第四章 光 期末复习卷（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章 光 期末复习卷（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 578.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-26 10:58:03 | ||
图片预览
文档简介
第四章 光 学优卷
一、单选题
1．空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板1、2平行放置如图所示；一束由红蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ（0<θ<90°）入射到前块玻璃板的上表面。下列说法正确的是（ ）
A．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
B．第二块玻璃板下表而的出射光方向一定与入射光方向平行
C．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
D．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的左侧
2．若某一介质的折射率较大，那么（ ）
A．光由空气射入该介质时折射角较大 B．光由空气射入该介质时折射角较小
C．光在该介质中的速度较大 D．光在该介质中的速度较小
3．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法正确的是（ ）
A．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度
C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距
D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
4．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大（蓝光的频率大于红光的频率），则两种光（ ）
A．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大
C．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大
D．红光和蓝光可以发生稳定干涉
5．某同学在双缝干涉实验中，观察到干涉条纹间距太小，不易测量，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，该同学可以采用的方法有（ ）
A．增加单缝与双缝之间的距离 B．增大双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏的距离 D．改用频率较高的光作为入射光
6．从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是（ ）
A．a侧是红色光，b侧是紫色光
B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长
C．三棱镜对a侧光折射率小于对b侧光的折射率
D．在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度
7．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和 P2 ， 用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4 ． 在插P3和P4时，应使（ ）
A．P3只挡住P1的像
B．P4只挡住P2的像
C．P3同时挡住P1、P2的像
D．以上做法均不完备
8．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（ ）
A．①③ B．①④ C．②④ D．只有③
二、多选题
9．食品安全检验中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。以下说法中正确的是（ ）
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
10．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃砖，单色光1、2在玻璃砖中折射角分别为30°和60°，其光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．射出折射光线1和2一定是平行光
B．单色光1的波长大于单色光2的波长
C．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
D．图中单色光1、2通过玻璃砖所需的时间相等
E.单色光1从玻璃射到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃射到空气的全反射临界角
11．对如图所示的图片、示意图或实验装置，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，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
E.戊图是振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s
12．如图为单反照相机取景器的示意图。多边形为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面图，，由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射出，且在边只有a光射出，光路如图所示，则两束光（ ）
A．在真空中，a光的传播速度比b光大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光大
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较大
D．当光从水斜射入空气，入射角从零逐渐增大时，b光比a光先发生全反射
三、填空题
13．如图所示，圆筒中有一平面镜，点光源S1发的光射到平面镜上反射到筒壁上呈光斑S2 ， 当平面镜绕筒轴以角速度ω匀速转动时，光点S1在镜中的像S1′的角速度等于________ω ， 光斑S2在镜中的像S2′的角速度等于________ω ．
