2020金版教程高中物理选修3-4第十三章 水平测试卷

第十三章 水平测试卷

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题，共40分)

一、选择题(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，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)

1．已知一束可见光m是由a、b、c三种单色光组成的，光束m通过三棱镜的传播情况如图所示，则比较a、b、c三种单色光，下列说法正确的是(

)

A．a色光的折射率最大

B．c色光的频率最小

C．b色光在玻璃中的传播速度最大

D．c色光发生全反射的临界角最小

答案 D

解析 通过玻璃三棱镜后，c色光的偏折角最大，说明玻璃对c光的折射率最大，a色光的折射率最小，则c色光的频率最高，故A、B错误；a色光的折射率最小，根据v＝cn分析可以知道a色光在玻璃中的传播速度最大，故C错误；玻璃对c光的折射率最大，根据sinC＝1n知c色光发生全反射的临界角最小，D正确。

2．如图所示，某透明液体深1 m，一束与水平面成30°角的光线从空气射向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为45°。光在真空中的速率c＝3.0×108

m/s，则该液体的折射率和进入液体的光线射到底面的时间分别是( )

A.63，32×10－8 s

B.62，32×10－8 s

C.63，33×10－8 s D.62，33×10－8 s

答案 D

解析 入射角i＝90°－30°＝60°，折射角r＝90°－45°＝45°，根据折射定律有n＝sinisinr＝sin60°sin45°＝62。光在液体中传播的路程x＝hcosr＝2 m，速度v＝cn＝6×108 m/s，所以t＝xv＝33×10－8 s，D正确。

3．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，一人站在这四盏灯斜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( )

A．红光 B．黄光 C．蓝光 D．紫光

答案 D

解析 光线从水中斜射入空气中发生折射时，折射角大于入射角，故水面上方的人看水中的灯会觉得灯距水面的距离变小。由于水对紫光的折射率最大，则当入射角相同时，水对紫光的偏折最大，水面上方的人会觉得水中的紫光灯距离水面最近，D正确，A、B、C错误。

4．下列关于光的说法正确的是( )

A．分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉亮条纹间距小于相邻紫光干涉亮条纹间距

B．雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象

C．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象

D．拍摄日落时的湖光山色时为了使影像更清晰，照相机镜头前加了一个透明片，这是增透膜

答案 C

解析 根据Δx＝ldλ，因红光波长较长，故相邻红光干涉亮条纹间距大于相邻

紫光干涉亮条纹间距，A错误；雨后天空出现的彩虹是光的折射和全反射综合作用的结果，B错误；水面油膜呈现彩色条纹是白光在油膜前后两表面的反射光相遇叠加的结果，属于干涉现象，C正确；拍摄日落时的景色时，湖面反光严重影响影像的清晰度，照相机镜头前加的透明片是偏振滤光片，利用偏振消除来自湖面的反光，而照相机镜头上的镀膜才是增透膜，利用光的干涉尽量消除镜头对光的反射，D错误。

5．下列所示的图片、示意图或实验装置图都来源于课本，则下列判断准确无误的是(

)

A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”

B．乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度

C．丙图是双缝干涉的原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则出现亮纹

D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现竖直干涉条纹

答案 B

解析 甲图是小孔衍射的图样，不是“泊松亮斑”，A错误；乙图是利用薄膜干涉的原理来检测平面的平整程度，B正确；丙图是双缝干涉的原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则出现暗纹，C错误；丁图的薄膜干涉现象中，肥皂膜上应出现水平干涉条纹，D错误。

6．如图所示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，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是

下图中的(

)

答案 D

解析 光射入该材料后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，可能出现当入射角大于或等于临界角时，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，故D正确。

7．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼，严重影响行车安全，若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车的前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与对方灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是( )

A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的

B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的

C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°

D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°

答案 D

解析 若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错误；若前窗玻璃与车灯玻璃透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照射得司机睁不开眼，B错误；若前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的

透振方向是斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透射进本车窗内，却可以完全透射进对面车内，C错误；若前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，从车灯发出的光照射到物体上反射回的光能透过前窗玻璃，对面车灯的光偏振方向与前窗玻璃的透振方向垂直，无法透过前窗玻璃，故D正确。

8. 如图所示，把一面镜子斜着插入装有水的水盆中，用一束光斜射入水中，在天花板上就可以看到彩色的光带，对这个现象，下列说法正确的是(

)

A．这是光的全反射现象

B．这是光的色散现象，起到棱镜作用的是水

C．a可能是紫光，d可能是红光

D．在真空中a光束的传播速度最大，d光束的传播速度最小

答案 BC

解析 这是光的折射产生的色散现象，A错误，B正确；根据题图作光路图可知，水对a光的折射率大于d光，因为光的频率越大，水对其折射率就越大，故a的频率大于d的频率，a可能是紫光，d可能是红光，C正确；在真空中，所有色光的传播速度都相同，等于光速c，D错误。

9．如图a所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则(

)

A．完成操作1后，光屏上出现的是图b图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹

B．完成操作1后，光屏上出现的是图c图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹

C．完成操作2后，光屏上出现的是图b图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹

D．完成操作2后，光屏上出现的是图c图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹

答案 AD

解析 图b中的条纹为明暗相间等间距条纹，是干涉图样，操作1是双缝干涉实验，故光屏上出现图b图案，由波长越长，干涉条纹间距越大可知，甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确，B错误；图c为明暗相间、中间最宽且不等间距的条纹，是衍射图样，操作2是单缝衍射实验，故光屏上出现图c图案，由波长越长，衍射条纹中央亮纹越宽可知，丙是红色条纹，丁是蓝色条纹，C错误，D正确。

10．平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体，射向其圆弧面的光只有图中所示圆心角为θ的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)。已知当入射光为a光时，θ＝60°，当入射光为b光时，θ＝90°，则(

)

A．该玻璃对a光的折射率为2

B．该玻璃对b光的折射率为3

C．在该玻璃中a光的速度比b光的速度大

D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小

答案 AD

解析 由题知a光全反射临界角为30°，由临界角公式sinC＝1n得该玻璃对a光的折射率na＝1sin30°＝2，故A正确；由题知b光全反射临界角为45°，由临界角公式sinC＝1n得该玻璃对b光的折射率nb＝1sin45°＝2，故B错误；该玻璃对b光的折射率较小，根据v＝cn分析知，在该玻璃中b光的速度比a光的速度大，故C错误；该玻璃对a光的折射率较大，可知a光的频率较大，波长较短，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小，故D正确。

第Ⅱ卷(非选择题，共60分)

二、实验题(本题共2小题，共15分)

11. (6分)利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上作一直线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖(弧面的圆心为O)放在白纸上，它的直径与直线MN重合，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，如图所示，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。

(1)某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两个大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，无论从何处观察，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，这是由于光发生了________，他应采取的措施是________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

(2)为了确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插________枚大头针。

答案 (1)全反射 将垂线AB向O点平行下移(或将玻璃砖平行上移) (2)1