选修3--4试卷历年真题汇编很齐全

十年高考分类汇编专题20 选修3-4 光学（2011-2020）目录题型一、物理光学 (1)题型二、几何光学 (4)题型三、光学实验1 测量玻璃的折射率 (12)题型四、光学实验2 光的干涉 (13)题型一、物理光学1.（2020 江苏）我国的光纤通信技术处于世界领先水平。

光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的（选填“大”或“小”）。

某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43︒，则该内芯的折射率为。

（取sin 43︒= 0.68，cos 43︒= 0.73 ，结果保留2位有效数字）2.（2020 北京）随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。

第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G 改变社会”。

与4G 相比，5G 使用的电磁波（）A. 光子能量更大B. 衍射更明显C. 传播速度更大D. 波长更长3.（2020 北京）以下现象不属于干涉的是（）A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样C.白光经过三棱镜得到彩色图样D.白光照射水面油膜呈现彩色图样4.（2020 全国3）新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。

志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。

红外线和紫外线相比较（）A.红外线的光子能量比紫外线的大B.真空中红外线的波长比紫外线的长C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大D.红外线能发生偏振现象，而紫外线不能5.（2014·天津）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b 两束，如图所示，则a、b 两束光( )A.垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比b 光长B.从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比b 光的小C.分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻亮条纹间距小D.若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动能大6.（2014·浙江）关于下列光学现象，说法正确的是( )A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽7.（2014·福建）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 B C D8.（2015 全国2）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b 两束光线，则（填正确答案标号，选对1 个给2 分，选对2 个得4 分，选对3 个得5 分，每选错1 个扣3 分，最低得分0 分）学习界的007A.在玻璃中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度B.在真空中，a 光的波长小于b 光的波长C.玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率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E.分别用a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距9（.2015重庆）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN 和PQ 两条彩色光带，光路如题图所示.M 、N、P、Q 点的颜色分别为A。

