人教版高中物理选修一 第4章 光 复习提升(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修一 第4章 光 复习提升(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 479.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-09 05:59:11 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修一 第4章 光 复习提升
一、单项选择题（共3小题；共12分）
1. 如图所示，眼睛在 处看到鱼在水中的 处。若从 处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出
A. 的下方 B. 的上方 C. 处 D. 无法确定
2. 如图所示，一条光线由空气射到半圆形玻璃砖平直表面的圆心处，玻璃砖的半圆表面（反射面）镀有银，则下列光路图能正确、完整地表示光线行进过程的是
A. B.
C. D.
3. 如图所示是一竖立的肥皂薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是
A. 干涉条纹的产生是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B. 观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，薄膜上的干涉条纹是水平的
C. 观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面内转过 度角，则条纹将变成竖直的
D. 用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
二、双项选择题（共1小题；共4分）
4. 光从某种玻璃中射向空气，入射角 从零开始增大到某一值的过程中，折射角 也随之增大，则下列说法正确的是
A. 比值 不变 B. 比值 是一个大于 的常数
C. 比值 不变 D. 比值 是一个小于 的常数
三、填空题（共1小题；共6分）
5. 平行玻璃砖底面涂有反射层，一束由 、 两种单色光组成的复合光以 入射角斜射到玻璃砖的上表面，经折射、反射再折射的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射，则玻璃砖对单色光 （填“”或“”）的折射率大，单色光 （填“”或“”）在玻璃砖中传播的时间长；两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互 （填“平行”或“不平行”）。
四、解答题（共3小题；共39分）
6. 半径为 的半圆柱体玻璃砖，截面如图所示， 为圆心，已知玻璃的折射率为 。一束光以与 边成 角的方向射向半圆柱体玻璃砖，求能从 射出的光束的宽度。
7. 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面 镀银（图中粗线）， 表示半圆截面的圆心。一束光线在横截面内从 点入射，经过 面反射后从 点射出。已知光线在 点的入射角为 ，，。求：
（1）光线在 点的折射角。
（2）透明物体的折射率。
8. 光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 。在抽制光纤时，为检测材料是否合格，将样品材料用模具制成半径为 的半圆柱体，如图所示，再用一束可以转动的光束 沿截面半径射向材料的 点，当 时屏上只有一个光点，就说明材料合格。
（1）写出质检人员推断的原理；
（2）写出公司规定“光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 ”的原因。
五、实验题（共1小题；共14分）
9. 如图甲所示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置。
（1）光具座上放置的光学元件依次为①光源（白炽灯）、② 、③ 、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取 或 的方法。
（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第 条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第 条亮条纹的中央，手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距为 （计算结果保留三位小数）。
（3）如果双缝的间距为 、双缝和光屏之间的距离为 ，则待测光的波长为 （计算结果保留三位有效数字）。
（4）如果将图甲中①光源（白炽灯）换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是 （选填数字代号）。
答案
第一部分
1. C
【解析】人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从 处向 处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上，选C。
2. D
【解析】光线在圆心处发生折射和反射，折射光线进入玻璃砖，经半圆表面反射后沿原路返回；光从玻璃射向空气时，在界面上发生反射和折射。故A、B、C错误，D正确。
3. C
【解析】由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形状，干涉条纹是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故A说法正确；观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜干涉是等厚干涉，同一条纹对应的薄膜厚度相同，故条纹是水平的，B说法正确，C说法错误；其他条件相同时，干涉条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长较长，故用黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距较大，用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距较小，故D说法正确。
第二部分
4. C， D
【解析】由题意知，入射角为 ，折射角为 ，由于光从玻璃中射向空气，所以玻璃的折射率为 ，当入射角增大时，折射率 不变，可知 也不变，C正确。由于折射角 变化比 快，所以比值 是变化的，故A错误。因为光从玻璃射入空气时，入射角小于折角，即 ，则 ，所以 ；根据折射定律有 ， 是常数，可知 是一个小于 的常数，故B错误，D正确。
第三部分
5. ；；平行
【解析】由图可知，单色光 偏折的程度大，因此玻璃砖对单色光 的折射率大。设光在玻璃砖上表面发生折射时的折射角为 ，则 ；设玻璃砖的厚度为 ，则光在玻璃砖中传播的路程 ，传播的时间 ，由此可知，折射角越小，光的传播时间越长，故单色光 在玻璃砖中传播的时间长。根据光路可逆和对称性可知，两束光从玻璃砖出射后相互平行。
第四部分
6.
