第四章 光 单元检测1（Word解析版）
文档属性
| 名称 | 第四章 光 单元检测1（Word解析版） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-30 16:52:14 | ||
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文档简介
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第一册
第四章
光
单元检测1（解析版）
一、选择题（共40分）
1．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样。据此可以判断出（ ）
A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样
B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样
C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲对应的圆孔直径较大
D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙对应的圆板直径较大
2．水中点光源S沿SO方向射岀a、b两种单色光，其中a单色光射出水面，光路如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．水中的反射光是b单色光
B．a光的频率大于b光的频率
C．a、b在水中的传播速度关系为va＜vb
D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽
3．下列说法中不正确的是（ ）
A．图甲可知，系统的固有频率为f0
B．图乙中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下去的
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动而缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光是横波
4．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．若单缝向左平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离减小
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
5．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率最高
B．在真空中b光的波长最长
C．玻璃对c光的折射率最大
D．在三棱镜中c光传播速度最大
6．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是（ ）
A．若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线
C．为了减小作图误差，和的距离应适当大一些
D．为减小测量误差，、连线与玻璃砖界面法线的夹角越大越好
7．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，，ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（ ）
A．从BC边折射出一束宽度比BC边长度小的平行光
B．从BC边折射出一束宽度比BC边长度大的平行光
C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
8．关于折射率，下列说法中正确的是（
）
A．根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据，可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
9．如图，A、B两東单色光垂直射入梯形玻璃砖，在O1点只有单色光A射出，O2处的反射光没有画出。下列说法正确的是（
）
A．从O2点射出的光束p是单色光B
B．A光的频率比B光的频率低
C．在玻璃中，A光的速度比B光的速度小
D．在真空中，B光的波长比A光的波长短
E.分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象，A光产生的干涉条纹间距比B光的大
10．某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是（ ）
A．绿光在CD边的出射点在F点下方
B．绿光在CD边出射的方向与BC平行
C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长
D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等
二、实验题（共15分）
11．（1）在“探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系”实验中，进行如下一些操作。
①用累积法测电阻丝的直径，用来被绕的管选用哪种较好__________
A．横截面圆形直径大约5mm的硬质等大直水笔芯杆
B．横截面圆形直径大约2cm的硬质等大直塑料水管
C．横截面正方形或三角形边长约1cm的等大直铁管
②已知电阻丝的电阻Rx约为10，现备有下列器材供测电阻时使用
量程0.
2A内阻约0.
5的电流
表量程3V内阻约6k的电压表
阻值0～5额定电流2A的滑动变阻器
干电池两节
开关一个
导线若干
根据给出的器材应设计的实验电路（要求多测量几组数据，结果尽可能精确）________。
A．
B．
C．
D．
③用小灯泡替换电阻丝，选用其中的一个电路测量描绘出如下图的小灯泡伏安特性曲线，根据图线判断，将几只相同的小灯泡并联后直接与电动势为3.
0V、内阻为1.
