第四章 光 单元测试（Word版含答案）
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| 名称 | 第四章 光 单元测试（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 593.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-21 09:32:26 | ||
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文档简介
光 单元测试
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光和折射光恰好是振动方向互相垂直的偏振光。因此，可以推断出玻璃的折射率为（ ）
A． B． C． D．
2．一组平行的细单色光束垂直于半圆柱形玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知光线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射点为O，光线Ⅱ的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于一点。已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，玻璃的折射率。两条光线射出玻璃后的交点与O点的距离是（ ）
A． R B．2R C．R D．R
3．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是（ ）
A．增大光源到单缝的距离 B．增大双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源
4．单镜头反光相机简称单反相机，图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的应满足（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，在一个空长方体箱子的左侧壁刻上双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在箱子左边时，在箱子的右侧内壁上产生干涉条纹。如果把箱子用透明的油灌满，条纹的间距将（ ）
A．保持不变 B．减小
C．可能增加 D．增加
6．如图所示，a、b为两不同频率的单色光，以相同的人射角射到玻璃砖的上表面，入射点分别为A、B。经玻璃砖上表面折射后两于P点，已知AP>BP，下列说法正确的是（ ）
A．在真空中，a传播速度大于b的传播速度
B．玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．b光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角大于a光
7．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a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．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
8．如图所示，一玻璃球体的半径为R，球心为O，一细激光束沿与夹角为方向从A点射入玻璃球体，该光线经两次折射后从玻璃球体射出时，出射光线的方向相对于初始入射方向的偏角为，则玻璃球体的折射率为（ ）
A．1.5 B．2 C． D．
9．如图所示，在“测量玻璃的折射率”实验中，小明在AB侧插上大头针P1P2，在CD侧未观察到大头针的像，为了观察到像，接下来的操作中正确的是（ ）
A．增大P1P2的距离 B．调整P1的位置增大入射角
C．向左平移玻璃砖的位置 D．将玻璃砖AB与CD面互换位置
10．如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，O为荷叶圆心，O点的正下方A处有一条小鱼（可视为质点），已知O到A的距离，荷叶的半径，水的折射率，则（ ）
A．小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物
B．小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36cm
C．当小鱼上浮10cm时，水面上方的人不可能看到小鱼
D．当小鱼上浮10cm时，小鱼还能看到水面上方的景物
11．如图所示为某半圆柱体玻璃砖的横截面，为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿方向由真空从面射入玻璃砖，之后分成两束分别从D、E两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射）。已知该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，则下列说法正确的是（ ）
A．a光和b光在玻璃砖中的传播速度相等
B．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
C．从D点射出的为b光，从E点射出的为a光
D．若从水中射入空气时，a光发生全反射的临界角更大
12．如图所示，甲、乙两同学用插针法测量梯形玻璃砖的折射率，、、和是实验中甲同学插的大头针，、是乙同学插的大头针。下列说法正确的是（ ）
A．甲同学利用大头针、及、作图，测出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射率
B．甲同学插好大头针、并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，则实验测得的折射率变大
C．沿、方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面可能发生全反射
D．乙同学在界面BD观察到大头针、的像，也可以测量玻璃砖的折射率
13．某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A=120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑AC面的反射）。下列说法正确的是（ ）
A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
B．单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
C．若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
D．仅改变入射光在边上入射点的位置，a光在该三棱镜中的传播时间始终为
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，12分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）
14．关于生活中的各种现象，以下说法正确的是（ ）
A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象
B．城市交通用红光作为交通警示是红光波长长易发生衍射，使司机和行人都能看到红光
C．火车鸣笛离开站台的过程中，站台听到的音调变低，这是多普勒效应
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象
15．关于激光的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．光纤通信是应用激光相干好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递
B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的
