2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册第四章光全章复习（word版含答案）

第四章光全章复习与检测同步练习能力提升--2021_2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修一
练习
一、单选题，共10小题
1．如图所示，直线OO′与上下表面平行的玻璃砖垂直且与其上表面交于N点．a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，入射点A、B到N点的距离相等，经折射后两束光相交于图中的P点．下列说法正确的是
A．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．同时增大入射角(始终小于90°)，则a光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽
2．如图所示，由a、b两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成两束，则（　　）
A．a光的频率大于b光的频率
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．两束光a、b只要满足一定的条件可以发生干涉
D．若a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也能发生全反射
3．下列说法中正确的是（　　）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的衍射现象
4．如图所示,用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝,在光屏的P点出现第3条暗条纹,已知光速为c,则P到双缝、的距离之差应为( )
A． B． C． D．
5．△OMN为等腰三棱镜玻璃的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面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
A．棱镜内a光的传播速度比b光的小
B．真空中a光的传播速度比b光的大
C．用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大一些
D．通过同一窄缝时b光的中央衍射亮条纹更宽
6．甲、乙两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图、所示，图中有一半圆玻璃砖，O是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点，折射角为。则下列说法正确的是（　　）
A．乙光以入射时一定发生全反射
B．甲光的频率比乙光的频率小
C．甲光在玻璃砖中的临界角满足
D．若绕点逆时针旋转玻璃砖，上一定能接收到甲光
7．如图所示，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．玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率
B．不断增大入射角，b光先发生全反射现象
C．在真空中a光的波长大于b光的波长
D．遇到障碍物时，a光更容易发生衍射
8．一束单色光从空气进入水中，下列说法正确的是（　　）
A．光的频率不变
B．光的传播速度变大
C．折射角大于入射角
D．入射角增大到某一角度时将会发生全反射
9．时下广受欢迎的虚拟歌手——初音未来，实际上应用了全息投影技术与大家进行真实般互动，而这项技术的重中之重就是全息照相技术，其基本原理如图所示：物体在激光照射下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而将物体光波的全部信息记录下来，底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息照片。这一过程利用光的（　　）
A．干涉现象
B．衍射现象
C．折射现象
D．色散现象
10．下列说法正确的是（　　）
A．可以利用紫外线的热效应对物体进行烘干
B．根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
C．光的偏振现象证明了光是一种纵波
D．火车以接近光速行驶时，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了
二、多选题，共3小题
11．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
12．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如图所示，则a、b两束光（ ）
A．在真空中，a光的传播速度比b光大
B．这两束光同时射向某金属，若a光能发生光电效应，则b光一定能发生光电效应
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．从零逐渐增大从水斜射入空气的入射角，b光比a光先发生全反射
13．下列提法正确的是（　　）
A．用一个三棱镜演示光的偏折现象，紫光的偏折角比红光的偏折角小
B．以相同入射角斜射到同一平行玻璃砖后，红光侧移比紫光的侧移小
C．通过同一单缝衍射装置演示单缝衍射，红光比紫光效果好
D．用同装置进行双缝干涉实验，紫光的相邻条纹间距比红光的大
E.以相同入射角从水中斜射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射
三、填空题，共3小题
14．如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为___________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是___________s≤t<___________s（不考虑反射）。
15．在北方寒冷的冬天，有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观，这时由于空气中的水蒸气在集冷的大气里凝结成了小冰晶，太阳通过冰晶折射的缘故．如图所示为太阳光照射到六角冰晶上折射的光路图，a、b是太阳光中的两种单色光，由此可以判断，冰晶对单色光a的折射率_________(填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度_________(填“大”或“小”)．如果让太阳光从水中射向空气，逐渐增大入射角，则a、b两种单色光中，单色光_________(填“a”或“b”)更容易发生全反射．
16．如图所示为直角三棱镜的截面图,一条光线平行于BC边入射,经棱镜折射后从AC边射出.已知∠A=θ=60°,该棱镜材料的折射率为____;光在棱镜中的传播速度为____(已知光在真空中的传播速度为c).
