第四章 光单元检测（Word版含答案）

第四章 光 单元检测
一、单选题
1．对于波的折射现象，下列说法正确的是（　　）
A．当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变
C．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变
D．波发生折射时一定不会发生反射现象
2．如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法正确的是（　　）
A．光线、都不能发生全反射
B．光线、都能发生全反射
C．光线发生全反射，光线不发生全反射
D．光线不发生全反射，光线发生全反射
3．一单色光从空气中射到直角棱镜一个面上点，以入射角射入棱镜，经折射后射到另一面的点，恰好发生全反射，如图所示，则棱镜的折射率是（ ）
A． B． C． D．
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1.5)(　　)
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，用波长为5×10-7m的黄光照射双缝。已知两缝间的间距为0.3mm，双缝到光屏的距离为1.2m，光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，则下列说法中正确的是（　　）
A．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
B．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
C．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
D．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
二、多选题
6．如图所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，玻璃砖的下表面有反光薄膜，下列说法正确的是（　　）
A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光 B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率
C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行 D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度
7．关于光现象及其应用，下列说法正确的有(　　)
A．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
D．经过调制后的高频电磁波向外辐射的本领更强
E．收音机调到某个台时，调谐电路发生了电谐振
8．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为、半径为的扇形，一束光平行于横截面，以入射角照射到上，不透光。只考虑首次入射到圆弧上的光（　　）
A．若，则面上最大的入射角大于
B．若，则面上最大的入射角为
C．若，则上有光透出部分的弧长πR
D．若增大，则上有光透出部分的弧长变长
9．下列判断正确的是（　　）
A．水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个小球，从水面正上方观察紫球最浅
B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场
D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度
10．如图所示，一束光从空气射向折射率为的某种玻璃的表面，i代表入射角，则__________.
A．只发生折射不发生反射，当入射角i=45°时，折射角r=30°
B．折射角随入射角增大而增大，但不会发生全反射
C．当入射角i增大时，折射角r不会超过45°
D．当i>45°时会发生全反射
E．当时，反射光线跟折射光线恰好垂直
11．关于光现象，下列说法正确的是（　　）
A．图a中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象
B．图b中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的衍射现象
C．图c中肥皂膜上出现彩色条纹是光的干射现象
D．图d中佩戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振现象
三、实验题
12．在测量玻璃折射率的实验中，某同学选用了半圆形玻璃砖，如图所示，该同学在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，再从玻璃砖另一侧观察，调整视线，先后插上大头针P3、P4，其中在插P4时，应使P4挡住P3和_________，则根据图中所给标注的角度，测得该玻璃砖的折射率n=_________
13．光学实验用的长方体玻璃砖如图（a）所示，它的____________面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但第四个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图（b）所示。计算折射率时，用点___________得到的值较小，用点___________得到的值是合理的。（均选填“d”或“e”）
四、解答题
14．如图所示，巡查员站立于一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况．已知池宽为Ｌ，照明灯到池底的距离为Ｈ．若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为时，池底的光斑距离出液口．试求当液面高为时，池底的光斑到出液口的距离．
15．有一玻璃半球，右侧面镀银，光源S在其对称轴PO上（O为半球的球心），且PO水平，如图所示，从光源S发出的一细光束射到半球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光经过折射进入玻璃半球内，经右侧镀银面反射恰能沿原路返回，若球面半径为R，玻璃折射率为，求：
①光源S与球心O之间的距离；
②折射进入玻璃半球内的光线在球内经过的时间．
16．如图，一圆筒形均匀透明介质，AB为外圆的直径，外圆半径是内圆半径的2倍，内圆半径为R。在介质横截面内，从A点光源处向介质内发射一与内圆相切的光线，光线到达外圆边界时发生反射和折射，其折射光线与反射光线垂直，最终有光线又返回A点，已知光在真空中的速度为c，求：
①介质材料的折射率；
②第一次返回A点的光线在介质中传播的时间。
17．如图所示，太阳光平行射入一半径为R的水球，以波长为的红光为例，它经折射、反射、折射后射出，入射角为，红光在水中的折射率为n，在真空中的折射率为1，真空中的光速为c。求：
（1）红光在水球中传播的距离；
（2）红光在水球中传播的时间。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．当入射速度小于折射速度时，折射光线不一定偏离法线，当入射角为零度时，折射光线与法线重合，故A错误；
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，但波速和波长都发生改变，故B错误；
C．波的频率由波源决定，与介质无关，在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都改变，故C正确；