14．2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父．光纤由折射率为n1的内芯和折射率为n2的包层构成，则n1_______n2（填“＞”“＜”或“=”）．若光导纤维长度为L，光以入射角θ射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为________，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为________．
15．某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时（如图甲中的A），游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时（如图丙中的B），游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距d=0.5mm，双缝到屏的距离l=1m，则：
（1）图乙中游标卡尺的示数为______cm；
（2）图丁中游标卡尺的示数为______cm；
（3）所测光波的波长为______m（保留两位有效数字）。
16．如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。
（1）此后正确的操作步骤是________。
A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像
D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3
（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路图和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________（填“乙”或“丙”），所测玻璃折射率的表达式n＝________（用代表线段长度的字母ED、FG表示）。
四、解答题
17．如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求：
（1）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；
（2）距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。
18．如图，直角三角形为一棱镜的横截面，，，边的长度为。一细束光线垂直于边从边中点进入棱镜，然后平行于底边从边射出。光在空气中的传播速度为。（结果可用根号表示）
(1)求棱镜材料的折射率；
(2)光在棱镜中的传播时间。
19．如图所示，一玻璃砖的横截面为半圆形，O为圆心，半径为R，MN为直径，P为OM的中点，MN与水平放置的足够大的光屏平行，间距d=。一单色细光束垂直于玻璃砖上表面从P点射入玻璃砖，第一次从弧形表面上某点射出后到达光屏上Q点，Q点恰好在圆心O的正下方。已知光在空气中的传播速度为c。
(1)求玻璃砖的折射率n；
(2)求光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间t；
(3)光束在OM上的入射点向左移动，若入射点距圆心O为x时，光束不再从弧形表面出射（不考虑经MN反射后的光线），求x。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【解析】A．光线从第二块玻璃板中的上表面射入，在第二块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第二块玻璃板下表面一定有出射光，故A错误；
B．因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，故B正确；
C．根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，故C错误；
D．蓝光的频率大于红光的频率，所以蓝光的折射率大于红光的折射率，故玻璃对蓝光的偏折程度大，蓝光在右侧，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】AB．由可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率和入射角θ1共同决定，故A、B错误；
CD．由可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】A．由图可知，a、b光第一次进入水滴发生折射时，a光的折射角较小，即
再根据折射率公式
可得
A错误；
B．根据折射率与光在介质中传播速度的关系
可得
B错误；
C．双缝干涉相邻亮条纹间距公式
因为
则可得（把a光看成紫光，b光看成红光）
即a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，C正确；
D．a、b光在水滴中传播的速度减小，光的频率不变，由
则波长都比各自在真空中传播的波长要短，D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A. 蓝光的折射率大，根据sinC= ，从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大，故A正确；
B. 以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，由折射率的定义：可知，蓝光折射角较小．故B错误；
C. 根据v=c/n得，蓝光的折射率大，则在介质中传播的速度较小．故C错误；
D. 根据发生干涉的条件可知，红光和蓝光的频率不同，不可能发生稳定干涉．故D错误．
故选A.
5．C
【解析】
A、在双缝干涉实验中，相邻条纹间距和单缝与双缝之间的距离无关，故A错误．B、增大双缝之间的距离d，相邻条纹间距△x减小，故B错误．C、增大双缝到光屏的距离L，条纹间距△x增大，故C正确．D、频率较高的光波长较短，改用波长较短的光作为入射光，条纹间距△x减小，故D错误．故选C．
【点睛】本题考查光波的干涉条纹的间距公式，应牢记条纹间距的决定因素，不要求定量计算，但要求定性分析．
6．B