C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
E．激光打孔是应用了激光相干性好的特点
16．托马斯·杨1801年用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色线光源，M为一平面镜，线光源S与平面镜M均水平放置。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。已知光在镜面上反射时存在半波损失，相当于附加了的路程。光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为，则（ ）
A．在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
B．在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
C．在S关于平面镜对称的位置上放一与S相同的光源，去掉平面镜，光屏上的明暗条纹位置不变
D．在S关于平面镜对称的位置上放一与S相同的光源，去掉平面镜，光屏上的明暗条纹位置互换
三、填空题（每空3分，共12分）
17．如图所示是一条光线从A媒质射入B媒质并到达B媒质与C媒质界面时发生的现象，由此可判定A，B，C三种媒质的折射率，，间的关系是______．
18．我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的 ___________ （选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为 ___________ 。（sin 43°=0.68，cos 43°=0.73，结果保留2位有效数字）
19． 如图所示，半球形玻璃的球半径为R，一束平行的激光束垂直射到半球形玻璃的左侧面上，其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是0；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点，OA=，OP= ．若在半球形玻璃左侧上贴上不透光的纸片，激光束不从曲面上直接透射出去，则该纸片的最小面积为多大___________？
四、解答题
20．（8分）如图所示，半圆玻璃砖的半径，折射率为，直径AB与屏幕垂直并接触于A点。激光a从真空以入射角射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑。取光在真空中的速度为。（结果可用根号表示）求：
（1）激光a在玻璃砖中的速度；
（2）两个光斑之间的距离L。
21．（9分）某公园内新安装了高功率发光二极管水下射灯，发光二极管由于所加电压不同能发出不同颜色的光，为节日的公园增添了绚丽色彩。若一盏射灯在水面以下处，其中一条光线斜射到水面上，在水面的出射光线和反射光线恰好垂直，测得出射点到射灯的水平距离。，求：
（1）水的折射率n；
（2）该条光线在水中到达出射点所用的时间；
（3）游客能看到亮圆部分的面积。
22．（9分）如图所示，在直角三棱镜截面中，长为L，，一束单色光从边上的中点D点射入并传播到C点，不考虑光在三棱镜内的反射，已知，该单色光在真空中传播速度为c，求：
（1）直角三棱镜的折射率；
（2）单色光从边射入到传播到C点的时间。
23．（11分）如图所示，水面下有一根LED水底灯带AB（可看成线光源，只考虑图示平面范围内的全反射），A端在水面下处，B端在水面下处，已知水面上只有一个点使得A、B两点发出的光线恰好能发生全发射，灯带AB的长度m。
（1）求光在水中发生全反射的临界角C；
（2）求水的折射率n。
试卷第1页，共3页
试卷第5页，共8页
参考答案：
1．C
2．A
【解析】
【详解】
光路如图所示
光线Ⅱ沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则
由折射定律
得
则折射角 θ2=60°，由几何关系知BP=R，则
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
BCD．通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度表达式有
因此可能使缝屏距l变大了，双缝间距d减小了，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项BD错误；选项C正确；
A．条纹间距与光源到单缝的距离无关，故选项A错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
由题意画出光路图如图所示
根据光路图和反射定律可知
4θ=90°
即
θ=22.5°
在CD和AE界面上恰好发生全反射时，对应着五棱镜折射率的最小值n0，则
则该五棱镜折射率的应满足
故选B。
5．B
6．C
【解析】
【详解】
A．a，b光在真空中的传播速度均为c，故A错误；
B．a、b光的入射角相同，根据几何关系可知，a光的折射角大于b光的入射角，根据
则
故B错误；
C．根据可知，a光在玻璃砖中的传播速度大于b光在玻璃砖中的传播速度，故C正确；
D．由全反射的临界角满足
可知b光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角小于a光，故D错误；
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
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a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
光路图如下
有图可知，ABCO是一个菱形，所以
可得第一次的折射角
则玻璃球体的折射率为
故ABC错误，D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．在CD侧未观察到大头针的像，说明P1P2的光线未传播至CD侧，而是从BC边折射出去了，增大P1P2的距离，能适当提高测量的精确度，但无法改变光路，任在CD侧观察不到大头针的像，A错误；
B．调整P1的位置增大入射角，会使光线更向右偏，依旧在CD侧观察不到大头针的像，B错误；
C．向左平移玻璃砖的位置，光线的传播方向不变，仍然从BC边传播出去，在CD侧观察不到大头针的像，C错误；
D．将玻璃砖AB与CD面互换位置，入射光线从CD面射入，可以从AB面射出，故能观察到大头针的像，D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．临界角为
又因为
所以，不发生全反射，小鱼能看到水面上方的景物，A错误；
B. 根据折射定律，小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度小于36cm，B错误；
C. 当小鱼上浮10cm时
所以
发生全反射，水面上方的人不可能看到小鱼，小鱼也不能看到水面上方的景物，C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．根据公式
可知，由于该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故a光和b光在玻璃砖中的传播速度不相等，A错误；
B．连接C、D和C、E，设，，玻璃砖的半径为R，则有
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
因，故，a光在玻璃砖中的传播时间为
b光在玻璃砖中的传播时间为
设复色光从真空射入玻璃砖的入射角为，则有
联立解得
B正确；
C．由题意可知，该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故可得从D点射出的为a光，从E点射出的为b光，C错误；
D．根据公式
由于玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，若从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大，D错误。