0的电源组成闭合电路，要保证电源的效率不低于50%，则并联的小灯泡不能超过__________只。
（2）在“测量玻璃的折射率”的实验中，正确操作插好了4枚大头针，如图所示，画出了光路图，在图中标记了四个角，分别为、、、，作出ab的垂线NN′和NN′的平行线MM′（图中两虚线）分别作为ab界面和cd界面的法线。测量ac、bd宽度发现ac略大于bd。则下列有关玻璃砖的折射率n的说法正确的是__________。
A．折射率n等于
B．折射率n等于
C．折射率n大于
D．折射率n小于
12．(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法错误的是（________）
A．“探究速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力
B．探究“功和速度变化关系”的实验中，只打出一条纸带不能进行探究
C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量
D．利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来“探究机械能守恒定律”实验
(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中，打出了一条纸带，如图所示，已知打点计时器的频率为50Hz，则小车的加速度为______m/s2（结果保留两位有效数字）。
(3)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图丙所示。
①小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变______（选填“滤镜”、“单缝”或“双缝”）的方向，成功观察到实验现象。
②小李同学已经测量出其中3个距离L1、L2、L3，分别为光源到单缝、单缝到双缝、双缝到毛玻璃的距离，又测出第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，已知双缝间的距离d，则产生干涉条纹的光的波长为______（用题中所给字母表示）。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，AOBC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的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。由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光的折射率分别为，。
（1）请画出光路示意图，标出两个亮斑的大致位置，说明亮斑的颜色；
（2）求两个亮斑间的距离。
14．如图，一个半径为R的圆形玻璃砖，为了测定该玻璃砖的折射率，将一条光线从玻璃砖上的A点射入，入射光线在过A点的横截面所在的平面内，玻璃砖横截面的圆心为O，在该横截面所在的平面内调节入射光线的方向，当圆形玻璃砖侧面上只有三处有光线射出时，测得入射光线与半径OA的夹角为，已知光在真空中传播的速度为。求：
（ⅰ）该玻璃砖的折射率；
（ⅱ）保持入射角不变，光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖经历的最短时间。
15．如图，矩形为一玻璃砖的截面，、．该截面内一条单色光线从点射向中点，刚好在发生全反射并直接射向点。该单色光的另一条与平行的光线从上的点（未画出）射入玻璃砖，光线经反射后直接射向点。已知真空中光速为，求
(1)玻璃砖的折射率；
(2)、的距离及光从点传播到点的时间。
16．如图所示，某棱镜的横截面为直角三角形，其折射率为
，已知，一束平行于的光射向棱镜的右侧界面，经面反射后从边射出，求：
（1）分析光线在面是否发生全反射；
（2）光线从射出时的折射角；
参考答案
1．A
【详解】
题图甲图样为明暗相间的圆环，而题图乙图样在阴影的中心有一个亮斑——泊松亮斑，故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射图样，所以A正确；BCD错误；
故选A。
2．D
【详解】
A．水中的反射光是ab两种单色光的复合光，选项A错误；
B．因b光发生了全反射，则b光的临界角小于a光，根据
可得，b光的折射率较大，则b光的频率大于a光的频率，选项B错误；
C．根据
可知，因na＜nb，a、b在水中的传播速度关系为
va>vb
选项C错误；
D．因a的频率小，波长较大，则根据
可知，用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽，选项D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．图甲可知，当驱动力的频率为f0时，系统发生共振，可知系统的固有频率为f0，选项A正确，不符合题意；
B．泊松亮斑是圆板衍射形成的图样，故B错误，符合题意。
C．图丙是薄膜干涉，条纹向空气薄膜较薄处发生弯曲，说明空气薄膜变厚，则被检测的平面在此处是凹陷的，故C正确，不符合题意；
D．图丁中当M固定不动而缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光发生了偏振现象，因为只有横波才能发生偏振，则说明光是横波，选项D正确，不符合题意。
故选B。
4．B
【详解】
A．若单缝向左平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，A错误；
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
选项B正确；
C．根据
将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，C错误；
D．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据
光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
AB．由光路图可知，a光的偏折程度最小，则a光的折射率最小，a光的频率最低，据
知，a光在真空中波长最长，故AB错误；
CD．由光路图可知，c光的偏折程度最大，c光的折射率最大；根据
c光在棱镜中传播速度最小，故C项正确，D项错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．根据光路可逆可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射反射，则即使、的距离较大时，通过玻璃砖仍可以看到、的像，故A错误；
B．光在玻璃砖界面上会发生折射，实验中不能用玻璃砖代替尺子画线，故B错误；
C．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针之间的距离太小，引起的角度会较大，所以为了减小作图误差，和的距离应适当大一些，故C正确；
D．为减小测量误差，入射角应当要尽量大一些，这样折射角也会大一些，折射现象更明显，角度的相对误差会减小，但如果入射角太大，则反射光过强，折射光太弱，不宜观察，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
根据临界角公式
可知
所以
C＜45°
则光在BC面上发生全反射，光经BC面全反射后垂直AC面由ADC进入空气，折射角大于入射角，故所有从曲面ADC射出的光线都向ADC的中央方向偏折，如图所示
屏上亮区宽度小于AC边长度，又AB边与AC边长度相等，当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，一旦越过，折射光线的交点后，亮区渐渐变大。
故选D。
8．CD
【详解】
AB．介质的折射率是表示介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角和折射角的正弦无关，A、B错误；
C．由于真空中光速是个定值，根据
可知，介质的折射率与介质中的光速成反比，C正确；
D．根据
可知，当f一定时，v与成正比，由于n与v成反比，故折射率n与波长成反比，D正确。
故选CD。
9．BDE
【详解】
A.单色光B在O1、O2的入射角相等，在O1点单色光B没有射出，在O2也不会射出，故A错误；
B.