【解析】红光的折射率小于紫光的折射率，经过三棱镜，红光的偏折角小于紫光的偏折角，则b侧是红色光，a侧是紫色光．故A错误．由图知a侧光的偏折角大，三棱镜对a侧光的折射率大，a侧光的波长小．故B正确，C错误．三棱镜对a侧光的折射率大，由公式v=c/n得知，a侧光在三棱镜中传播速率小于b侧光的传播速率．故D错误．故选B．
点睛：本题是光的色散现象，从中要掌握：可见光是复色光，紫光的折射率最大，在棱镜中的速度最小，红光的折射率最小，在棱镜中的速度最大．
7．C
【解析】根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。
故选C。
8．B
【解析】①②由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式
△x=λ
可知，a光的波长长，则同一介质对a的折射率小，对b光的折射率大．根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故①正确；②错误；
③④由
sinC=
分析可知，a光的临界角较大．当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b光，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射从棱镜射出，故③错误；④正确。
故选B。
9．ACD
【解析】AB．开始时A、B的透振方向相同，将被测样品P置于A、B之间后，S发出的光经A起偏再经过样品后，振动方向转过了α角，从而与B的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；
C．为使O处光强度最强，可以将B转过一定的角度后，使B的透振方向与光经过A和P后的振动方向相同，则B转过的角度应等于α，故C正确；
D．为使O处光强度最强，也可以将A转过一定的角度后，使光经过A和P后的振动方向与开始时B的透振方向相同，则A转过的角度应等于α，故D正确。
故选ACD。
10．ADE
【解析】A．光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光线的折射角等于入射光线的入射角，因此出射光线1和2相互平行，A正确；
B．在上表面，单色光1比单色光2偏折程度大，则单色光1的折射率大，频率大，波长短，B错误；
C．根据
知，单色光1在玻璃砖中的传播速度小，C错误；
D．设入射角为i，单色光1、单色光2折射角分别为r1=30°，r2=60°，由
光在玻璃中传播距离
光在玻璃中的传播速度
可知光在玻璃中传播时间
又
sin 2r1=sin 60°=
sin 2r2=sin 120°=
所以单色光1与单色光2通过玻璃砖所需时间相等，D正确；
E．根据
知，单色光1的折射率大，则临界角小，E正确；
故选ADE。
11．BCE
【解析】A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误；
E．由振动图象可知，其振幅为A=8 cm，振动周期为T=4 s，故E正确。
故选BCE。
12．BD
【解析】A．所有光在真空中的传播速度都相等，A错误；
B．由题可知a光发生折射，b光发生了全反射，说明b光的临界角比a光的小，由
可知棱镜对b光的折射率比a光的大，由
可知在棱镜内，a光的传播速度比b光大，B正确；
C．棱镜对b光的折射率比a光的大，由
可知，以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，C错误；
D．b光的临界角比a光的小，当光从水斜射入空气，入射角从零逐渐增大时，b光的入射角先达到临界角，所以b光比a光先发生全反射，D正确。
故选BD。
13．2 4
【分析】
当平面镜绕筒轴转过θ角时，则法线也转过θ角，根据反射定律判断反射光线转过的角度．
【解析】当平面镜绕筒轴转过θ角时，则法线也转过θ角，则入射角减小θ，反射角减小θ， 因为法线也已经转过θ角，所以反射光线要旋转2θ角，故光点S1在镜中的像S1′的角速度等于2ω；即s2转动的角速度等于2ω；同理可得光斑S2在镜中的像S2′的角速度等于4ω．
【点睛】
本题主要考查学生对反射定律的掌握和理解，要求学生具有一定的空间想象能力，
14．>
【解析】
【分析】
光导纤维内芯和外套材料不同，所以具有不同的折射率．要想使光的损失最小，光在光导纤维里传播时一定要发生全反射．
【解析】发生全反射的条件是：从光密介质到光疏介质，入射角大于或等于临界角；欲使光在n1和n2的界面上发生全反射，需有n1＞n2；光在介质n1中的传播最长路程为：；传播速度为：v=c/n1； 故最长时间：；
15．1.250 1.775 6.6×10－7
【解析】（1）[1] 游标卡尺的示数为
（2）[2] 游标卡尺的示数
（3）[3]根据
根据
解得
16．BD 丙
【解析】（1）[1]此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，B、D正确。
（2）[2]能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图丙。
[3]根据折射定律
17．（1）R；（2）2.74R
【解析】（1）如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角ic时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。
i＝ic
设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有
由几何关系有
联立并利用题给条件，得
（2）设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有
nsin i1＝sin r1
设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有
由几何关系有
∠C＝r1－i1
sin i1＝
联立及题给条件得
18．(1)；(2)
【解析】(1)光垂直于边从边中点进入棱镜，光在棱镜中的传播路径如下图所示：
由几何关系可知，光在C点入射时，入射角为60°，折射角为30°，则折射率
(2)光在棱镜中的传播为
由几何关系可知
光在棱镜中传播距离为
光在棱镜中的传播时间为
19．(1)；(2)；(3)
【解析】(1)如图，光线垂直于玻璃砖上表面入射，不改变方向，假设从弧形面的A点出射，由几何关系可知，入射角β=30°，折射角α=60°
玻璃砖的折射率为
(2)由几何关系可知
PA=， AQ=R
设光在玻璃砖中的传播速度为v，有