四、解答题，共4小题
17．如图所示为一透明玻璃半球，在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏．两束关于中心轴OO＇对称的激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能从球面射出．当光屏距半球上表面h1=40cm时，从球面折射出的两束光线汇聚于光屏与OO＇轴的交点，当光屏距上表面h2=70cm时，在光屏上形成半径r=40cm的圆形光斑．求该半球形玻璃的折射率．
18．如图所示为一玻璃圆柱体的截面图，其半径为R，O为圆柱截面的圆心，AB为截面圆的直径。在B点放一个能发某种单色光的点光源，它照射到直径上方的光线中，只有圆弧段AMN有光线折射出来，其中从M点折射出的光线恰好平行于AB。已知。求直线BN长度（用R、表示）。
19．如图所示，MN下方足够大的空间有一长方体玻璃介质，其折射率，玻璃介质在上边界MN是屏幕，玻璃中有一个正三棱柱的空气泡，三棱柱轴线垂直于纸面，图中竖直截面正三角形的边长，顶点C与屏幕相距，底边AB与屏幕平行，一束激光在竖直截面内垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现了两个光斑。（光在真空中的传播速度）求：
(1)该激光在玻璃介质中传播的速度；
(2)两个光斑之间的距离x。
20．如图所示为放置在水平面上的半球形玻璃砖，半径为R，下底面有镀银反射面，在底面圆心O的正上方距O点R处有一点S，现从S点发出与竖直方向成=30°角的一.束光射向玻璃球面M点，其中一部分光经M点反射后恰好水平向右传播，另一部分光折射入玻璃，经下底面第--次反射恰能按原路返回.
①该束入射光的入射角为多大；.
②求M点到SO的距离和该玻璃的折射率。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【解析】
试题分析：在真空中光的传播速度都相等，A错；折射率为入射角的正弦与折射角正弦的比值，由图可知a的折射角大于b的折射角，navb,B错；C为临界角，则，应是b光先发生全反射，C错；,因为，所以，又，所以a光干涉条纹比b光的干涉条纹宽，D正确．
考点：本题考查对光的折射和全反射的理解
2．D
【详解】
AB．在射入玻璃时，a光的折射程度较小，折射率较小，频率较低，AB错误；
C．两束光频率不同，不会发生干涉现象，C错误；
D．由
可知，a光的临界角较大，若a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也能发生全反射，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，选项A正确；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B错误；
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射引起的色散现象，选项C错误；
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，选项D错误。
故选A。
4．D
【详解】
双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹距离之差为，故D正确，ABC错误；
故选D．
【点睛】
双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．
5．C
【解析】A、 a、b两光在棱镜侧面上的入射角相同，但是b光发生全反射，说明b光的临界角小于a光的临界角，根据知，a光的折射率小，根据知a光在棱镜中的传播速度大，故A错误；
B、在真空中两单色光的传播速度相同，故B错误；
C、a光的折射率小，其波长长，根据干涉条纹间距公式，知a光的干涉条纹宽度大，故C正确；
D、a光的波长长，波动性强，通过同一窄缝时a光的中央衍射亮条纹更宽，故D错误；
故选C。
6．C
【详解】
A．对同一种介质，甲的折射率大，设全反射的临界角为，根据
可知甲的临界角小，乙的临界角大，当甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点发生折射时，乙光以入射时一定不会发生全反射，故A错误；
B．根据双缝干涉相邻亮条纹的间距公式
知甲的波长较小，乙的波长较大，所以甲的频率大，乙的频率小，故B错误；
C．对甲光有
可得
故C正确；
D．绕点逆时针旋转玻璃砖，随着的增大，甲光可能会发生全反射，所以上可能接收不到甲光，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．由图可知玻璃对a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确；
B．根据折射定律
可知a光的临界角比b光的小，逐渐增大入射角，a光先达到的临界角，则a光先发生全反射，故B错误；
C．在真空中，a、b光传播速度相同，根据
由于a光的频率大于对b光的频率，故a光的波长较小，故C错误；
D．波长越大，越容易发生衍射，故b光更容易发生衍射， 故D错误。
故选A。
8．A
【详解】
A．频率由波源决定，一束单色光从空气进入水中，光的频率不变，A正确；
B．根据可知，水的折射率较空气大，所以光进入水后的传播速度变小，B错误；
C．光从空气进入水中时，光从光疏进入光密，故折射角小于入射角，C错误；
D．当光从光密介质射入光疏介质时，才会发生全反射现象，而现在是光从空气进入水中，即从光疏进入光密，故不会发生全反射，D错误。
故选A。
9．A
【详解】
通过其原理可知，将一束激光通过分光镜分成两束，一束通过平面镜、扩束镜到达全息干板，另一束通过平面镜、扩束镜后照射物体，反射到全息干板，两束是相干光，会在全息干板上叠加形成干涉图样。
故选A。
10．D
【解析】
【详解】
红外线的热效应显著，可以利用红外线的热效应对物体进行烘干，故A错误；根据麦克斯韦的电磁理论，变化的电场周围一定可以产生磁场，但如果是均匀变化的电场会产生恒定的磁场，不会形成电磁波，故B错误；光的偏振现象证明了光是一种横波，即电磁振动矢量与传播方向垂直，故C错误；火车以接近光速行驶时，根据爱因斯坦相对论的尺缩效应，我们在地面上测得车厢前后的距离变小了，故D正确；故选D。
【点睛】
本题考查了麦克斯韦的电磁理论、光的本性、红外线的热效应、爱因斯坦狭义相对论效应等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识．
11．ADE
【详解】
岸边物体的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入鱼的眼睛，而鱼眼由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故A正确．全息照相利用光的干涉现象，选项B错误；水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故，故C错误；发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤的内芯折射率大于外壳的折射率，故D正确；海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射和全反射而产生的，故E正确．故选ADE.
