上会观察到（）A．紫光最先消失，最后只剩下橙光、红光B．紫光最先消失，最后只剩下黄、橙、红光C．红光最先消失，最后只剩下紫、靛、蓝光D．红光最先消失，最后只剩下紫、靛、蓝光和绿光4．在面积足够大足够深的水池中部某处，放有一个能向各个方向发出强光的点光源，在水面上可以看见一个圆形的透光平面。

如果发现圆形透光平面的面积正在匀速增大，则可以判定该点光源的运动情况是（）Ａ．匀速下降Ｂ．匀速上升Ｃ．加速下降Ｄ．加速上升5．如图所示一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路，则（）A．介质Ⅰ的折射率最大B．介质Ⅱ的折射率最大C．介质Ⅲ的折射率最大D．光在介质Ⅱ中传播速度最大6．观察者看见太阳刚刚从地平线升起时，则实际的太阳应在（）A．地平线上方B．地平线下方C．就在地平线上D．观察者看到的是太阳的虚像7．一块全反射棱镜，它改变光路的情况有（）A．使光线的传播方向改变90°B．使光线传播方向改变180°C．使一束平行光上下边缘互相对调D．使一平行光束变成发散光束8．如图所示，一束光从空气射向折射率n=√2的某种玻璃的表面，i代表入射角。

人教版选修3－4 第十三章 光 单元测试题一、单选题1. 竖直放置的铁丝框中的肥皂膜，在太阳光的照射下会形成（）A．黑白相间的水平干涉条纹B．黑白相间的竖直干涉条纹C．彩色水平干涉条纹D．彩色竖直干涉条纹2. 如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是（）A．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大B．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收到的光强度就会越小，表示温度变化越大C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小3. 在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（）A．很小的不透明圆板B．很大的不透明圆板C．很大的中间有大圆孔的不透明挡板D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板4. 如图所示为等腰棱镜，真空中a、b两束单色光与棱镜轴线OO′等距，两束光折射后相交于图中的P点．以下判断正确的是（）A．在真空中的光速v a＞v bB．该棱镜对光的折射率n a＞n bC．通过棱镜的时间t a＞t bD．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，发生全反射的临界角θa＞θb5. 圆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与直径MN垂直并接触于N点，已知半圆形玻璃砖的半径R=10cm ，折射率，一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO′夹角，光屏PQ上出现两个光斑，则这两个光斑之间的距( )离为A ．cmB ．cmC ．cmD ．cm6.如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中未画出）射向空气，折射后通过空气中的B 点，图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是（）二、多选题A ．O 1点在O 点的右侧B ．绿光从水中射入空气中时波长不变C ．若沿AO 1方向射出的一束蓝光，则折射光线有可能通过B 点正上方的C 点D ．若增大入射角，可能在空气中的任何位置都看不到此绿光7. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是________A ．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B ．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C ．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象D ．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象E ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄8. 下列说法正确的是____A ．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高B ．全息照相主要是利用了光的衍射现象C ．水中的气泡看起来特别明亮是因为光从气泡射向水中时,一部分光在界面上发生了全反射D ．光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大E ．沙漠蜃景和海市蜃楼主要是光的全反射现象9. △OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面，a 、b 两束可见单色光从空气中垂直射入棱镜底面MN ，在棱镜侧面OM 、ON 上反射和折射的情况如图所示，由此可知（）C ．a 光、b 光通过同一狭缝发生衍射时，a 光的中央亮纹更宽B ．a 光的波长比b 光的长A ．棱镜内a 光的传播速度比b 光的大三、解答题D ．让a 光与b 光通过同一双缝干涉装置，a 光条纹间的距离小于b 光10. 如图所示,两束不同的单色光p 和Q 以适当的角度射向半圆形的玻璃砖,然后均由O 点沿OF 方向射出,则下列说法中正确的是（ ）A ．P 在真空中的波长比Q 长B ．P 的光子能量比Q 大C ．P 穿过玻璃砖所需时间比Q 短D ．若P 能使某金属发生光电效应,那么Q 也一定能11. 下列说法正确的是A ．在同一均匀介质中，经过一个周期的时间，波传播的距离为一个波长B ．真空中的光速在不同的惯性参考系中可能不同C ．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线D ．验钞机是利用紫外线的特性工作的E ．做简谐运动的物体每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同12. 如图所示,透明柱状玻璃砖横截面为扇形AOB ,圆心角∠AOB=60°,一单色平行光束平行于扇形AOB 的角平分线OM 均匀射向OA 面,经OA 面折射的光线恰平行于OB 面．①求柱状玻璃砖的折射率;②若经过OA 面上P 点(图中未画出)的光线在AMB 扇面上恰好发生全反射,求OP 与P A的比值．光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13.如图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 的四分之一的圆弧，AB 与水平屏幕MN 垂直并接触于A 点，由的折射率分别为。