高中物理 选修3-4 模块综合试题（含答案解析）31.(1)一列沿x 轴传播的简谐横波．t ＝0时波的图象如下图甲所示．质点M 沿y 轴的正方向运动，则这列波的波长是________，传播方向是________，在一个周期内，质点M 通过的路程是________．(2)如图乙所示，平面MN 是介质与真空的交界面，介质中有一点A ，真空中有一点B .P 是A 、B 连线与界面的交点，如果A 点发出的一束激光，射到界面上的Q 点(图中未画出)，进入真空后经过B 点．则Q 点在P 点的________(填“左侧”或“右侧”)．(3)火车向观察者高速驶来时，观察者听到火车汽笛声的音调________(填“变高”、“变低”或“不变”)．【答案】 (1)20 m 沿x 轴负方向 8 cm (2)左侧 (3)变高2．(1)如图所示，强强乘坐速度为0.9c (c 为光速)的宇宙飞般追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c .强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为________．(填写选项前的字母)A ．0.4cB ．0.5cC ．0.9cD ．1.0c(2)在t ＝0时刻，质点A 开始做简谐运动，其振动图象如右图所示．质点A 振动的周期是________s ；t ＝8 s 时，质点A 的运动沿y 轴的________方向(填“正”或“负”)；质点B 在波的传播方向上与A 相距16 m ．已知波的传播速度为2 m/s ，在t ＝9 s 时，质点B 偏离平衡位置的位移是________cm.(3)如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 ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm.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)【解析】 (1)根据真空中光速不变的原理，观察到光速不变为c .(2)从图上能得出质点振动的周期；判断出t ＝8 s 时质点振动沿y 轴正方向，波经过8 s 传到B 点，B 点振动1 s 则位移为10 cm.(3)设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员的实际长度为L由折射定律 n sin α＝sin 90°几何关系 sin α＝R R 2＋h 2，R r ＝Ll得h ＝n 2－1·Llr取L ＝2.2 m ，解得 h ＝2.1 m(1.6～2.6 m 都算对)． 【答案】 (1)D (2)4 正 103．(1)下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是________．(填入选项前的字母，有填错的不得分)A ．弹簧振子的周期与振幅有关B ．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C ．在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D ．单位时间内经过介质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率 (2)一半径为R 的1/4球体放置在水平桌面上，球体由折射率为3的透明材料制成．现有一束位于过球心O 的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如上图所示．已知入射光线与桌面的距离为3R /2.求出射角θ.【解析】 (2)设入射光线与1/4球体的交点为C ，连接OC ，OC 即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过C 点作球体水平表面的垂线，垂足为B .依题意，∠COB ＝α，又由在△OBC 知sin α＝32①设光线在C 点的折射角为β，由折射定律得 sin αsin β＝3② 由①②式得 β＝30°由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ(见右图)为30°，由折射定律得sin γsin θ＝13因此sin θ＝32解得θ＝60°.【答案】 (1)BD (2)60°4．(1)如图所示是一列横波在某一时刻的波形图象．已知这列波的频率为4 Hz ，A 点在此时的振动方向如图所示，则可以判断出这列波的传播方向是沿x 轴________方向(填“正”或“负”)，波速大小为________m/s.(2)做简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x ＝2sin ⎝⎛⎭⎫50πt ＋π6cm ，则下列说法正确的是________．A ．它的振幅为4 cmB ．它的周期为0.02 sC ．它的初相位是π6D ．它在1/4周期内通过的路程可能是2 2 cm(3)如下图所示，在平静的水面下有一点光源S ，点光源到水面的距离为H ，水对该光源发出的单色光的折射率为n .请解答下列问题：①在水面上方可以看到一圆形的透光面，求该圆的半径．②若该单色光在真空中的波长为λ0，该光在水中的波长为多少？ 【解析】 (1)由波速公式v ＝λf ，即可得出结果．(2)根据振动方程的物理意义可知，它的振幅为2 cm ，周期为0.04 s ，初相位是π6.(3)①设光在水面发生全反射的临界角为C ，透光面的半径为r ，如图所示，由于sin C ＝r r 2＋H2＝1n ，解得：r ＝Hn 2－1②由于光在传播过程中的频率不变，设光在真空中的传播速度为c ，在水中的传播速度为v ，则有：n ＝c v ，又由于f ＝c λ0＝v λ，联立解得：λ＝λ0n.【答案】 (1)负 8 (2)C (3)①H n 2－1②λ0n5．(1)刚刚参加完北京奥运会的福娃欢欢做了这样一个小实验：将干净的玻璃片放在黑纸上，在玻璃片上涂抹一层水，然后在水面上滴几滴煤油或者机油，让房间内光线变暗，用手电筒以一定的角度照射油膜，观察油膜上的条纹．会有什么现象产生：__________________.如上图所示，如果用红纸、绿纸、蓝纸等分别挡住手电筒，这时有什么变化____________________________．(2)酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退，对此现象的正确解释是________．A ．此“水面”存在，但在较远的地方B ．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉C ．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率大，发生全反射D ．太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，发生全反射(3)一列简谐横波沿x 轴正向传播，t ＝0时刻的波形如右图所示，质点振动周期T ＝0.2 s ．求：①波的振幅A 、波长λ、波速v ；②画出平衡位置在x ＝1.5 m 处的质点，以该时刻为计时起点的振动图象．(至少画一个周期并在图中标上周期、半周期和振幅的数值)【解析】 (1)油膜会产生薄膜干涉，所以能看到干涉条纹．因为不同颜色光线频率不同，所以条纹的颜色随着纸的颜色的变化而发生变化，并且条纹的宽度也随着纸的颜色的变化而发生变化．(2)夏天，气温很高，太阳辐射到地面，使地表空气温度升高，折射率小，这样从地面反射上来的太阳光发生全反射．(3)①由图知：A ＝8 cm λ＝2 m波速v ＝λT ＝20.2m/s ＝10 m/s②如下图所示．【答案】 (1)干涉条纹 油膜上的条纹的颜色和宽度均随纸的颜色的变化而变化 (2)D(3)①8 cm,2 m,10 m/s②如图6．(1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是________(填“能”或“不能”)传播的，电磁波是________(填“能”或“ 不能”)传播的．在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将________，电磁波的传播速度将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)放在空气中的玻璃砖，如右图所示，有一束光射到界面ab 上，下列说法正确的是________．A ．在界面ab 入射角大于临界角的光将不会进入玻璃砖B ．光射到界面ab 后，不可能发生全反射C ．光传播至界面cd 后，有可能不从界面cd 射出D ．