第4章 光 单元检测（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第4章 光 单元检测（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 259.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-21 15:05:47 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修一 第4章 光 单元检测
一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 唐代储光羲的《钓鱼湾》诗句“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了
A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的干涉 D. 光的衍射
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. 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐） 图（）是竖立的附着一层肥皂液膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
A. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
B. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
C. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
D. 干涉条纹保持原来状态不变
4. 如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（玻璃的折射率为 ）
A. 图乙、丁 B. 图甲、丁 C. 图乙、丙 D. 图甲、丙
5. 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时
A. 只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B. 红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C. 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D. 屏上无任何光亮
6. 下列说法正确的是
A. 单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小
B. 当光从空气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射
C. 同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大
D. 两束频率不同的光，可以产生干涉现象
二、双项选择题（共3小题；共12分）
7. 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
8. 下列关于光现象说法正确的是
A. 光中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置远
B. 海市蜃楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率达
C. 玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光的全反射
D. 光纤通讯是一种现代通讯手段，它是利用光的全反射原理来传播信息
9. 如图13所示，
图13
有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点.已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°， E、F 分别为边AB、BC 的中点，则
A. 该棱镜的折射率为\sqrt{3}
B. 光在F点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变小
D. 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
三、解答题（共3小题；共39分）
10. 光以 的入射角从空气进入某透明介质中时，其折射光线与反射光线恰好垂直。取光在真空中的传播速度 。求：
（1）介质的折射率 。
（2）光在介质的速度 。
11. 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。
12. 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源 ，它到池边的水平距离为 。从点光源 射向池边的光线 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为 。
（1）求池内的水深；
（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 。当他看到正前下方的点光源 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留 位有效数字 ）。
四、实验题（共2小题；共20分）
13. 现有毛玻璃屏 、双缝 、白光光源 、单缝 和透红光的滤光片 等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
（1）将白光光源 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为 、 、 、 、 .
（2）本实验的步骤有：
取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
用刻度尺测量双缝到屏的距离；
用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹间的距离．
在操作步骤 时还应注意 、 和 ．
14. 如图甲所示，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，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面 和 （）， 为直线 与 的交点，在直线 上竖直地插上 、 两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有 ；
A.插上大头针 ，使 仅挡住 的像
B.插上大头针 ，使 仅挡住 的像和 的像
C.插上大头针 ，使 仅挡住
D.插上大头针 ，使 挡住 和 、 的像
（2）图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针 应在图甲中的位置 （填“”“”或“”）；
（3）请在图甲中画出光从空气入射到玻璃的入射角 和折射角 ，并写出计算玻璃折射率 的表达式 ；
（4）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 和 的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值 准确值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
答案
第一部分
1. B
【解析】人看到的水底是光从水中斜射入空气中时发生折射形成的虚像，属于光的折射，像的位置比实际物体的位置要浅，所以看上去水底浅，故B正确，A、C、D错误。
2. C
3. D
【解析】金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关系，仍然是水平的干涉条纹，D对。
4. A
5. C
【解析】红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。
6. B
【解析】A选项：根据 ，可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；
B选项：蓝光的折射率比红光的大，根据 ，折射率大的，临界角小，越容易发生全反射，所以蓝光比红光更容易发生全反射，故B正确；
C选项：根据 ，同一个双缝干涉实验中，蓝光的波长小于红光的波长，故蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；
D选项：根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。
第二部分
7. 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。
8. C， D
【解析】题考查了光学知识在实际生活中的应用，意在考查考生利用所学知识解决实际问题的能力。水中的潜水员斜向上看岸边物体时，由于折射，看到物体的像将比物体所处的实际位置高，A项错误；海市履楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率小的原因，B项错误；玻璃杯裂缝处，眼睛在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光的全反射，C项正确；光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全放射原理来传播信息，D项正确。
9. A， C
第三部分
10. （1）
【解析】已知入射角为 ，则反射角为
因为折射光线与反射光线恰好垂直，根据几何关系知，折射角为：
则介质的折射率为：。
（2）
【解析】光在介质中传播的速度为：。
11. （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 。
12. （1）
【解析】如图，设到达池边的光线的入射角为 。依题意，水的折射率 ，光线的折射角 。
由折射定律有
由几何关系有
式中，， 是池内水的深度。联立 式并代入题给数据得
（2）
【解析】设此时救生员的眼睛到池边的距离为 。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为 。由折射定律有
式中， 是光线在水面的入射角。设池底点光源 到水面入射点的水平距离为 。由几何关系有
式中 。联立 式得
第四部分
13. （1） 、 、
【解析】滤光片 可以从白光中选出单色红光，单缝 是获取线光源，双缝 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏 上．所以排列顺序为： 、 、 、 、 .