光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间为
联立方程可得
(3)设入射点距圆心O为x0时，光束刚好不从弧形表面出射，即光束在弧形表面发生全反射，全反射的临界角为C，有
由几何关系可知
可得
故时，光束不再从弧形表面出射答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板1、2平行放置如图所示；一束由红蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ（0<θ<90°）入射到前块玻璃板的上表面。下列说法正确的是（ ）
A．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
B．第二块玻璃板下表而的出射光方向一定与入射光方向平行
C．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
D．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的左侧
2．若某一介质的折射率较大，那么（ ）
A．光由空气射入该介质时折射角较大 B．光由空气射入该介质时折射角较小
C．光在该介质中的速度较大 D．光在该介质中的速度较小
3．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法正确的是（ ）
A．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度
C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距
D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
4．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大（蓝光的频率大于红光的频率），则两种光（ ）
A．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大
C．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大
D．红光和蓝光可以发生稳定干涉
5．某同学在双缝干涉实验中，观察到干涉条纹间距太小，不易测量，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，该同学可以采用的方法有（ ）
A．增加单缝与双缝之间的距离 B．增大双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏的距离 D．改用频率较高的光作为入射光
6．从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是（ ）
A．a侧是红色光，b侧是紫色光
B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长
C．三棱镜对a侧光折射率小于对b侧光的折射率
D．在三棱镜中a侧光的传播速度大于b侧光的传播速度
7．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和 P2 ， 用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4 ． 在插P3和P4时，应使（ ）
A．P3只挡住P1的像
B．P4只挡住P2的像
C．P3同时挡住P1、P2的像
D．以上做法均不完备
8．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（ ）
A．①③ B．①④ C．②④ D．只有③
二、多选题
9．食品安全检验中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。以下说法中正确的是（ ）
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
10．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚平行玻璃砖，单色光1、2在玻璃砖中折射角分别为30°和60°，其光路如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．射出折射光线1和2一定是平行光
B．单色光1的波长大于单色光2的波长
C．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
D．图中单色光1、2通过玻璃砖所需的时间相等
E.单色光1从玻璃射到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃射到空气的全反射临界角
11．对如图所示的图片、示意图或实验装置，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，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
E.戊图是振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s
12．如图为单反照相机取景器的示意图。多边形为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面图，，由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射出，且在边只有a光射出，光路如图所示，则两束光（ ）
A．在真空中，a光的传播速度比b光大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光大
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较大
D．当光从水斜射入空气，入射角从零逐渐增大时，b光比a光先发生全反射
三、填空题
13．如图所示，圆筒中有一平面镜，点光源S1发的光射到平面镜上反射到筒壁上呈光斑S2 ， 当平面镜绕筒轴以角速度ω匀速转动时，光点S1在镜中的像S1′的角速度等于________ω ， 光斑S2在镜中的像S2′的角速度等于________ω ．