光传播至界面cd 后，一定会从界面cd 射出(3)如右图所示是一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图，已知波的传播速度v ＝2 m/s.试回答下列问题：①写出x ＝0.25 m 处质点的振动函数表达式；②求出x ＝0.25 m 处质点在0～4.5 s 内通过的路程及在t ＝4.5 s 时的位移．【解析】 (2)光射到界面ab 是从光疏介质进入光密介质，不可能发生全反射，故选项B 正确，A 错误；光传播至界面cd 后，入射角小于临界角，也不可能发生全反射，故选项D 正确，C 错误．(3)①波长λ＝2.0 m ，周期T ＝λ/v ＝1.0 s ，振幅A ＝5 cm ，则x ＝0.25 m 处质点的振动函数方程为y ＝5sin ⎝⎛⎭⎫2πt ＋3π4(cm)②n ＝t /T ＝4.5，则x ＝0.25 m 质点经4.5个周期后的路程s ＝90 cm ，经4.5个周期后的位移y ＝－2.5 2 cm.【答案】 (1)增大 不能 能 增大 减小(2)BD (3)①y ＝5sin ⎝⎛⎭⎫2πt ＋3π4 cm ②90 cm －2.5 2 cm 7．(1)某同学课余时间在家里想根据“用单摆测重力加速度”的方法，测量当地的重力加速度．他在家中找了一根长度为1.2 m 左右的细线，一个可作停表用的电子表和一把毫米刻度尺(无法一次直接测量出摆长)．由于没有摆球，他就找了一个螺丝帽代替．他先用细线和螺丝帽组成一个单摆，然后依据多次测量求平均值的方法用电子表测出振动周期为T 1.然后将细线缩短，用刻度尺量出缩短的长度为ΔL ，测出这种情况下单摆的周期为T 2.根据上述数据就可以测出重力加速度了，请你用上述数据，推导出当地重力加速度的表达式为________．(2)光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ时，若这两种介质的折射率不同，则光线________． A ．一定能进入介质Ⅱ中传播B ．若进入介质Ⅱ中，传播方向一定改变C ．若进入介质Ⅱ中，传播速度一定改变D ．不一定能进入介质Ⅱ中传播(3)一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图如图a 所示，其中某质点的振动图象如图b 所示．求：①波速为多少？②图a 中的质点e (波峰)再经多少时间第一次到达波谷？【解析】 (1)设原来单摆的摆长为L ，根据单摆的周期公式有：T 1＝2πLg，T 2＝2πL －ΔLg，两式联立消去L有：g ＝4π2ΔLT 21－T 22.(2)光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ时，如果入射光线垂直于界面，则光线进入介质Ⅱ中后传播方向不变；由n ＝cv 可知，若进入介质Ⅱ中，传播速度一定改变(这两种介质的折射率不同)，当介质Ⅰ的折射率大于介质Ⅱ的折射率，且入射角大于或等于临界角时，则发生全反射，光线就不能进入介质Ⅱ中传播，所以CD 选项正确．(3)①由图得：λ＝4.0 m ，T ＝0.2 s 解得v ＝λ/T ＝20 m/s ②t ＝T /2＝0.1 s.【答案】 (1)g ＝4π2ΔLT 21－T 22(2)CD (3)①20 m/s ②0.1 s8．(1)如图甲所示为一列沿x 轴传播的简谐横波在t ＝0.2 s 时刻的波形图，乙图是这列波中某质点的振动图象，由图可知，这列简谐波的波速大小为________m/s ；质点B 在图示时刻之后的1 s 之内通过的路程为________cm ；若乙图所示的是质点B 的振动图象，则这列波的传播方向为________．(2)下列说法中正确的是________．A ．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的B ．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场C ．狭义相对论认为：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的D ．在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，测量单摆周期应该从小球经过最大位移处开始计时，以减小实验误差(3)如右图所示是用某种透明材料制成的一块柱体棱镜的水平截面图，角A与角B为直角，角C等于60°，光线从AB边入射，入射角为60°，已知棱镜材料对该光的折射率为n＝ 3.(光在真空中的速度为3×108 m/s)求：①光线在棱镜中传播速度大小为多少？②在图中完成光线进入透明材料到射出的光路图．【解析】(1)波动图象知波长λ＝4 m，由振动图象知T＝0.4 s，所以v＝λT ＝4 m0.4 s＝10 m/s.B在1 s之内通过的路程为10.4×4A＝2.5×4×0.1 cm＝1 cm.由振动图象知0.2 s以后B质点向y轴负方向振动，所以波沿x轴负方向传播．(2)水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于薄膜干涉造成的，A项错误；由麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，所以B项错误；根据光速不变原理得出C项正确；测量单摆周期应该从小球经过最低点开始计时，D项错误．(3)①v＝cn＝1.7×108 m/s②如下图所示．【答案】(1)10 m/s 1 cm沿x轴负方向传播(2)C(3)①1.7×108 m/s②如右图。

（2014全国卷一）[物理── 选修3-4](15分)(1)(6分)图(a )为一列简谐横波在t =2s 时波形图，图(b )为媒质中平衡位置在x =1.5m 处的质点的振动图像。

P 是平衡位置为x =2m 的质点。

下列说法正确的是 。

(填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)A .波速为0.5m/sB .波的传播方向向右C .0~2s 时间内，P 运动的路程为8cmD .0~2s 时间内，P 向y 轴正方向运动E .当t =7s 时，P 恰好回到平衡位置(2)(9分)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R 的半圆，AB 为半圆的直径，O 为圆心，如图所示。

玻璃的折射率为n =2。

(i )一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB 上的最大宽度为多少？(ii )一细束光线在O 点左侧与O 点相距23R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。

（2016全国卷一）[物理——选修3–4]（15分）（1）（5分）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m./s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。

该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s 。

下列说法正确的是_____。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）A ．水面波是一种机械波B ．该水面波的频率为6 HzC ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移（2）（10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。

（i）求池内的水深；（ii）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2.0 m。

第十三章光单元检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟．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. 2 B ．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 ＝Nλ′(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 ＝λ0f λf ，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＋h 2，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．。