（2） 放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上
【解析】在操作步骤 时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上．
14. （1） BD
【解析】应该使 挡住 的像和 的像， 挡住 和 、 的像，只有这样 、 、 、 才在同一条光路上，因此B、D正确，A、C错误。
（2）
【解析】由于 和 两个界面平行，因此出射光线与入射光线也应平行，因此 的位置在 点。
（3）
【解析】光路图及入射角 和折射角 如图所示，玻璃的折射率 ；
（4） 小于
【解析】由下图可知，当 和 的间距画得过宽时，折射角 偏大，因此折射率的测量值小于准确值。
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一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 唐代储光羲的《钓鱼湾》诗句“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了
A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的干涉 D. 光的衍射
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. 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐） 图（）是竖立的附着一层肥皂液膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
A. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
B. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
C. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
D. 干涉条纹保持原来状态不变
4. 如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（玻璃的折射率为 ）
A. 图乙、丁 B. 图甲、丁 C. 图乙、丙 D. 图甲、丙
5. 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时
A. 只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B. 红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C. 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D. 屏上无任何光亮
6. 下列说法正确的是
A. 单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小
B. 当光从空气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射
C. 同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大
D. 两束频率不同的光，可以产生干涉现象
二、双项选择题（共3小题；共12分）
7. 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
8. 下列关于光现象说法正确的是
A. 光中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置远
B. 海市蜃楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率达
C. 玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光的全反射
D. 光纤通讯是一种现代通讯手段，它是利用光的全反射原理来传播信息
9. 如图13所示，
图13
有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点.已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°， E、F 分别为边AB、BC 的中点，则
A. 该棱镜的折射率为\sqrt{3}
B. 光在F点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变小
D. 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
三、解答题（共3小题；共39分）
10. 光以 的入射角从空气进入某透明介质中时，其折射光线与反射光线恰好垂直。取光在真空中的传播速度 。求：
（1）介质的折射率 。
（2）光在介质的速度 。
11. 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。
12. 如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源 ，它到池边的水平距离为 。从点光源 射向池边的光线 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为 。
（1）求池内的水深；
（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为 。当他看到正前下方的点光源 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为 。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留 位有效数字 ）。
四、实验题（共2小题；共20分）
13. 现有毛玻璃屏 、双缝 、白光光源 、单缝 和透红光的滤光片 等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
（1）将白光光源 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为 、 、 、 、 .
（2）本实验的步骤有：
取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
用刻度尺测量双缝到屏的距离；
用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹间的距离．
在操作步骤 时还应注意 、 和 ．
14. 如图甲所示，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，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面 和 （）， 为直线 与 的交点，在直线 上竖直地插上 、 两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有 ；
A.插上大头针 ，使 仅挡住 的像
B.插上大头针 ，使 仅挡住 的像和 的像
C.插上大头针 ，使 仅挡住
D.插上大头针 ，使 挡住 和 、 的像
（2）图甲是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针 应在图甲中的位置 （填“”“”或“”）；
（3）请在图甲中画出光从空气入射到玻璃的入射角 和折射角 ，并写出计算玻璃折射率 的表达式 ；
（4）如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 和 的间距画得过宽，若其他操作正确，则折射率的测量值 准确值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
答案
第一部分
1. B
【解析】人看到的水底是光从水中斜射入空气中时发生折射形成的虚像，属于光的折射，像的位置比实际物体的位置要浅，所以看上去水底浅，故B正确，A、C、D错误。
2. C
3. D
【解析】金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关系，仍然是水平的干涉条纹，D对。
4. A
5. C
【解析】红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。
6. B
【解析】A选项：根据 ，可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；
B选项：蓝光的折射率比红光的大，根据 ，折射率大的，临界角小，越容易发生全反射，所以蓝光比红光更容易发生全反射，故B正确；
C选项：根据 ，同一个双缝干涉实验中，蓝光的波长小于红光的波长，故蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；
D选项：根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。
第二部分
7. 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。
8. C， D
【解析】题考查了光学知识在实际生活中的应用，意在考查考生利用所学知识解决实际问题的能力。水中的潜水员斜向上看岸边物体时，由于折射，看到物体的像将比物体所处的实际位置高，A项错误；海市履楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率小的原因，B项错误；玻璃杯裂缝处，眼睛在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光的全反射，C项正确；光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全放射原理来传播信息，D项正确。
9. A， C
第三部分
10. （1）
【解析】已知入射角为 ，则反射角为
因为折射光线与反射光线恰好垂直，根据几何关系知，折射角为：
则介质的折射率为：。
（2）
【解析】光在介质中传播的速度为：。
11. （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 。
12. （1）
【解析】如图，设到达池边的光线的入射角为 。依题意，水的折射率 ，光线的折射角 。
由折射定律有
由几何关系有
式中，， 是池内水的深度。联立 式并代入题给数据得
（2）
【解析】设此时救生员的眼睛到池边的距离为 。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为 。由折射定律有
式中， 是光线在水面的入射角。设池底点光源 到水面入射点的水平距离为 。由几何关系有
式中 。联立 式得
第四部分
13. （1） 、 、
【解析】滤光片 可以从白光中选出单色红光，单缝 是获取线光源，双缝 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏 上．所以排列顺序为： 、 、 、 、 .
（2） 放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上
【解析】在操作步骤 时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上．
14. （1） BD
【解析】应该使 挡住 的像和 的像， 挡住 和 、 的像，只有这样 、 、 、 才在同一条光路上，因此B、D正确，A、C错误。
（2）
【解析】由于 和 两个界面平行，因此出射光线与入射光线也应平行，因此 的位置在 点。
（3）
【解析】光路图及入射角 和折射角 如图所示，玻璃的折射率 ；
（4） 小于
【解析】由下图可知，当 和 的间距画得过宽时，折射角 偏大，因此折射率的测量值小于准确值。
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