第4章 光 增分测评卷（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第4章 光 增分测评卷（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 473.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-14 13:16:39 | ||
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文档简介
人教版高中物理选择性必修第一册 第4章 光 增分测评卷
一、单项选择题（共5小题；共20分）
1. 平行光束经过暗盒中的元件在光屏上形成一个光点，则该元件可能是
A. 凹透镜 B. 凸透镜 C. 小圆孔 D. 小圆盘
2. 如图所示，储油桶的底面直径与高均为 。当桶内没有油时，从某点 恰能看到桶底边缘的点 。当桶内装满油时，仍沿 方向看去，恰好看到桶底上的点 ， 、 两点相距 。光在空气中的传播速度可视为真空中的光速 。则
A. 仅凭上述数据可以求出筒内油的折射率
B. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的频率
C. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的波长
D. 来自 点的光射向油面时一定会出现全反射现象
3. 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光在空气中的
A. 传播速度不同 B. 强度不同 C. 振动方向不同 D. 波长不同
4. 一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则
A. 该介质的折射率约为
B. 该介质的折射率约为
C. 进入空气后这束光的速度变慢，波长变长
D. 进入空气后这束光的频率增高，波长变短
5. 如图，只含黄、紫光的复色光束 ，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束 和 沿如图方向射出。则
A. 为黄光， 为紫光 B. 为紫光， 为黄光
C. 为黄光， 为复色光 D. 为紫光， 为复色光
二、双项选择题（共4小题；共16分）
6. 如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是
A. 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
7. 如图所示，将半圆形玻璃砖置于空气中，让单色光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它平直的面上，以下四个光路图中，可能发生的情况是
A. B.
C. D.
8. 某学习小组利用大色拉油圆桶（去掉上半部）、小石子 来测定水的折射率，如图所示。当桶内没有水时，从某点 恰能看到桶底边缘的某点 ；当桶内水的深度等于桶高的一半时，仍沿 方向看去，恰好看到桶底上的小石子 ， 在圆桶的底面直 上。用毫米刻度尺测得直径 ，桶高 ，。光在真空中的传播速度为 ，则
A. 水的折射率为
B. 水的折射率为
C. 光在水中的传播速度为
D. 光在水中的传播速度为
9. 在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有 、 、 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现， 在水下的像最深， 照亮水面的面积比 的大。关于这三种光的性质，同学们能做出什么判断 ”下列回答正确的是
A. 在水中的传播速度 光最大
B. 通过同一玻璃三棱镜时， 光的偏折程度最大
C. 照射相同的金属板均发生光电效应， 光使其逸出的光电子最大初动能最大
D. 通过同一装置发生单缝衍射， 光的中央亮条纹最宽
三、多项选择题（共2小题；共8分）
10. 关于激光与自然光，下列说法正确的是
A. 激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B. 自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C. 激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D. 相干性好是激光与普通光的根本区别
11. 已知某单色光由介质射向真空时的临界角为 ，则
A. 该介质对此单色光的折射率为
B. 此单色光在该介质中的传播速度等于 （ 是真空中的光速）
C. 此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的 倍
D. 此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的
四、解答题（共4小题；共52分）
12. 将两块半径均为 、完全相同的透明半圆柱体 、 正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体 ，设圆心处入射角为 ，当 时， 右侧恰好无光线射出；当 时，有光线沿 的半径射出，射出位置与 的圆心相比下移 ，不考虑多次反射，求：
（1）半圆柱体对该单色光的折射率；
（2）两个半圆柱体之间的距离 。
13. 如图，三角形 为某透明介质的横截面， 为 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自 以角 入射，第一次到达 边恰好发生全反射，已知 ， 边长为 ，该介质的折射率为 ，求：
（1）入射角 ；
