第4章 光 复习提升（word版含答案）

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，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为 、 、 三束单色光。如果 光是绿光，则以下说法正确的是
A. 光可能是蓝光 B. 光可能是红光
C. 光的频率小于 光的频率 D. 光的波长大于 光的波长
3. 下面有关光的干涉现象的描述中，正确的是
A. 在光的双缝干涉实验中，将人射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽
B. 白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发生干涉形成白色条纹
C. 在光的双缝干涉实验中，若缝 射人的是绿光， 射人的是紫光，则条纹是彩色的
D. 光的干涉现象说明光具有波动性
二、双项选择题（共1小题；共4分）
4. 把用相同玻璃制成的厚度为 的正方体 和半径亦为 的半球体 分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方分别观察 、 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是
A. 中的字比 中的字高
B. 中的字比 中的字高
C. 一样高
D. 中的字较没有玻璃时的高， 中的字和没有玻璃时的一样
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. 雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空气中弥漫的水珠上时出现的现象。在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为 的球，球心 到入射光线的垂直距离为 ，水的折射率为 。如图（）所示。
（1）在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图。
（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。
8. 如图，一潜水员在距海岸 点 的 点竖直下潜， 点和灯塔之间停着一条长 的皮划艇。皮划艇右端距 点 ，灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为 和 （，），水的折射率为 ，皮划艇高度可忽略。
（1）潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上 点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度。
（2）求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。
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. C
3. D
第二部分
4. A， D
【解析】如图所示，
放在 中的字反射的光线经半球体向外传播时，传播方向不变，故人看到字的位置是字的真实位置。
而放在 中的字反射的光线经正方体折射后，人看到的字的位置比真实位置要高。
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】， ，
入射光线 射到水珠上 点，如图（）所示，入射角为 ，射入水珠后光线发生折射，折射角为 ，以 表示水的折射率，则由折射定律得到 。折射光线 在水珠中射到水珠表面上 点，发生反射，反射光线为 。以 表示在水珠中光线 射到 点的入射角。由于题中已说明水珠可视为一个半径为 的球，因而 是一个等腰三角形，因为 与 两边均等于球的半径 ，得 。以 表示反射光线 的反射角，则由反射定律得 。以 表示在水珠中光线 射到水珠表面上 点发生折射时的入射角，因 是等腰三角形，故 。以 表示在水珠中光线 射到水珠表面上 发生折射而射出水珠的折射光线 的折射角，则由折射定律得 。
（2） 由正弦函数的定义，有 。将以上各式联立，即得 ，。光线从射入水珠到射出水珠共发生三次偏折，第一次发生在水珠表面 点，这次的偏转角为 。第二次发生在水珠表面 点，这次的偏转角 。第三次发生在水珠表面 点，这次的偏转角为 。根据以上各式，就得到第一次、第二次、第三次的偏转角分别为 ， ， 。
8. （1）
【解析】设潜水员下潜到 点时，由 点发出的光线恰好在 点发生全反射，临界角为 ，
则有 ，
，
。
（2）
【解析】由折射定律，灯塔发出的光恰好照到皮划艇右沿外侧并射入水中时，
，
，
可得 ，
同理，灯塔发出的光恰好照到皮划艇左沿外侧并射入水中时
，
，
可得 ，
则潜水员看不到灯塔指示灯的深度范围为 。
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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