14．2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父．光纤由折射率为n1的内芯和折射率为n2的包层构成，则n1_______n2（填“＞”“＜”或“=”）．若光导纤维长度为L，光以入射角θ射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为________，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为________．
15．某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时（如图甲中的A），游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时（如图丙中的B），游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距d=0.5mm，双缝到屏的距离l=1m，则：
（1）图乙中游标卡尺的示数为______cm；
（2）图丁中游标卡尺的示数为______cm；
（3）所测光波的波长为______m（保留两位有效数字）。
16．如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。
（1）此后正确的操作步骤是________。
A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像
D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3
（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路图和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________（填“乙”或“丙”），所测玻璃折射率的表达式n＝________（用代表线段长度的字母ED、FG表示）。
四、解答题
17．如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。求：
（1）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；
（2）距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。
18．如图，直角三角形为一棱镜的横截面，，，边的长度为。一细束光线垂直于边从边中点进入棱镜，然后平行于底边从边射出。光在空气中的传播速度为。（结果可用根号表示）
(1)求棱镜材料的折射率；
(2)光在棱镜中的传播时间。
19．如图所示，一玻璃砖的横截面为半圆形，O为圆心，半径为R，MN为直径，P为OM的中点，MN与水平放置的足够大的光屏平行，间距d=。一单色细光束垂直于玻璃砖上表面从P点射入玻璃砖，第一次从弧形表面上某点射出后到达光屏上Q点，Q点恰好在圆心O的正下方。已知光在空气中的传播速度为c。
(1)求玻璃砖的折射率n；
(2)求光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间t；
(3)光束在OM上的入射点向左移动，若入射点距圆心O为x时，光束不再从弧形表面出射（不考虑经MN反射后的光线），求x。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．B
【解析】A．光线从第二块玻璃板中的上表面射入，在第二块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第二块玻璃板下表面一定有出射光，故A错误；
B．因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，故B正确；
C．根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，故C错误；
D．蓝光的频率大于红光的频率，所以蓝光的折射率大于红光的折射率，故玻璃对蓝光的偏折程度大，蓝光在右侧，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】AB．由可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率和入射角θ1共同决定，故A、B错误；
CD．由可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错误，D正确。
故选D。
3．C
【解析】A．由图可知，a、b光第一次进入水滴发生折射时，a光的折射角较小，即
再根据折射率公式
可得
A错误；
B．根据折射率与光在介质中传播速度的关系
可得
B错误；
C．双缝干涉相邻亮条纹间距公式
因为
则可得（把a光看成紫光，b光看成红光）
即a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，C正确；
D．a、b光在水滴中传播的速度减小，光的频率不变，由
则波长都比各自在真空中传播的波长要短，D错误。
故选C。
4．A
【解析】
A. 蓝光的折射率大，根据sinC= ，从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大，故A正确；
B. 以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，由折射率的定义：可知，蓝光折射角较小．故B错误；
C. 根据v=c/n得，蓝光的折射率大，则在介质中传播的速度较小．故C错误；
D. 根据发生干涉的条件可知，红光和蓝光的频率不同，不可能发生稳定干涉．故D错误．
故选A.
5．C
【解析】
A、在双缝干涉实验中，相邻条纹间距和单缝与双缝之间的距离无关，故A错误．B、增大双缝之间的距离d，相邻条纹间距△x减小，故B错误．C、增大双缝到光屏的距离L，条纹间距△x增大，故C正确．D、频率较高的光波长较短，改用波长较短的光作为入射光，条纹间距△x减小，故D错误．故选C．
【点睛】本题考查光波的干涉条纹的间距公式，应牢记条纹间距的决定因素，不要求定量计算，但要求定性分析．
6．B
【解析】红光的折射率小于紫光的折射率，经过三棱镜，红光的偏折角小于紫光的偏折角，则b侧是红色光，a侧是紫色光．故A错误．由图知a侧光的偏折角大，三棱镜对a侧光的折射率大，a侧光的波长小．故B正确，C错误．三棱镜对a侧光的折射率大，由公式v=c/n得知，a侧光在三棱镜中传播速率小于b侧光的传播速率．故D错误．故选B．
点睛：本题是光的色散现象，从中要掌握：可见光是复色光，紫光的折射率最大，在棱镜中的速度最小，红光的折射率最小，在棱镜中的速度最大．