【解析】玻璃的折射率为 ，故光由玻璃射向空气时发生全反射的临界角 。如图所示，进入玻璃中的光线①沿半径方向直达圆心 ，且入射角等于临界角，恰好在 点发生全反射。光线①左侧的光线（如光线②）发生折射后，射在 上发生全反射，不能从 面射出。光线①右侧的光线发生折射后，射到 上的入射角均小于临界角，能从 面上射出。最右边射向玻璃砖的光线③与玻璃砖相切，入射角 ，由折射定律知 ，则 ，故光线③射入玻璃砖后将垂直 从 面上的 点射出。所以在 面上射出的光束宽度 。
7. （1）
【解析】如答图所示，透明物体内部的光路为折线 ， 、 点相对于底面 对称 、 和 三点共线。设在 点处，光的入射角为 ，折射角为 ，，。根据题意有 。由几何关系得，，于是 ，且 ，由各式得 。
（2）
【解析】根据折射率公式有 ，
得 。
8. （1） 光束 射向 点后，当 较大时，在 点同时发生折射和反射，在屏上出现 和 两个光斑；减小 时， 逐渐变大，由折射定律可知 也增大；当 增大到临界角时折射光线消失，屏上只有光斑 ；由临界角公式 得 。因此，在 时，屏上只有一个光点，就说明材料是合格的。
（2） 取一段光纤，若任意一束光 从端面中心 点以 角入射，经端面折射后到达 点，若能在 点发生全射，就可实现光信号的传输。
在 点，有
在 点刚好发生全反射时，有
由于 ，可得
当 角接近 时折射光还能在 点发生全反射，需要 。
第五部分
9. （1） 滤光片；单缝；增大双缝到光屏的距离（或选用较长的遮光筒）；减小双缝之间的距离
【解析】首先需要获取单色光，所以在光源后面需要有滤光片；然后需要获取线光源，后面需要有单缝；根据 可知，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可增大双缝到光屏的距离（或选用较长的遮光筒）或减小双缝之间的距离。
（2）
【解析】图乙的固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，最终读数为 ；图丙的固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，最终读数为 ，相邻两亮条纹的间距为 。
（3）
【解析】根据 可知 ，代入数据，解得 。
（4） ②③
【解析】把光源（白炽灯）换成激光光源，由于激光的单色性好，准直度高，不需要滤光片和单缝，故可以去掉的部件为②③。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共3小题；共12分）
1. 如图所示，眼睛在 处看到鱼在水中的 处。若从 处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出
A. 的下方 B. 的上方 C. 处 D. 无法确定
2. 如图所示，一条光线由空气射到半圆形玻璃砖平直表面的圆心处，玻璃砖的半圆表面（反射面）镀有银，则下列光路图能正确、完整地表示光线行进过程的是
A. B.
C. D.
3. 如图所示是一竖立的肥皂薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是
A. 干涉条纹的产生是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B. 观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，薄膜上的干涉条纹是水平的
C. 观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面内转过 度角，则条纹将变成竖直的
D. 用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
二、双项选择题（共1小题；共4分）
4. 光从某种玻璃中射向空气，入射角 从零开始增大到某一值的过程中，折射角 也随之增大，则下列说法正确的是
A. 比值 不变 B. 比值 是一个大于 的常数
C. 比值 不变 D. 比值 是一个小于 的常数
三、填空题（共1小题；共6分）
5. 平行玻璃砖底面涂有反射层，一束由 、 两种单色光组成的复合光以 入射角斜射到玻璃砖的上表面，经折射、反射再折射的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射，则玻璃砖对单色光 （填“”或“”）的折射率大，单色光 （填“”或“”）在玻璃砖中传播的时间长；两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互 （填“平行”或“不平行”）。
四、解答题（共3小题；共39分）
6. 半径为 的半圆柱体玻璃砖，截面如图所示， 为圆心，已知玻璃的折射率为 。一束光以与 边成 角的方向射向半圆柱体玻璃砖，求能从 射出的光束的宽度。
7. 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，底面 镀银（图中粗线）， 表示半圆截面的圆心。一束光线在横截面内从 点入射，经过 面反射后从 点射出。已知光线在 点的入射角为 ，，。求：
（1）光线在 点的折射角。
（2）透明物体的折射率。
8. 光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 。在抽制光纤时，为检测材料是否合格，将样品材料用模具制成半径为 的半圆柱体，如图所示，再用一束可以转动的光束 沿截面半径射向材料的 点，当 时屏上只有一个光点，就说明材料合格。
（1）写出质检人员推断的原理；
（2）写出公司规定“光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 ”的原因。
五、实验题（共1小题；共14分）
9. 如图甲所示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置。