第13章光单元综合试题（含答案解析）3说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.关于点光源的说法正确的是（）A.夜间我们看到的恒星都可以看作点光源B.发光的萤火虫一定能看作点光源C.发光的白炽灯泡一定不能看作点光源D.通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作点光源的解析本题考查点光源模型.点光源像质点一样是一个理想化模型，是把光源看作一个能发光的点.恒星离我们很远，可以看作点光源；萤火虫虽然小，但研究它自身大小范围内的光学问题时，不能看作点光源；研究的光学问题离灯泡很远时，可以把它看作点光源，但研究的光学问题离灯泡很近时，不能把灯泡看作点光源；通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作线光源的.故A正确.答案A2.关于光线的概念，下列正确的理解是（）A.光线是从光源直接发出的，是客观存在的B.光线的作用类似于电场线，但前者是具体的，后者是抽象的C.光线是用来表示光束传播方向的有向直线D.光束是真实存在的,光线是人为画上的解析本题考查对光线的理解.人们为了形象地研究电场，引入了电场线，但电场中并不真实存在“电场线”.同理，光线是人们为了研究光的传播而引入的物理模型，光在传播中并不存在“线”.光束是真实存在的，我们用光线表示光束时，光线的箭头表示光的传播方向.故正确选项为C、D.答案CD3.在我国古代学者沈括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东.”意思是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰做相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移.这里描述的是光的（）A.直线传播现象B.折射现象C.干涉现象D.衍射现象解析本题考查光的直线传播及形成的现象.前段鹞鹰的影子，是光沿直线传播形成的；后段所说的“影子”实际是鹞鹰经小孔所成的像，即小孔成像，这也是光直线传播形成的现象.故A正确.答案A4.傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）A.完全在地平线下方B.完全在地平线上方C.恰好落在地平线上D.部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射.由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下.故正确选项为A.答案A5.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强.2008年北京奥运会将全部使用光纤通信,为各项比赛提供清晰可靠的服务.光导纤维由内芯和包层两层介质组成.下列说法正确的是( )A.光纤通信依据的原理是光的全反射B.内芯和包层的折射率相同C.内芯比包层的折射率大D.包层比内芯的折射率大解析本题考查光的全反射的应用.光纤通信依据的原理是光的全反射.A 对.为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比包层大,C 对.答案AC6.在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是 （ ）A.紫色球B.蓝色球C.红色球D.三个球同样深解析本题考查的是光的折射的一个推论，即视深公式.在视深公式h ′=hn 中，h ′为看到的深度，h 为实际深度，n 为折射率，因为水对紫光的折射率最大，所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A.答案A7.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的构造如图所示.下面说法中正确的是 （ ）A.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射解析本题考查全反射在生活中的应用.光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180°.所以正确选项为C.答案C8.两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射,临界角分别为1θ、2θ,且1θ>2θ.1n 、2n 分别表示玻璃对这两种单色光的折射率,1v 、2v 分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度,则( )A. 1n <2n ,1v <2vB. 1n <2n ,1v >2vC. 1n >2n ,1v <2vD. 1n >2n ,1v >2v解析本题考查折射率与临界角、折射率与传播速度的关系.根据:sin θ=n 1,n =θsin 1.因1θ>2θ,故1n <2n ;又v =nc ,1n <2n ,所以1v >2v .只有B 正确. 答案B9.一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示.下列说法正确的是 ( )A.玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B.玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小C.