单色光B在O1点发生全反射，A光没有发生全反射，所以A光的频率比B光的频率低，故B正确；
C.
A光的频率比B光的频率低，由
可知在玻璃中，A光的速度比B光的速度大，故C错误；
D.
由
可知在真空中，B光的波长比A光的波长短，故D正确；
E.
分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象，因为A光的波长长，A光所以产生的干涉条纹间距比B光的大，故E正确。
故选BDE。
10．BC
【详解】
A．画出光路图，由于红光经过左边中点E，又经过右边中点F，根据对称性可知，红光从AB边进入棱镜后射到BC边的中点G，发生全反射，平行于BC边射出，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以E点出射角小于红光E点的出射角；画出光路图，容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方，A错误；
B．由光路图可知，出介质时，折射率不变，由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等，所以也平行于BC边射出，B正确；
CD．由于光的速度非常大，所以可以忽略绿光和红光在介质内的路程差，可看作在介质内的路程几乎相同，由公式
可知，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以介质内绿光速度小于红光速度，则绿光在玻璃砖内传播时间长于红光，C正确D错误。
故选BC。
11．B
A
3
BC
【详解】
（1）[1]5mm的笔芯杆直径太小，很难绕，方形或三角的绕时转角处易使线硬折变形造成绕不紧密。
[2]注意精确度0.
05mm。
[3]因滑动变阻器比待测电阻小较多，限流式电压（电流）变化范围小，采用分压式。电压表内阻远远大于待测电阻，电压表采用外接法，选A。
[4]效率50%时路端电压等于内压降，内外电流又相等，可知U=1.
5V，A，结合图像知每灯I=0.
45A，可知不能超过3只。
（2）[5]入射角、折射角是光线与法线的夹角，（绝对）折射率是光线从真空或空气入射到介质的入射角、折射角正弦值之比，A错B对。cd界面，法线作错了，准确
C、D值相等，故C正确D错误。
12．BD
0.80
单缝
【详解】
(1)[1]A．此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A正确，不符合题意；
B．探究“功和速度变化关系”的实验中，实验操作正确，打出一条纸带就能进行探究，故B错误，符合题意；
C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量，才能保证小车受到的拉力等于物块的重力，故C正确，不符合题意；
D．虽然平衡了摩擦力，但摩擦力并没有消失，在物块运动的过程中有摩擦力做功，故系统机械能不守恒，所以不能用此装置验证系统机械能守恒。故D错误，符合题意。
故选BD。
(2)[2]打点计时器的交变电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点计时点，故相邻两个计数点之间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由逐差法求加速度
(3)[3]小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变单缝的方向。
[4]第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，则相邻两个亮条纹的间距
根据
得
13．（1）
；（2）cm
【详解】
①根据临界角公式
可得红光与紫光的临界角分别为
而光线在AB面上入射角i=45°，说明紫光恰好发生全反射，红光在AB面有反射，也有折射。所以AM区域的亮斑P1为红色，AN区域的亮斑P2为红色与紫色的混合色。光路图如图所示
②设折射角为r，根据折射定律
得到
由几何知识可得
解得
由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形，解得
所以
14．（ⅰ）
；（ⅱ）
【详解】
（ⅰ）根据对称性可知光在圆形玻璃砖内不会发生全反射，当圆形玻璃砖侧面上只有三处有光线射出时，三个光线出射点与圆心连线互成，作了光路图如图所示，三个出射点分别为B、C、A，则三角形ABC为等边三角形连接OA，即为折射角，根据几何关系可得
根据折射定律有
解得折射率
（ⅱ）通过分析可知光线第一次从B点射出时经历的时间最短，根据几何关系可得
光在玻璃砖里传播的速度为
则最短时间为
代入数据解得
15．(1)；(2)，。
【详解】
(1)如图所示
玻璃砖的该截面内光线从A点射到中点时，刚好在发生全反射，由于
则入射角为，则有
玻璃砖的折射率。
(2)如图所示
设从点入射的光线在边界的折射角，根据折射定律有
解得，可知，可知光线在界面发生全反射，经反射后到达点，根据几何关系有
因为
则由几何关系可得
可得光线从到经过路程
光线在玻璃砖中的传播速度为
则光线在玻璃砖内传播的时间为
16．(1)
光线在面发生了全反射；(2)
【详解】
(1)光路图如图所示
由几何关系可知光线在界面射入时入射角
