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 期末过关测试卷(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 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 期末过关测试卷(Word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 301.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-28 14:49:39 | ||
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文档简介
2021-2022学年高二物理上选择性必修一（人教版2019）
第四章 光 期末过关测试卷
一、单选题
1．劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释,其中正确的是( )
A．空气泡对光线有会聚作用,因而较亮
B．空气泡对光线有发散作用,因而较亮
C．从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮
D．从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮
2．某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有a和b两束单色光射向光屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是（ ）
A．单色光a的波长小于单色光b的波长
B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度
C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间
D．在光束SA绕圆心O逆时针转动的过程中，在光屏P上最早消失的是a光
3．如图所示中分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )．
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
4．如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，下列说法中正确的是（ ）
A．a种色光为紫光
B．在三棱镜中a光的传播速度最大
C．在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最大
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，屏上最终只有a光
5．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
6．下图是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹。设直线S1P1的长度为γ1，S2P1的长度为γ2，则γ2-γ1等于（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示为一内侧面与外侧面平行、中间部分为空气的三棱镜．将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行于底边的方向入射到面上，光从面射出，在图示出射光线中（光线②平行于边）正确的是
A．只能是① B．只能是②
C．只能是 ③ D．①②③都有可能
8．abc为一全反射棱镜，它的横截面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），则( )
A．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出
C．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
二、多选题
9．下列说法中正确的是( )
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关
D．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同
E．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点
10．下列说法正确的是_____（填正确答案标号）
A．红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
B．夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置低
C．白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
D．红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大
E．光纤通信利用了全面反射原理，光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率
11．下列说法正确的是_______．
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率编号就能知道血流的速度，这种方法熟称“彩超“
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
E．狭义相对论表明物体运动时的质量总是要小于其静止时的质量
12．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示。对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（ ）
A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，P1和P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当取大一些
C．若P1、P2的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D．若P1、P2连线与法线NN′夹角过大，有可能在bb′面上发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像。
三、实验题
13．2009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________．
14．如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定驶璃砖的界面aa′和bb′。0为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有___________。（填选项前的字母）
A．插上大头针P3，使P3仅挡住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和P1、P2的像
D．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接O、O′。测量图1中角α和角β的大小，则玻璃的折射率n=___________。
(3)如图2所示，若该同学在实验中将玻璃砖的界面aa′和bb′的间距画得过宽，其他操作正确，图2中甲图的折射率的测量值___________准确值；乙图的折射率的测量值___________准确值。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
四、解答题
15．半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直。一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为，求：
（1）此玻璃的折射率；
（2）当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个。
16．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。
17．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。
18．如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出.若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等，
(ⅰ)求三棱镜的折射率；
(ⅱ)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程.(不考虑多次反射)
19．图示为用玻璃做成的一块棱镜的截面图，其中ABOD是矩形，OCD是半径为R的四分之一圆弧，圆心为O．一条光线从AB面上的某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点，光路图如图所示，求：
①求该棱镜的折射率n；
②求光线在该棱镜中传播的速度大小v（已知光在空气中的传播速度c＝3.0×108m/s）．
试卷第页，共页
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参考答案：
1．D
【解析】
水中的空气泡看上去比较亮是全反射的缘故，发生全反射的条件是光从光密媒质射入光疏媒质，故D正确．
2．B
【解析】