红光在玻璃中的传播速度比紫光大D.屏幕上各色光在光谱上由上到下的排列顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫解析本题考查介质对不同色光的折射率不同及不同色光在同一介质中的传播速度不同.实验表明,A 、D 正确,B 错.根据v =nc 知,C 正确. 答案ACD10.如左下图所示，AB 为一块透明的光学材料左侧的端面，建立直角坐标系如右下图，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小.现有一束单色光a 从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的 （ ）解析本题考查光的折射及全反射和微元思想.如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线.到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去,直到从该材料中射出.故正确选项为D.答案D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时，则1θ和2θ中为入射角的是 ；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是 ；从图线可知玻璃砖的折射率是 .解析本题考查测定玻璃折射率实验数据的处理及临界角的概念.1θ比2θ的正弦值大，所以1θ为入射角.由图线知玻璃砖的折射率为n =21sin sin θθ=1.50 则临界角的正弦值为sin C =5.111=n =0.67. 答案1θ 0.67 1.5012.如图所示,a 、b 两束平行单色光从空气射入水中时,发生了折射现象.由光路图可以看出,a 光的折射率比b 光 ,a 光在水中的传播速度比b 光 .若两平行光束由水射向空气,随着入射角的增大, 光先发生全反射.解析本题考查折射率、临界角及折射率与速度的关系.由图可知,a 光的折射角大,a 光的折射率比b 光小,故a 光在水中的传播速度比b 光大;由sin C =n 1知,b 光的折射率大,临界角小,故随着入射角的增大,b 光先发生全反射.答案小 大 b13 .1027 m 这个距离通常称为 ，它是人类所能观察到的宇宙的最大半径.若一光线刚进入哈勃太空望远镜的视野，则它传播到太空望远镜处约用 年.解析本题考查哈勃太空望远镜的作用和光的传播速度.答案哈勃半径1×111014.一束光从某介质射向真空，当入射角为θ时，折射光恰好消失.已知光在真空中的传播速度为c ,则此光在该介质中的传播速度为 .解析本题考查临界角及折射率.由临界角的概念，知sin θ=n 1 又n =vc 由以上两式解得，此光在介质中的传播速度为v =c sin θ.答案c sin θ15.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A 城阳光与铅直方向成7.5°角下射，而在A 城正南方，与A 城地面距离为L 的B 城，阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球上的太阳光可视为平行光.据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R = .解析本题设计新颖，灵活考查了光的直线传播.关键是作出示意图，示意图如图所示.由题意得L =2πR ×3607.5 可得R =π24L . 答案π24L 三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位. 16.（8分）在一个半径为r 的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d 时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针.求液体的折射率.解析本题考查光的全反射.观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射.由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得sin C =22d r r+又sin C =n1 由以上两式解得液体的折射率为n =rr 22d +. 答案rr 22d + 17.(10分)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC =d ,一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点入射,折射后从侧面AC 折射出.已知三棱镜的折射率n =26,单色光在真空中的光速为c ,求此单色光通过三棱镜的时间.解析本题考查光的折射.(1)单色光在AB 面上发生折射,光路如图.根据折射定律:n =αsin 60sin ︒,n=26 由以上两式得:α=45°.(2)因α=45°,故光在棱镜内传播的路径DE 与BC 平行,且DE =21BC =21d . (3)光在棱镜中的速度:v =n c =62c 所以,t =vDE =c d 46. 答案cd 46 18.（10分）（激光液面控制仪）如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s 的距离射到B '点，则液面是升高了还是降低了？变化了多少？解析本题考查学生利用所学知识解决实际问题的能力.因反射的光点B 右移到B '，所以液面降低.但因入射的激光束方向不变，所以液面降低后的入射角不变，光路图如图.由几何关系知，四边形OM B 'B 是平行四边形，OM =B 'B =s ,三角形NO O '是直角三角形.设液面降低的高度是h ，则h =NO ·cot i =2s ·cot i =2cot i s 即液面降低的高度是s cot i /2.答案降低s cot i /219.（12分）为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔,如图所示.设工事壁厚d =34.64 cm ，孔的宽度L =20 cm ，孔内嵌入折射率n =3的玻璃砖.（1）嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？（2）要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光学规律和几何关系解答.（1）光路图如图所示，由折射定律得n =21sin sin θθ 由几何关系得sin 2θ=22d L L+由以上两式解得1θ=60°2θ=30°则视野的最大张角为θ=21θ=120°.(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当1θ=90°时, 2θ=30°应是光线在该玻璃砖中的临界角,即sin30°=n '1 解得玻璃砖的折射率应为n '=2.答案（1）120° (2)2。