由
得
根据几何性质可知光线在面上的入射角
光线在此棱镜中临界角为
由于
因此
光线在面发生了全反射。
②分析可知光线在面上的入射角
由
得
即光线从射出时的折射角为
第四章
光
单元检测1（解析版）
一、选择题（共40分）
1．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图所示的衍射图样。据此可以判断出（ ）
A．甲是光线射到圆孔后的衍射图样，乙是光线射到圆板后的衍射图样
B．乙是光线射到圆孔后的衍射图样，甲是光线射到圆板后的衍射图样
C．甲、乙都是光线射到圆孔后的衍射图样，甲对应的圆孔直径较大
D．甲、乙都是光线射到圆板后的衍射图样，乙对应的圆板直径较大
2．水中点光源S沿SO方向射岀a、b两种单色光，其中a单色光射出水面，光路如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．水中的反射光是b单色光
B．a光的频率大于b光的频率
C．a、b在水中的传播速度关系为va＜vb
D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽
3．下列说法中不正确的是（ ）
A．图甲可知，系统的固有频率为f0
B．图乙中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下去的
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动而缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光是横波
4．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．若单缝向左平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离减小
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
5．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率最高
B．在真空中b光的波长最长
C．玻璃对c光的折射率最大
D．在三棱镜中c光传播速度最大
6．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是（ ）
A．若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线
C．为了减小作图误差，和的距离应适当大一些
D．为减小测量误差，、连线与玻璃砖界面法线的夹角越大越好
7．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，，ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（ ）
A．从BC边折射出一束宽度比BC边长度小的平行光
B．从BC边折射出一束宽度比BC边长度大的平行光
C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
8．关于折射率，下列说法中正确的是（
）
A．根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比
B．根据，可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．根据可知，介质的折射率与介质中的光速成反比
D．同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比
9．如图，A、B两東单色光垂直射入梯形玻璃砖，在O1点只有单色光A射出，O2处的反射光没有画出。下列说法正确的是（
）
A．从O2点射出的光束p是单色光B
B．A光的频率比B光的频率低
C．在玻璃中，A光的速度比B光的速度小
D．在真空中，B光的波长比A光的波长短
E.分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象，A光产生的干涉条纹间距比B光的大
10．某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是（ ）
A．绿光在CD边的出射点在F点下方
B．绿光在CD边出射的方向与BC平行
C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长
D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等
二、实验题（共15分）
11．（1）在“探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系”实验中，进行如下一些操作。
①用累积法测电阻丝的直径，用来被绕的管选用哪种较好__________
A．横截面圆形直径大约5mm的硬质等大直水笔芯杆
B．横截面圆形直径大约2cm的硬质等大直塑料水管
C．横截面正方形或三角形边长约1cm的等大直铁管
②已知电阻丝的电阻Rx约为10，现备有下列器材供测电阻时使用
量程0.