7．C
【解析】根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。
故选C。
8．B
【解析】①②由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式
△x=λ
可知，a光的波长长，则同一介质对a的折射率小，对b光的折射率大．根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故①正确；②错误；
③④由
sinC=
分析可知，a光的临界角较大．当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b光，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射从棱镜射出，故③错误；④正确。
故选B。
9．ACD
【解析】AB．开始时A、B的透振方向相同，将被测样品P置于A、B之间后，S发出的光经A起偏再经过样品后，振动方向转过了α角，从而与B的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；
C．为使O处光强度最强，可以将B转过一定的角度后，使B的透振方向与光经过A和P后的振动方向相同，则B转过的角度应等于α，故C正确；
D．为使O处光强度最强，也可以将A转过一定的角度后，使光经过A和P后的振动方向与开始时B的透振方向相同，则A转过的角度应等于α，故D正确。
故选ACD。
10．ADE
【解析】A．光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，由光路可逆性原理可知，出射光线的折射角等于入射光线的入射角，因此出射光线1和2相互平行，A正确；
B．在上表面，单色光1比单色光2偏折程度大，则单色光1的折射率大，频率大，波长短，B错误；
C．根据
知，单色光1在玻璃砖中的传播速度小，C错误；
D．设入射角为i，单色光1、单色光2折射角分别为r1=30°，r2=60°，由
光在玻璃中传播距离
光在玻璃中的传播速度
可知光在玻璃中传播时间
又
sin 2r1=sin 60°=
sin 2r2=sin 120°=
所以单色光1与单色光2通过玻璃砖所需时间相等，D正确；
E．根据
知，单色光1的折射率大，则临界角小，E正确；
故选ADE。
11．BCE
【解析】A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误；
E．由振动图象可知，其振幅为A=8 cm，振动周期为T=4 s，故E正确。
故选BCE。
12．BD
【解析】A．所有光在真空中的传播速度都相等，A错误；
B．由题可知a光发生折射，b光发生了全反射，说明b光的临界角比a光的小，由
可知棱镜对b光的折射率比a光的大，由
可知在棱镜内，a光的传播速度比b光大，B正确；
C．棱镜对b光的折射率比a光的大，由
可知，以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，C错误；
D．b光的临界角比a光的小，当光从水斜射入空气，入射角从零逐渐增大时，b光的入射角先达到临界角，所以b光比a光先发生全反射，D正确。
故选BD。
13．2 4
【分析】
当平面镜绕筒轴转过θ角时，则法线也转过θ角，根据反射定律判断反射光线转过的角度．
【解析】当平面镜绕筒轴转过θ角时，则法线也转过θ角，则入射角减小θ，反射角减小θ， 因为法线也已经转过θ角，所以反射光线要旋转2θ角，故光点S1在镜中的像S1′的角速度等于2ω；即s2转动的角速度等于2ω；同理可得光斑S2在镜中的像S2′的角速度等于4ω．
【点睛】
本题主要考查学生对反射定律的掌握和理解，要求学生具有一定的空间想象能力，
14．>
【解析】
【分析】
光导纤维内芯和外套材料不同，所以具有不同的折射率．要想使光的损失最小，光在光导纤维里传播时一定要发生全反射．
【解析】发生全反射的条件是：从光密介质到光疏介质，入射角大于或等于临界角；欲使光在n1和n2的界面上发生全反射，需有n1＞n2；光在介质n1中的传播最长路程为：；传播速度为：v=c/n1； 故最长时间：；
15．1.250 1.775 6.6×10－7
【解析】（1）[1] 游标卡尺的示数为
（2）[2] 游标卡尺的示数
（3）[3]根据
根据
解得
16．BD 丙
【解析】（1）[1]此后正确的操作步骤是：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3，B、D正确。
（2）[2]能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图丙。
[3]根据折射定律
17．（1）R；（2）2.74R
【解析】（1）如图，从底面上A处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i，当i等于全反射临界角ic时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l。
i＝ic
设n是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有
由几何关系有
联立并利用题给条件，得
（2）设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有
nsin i1＝sin r1
设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有
由几何关系有
∠C＝r1－i1
sin i1＝
联立及题给条件得
18．(1)；(2)
【解析】(1)光垂直于边从边中点进入棱镜，光在棱镜中的传播路径如下图所示：
由几何关系可知，光在C点入射时，入射角为60°，折射角为30°，则折射率
(2)光在棱镜中的传播为
由几何关系可知
光在棱镜中传播距离为
光在棱镜中的传播时间为
19．(1)；(2)；(3)
【解析】(1)如图，光线垂直于玻璃砖上表面入射，不改变方向，假设从弧形面的A点出射，由几何关系可知，入射角β=30°，折射角α=60°
玻璃砖的折射率为
(2)由几何关系可知
PA=， AQ=R
设光在玻璃砖中的传播速度为v，有
光束从OM上的P点到达光屏上的Q点所用的时间为
联立方程可得
(3)设入射点距圆心O为x0时，光束刚好不从弧形表面出射，即光束在弧形表面发生全反射，全反射的临界角为C，有
由几何关系可知
可得
故时，光束不再从弧形表面出射答案第1页，共2页
答案第1页，共2页