高中物理学习材料物理选修3-4《第十三章 光》测试卷A （含答案）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.）1.夏日的白天,在大树下乘凉时,经常发现在树阴中间有许多圆形亮斑.关于其原因下列说法正确的是A.大树的缝隙是圆的,所以地面上有许多圆斑B.是很多树叶将太阳光反射到地面形成的圆斑C.这是经很多不规则的树叶缝隙所形成的太阳的像D.这是太阳光经树叶缝隙衍射形成的2.对于某单色光,玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时A.其速度比在水中大,其波长比在水中长B.其速度比在水中大,其波长比在水中短C.其速度比在水中小,其波长比在水中短D.其速度比在水中小,其波长比在水中长3.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n ,厚度为d ,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为 A.4dB.4ndC.4dD.4nd4.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是45 4545 45o o o o空气空气空气空气玻璃玻璃玻璃玻璃B5.关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法不正确的是A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光，但一定不是干涉条纹D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光6.细红光束和细蓝光束垂直于AB面进入楔形棱镜,并能从AC面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC面射出后的情况是A.两束光一定相交B.两束光仍然平行C.两束光的反向延长线相交D.条件不足,无法确定7.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时,若黄光恰好发生全反射,则A.绿光一定能发生全反射B.红光一定能发生全反射C.三种单色光相比,红光在介质中的传播速率最小D.红光在介质中的波长比它在空气中的波长长8.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P,线光源S可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O.若S从图中A向B处移动,在P 上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是A.红光→紫光,红光B.紫光→红光,红光C.红光→紫光,紫光D.紫光→红光,紫光9.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确10. 有关光现象的下列说法中正确的是A ．在平静的湖面上出现岸边树的倒影是光的折射现象B ．在太阳光照射下，水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象C ．在光的双缝干涉实验中，只将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽D ．光导纤维传递信号的基本物理原理是光的折射11．在学习光的色散的时候老师在课堂上做了一个演示实验，让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a 、b ，已知a 光是红光，而b 光是紫光，你认为图中哪个光路图是正确的 （ ）12．一单色光，在空气中的波长为λ0，在玻璃中的波长为λ，波速为v ，玻璃对这种色光的折射率为n 。

第十三章《光》综合测试时间：90分钟 总分为：100分一、选择题(1～7为单项选择，8～10为多项选择，每一小题4分，共40分) 1．某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，如此两种光( C ) A ．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B ．以一样的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C ．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D ．用同一装置进展双缝干预实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：此题考查了光的干预、折射、全反射、临界角等相关知识，意在考查考生的理解能力与分析判断能力．在同一种玻璃中，红光的折射率小于蓝光的折射率，由v ＝cn可知，蓝光在该玻璃中的传播速度小于红光，选项A 错误；两种光的入射角一样，由sin r ＝sin in可知，蓝光的折射角小于红光的折射角，选项B 错误；由sin C ＝1n可知，红光的临界角大于蓝光的临界角，选项C 正确；由于红光的频率小于蓝光的频率，如此红光的波长较长，由干预条纹间距公式Δx ＝l dλ可知，红光的条纹间距较大，选项D 错误．2．a 、b 两种单色光以一样的入射角从空气中射入介质中时，如下列图发现b 的折射线更靠近法线，由此可判定( A )A ．a 比b 更容易发生衍射现象B ．