2A内阻约0.
5的电流
表量程3V内阻约6k的电压表
阻值0～5额定电流2A的滑动变阻器
干电池两节
开关一个
导线若干
根据给出的器材应设计的实验电路（要求多测量几组数据，结果尽可能精确）________。
A．
B．
C．
D．
③用小灯泡替换电阻丝，选用其中的一个电路测量描绘出如下图的小灯泡伏安特性曲线，根据图线判断，将几只相同的小灯泡并联后直接与电动势为3.
0V、内阻为1.
0的电源组成闭合电路，要保证电源的效率不低于50%，则并联的小灯泡不能超过__________只。
（2）在“测量玻璃的折射率”的实验中，正确操作插好了4枚大头针，如图所示，画出了光路图，在图中标记了四个角，分别为、、、，作出ab的垂线NN′和NN′的平行线MM′（图中两虚线）分别作为ab界面和cd界面的法线。测量ac、bd宽度发现ac略大于bd。则下列有关玻璃砖的折射率n的说法正确的是__________。
A．折射率n等于
B．折射率n等于
C．折射率n大于
D．折射率n小于
12．(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法错误的是（________）
A．“探究速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力
B．探究“功和速度变化关系”的实验中，只打出一条纸带不能进行探究
C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量
D．利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来“探究机械能守恒定律”实验
(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中，打出了一条纸带，如图所示，已知打点计时器的频率为50Hz，则小车的加速度为______m/s2（结果保留两位有效数字）。
(3)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图丙所示。
①小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变______（选填“滤镜”、“单缝”或“双缝”）的方向，成功观察到实验现象。
②小李同学已经测量出其中3个距离L1、L2、L3，分别为光源到单缝、单缝到双缝、双缝到毛玻璃的距离，又测出第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，已知双缝间的距离d，则产生干涉条纹的光的波长为______（用题中所给字母表示）。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，AOBC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的四分之一圆弧，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点。由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光的折射率分别为，。
（1）请画出光路示意图，标出两个亮斑的大致位置，说明亮斑的颜色；
（2）求两个亮斑间的距离。
14．如图，一个半径为R的圆形玻璃砖，为了测定该玻璃砖的折射率，将一条光线从玻璃砖上的A点射入，入射光线在过A点的横截面所在的平面内，玻璃砖横截面的圆心为O，在该横截面所在的平面内调节入射光线的方向，当圆形玻璃砖侧面上只有三处有光线射出时，测得入射光线与半径OA的夹角为，已知光在真空中传播的速度为。求：
（ⅰ）该玻璃砖的折射率；
（ⅱ）保持入射角不变，光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖经历的最短时间。
15．如图，矩形为一玻璃砖的截面，、．该截面内一条单色光线从点射向中点，刚好在发生全反射并直接射向点。该单色光的另一条与平行的光线从上的点（未画出）射入玻璃砖，光线经反射后直接射向点。已知真空中光速为，求
(1)玻璃砖的折射率；
(2)、的距离及光从点传播到点的时间。
16．如图所示，某棱镜的横截面为直角三角形，其折射率为
，已知，一束平行于的光射向棱镜的右侧界面，经面反射后从边射出，求：
（1）分析光线在面是否发生全反射；
（2）光线从射出时的折射角；
参考答案
1．A
【详解】
题图甲图样为明暗相间的圆环，而题图乙图样在阴影的中心有一个亮斑——泊松亮斑，故甲为光线通过圆孔后形成的衍射图样，乙为光线射到不透光的圆板上形成的衍射图样，所以A正确；BCD错误；