（2）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为 ，可能用到 或 ）
14. 如图所示，某种透明材料制成的截面为直角三角形的棱镜 ，折射率为 ，，在与 边相距为 的位置，放置一平行于 边的竖直光屏，现有一细光束射到棱镜 面上的 点，入射光线与 边的垂线 的夹角为 ， 的长度为 ，试求：
（1）当 且光束从 面出射时，光屏上的亮斑与 点间的竖直距离；
（2）当光束不从 面出射时， 的正弦值应满足的条件。
15. 如图所示，一个截面为矩形的水池，池底有一垂直于池边的线形发光体，长度为 。当池中未装水时，一高为 的人站在距池边 的 点，只能看到发光体的一个端点。当将水池加满水时，人需移到距池边 的 点，才只能看到发光体的一个端点。已知光在真空中传播的速度为 ，发光体的一端紧靠人站一方的池边，人站的位置与发光体在同一竖直面内，不计人眼到头顶的距离，求：
（1）水池中水的折射率；
（2）当水池加满水时，站在 点的人看到的发光体端点发出的光传到人眼的时间。
五、实验题（共2小题；共8分）
16. 在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：
（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面 和 后，不小心碰了玻璃砖使它向 方向平移了少许，如图所示。则他测出的折射率将 （填“偏大”“偏小”或“不变’’）。
（2）乙同学在画界面时，不小心将两界面 、 间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率将 （填“偏大”“偏小’’或“不变”）。
17. 某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
（2）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 、 点，再过 、 点作法线 的垂线，垂足分别为 、 点，如图所示，则玻璃的折射率 。（用图中线段的字母表示）
答案
第一部分
1. B
2. A
3. D
【解析】白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，与其他因素无关，故D正确，ABC错误。
4. B
5. C
第二部分
6. A， C
【解析】薄膜干涉中的“薄膜”指的是两个玻璃面之间所夹的空气膜，故 A 正确，B 错误。两列波的光程差满足一定的条件：如两列波的光程差是半波长的偶数倍，形成明条纹；如两列波的光程差是半波长的奇数倍，形成暗条纹。明暗条纹间的距离与薄膜的厚度有关，膜厚度不是均匀变化的，则干涉条纹不等距，C正确。
7. B， D
8. B， C
【解析】如图所示
根据折射定律知水的折射率为 ，选项A错误，选项B正确；
光在水中的速度为 ，选项C正确，选项D错误。
9. B， D
【解析】AB、照亮水面的圆面积的半径 与临界角 满足 ， 照亮水面的面积比 的大，水对 的折射率小， 的频率最大， 的传播速度最小，B正确；
C、由上分析， 的频率较小，故C错误；
D、根据视深公式 ，水对它的折射率最小，所以 的折射率最小，波长最大，依据波长越长的，故D正确。
第三部分
10. A， C， D
【解析】激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的。故B错误，C正确。
11. A， B， C
第四部分
12. （1）
【解析】光从半圆柱体 射入，满足从光密介质到光疏介质，当 时发生全反射，有
，
解得
。
（2）
【解析】当入射角 ，经两次折射从半圆柱体 的半径出射，设折射角为 ，光路如图：
由折射定律有
，
有几何关系有
，
联立解得
。
13. （1）
【解析】根据全反射定律可知，光线在 面上的 点的入射角等于临界角 ，由折射定律得：
代入数据得：
设光线在 面上的折射角为 ，由几何关系得：
所以：
联立得：
（2）
【解析】在 中，根据正弦定理得：
设所用时间为 ，光线在介质中的速度为 ，得：
联立得：。
14. （1）
【解析】作出光路图，如图所示：
光线在 点发生折射，根据折射定律有
得
得折射角为
设光线在 面上的入射角和折射角分别为 和 ，由几何知识得
即
由光路的可逆性原理得
所以光屏上的亮斑与 点间的竖直距离为
。
（2）
【解析】当光束恰好不从 面出射时，即在 面恰好发生全反射，在 面的入射角等于临界角 ，由 得
所以当光束不从 面出射时，有
由几何知识得
由折射定律得
所以 。
15. （1）
【解析】设水池加满水时，站在 点的人看到发光体端点发出的光，在池中的光线与竖直方向的夹角为 ，在空气中的光线与竖直方向的夹角为 ，水池中水的折射率为 。
由折射定律得
由题意和几何关系得
联立以上各式得 。
（2）
【解析】设水池加满水时，站在 点的人看到发光体端点发出的光，在水中传播的速度为 ，在水中和空气中传播经历的时间分别为 、 ，总时间为 。
联立以上各式得 。
第五部分
16. （1） 不变
【解析】
如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变。
（2） 偏小
【解析】
如图乙所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小。
17. （1） AD
【解析】A．为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确；
B．根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不影响，故B错误；
C．为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，故C错误；