当光从介质射向空气中，a 、b 要发生全反射的临界角分别为C a 、C b ，如此C a <C b C ．在介质中b 的速度较大D ．单色光b 的频率较低解析：如题图，由sin θ1sin θ2＝n 可知b 的折射率大于a 的折射率．所以b 的频率较大，a的频率较小，选项D 错误；由频率大小进一步可知，a 频率较小更容易发生衍射现象，选项A 正确；由n ＝c v可知介质中v a >v b ，选项C 错误；由sin C ＝1n可知C a >C b ，选项B 错误．3．一束单色光斜着射向并穿过一厚度为d 的玻璃砖．该玻璃砖对单色光的折射率为n ，单色光的入射角为α，光在真空中的传播速度为c .下面关于该单色光穿过玻璃砖所用的时间t 与入射角α和折射率n 的关系式中，正确的答案是( B )A ．t ＝n 2dc n 2－cos 2αB ．t ＝n 2dc n 2－sin 2αC ．t ＝n 2d c n 2＋cos 2αD ．t ＝n 2dc n 2＋sin 2α解析：设该单色光的折射角为θ，根据折射定律有n ＝sin αsin θ；设光穿过玻璃所走路程为s ，所用时间为t ，如此有s cos θ＝d 、v ＝c n 、s ＝vt ，联立解得t ＝n 2dc n 2－sin 2α.4．如下列图，用单色光A 做双缝干预实验时，P 处为第二条暗的中心，改用频率较低的单色光B 重做实验，假设其他条件不变，如此( B )A ．第二条暗纹中点仍在P 点B ．第二条暗纹中点在P 点上方C ．中央亮纹的宽度变小，亮纹中点仍在O 点D ．中央亮纹的宽度变小，亮纹中点在O 点上方解析：由λ＝cf 和Δx ＝l dλ可知B 项正确．不论波长如何变化，中央亮纹的中心仍在O 点．5．如下列图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC 射出．假设两次反射都为全反射，如此该五棱镜折射率的最小值是(计算结果可用三角函数表示)( A )A．n＝1sin22.5°B．n＝1sin45°C．n＝1cos22.5°D．n＝1cos45°解析：作图可知，α＝β＝γ，又α＋β＋α＋γ＝90°，可得入射角α＝22.5°，如此折射率最小值n＝1sin22.5°.6．如下应用激光的事例中错误的答案是( C )A．利用激光进展长距离准确测量B．利用激光进展通信C．利用激光进展室内照明D．利用激光加工坚硬材料解析：激光的单向性好，不利于室内照明，并且大功率的激光要靠专门的激光器产生，本钱太高，且由于激光的能量集中，会对人体产生伤害，因此C项所述激光的应用是错误的．7．如下列图为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小．现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部，如此单色光a在该材料内部可能的传播途径是如下图中的( D )解析：光先由光密介质射向光疏介质，据折射定律知，折射角大于入射角．光在传播过程中，入射角逐渐增大，当入射角大于临界角时，发生全反射，接着光向下由光疏介质射向光密介质，折射角小于入射角．D正确．8．根据图中的漫画，判断如下说法中正确的答案是( BD )A．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C．鱼看到的是人的实像，位置偏低了些D．鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角i小于折射角r，如此人将看到鱼的虚像，且位置比实际情况变浅了些，选项B正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因入射角i大于折射角r，如此鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，选项D正确．9．一束白光垂直于三棱镜的一个面入射发生色散( ABC )A．棱镜对各色光的折射率不同B．红光比蓝光通过棱镜所用的时间短C．黄光比绿光偏转的角度小D．在棱镜中，速度较大的单色光偏转的角度也较大解析：红光在棱镜中传播速度较大，在棱镜中通过的距离也较短．10．有两种单色光以一样的入射角从空气进入水中，折射角分别为θ1、θ2，它们在水中传播一样的距离所用时间分别为t1、t2，如此有( CD )A．假设t1>t2，如此θ1>θ2B．假设t1<t2，如此θ1<θ2C．假设t1>t2，如此θ1<θ2D．假设t1<t2，如此θ1>θ2解析：通过一样距离、时间长的速度小，如此其折射率大，入射角一样时折射角就小．二、填空题(每一小题9分，共18分)11.学校开展研究性学习活动，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如下列图．在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半局部竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC局部刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，如此：(1)假设∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，如此P3处所对应的折射率的值为 3.(2)图中P3、P4两位置中P4所对应的折射率的值大．(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为1.解析：(1)根据折射定律n＝sinθ1sinθ2，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝sin60°sin30°＝ 3.(2)图中P4对应的入射角大于P3对应的入射角，所以P4对应的折射率大．(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处所对应的折射率为1.12．在“用双缝干预测量光的波长〞实验中，实验装置如下列图．(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进展了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，其中正确的答案是( ACD )A．