故选A。
2．D
【详解】
A．水中的反射光是ab两种单色光的复合光，选项A错误；
B．因b光发生了全反射，则b光的临界角小于a光，根据
可得，b光的折射率较大，则b光的频率大于a光的频率，选项B错误；
C．根据
可知，因na＜nb，a、b在水中的传播速度关系为
va>vb
选项C错误；
D．因a的频率小，波长较大，则根据
可知，用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽，选项D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．图甲可知，当驱动力的频率为f0时，系统发生共振，可知系统的固有频率为f0，选项A正确，不符合题意；
B．泊松亮斑是圆板衍射形成的图样，故B错误，符合题意。
C．图丙是薄膜干涉，条纹向空气薄膜较薄处发生弯曲，说明空气薄膜变厚，则被检测的平面在此处是凹陷的，故C正确，不符合题意；
D．图丁中当M固定不动而缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光发生了偏振现象，因为只有横波才能发生偏振，则说明光是横波，选项D正确，不符合题意。
故选B。
4．B
【详解】
A．若单缝向左平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，A错误；
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
选项B正确；
C．根据
将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，C错误；
D．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据
光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
AB．由光路图可知，a光的偏折程度最小，则a光的折射率最小，a光的频率最低，据
知，a光在真空中波长最长，故AB错误；
CD．由光路图可知，c光的偏折程度最大，c光的折射率最大；根据
c光在棱镜中传播速度最小，故C项正确，D项错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．根据光路可逆可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射反射，则即使、的距离较大时，通过玻璃砖仍可以看到、的像，故A错误；
B．光在玻璃砖界面上会发生折射，实验中不能用玻璃砖代替尺子画线，故B错误；
C．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针之间的距离太小，引起的角度会较大，所以为了减小作图误差，和的距离应适当大一些，故C正确；
D．为减小测量误差，入射角应当要尽量大一些，这样折射角也会大一些，折射现象更明显，角度的相对误差会减小，但如果入射角太大，则反射光过强，折射光太弱，不宜观察，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
根据临界角公式
可知
所以
C＜45°
则光在BC面上发生全反射，光经BC面全反射后垂直AC面由ADC进入空气，折射角大于入射角，故所有从曲面ADC射出的光线都向ADC的中央方向偏折，如图所示
屏上亮区宽度小于AC边长度，又AB边与AC边长度相等，当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，一旦越过，折射光线的交点后，亮区渐渐变大。
故选D。
8．CD
【详解】
AB．介质的折射率是表示介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角和折射角的正弦无关，A、B错误；
C．由于真空中光速是个定值，根据
可知，介质的折射率与介质中的光速成反比，C正确；
D．根据
可知，当f一定时，v与成正比，由于n与v成反比，故折射率n与波长成反比，D正确。
故选CD。
9．BDE
【详解】
A.单色光B在O1、O2的入射角相等，在O1点单色光B没有射出，在O2也不会射出，故A错误；
B.
单色光B在O1点发生全反射，A光没有发生全反射，所以A光的频率比B光的频率低，故B正确；
C.
A光的频率比B光的频率低，由
可知在玻璃中，A光的速度比B光的速度大，故C错误；
D.
由
可知在真空中，B光的波长比A光的波长短，故D正确；
E.