D．波发生折射时在同一个界面也可发生反射现象，故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射，介质Ⅱ对介质Ⅰ来说是光密介质，光线不能发生全反射，光线可能发生全反射，又全反射临界角满足
则
题图中光线与界面的夹角为，则此时的入射角为，故光线不能发生全反射。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
作出光路图如图所示：
光线在点发生了折射，则有：
据题意知光线在点恰好发生了全反射，入射角等于临界角．
由几何知识有：
所以可得：
即得：
又：
则：
联立可得：
解得：
故A正确，BCD错误．
故选A．
【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．
4．A
【解析】
【详解】
甲、乙、光线从空气射入半圆形玻璃砖时折射角应小于入射角，故甲错误，乙正确；丙、丁、光线由玻璃砖射入空气时，设临界角为C，则有
则
由图知：入射角
所以光线发生了全反射，故丙错误，丁正确，综上可知A正确，BCD错误。
5．B
【解析】
【详解】
光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，黄光的波长为5×10-7m ，则
为奇数，在P点出现暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为
B正确，ACD错误。
故选B。
6．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；
B．由图可知
光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于对光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的频率，故B错误；
C．一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；
D．在真空中，所有光的速度都相等，故D正确。
故选ACD。
7．ACDE
【解析】
【详解】
A．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点，选项A正确；
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，从而使得拍摄照片更清晰，选项C正确；
D．调制是把低频信号加到高频电磁波上增强发射能力，频率变大，穿透能力更强，即辐射本领更强，选项D正确；
E．收音机调到某个台时，调谐电路发生了电谐振，选项E正确。
故选ACDE。
8．AC
【解析】
【详解】
根据折射定律有，可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为，过的光线垂直入射到界面上点射出，到之间没有光线射出；越接近的光线入射到界面上时的入射角越大，根据临界角公式得临界角为，即面上最大的入射角大于；如果界面上的临界点为，此光线在界面上点入射，在三角形中可求得与水平方向的夹角为，所以到之间没有光线射出，由此可得有光线射出的圆弧对应圆心角为，有光透出部分的弧长为；增大，则折射角也增大，根据几何关系，设折射角为，则有光线射出的部分对应的圆心角为，知对应的弧长不变，故选项A、C正确，B、D错误。
9．ABD
【解析】
【详解】
A．光折射成像时，视深
水底同一深度并列红、黄、绿、紫四个色球，紫光的折射率最大，故紫球视深最浅，故A正确；
B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项B正确；
C．根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项C错误；
D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，选项D正确。
故选ABD。
10．BCE
【解析】
【详解】
A．光从空气射向玻璃不仅发生折射还发生反射，故A错误；
B．折射角随入射角增大而增大，要发生全发射光必须从光密介质进入光疏介质，故B正确；
C．当时，，故C正确；
D．要发生全发射光必须从光密介质进入光疏介质，故D错误；
E．当反射光线跟折射光线恰好垂直时，反射角与折射角之和等于，由因反射角等于入射角，所以，由
故E正确，
故选BCE.
11．BCD
【解析】
【详解】
A．图a中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射，故A错误；
B．图b中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是泊松亮斑，是光的衍射现象，故B正确；
C．图c中肥皂膜上出现彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生的，是光的干涉现象，故C正确；
D．图d中立体电影在放映时，是两台放映机发出相互垂直的偏振光，佩戴特殊眼镜观看立体电影，才能获得最佳观赏效果，利用了光的偏振原理，故D正确。
故选BCD。
12． P1、P2的像
【解析】
【详解】
连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线，作出光路图如图，根据折射定律，得知玻璃折射率，所以 先后插上大头针P3、P4，其中在插P4时，应使P4挡住P3和P1、P2的像，测得该玻璃砖的折射率．
13． 光学面 d e
【解析】
【分析】
【详解】
[1]玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定；
[2][3]连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，用d点时，折射角大，折射率小；对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec连线与入射光线平行，误差小即更合理，如图所示
14．
【解析】
【分析】
当光从空气射向水中时，根据几何关系从而确定入射角的正弦值与折射角的正弦值，从而由光的折射定律可算出水的折射率．当液面高度改变时，即入射点发生变化，但入射角与折射角均没有变化，所以通过几何关系可以确定池底的光斑到出液口的距离．
【详解】
设液面的高度为h，光斑到到入射点的水平距离为l，则：
由几何关系得： ；sinθ1＝ ；sinθ2＝
由折射定律得：
将h=0.5H，l=0.25L代入得
当h=H，有：l′=L-x′
联立以上各式得：
【点睛】
点睛：此题考查光的折射定律的应用；问题中虽然液面高度变化，但由于入射角没变，则折射角也不变．于是可以根据几何关系来构建长度关系，从而求出所求结果．
15．①． ②
【解析】
【详解】
①由题意可知折射光线与镜面垂直，其光路图如图所示，则有：
i+r=90°
由折射定律可得：
解得：i=60° r=30°
在直角三角形ABO中：BO =Rcosr=
由几何关系可得：
△SAO为等腰三角形，所以SO=2BO=
②光在玻璃半球内传播的速度
光在玻璃半球内传播的距离
则光折射进入玻璃半球内的光线在球内经过的时间
16．①；②
【解析】
【详解】
①光路如图：
由几何关系可知ODAC，则有
解得
由折射光线与反射光线垂直，则
由折射定律
② 根据几何关系可得
光线在介质中的速度
解得
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据折射定律有
①
由几何关系可知红光在水球中传播的距离为
②
（2）红光在水球中的传播速度为
③
则传播时间为
④
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