（1）光具座上放置的光学元件依次为①光源（白炽灯）、② 、③ 、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取 或 的方法。
（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第 条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第 条亮条纹的中央，手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距为 （计算结果保留三位小数）。
（3）如果双缝的间距为 、双缝和光屏之间的距离为 ，则待测光的波长为 （计算结果保留三位有效数字）。
（4）如果将图甲中①光源（白炽灯）换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是 （选填数字代号）。
答案
第一部分
1. C
【解析】人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从 处向 处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上，选C。
2. D
【解析】光线在圆心处发生折射和反射，折射光线进入玻璃砖，经半圆表面反射后沿原路返回；光从玻璃射向空气时，在界面上发生反射和折射。故A、B、C错误，D正确。
3. C
【解析】由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形状，干涉条纹是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故A说法正确；观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜干涉是等厚干涉，同一条纹对应的薄膜厚度相同，故条纹是水平的，B说法正确，C说法错误；其他条件相同时，干涉条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长较长，故用黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距较大，用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距较小，故D说法正确。
第二部分
4. C， D
【解析】由题意知，入射角为 ，折射角为 ，由于光从玻璃中射向空气，所以玻璃的折射率为 ，当入射角增大时，折射率 不变，可知 也不变，C正确。由于折射角 变化比 快，所以比值 是变化的，故A错误。因为光从玻璃射入空气时，入射角小于折角，即 ，则 ，所以 ；根据折射定律有 ， 是常数，可知 是一个小于 的常数，故B错误，D正确。
第三部分
5. ；；平行
【解析】由图可知，单色光 偏折的程度大，因此玻璃砖对单色光 的折射率大。设光在玻璃砖上表面发生折射时的折射角为 ，则 ；设玻璃砖的厚度为 ，则光在玻璃砖中传播的路程 ，传播的时间 ，由此可知，折射角越小，光的传播时间越长，故单色光 在玻璃砖中传播的时间长。根据光路可逆和对称性可知，两束光从玻璃砖出射后相互平行。
第四部分
6.
【解析】玻璃的折射率为 ，故光由玻璃射向空气时发生全反射的临界角 。如图所示，进入玻璃中的光线①沿半径方向直达圆心 ，且入射角等于临界角，恰好在 点发生全反射。光线①左侧的光线（如光线②）发生折射后，射在 上发生全反射，不能从 面射出。光线①右侧的光线发生折射后，射到 上的入射角均小于临界角，能从 面上射出。最右边射向玻璃砖的光线③与玻璃砖相切，入射角 ，由折射定律知 ，则 ，故光线③射入玻璃砖后将垂直 从 面上的 点射出。所以在 面上射出的光束宽度 。
7. （1）
【解析】如答图所示，透明物体内部的光路为折线 ， 、 点相对于底面 对称 、 和 三点共线。设在 点处，光的入射角为 ，折射角为 ，，。根据题意有 。由几何关系得，，于是 ，且 ，由各式得 。
（2）
【解析】根据折射率公式有 ，
得 。
8. （1） 光束 射向 点后，当 较大时，在 点同时发生折射和反射，在屏上出现 和 两个光斑；减小 时， 逐渐变大，由折射定律可知 也增大；当 增大到临界角时折射光线消失，屏上只有光斑 ；由临界角公式 得 。因此，在 时，屏上只有一个光点，就说明材料是合格的。
（2） 取一段光纤，若任意一束光 从端面中心 点以 角入射，经端面折射后到达 点，若能在 点发生全射，就可实现光信号的传输。
在 点，有
在 点刚好发生全反射时，有
由于 ，可得
当 角接近 时折射光还能在 点发生全反射，需要 。
第五部分
9. （1） 滤光片；单缝；增大双缝到光屏的距离（或选用较长的遮光筒）；减小双缝之间的距离
【解析】首先需要获取单色光，所以在光源后面需要有滤光片；然后需要获取线光源，后面需要有单缝；根据 可知，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可增大双缝到光屏的距离（或选用较长的遮光筒）或减小双缝之间的距离。
（2）
【解析】图乙的固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，最终读数为 ；图丙的固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，最终读数为 ，相邻两亮条纹的间距为 。
（3）
【解析】根据 可知 ，代入数据，解得 。
（4） ②③
【解析】把光源（白炽灯）换成激光光源，由于激光的单色性好，准直度高，不需要滤光片和单缝，故可以去掉的部件为②③。
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