分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象，因为A光的波长长，A光所以产生的干涉条纹间距比B光的大，故E正确。
故选BDE。
10．BC
【详解】
A．画出光路图，由于红光经过左边中点E，又经过右边中点F，根据对称性可知，红光从AB边进入棱镜后射到BC边的中点G，发生全反射，平行于BC边射出，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以E点出射角小于红光E点的出射角；画出光路图，容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方，A错误；
B．由光路图可知，出介质时，折射率不变，由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等，所以也平行于BC边射出，B正确；
CD．由于光的速度非常大，所以可以忽略绿光和红光在介质内的路程差，可看作在介质内的路程几乎相同，由公式
可知，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以介质内绿光速度小于红光速度，则绿光在玻璃砖内传播时间长于红光，C正确D错误。
故选BC。
11．B
A
3
BC
【详解】
（1）[1]5mm的笔芯杆直径太小，很难绕，方形或三角的绕时转角处易使线硬折变形造成绕不紧密。
[2]注意精确度0.
05mm。
[3]因滑动变阻器比待测电阻小较多，限流式电压（电流）变化范围小，采用分压式。电压表内阻远远大于待测电阻，电压表采用外接法，选A。
[4]效率50%时路端电压等于内压降，内外电流又相等，可知U=1.
5V，A，结合图像知每灯I=0.
45A，可知不能超过3只。
（2）[5]入射角、折射角是光线与法线的夹角，（绝对）折射率是光线从真空或空气入射到介质的入射角、折射角正弦值之比，A错B对。cd界面，法线作错了，准确
C、D值相等，故C正确D错误。
12．BD
0.80
单缝
【详解】
(1)[1]A．此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A正确，不符合题意；
B．探究“功和速度变化关系”的实验中，实验操作正确，打出一条纸带就能进行探究，故B错误，符合题意；
C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量，才能保证小车受到的拉力等于物块的重力，故C正确，不符合题意；
D．虽然平衡了摩擦力，但摩擦力并没有消失，在物块运动的过程中有摩擦力做功，故系统机械能不守恒，所以不能用此装置验证系统机械能守恒。故D错误，符合题意。
故选BD。
(2)[2]打点计时器的交变电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点计时点，故相邻两个计数点之间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由逐差法求加速度
(3)[3]小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变单缝的方向。
[4]第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，则相邻两个亮条纹的间距
根据
得
13．（1）
；（2）cm
【详解】
①根据临界角公式
可得红光与紫光的临界角分别为
而光线在AB面上入射角i=45°，说明紫光恰好发生全反射，红光在AB面有反射，也有折射。所以AM区域的亮斑P1为红色，AN区域的亮斑P2为红色与紫色的混合色。光路图如图所示
②设折射角为r，根据折射定律
得到
由几何知识可得
解得
由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形，解得
所以
14．（ⅰ）
；（ⅱ）
【详解】
（ⅰ）根据对称性可知光在圆形玻璃砖内不会发生全反射，当圆形玻璃砖侧面上只有三处有光线射出时，三个光线出射点与圆心连线互成，作了光路图如图所示，三个出射点分别为B、C、A，则三角形ABC为等边三角形连接OA，即为折射角，根据几何关系可得
根据折射定律有
解得折射率
（ⅱ）通过分析可知光线第一次从B点射出时经历的时间最短，根据几何关系可得
光在玻璃砖里传播的速度为
则最短时间为
代入数据解得
15．(1)；(2)，。
【详解】
(1)如图所示
玻璃砖的该截面内光线从A点射到中点时，刚好在发生全反射，由于
则入射角为，则有
玻璃砖的折射率。
(2)如图所示
设从点入射的光线在边界的折射角，根据折射定律有
解得，可知，可知光线在界面发生全反射，经反射后到达点，根据几何关系有
因为
则由几何关系可得
可得光线从到经过路程
光线在玻璃砖中的传播速度为
则光线在玻璃砖内传播的时间为
16．(1)
光线在面发生了全反射；(2)
【详解】
(1)光路图如图所示
由几何关系可知光线在界面射入时入射角
由
得
根据几何性质可知光线在面上的入射角
光线在此棱镜中临界角为
由于
因此
光线在面发生了全反射。
②分析可知光线在面上的入射角
由
得
即光线从射出时的折射角为