A．由图知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A错误；
BC．由知，b光在玻璃砖中传播速度较小，时间较长，故B正确C错误；
D．由知a光的临界角较大，b光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光，D错误。
故选B。
3．D
【解析】
入射角大于折射角，可见介质1为光疏介质，介质2为光密介质，由 ，，可知，3与1的频率相等，波速、波长均不等，2与1的波长、频率相等，波速相等，故D正确ABC错误。
故选D。
4．B
【解析】
A．因为紫光的折射率最大，故c为紫光，选项A错误；
B．因为a光为黄光，折射率最小，根据可知，在三棱镜中a光的传播速度最大，选项B正确；
C．c光的频率最大，故波长最小，根据可知，在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最小，选项C错误；
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，三种光在AC面上的入射角变大，因为∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，故ab两种光先后在AC面发生全反射，而c光不能发生全反射，故从AC面射出的只有c光，故屏上最终只有c光，选项D错误；
故选B。
5．D
【解析】
A．小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A错误；
B．由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B错误；
CD．光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C错误，D正确．
6．B
【解析】
【分析】
根据干涉发生条件，当光到达光屏的光程差等于波长的整数倍时在光屏上产生亮条纹，
0号亮纹是两束光同时到达的位置，光程差为0，1级亮纹是两束光相差一倍波长，依此类推，所以有
γ2-γ1=10
故选B。
7．B
【解析】
由几何光路图，穿过平行玻璃砖后光线与入射光线平行，但光会发生测移，B对；ACD错误
8．A
【解析】
AB．入射光线顺时针偏转时，经ac面的折射，光线以小于45°角射到ab面上。开始时，偏转角越大，ab面上光线的入射角就越小，当偏转到某一角度时，光线将垂直入射到ab面，入射角为0°；在此之后，光线的入射角将变大。按题目所给的条件，开始时ab面上没有光线射出，即棱镜的临界角小于或等于45°，因此在顺时针偏转过程中，当偏转到一定的程度时，光线对ab面的入射角会小于临界角，此时有光线穿出ab面。进一步考虑哪一种光线先射出ab面。在组成白光的七种色光中，玻璃对红光的折射率最小，红光经ac面后的方向改变最小，对ab面的入射角改变最大，即红光在几种色光中入射角最小。从折射率最小还可得出的另一结论，即光的全反射角最大。将这两点结合起来，可知在相同条件下，红光的全反射角最大而入射角最小，因此将最先射出。故A正确，B错误；
CD．入射光线逆时针偏转时，这时将发现偏转后光线对ab面的入射角增大了，根本不可能射出ab面，故CD错误。
故选A。
9．BCE
【解析】
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅有关，与振动的频率无关，故A错误；
B. 全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位，有立体感，故B正确；
C. 根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故C正确；
D. 在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度是相同的，故D错误；
E. 医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点，故E正确．
故选BCE
点睛：振幅反映了振动的强弱；全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位；机械波的产生条件是机械振动和介质．
10．ADE
【解析】
A.根据，红光由空气进入水中，波长变短，但颜色不变，故A正确；
B.根据光的折射的原理可知，星星发射的光在进入地球的大气时，由折射率小的密度小的高考进入时，折射光线向法线靠近，所以夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置高．故B错误；
C.白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的折射造成的色散现象，选项C错误；
D.红红光的折射率比紫光小，根据可知，红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大，选项D正确；
E.光纤通信利用了全面反射原理，光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，从而使得光线能在光纤内部发生全反射，选项E正确；故选ADE.
11．BCD
【解析】
试题分析：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动，选项A错误；含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散，选项B正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率编号就能知道血流的速度，这是多普勒效应的应用，称为“彩超“，选项C正确；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场，选项D正确；当由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故E错误；故选BCD.
考点：简谐振动；光的色散；多普勒效应；麦克斯韦电磁理论；狭义相对论.
12．AB
【解析】
A．A、B折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，A正确；
B．入射角θ1即P1和P2的连线与法线的夹角尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，B正确；
C．根据光路可逆性原理可知，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，则即使P1、P2的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像，C错误；
D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，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，D错误。
故选AB。
【点睛】
用插针法测定玻璃砖折射率时，大头针间的距离和入射角都应适当大些，可减小角度引起的相对误差，提高精度。
13． BC 偏小 偏小
【解析】
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。故选BC。
(2) 玻璃的折射率
(3)将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致α角偏大，由于
故折射率的测量值将偏小；
如图所示，实线是实际光线，红色虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，从bb′射出时的折射角β不受影响，但测得的入射角比真实的折射角α偏大，因此测得的折射率偏小。
14．（1）；（2）
【解析】
（1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如下图所示
由几何关系得
根据题意两光斑间的距离为，所以可知L2＝R，由几何关系知β＝45°，根据折射定律得，此玻璃的折射率为
（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射，由可得，临界角大小为
即当时，光屏上恰好只剩下一个光斑。
15．(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
16．(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
17．（i）三棱镜的折射率为．（ii）三棱镜的AC边无光线透出．
【解析】
试题分析：（1）光线在AB面上的入射角为60°．因为光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．知光线在AB面上的折射角等于光线在BC面上的入射角．根据几何关系知，光线在AB面上的折射角为30°．
根据，解得．
（2）光线在AC面上的入射角为60°．，因为，光线在AC面上发生全反射，无光线透出．
考点：考查了光的折射，全反射
【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．
18．①；② ×108m/s。
【解析】
①光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，有：
光线在AB界面上发生折射，折射角
由折射定律得
联立以上各式，代入数据解得
②光在棱镜中传播的速度
m/s
【点睛】
本题的突破口是“光线进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点”根据全反射临界角公式由、折射定律、光速公式相结合进行处理．
19． >