灯丝和单缝与双缝必须平行放置B．干预条纹与双缝垂直C．干预条纹疏密程度与双缝宽度有关D．干预条纹间距与光的波长有关(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如下列图，该读数为0.702(0.702～0.705) mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干预条纹不在同一方向上，如如下图所示．如此在这种情况下测量干预条纹的间距Δx 时，测量值大于实际值(填“大于〞“小于〞或“等于〞)．解析：(1)为使屏上的干预条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干预条纹与双缝平行；由Δx ＝l dλ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以A 、C 、D 正确．(2)固定刻度读数为0.5 mm ，可动刻度读数为20.2，所以测量结果为0.5 mm ＋20.2×0.01 mm ＝0.702 mm.(3)测量头中的分划板中心刻线与干预条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离．三、计算题(共42分)13．(9分)光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直．(真空中的光速c ＝3.0×108m/s)(1)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度． (2)当入射角变为45°时，折射角变为多大？(3)当入射角增大或减小时折射率是否发生变化？请说明理由． 答案：(1)33×108m/s (2)arcsin 66 (3)折射率不变解析：(1)根据题意光路图如下列图．由反射定律：θ1＝θ3， 又θ3＋θ2＝90°， 所以θ2＝90°－θ1＝30°.n ＝sin θ1sin θ2＝sin60°sin30°＝3， v ＝c n ＝3×1083m/s ＝3×108 m/s. (2)n ＝sin θ1sin θ2，sin θ2＝sin45°3＝66，θ2＝arcsin 66.(3)介质的折射率取决于介质的光学性质和光的频率，与光的入射角和折射角无关，所以当入射角增大或减小时，折射率不变．14．(9分)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43.(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 2.0 m ．当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所承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(结果保存1位有效数字)．答案：(1)2.6 m (2)0.7 m解析：(1)如图，设到达池边的光线的入射角为i .依题意，水的折射率n ＝43，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有n sin i ＝sin θ①由几何关系有sin i ＝l l 2＋h 2②式中，l ＝3 m ，h 是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得h ＝7 m≈2.6 m③ (2)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 ′＝sin θ′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 .由几何关系有sin i ′＝a a 2＋h 2⑤x ＋l ＝a ＋h ′⑥式中h ′＝2 m ．联立③④⑤⑥式得x ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3723－1 m≈0.7 m⑦ 15．(12分)如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体的横截面，一束细光束由真空沿着径向与AB 成θ角射入后对射出的折射光线的强度进展记录，发现它随着θ角的变化而变化，变化关系如图乙所示，如图丙所示是这种材料制成的玻璃砖，左侧是半径为R 的半圆柱体，右侧是长为4R ，宽为2R 的长方体，一束单色光从左侧A ′点沿半径方向与长边成45°角射入玻璃砖，求：(1)该透明材料的折射率；(2)光线在玻璃砖中运动的总时间．(光在空气中的传播速度为c )答案：(1) 2 (2)22＋16Rc解析：(1)由题图乙可知，θ＝45°时，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角，即C ＝90°－θ＝45°，根据全反射临界角公式有，n ＝1sin C＝ 2(2)因为临界角是45°，光线在玻璃砖中刚好发生5次全反射，光路图如下列图，如此光程L ＝(2＋82)R光在玻璃砖中的传播速度为v ＝c n＝c2光在玻璃砖中的传播时间t ＝L v＝22＋16Rc16．(12分)如下列图，矩形ABCD 为长方体水池横截面，宽度d ＝6 m ，高h ＝(23＋1) m ，水池里装有高度为h ′＝2 3 m 、折射率为n ＝2的某种液体，在水池底部水平放置宽度d ′＝5 m 的平面镜，水池左壁高b ＝ 3 m 处有一点光源S ，在其正上方放有一长等于水池宽度的标尺AB ，S 上方有小挡板，使光源发出的光不能直接射到液面，不考虑光在水池面上的反射，求在此横截面上标尺上被照亮的长度和液面上能射出光线局部的长度．word 11 / 11答案：2 m 2.2 m解析：S 发出的临界光线光路如下列图，由几何关系得sin α＝12，根据折射定律得sin βsin α＝n ，解得β＝45°.此横截面上标尺上被照亮的长度：x 1＝d －(b ＋h ′)·tan30°－(h －h ′)tan β，代入数据得x 1＝2 m.设此液体的临界角为θ，如此sin θ＝1n，所以θ＝45°， 如此液面上能射出光线局部的长度x 2＝PO 2－PO 1＝(b ＋h ′)(tan45°－tan30°)，代入数据得x 2＝3(3－1) m ＝2.2 m.。