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D正确。
（2）
【解析】折射率 ，
其中 ，，
故 。
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一、单项选择题（共5小题；共20分）
1. 平行光束经过暗盒中的元件在光屏上形成一个光点，则该元件可能是
A. 凹透镜 B. 凸透镜 C. 小圆孔 D. 小圆盘
2. 如图所示，储油桶的底面直径与高均为 。当桶内没有油时，从某点 恰能看到桶底边缘的点 。当桶内装满油时，仍沿 方向看去，恰好看到桶底上的点 ， 、 两点相距 。光在空气中的传播速度可视为真空中的光速 。则
A. 仅凭上述数据可以求出筒内油的折射率
B. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的频率
C. 仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的波长
D. 来自 点的光射向油面时一定会出现全反射现象
3. 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光在空气中的
A. 传播速度不同 B. 强度不同 C. 振动方向不同 D. 波长不同
4. 一束光从某种介质射入空气，折射光路如图所示，则
A. 该介质的折射率约为
B. 该介质的折射率约为
C. 进入空气后这束光的速度变慢，波长变长
D. 进入空气后这束光的频率增高，波长变短
5. 如图，只含黄、紫光的复色光束 ，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束 和 沿如图方向射出。则
A. 为黄光， 为紫光 B. 为紫光， 为黄光
C. 为黄光， 为复色光 D. 为紫光， 为复色光
二、双项选择题（共4小题；共16分）
6. 如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是
A. 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
7. 如图所示，将半圆形玻璃砖置于空气中，让单色光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它平直的面上，以下四个光路图中，可能发生的情况是
A. B.
C. D.
8. 某学习小组利用大色拉油圆桶（去掉上半部）、小石子 来测定水的折射率，如图所示。当桶内没有水时，从某点 恰能看到桶底边缘的某点 ；当桶内水的深度等于桶高的一半时，仍沿 方向看去，恰好看到桶底上的小石子 ， 在圆桶的底面直 上。用毫米刻度尺测得直径 ，桶高 ，。光在真空中的传播速度为 ，则
A. 水的折射率为
B. 水的折射率为
C. 光在水中的传播速度为
D. 光在水中的传播速度为
9. 在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有 、 、 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现， 在水下的像最深， 照亮水面的面积比 的大。关于这三种光的性质，同学们能做出什么判断 ”下列回答正确的是
A. 在水中的传播速度 光最大
B. 通过同一玻璃三棱镜时， 光的偏折程度最大
C. 照射相同的金属板均发生光电效应， 光使其逸出的光电子最大初动能最大
D. 通过同一装置发生单缝衍射， 光的中央亮条纹最宽
三、多项选择题（共2小题；共8分）
10. 关于激光与自然光，下列说法正确的是
A. 激光的频率单一，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好
B. 自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C. 激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D. 相干性好是激光与普通光的根本区别
11. 已知某单色光由介质射向真空时的临界角为 ，则
A. 该介质对此单色光的折射率为
B. 此单色光在该介质中的传播速度等于 （ 是真空中的光速）
C. 此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的 倍
D. 此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的
四、解答题（共4小题；共52分）
12. 将两块半径均为 、完全相同的透明半圆柱体 、 正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体 ，设圆心处入射角为 ，当 时， 右侧恰好无光线射出；当 时，有光线沿 的半径射出，射出位置与 的圆心相比下移 ，不考虑多次反射，求：
（1）半圆柱体对该单色光的折射率；
（2）两个半圆柱体之间的距离 。
13. 如图，三角形 为某透明介质的横截面， 为 边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自 以角 入射，第一次到达 边恰好发生全反射，已知 ， 边长为 ，该介质的折射率为 ，求：
（1）入射角 ；
（2）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为 ，可能用到 或 ）
14. 如图所示，某种透明材料制成的截面为直角三角形的棱镜 ，折射率为 ，，在与 边相距为 的位置，放置一平行于 边的竖直光屏，现有一细光束射到棱镜 面上的 点，入射光线与 边的垂线 的夹角为 ， 的长度为 ，试求：