【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．
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：；
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第四章 光 期末过关测试卷
一、单选题
1．劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释,其中正确的是( )
A．空气泡对光线有会聚作用,因而较亮
B．空气泡对光线有发散作用,因而较亮
C．从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮
D．从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮
2．某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有a和b两束单色光射向光屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是（ ）
A．单色光a的波长小于单色光b的波长
B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度
C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间
D．在光束SA绕圆心O逆时针转动的过程中，在光屏P上最早消失的是a光
3．如图所示中分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )．
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
4．如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，下列说法中正确的是（ ）
A．a种色光为紫光
B．在三棱镜中a光的传播速度最大
C．在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最大
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，屏上最终只有a光
5．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
6．下图是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹。设直线S1P1的长度为γ1，S2P1的长度为γ2，则γ2-γ1等于（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示为一内侧面与外侧面平行、中间部分为空气的三棱镜．将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行于底边的方向入射到面上，光从面射出，在图示出射光线中（光线②平行于边）正确的是
A．只能是① B．只能是②
C．只能是 ③ D．①②③都有可能
8．abc为一全反射棱镜，它的横截面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），则( )
A．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出
C．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
二、多选题
9．下列说法中正确的是( )
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振动的频率有关
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关
D．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同
E．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点
10．下列说法正确的是_____（填正确答案标号）
A．红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
B．夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置低
C．白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
D．红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大
E．光纤通信利用了全面反射原理，光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率
11．下列说法正确的是_______．
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率编号就能知道血流的速度，这种方法熟称“彩超“
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
E．狭义相对论表明物体运动时的质量总是要小于其静止时的质量
12．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示。对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是（ ）
A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，P1和P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当取大一些
C．若P1、P2的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D．若P1、P2连线与法线NN′夹角过大，有可能在bb′面上发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像。
三、实验题
13．2009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________．
14．如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定驶璃砖的界面aa′和bb′。0为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有___________。（填选项前的字母）
A．插上大头针P3，使P3仅挡住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和P1、P2的像
D．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像
(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接O、O′。测量图1中角α和角β的大小，则玻璃的折射率n=___________。
(3)如图2所示，若该同学在实验中将玻璃砖的界面aa′和bb′的间距画得过宽，其他操作正确，图2中甲图的折射率的测量值___________准确值；乙图的折射率的测量值___________准确值。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
四、解答题
15．半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直。一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为，求：
（1）此玻璃的折射率；
（2）当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个。
16．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。
17．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。
18．如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出.若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等，
(ⅰ)求三棱镜的折射率；
(ⅱ)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程.(不考虑多次反射)
19．图示为用玻璃做成的一块棱镜的截面图，其中ABOD是矩形，OCD是半径为R的四分之一圆弧，圆心为O．一条光线从AB面上的某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点，光路图如图所示，求：
①求该棱镜的折射率n；
②求光线在该棱镜中传播的速度大小v（已知光在空气中的传播速度c＝3.0×108m/s）．
试卷第页，共页
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参考答案：
1．D
【解析】
水中的空气泡看上去比较亮是全反射的缘故，发生全反射的条件是光从光密媒质射入光疏媒质，故D正确．
2．B
【解析】
A．由图知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A错误；
BC．由知，b光在玻璃砖中传播速度较小，时间较长，故B正确C错误；
D．由知a光的临界角较大，b光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光，D错误。