12．BCD
【详解】
A．在真空中，光的传播速度相同，真空中光速为，A错误；
B．在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，频率越大的光，折射率越大，所以b光频率比a光大，这两束光同时射向某金属，若a光能发生光电效应，频率更大的b光一定能发生光电效应，B正确；
C．由折射定律 知，b光的折射率大，折射角小，C正确；
D．由全反射的临界角公式可知，b光的折射率大，全反射的临界角更小，先发生全反射，D正确。
故选BCD。
13．BCE
【详解】
A．因为紫光的折射率大于红光的折射率，所以通过三棱镜后紫光的偏折角大，故A错误；
B．以相同入射角斜射到同一平行玻璃砖，因为紫光的折射率大，则紫光偏折更厉害，如图：
则紫光的侧移大，故B正确；
C．发生明显衍射现象的条件是入射光的波长比小孔大或相差不多，红光的波长大于紫光的，所以用同一装置做单缝衍射实验时，红光效果要好些，故C正确；
D．根据
因为紫光的波长短，则紫光的干涉条纹间距小，红光的干涉条纹间距较宽，故D错误；
E．相同入射角从水中斜射向空气，因紫光的折射率大于红光，所以紫光的临界角小于红光，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射，故E正确。
故选BCE。
14．
【详解】
该单色光在玻璃板内传播的速度为
当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间
当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知
最长时间
15．小于 大 b
【分析】
根据偏折程度可确定折射率大小关系，由可分析出光线在冰晶中传播速度的关系；根据知单色光b的临界角大小关系，从而判断更容易发生全反射的光；
【详解】
解：光从空气斜射到冰晶上，由于折射率不同，由图可知，单色b光偏折较大，单色a光偏折较小，所以此冰晶对a光的折射率小于b光的折射率；
根据可知单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度大；
根据知单色光b的临界角较小，所以单色光b比单色光a更容易发生全反射．
16．
【解析】
【详解】
(1)作出完整的光路如图，
根据几何关系可知φ=∠B=30°，所以α=60°。
根据折射定律有
因为，所以
，故
则根据折射定律
(2)根据公式，有：
【点睛】
能正确的作出光路图是解本题的关键，还要知道折射定律的一些公式：,.
17．
【详解】
试题分析：光路如图所示，
设临界光线AE、BF入射后，
经E、F两点发生全反射，由几何关系可得：
又由折射定律得：
考点：考查了光的折射，光的全反射
【名师点睛】在研究光的折射问题时，首先需要根据题中信息画出光的传播路径，然后结合几何知识，光学规律解题，光的折射问题更依靠于数学手段，激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能从球面射出，在球面上恰好发生全反射，作出光路图．根据几何知识求出临界角的正弦，即可求得折射率
18．
【详解】
设光线在点发生折射对应的入射角为，折射角为。如图
则有
，
根据折射定律得
代入数据得
光线恰好在点发生全反射，则为临界角，有
如图
在等腰三角形中，的距离为
联立求得
19．(1)；(2)60cm
【详解】
(1)该激光在玻璃介质中传播的速度为
(2)画出光路图如图所示
在界面AC，a光的入射角i=60°
由光的折射定律有
代入数据可以得到：折射角
r=30°
由光的反射定律得到，反射角
i=i′=60°
由几何关系得到：是直角三角形，，
O点到光屏的距离为
故两光斑之间的距离为
20．①60°；②，
【详解】
①依照题意，光路图如图所示，C为垂足，则入射角
②设M点到直线的距离为x，由几何知识，有
解得
解得M到的距离
则玻璃的折射率
答案第1页，共2页
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