（1）当 且光束从 面出射时，光屏上的亮斑与 点间的竖直距离；
（2）当光束不从 面出射时， 的正弦值应满足的条件。
15. 如图所示，一个截面为矩形的水池，池底有一垂直于池边的线形发光体，长度为 。当池中未装水时，一高为 的人站在距池边 的 点，只能看到发光体的一个端点。当将水池加满水时，人需移到距池边 的 点，才只能看到发光体的一个端点。已知光在真空中传播的速度为 ，发光体的一端紧靠人站一方的池边，人站的位置与发光体在同一竖直面内，不计人眼到头顶的距离，求：
（1）水池中水的折射率；
（2）当水池加满水时，站在 点的人看到的发光体端点发出的光传到人眼的时间。
五、实验题（共2小题；共8分）
16. 在利用插针法测定玻璃折射率的实验中：
（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面 和 后，不小心碰了玻璃砖使它向 方向平移了少许，如图所示。则他测出的折射率将 （填“偏大”“偏小”或“不变’’）。
（2）乙同学在画界面时，不小心将两界面 、 间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率将 （填“偏大”“偏小’’或“不变”）。
17. 某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
（2）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 、 点，再过 、 点作法线 的垂线，垂足分别为 、 点，如图所示，则玻璃的折射率 。（用图中线段的字母表示）
答案
第一部分
1. B
2. A
3. D
【解析】白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，与其他因素无关，故D正确，ABC错误。
4. B
5. C
第二部分
6. A， C
【解析】薄膜干涉中的“薄膜”指的是两个玻璃面之间所夹的空气膜，故 A 正确，B 错误。两列波的光程差满足一定的条件：如两列波的光程差是半波长的偶数倍，形成明条纹；如两列波的光程差是半波长的奇数倍，形成暗条纹。明暗条纹间的距离与薄膜的厚度有关，膜厚度不是均匀变化的，则干涉条纹不等距，C正确。
7. B， D
8. B， C
【解析】如图所示
根据折射定律知水的折射率为 ，选项A错误，选项B正确；
光在水中的速度为 ，选项C正确，选项D错误。
9. B， D
【解析】AB、照亮水面的圆面积的半径 与临界角 满足 ， 照亮水面的面积比 的大，水对 的折射率小， 的频率最大， 的传播速度最小，B正确；
C、由上分析， 的频率较小，故C错误；
D、根据视深公式 ，水对它的折射率最小，所以 的折射率最小，波长最大，依据波长越长的，故D正确。
第三部分
10. A， C， D
【解析】激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的。故B错误，C正确。
11. A， B， C
第四部分
12. （1）
【解析】光从半圆柱体 射入，满足从光密介质到光疏介质，当 时发生全反射，有
，
解得
。
（2）
【解析】当入射角 ，经两次折射从半圆柱体 的半径出射，设折射角为 ，光路如图：
由折射定律有
，
有几何关系有
，
联立解得
。
13. （1）
【解析】根据全反射定律可知，光线在 面上的 点的入射角等于临界角 ，由折射定律得：
代入数据得：
设光线在 面上的折射角为 ，由几何关系得：
所以：
联立得：
（2）
【解析】在 中，根据正弦定理得：
设所用时间为 ，光线在介质中的速度为 ，得：
联立得：。
14. （1）
【解析】作出光路图，如图所示：
光线在 点发生折射，根据折射定律有
得
得折射角为
设光线在 面上的入射角和折射角分别为 和 ，由几何知识得
即
由光路的可逆性原理得
所以光屏上的亮斑与 点间的竖直距离为
。
（2）
【解析】当光束恰好不从 面出射时，即在 面恰好发生全反射，在 面的入射角等于临界角 ，由 得
所以当光束不从 面出射时，有
由几何知识得
由折射定律得
所以 。
15. （1）
【解析】设水池加满水时，站在 点的人看到发光体端点发出的光，在池中的光线与竖直方向的夹角为 ，在空气中的光线与竖直方向的夹角为 ，水池中水的折射率为 。
由折射定律得
由题意和几何关系得
联立以上各式得 。
（2）
【解析】设水池加满水时，站在 点的人看到发光体端点发出的光，在水中传播的速度为 ，在水中和空气中传播经历的时间分别为 、 ，总时间为 。
联立以上各式得 。
第五部分
16. （1） 不变
【解析】
如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角没有受到影响，因此测得的折射率将不变。
（2） 偏小
【解析】
如图乙所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小。
17. （1） AD
【解析】A．为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确；
B．根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不影响，故B错误；
C．为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，故C错误；
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D正确。
（2）
【解析】折射率 ，
其中 ，，
故 。
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