故选B。
3．D
【解析】
入射角大于折射角，可见介质1为光疏介质，介质2为光密介质，由 ，，可知，3与1的频率相等，波速、波长均不等，2与1的波长、频率相等，波速相等，故D正确ABC错误。
故选D。
4．B
【解析】
A．因为紫光的折射率最大，故c为紫光，选项A错误；
B．因为a光为黄光，折射率最小，根据可知，在三棱镜中a光的传播速度最大，选项B正确；
C．c光的频率最大，故波长最小，根据可知，在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最小，选项C错误；
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，三种光在AC面上的入射角变大，因为∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，故ab两种光先后在AC面发生全反射，而c光不能发生全反射，故从AC面射出的只有c光，故屏上最终只有c光，选项D错误；
故选B。
5．D
【解析】
A．小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A错误；
B．由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B错误；
CD．光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C错误，D正确．
6．B
【解析】
【分析】
根据干涉发生条件，当光到达光屏的光程差等于波长的整数倍时在光屏上产生亮条纹，
0号亮纹是两束光同时到达的位置，光程差为0，1级亮纹是两束光相差一倍波长，依此类推，所以有
γ2-γ1=10
故选B。
7．B
【解析】
由几何光路图，穿过平行玻璃砖后光线与入射光线平行，但光会发生测移，B对；ACD错误
8．A
【解析】
AB．入射光线顺时针偏转时，经ac面的折射，光线以小于45°角射到ab面上。开始时，偏转角越大，ab面上光线的入射角就越小，当偏转到某一角度时，光线将垂直入射到ab面，入射角为0°；在此之后，光线的入射角将变大。按题目所给的条件，开始时ab面上没有光线射出，即棱镜的临界角小于或等于45°，因此在顺时针偏转过程中，当偏转到一定的程度时，光线对ab面的入射角会小于临界角，此时有光线穿出ab面。进一步考虑哪一种光线先射出ab面。在组成白光的七种色光中，玻璃对红光的折射率最小，红光经ac面后的方向改变最小，对ab面的入射角改变最大，即红光在几种色光中入射角最小。从折射率最小还可得出的另一结论，即光的全反射角最大。将这两点结合起来，可知在相同条件下，红光的全反射角最大而入射角最小，因此将最先射出。故A正确，B错误；
CD．入射光线逆时针偏转时，这时将发现偏转后光线对ab面的入射角增大了，根本不可能射出ab面，故CD错误。
故选A。
9．BCE
【解析】
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅有关，与振动的频率无关，故A错误；
B. 全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位，有立体感，故B正确；
C. 根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故C正确；
D. 在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度是相同的，故D错误；
E. 医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点，故E正确．
故选BCE
点睛：振幅反映了振动的强弱；全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位；机械波的产生条件是机械振动和介质．
10．ADE
【解析】
A.根据，红光由空气进入水中，波长变短，但颜色不变，故A正确；
B.根据光的折射的原理可知，星星发射的光在进入地球的大气时，由折射率小的密度小的高考进入时，折射光线向法线靠近，所以夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置高．故B错误；
C.白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的折射造成的色散现象，选项C错误；
D.红红光的折射率比紫光小，根据可知，红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大，选项D正确；
E.光纤通信利用了全面反射原理，光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，从而使得光线能在光纤内部发生全反射，选项E正确；故选ADE.
11．BCD
【解析】
试题分析：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动，选项A错误；含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散，选项B正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率编号就能知道血流的速度，这是多普勒效应的应用，称为“彩超“，选项C正确；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场，选项D正确；当由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故E错误；故选BCD.
考点：简谐振动；光的色散；多普勒效应；麦克斯韦电磁理论；狭义相对论.
12．AB
【解析】
A．A、B折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，A正确；
B．入射角θ1即P1和P2的连线与法线的夹角尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，B正确；
C．根据光路可逆性原理可知，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，则即使P1、P2的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像，C错误；
D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，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，D错误。
故选AB。
【点睛】
用插针法测定玻璃砖折射率时，大头针间的距离和入射角都应适当大些，可减小角度引起的相对误差，提高精度。
13． BC 偏小 偏小
【解析】
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。故选BC。
(2) 玻璃的折射率
(3)将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致α角偏大，由于
故折射率的测量值将偏小；
如图所示，实线是实际光线，红色虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，从bb′射出时的折射角β不受影响，但测得的入射角比真实的折射角α偏大，因此测得的折射率偏小。
14．（1）；（2）
【解析】
（1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如下图所示
由几何关系得
根据题意两光斑间的距离为，所以可知L2＝R，由几何关系知β＝45°，根据折射定律得，此玻璃的折射率为
（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射，由可得，临界角大小为
即当时，光屏上恰好只剩下一个光斑。
15．(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
16．(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
17．（i）三棱镜的折射率为．（ii）三棱镜的AC边无光线透出．
【解析】
试题分析：（1）光线在AB面上的入射角为60°．因为光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．知光线在AB面上的折射角等于光线在BC面上的入射角．根据几何关系知，光线在AB面上的折射角为30°．
根据，解得．
（2）光线在AC面上的入射角为60°．，因为，光线在AC面上发生全反射，无光线透出．
考点：考查了光的折射，全反射
【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．
18．①；② ×108m/s。
【解析】
①光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，有：
光线在AB界面上发生折射，折射角
由折射定律得
联立以上各式，代入数据解得
②光在棱镜中传播的速度
m/s
【点睛】
本题的突破口是“光线进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点”根据全反射临界角公式由、折射定律、光速公式相结合进行处理．
19． >
【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．
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：；
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