故选B。
12．D
【解析】
【详解】
A．甲同学利用大头针、及、作图，测出入射角和折射角，根据折射定律用角度的正弦值的比值即可求出折射率，而不是用角度比值即可求出折射率，故A错误；
B．甲同学插好大头针、并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，由几何关系得入射角和折射角没有改变，故实验测得的折射率不变，故B错误；
C．沿、方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面不会发生全反射，故C错误；
D．乙同学在界面BD观察到大头针、的像，也能测得入射角和折射角，即也可以测量玻璃砖的折射率，故D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
A．根据折射定律
可知a光的折射率小于b光的折射率，根据
可知在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b大，故A错误；
B．由几何关系知a、b复合光的入射角为，a光的折射角为，则a光的折射率为
则单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
故B错误；
C．由A选项可知，b光折射率大于a光折射率，则b光频率大于a光频率，根据
可知b光的波长小于a光波长，根据
可知若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的中央亮纹更宽，故C错误；
D．如图所示
改变入射光在边上入射点的位置，由于入射角始终为，所以折射光a始终平行于AC，根据B选项可知，a光在BC边会发生全反射，因为，可得
因为
所以
所以
在等腰中
所以从边上任意位置射入的光线，a光的路径等于AC的长度，则
又
解得
故D正确。
故选D。
14．BC
【解析】
【详解】
A．在空房子里只有墙面、地面和天花板对声波反射，这种反射的方向较为单一，而房间内放置许多物品时，声波的反射方向较为分散，所以才使人感觉空房子里讲话声音特别响亮，故A错误；
B．城市交通用红光作为交通警示是红光波长长易发生衍射，使司机和行人都能看到红光，故B正确；
C．火车鸣笛离开站台的过程中，站台听到的音调变低，这是多普勒效应，故C正确；
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，说明声波可以在固体中传播，故D错误。
故选BC。
15．ABC
【解析】
【详解】
A．光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，故A正确；
B．计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，故B正确；
C．医疗中用激光作“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，故C正确；
D．激光测距利用的是激光的平行度好的特点，故D错误；
E．用激光束在很硬的材料上打孔是利用了激光亮度高，能量集中的特点，故E错误。
故选ABC。
16．AD
【解析】
【详解】
AB．从S发出的光经过平面镜反射后射到屏上的光，相当于从S关于平面镜的像点S′发出的光射到屏上，也就相当于一个间距为2a的双缝，则在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
选项A正确，B错误；
CD．由于光在镜面上反射时存在半波损失，相当于附加了的路程，则如果通过平面镜反射在光屏上某位置出现的是暗条纹，则在S关于平面镜对称的位置上放一与S相同的光源，去掉平面镜，则光屏上相同的位置将出现明条纹，即屏上的明暗条纹位置互换，选项C错误，D正确。
故选AD。
17．
【解析】
【详解】
光线从A进入B时，折射角小于入射角，因此，光线从B进入C时，发生全反射，因此B相对A为光密介质，故，根据光路可逆，对A和C，相同的入射角，C的折射角相比A的折射角大，因此A的折射率大于C的折射率，故。
18． 大 1.5
【解析】
【详解】
当电磁波传播到光纤内芯与外套界面时发生全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大；
由题知，发生全反射，临界角，根据临界角与折射率的关系
解得内芯的折射率
19．
【解析】
【详解】
作出光路图如图所示．
一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则
得
因OP=R，由几何关系知 BP=R，则折射角
θ2=2θ1=60°
由折射定律得玻璃的折射率为
若光线恰在曲面上发生全反射，则
sinC=
根据几何知识可知，此时从曲面上直接射出去的光线在圆面上是以O为圆心、半径为r的圆．
则
sinC=
因而该纸片的最小面积为
S=πr2
联立解得
S=
该纸片的最小面积为。
20．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由
得
（2）光路图如图
设折射角为r，根据折射定律
两个光斑PQ之间的距离
解得
21．（1）1.33；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）作出光路图如下，设入射角、反射角、折射角分别为、、，则根据反射定律有
由几何知识可知
解得
根据题意有
可得
由折射定律可知
（2）由可得光在水中传播速度
在水里的光程
传播时间
（3）设点光源射向水面的光线发生全反射的临界角为C，则
由数学知识得
解得
则水面上能被光源照亮的圆形光斑的面积为
22．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由几何知识可知
在界面上的入射角
折射角
由折射定律可得
联立得
（2）在介质中的传播速度
速度、位移、时间的关系
由几何知识
联立得
23．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解析：
（1）因水面上只有一个点使得A、B两点发出的光线恰好能发生全发射，设A到水面距离为a，B到水面距离为b，由几何关系得：
解得
（2）由折射定律
解得
答案第1页，共2页
答案第15页，共1页
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．一束光由真空入射到平面玻璃上，当其折射角为30°时，反射光和折射光恰好是振动方向互相垂直的偏振光。因此，可以推断出玻璃的折射率为（ ）
A． B． C． D．
2．一组平行的细单色光束垂直于半圆柱形玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知光线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射点为O，光线Ⅱ的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于一点。已知玻璃截面的圆半径为R，OA=，玻璃的折射率。两条光线射出玻璃后的交点与O点的距离是（ ）
A． R B．2R C．R D．R
3．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是（ ）
A．增大光源到单缝的距离 B．增大双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源
4．单镜头反光相机简称单反相机，图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的应满足（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，在一个空长方体箱子的左侧壁刻上双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在箱子左边时，在箱子的右侧内壁上产生干涉条纹。如果把箱子用透明的油灌满，条纹的间距将（ ）
A．保持不变 B．减小
C．可能增加 D．增加
6．如图所示，a、b为两不同频率的单色光，以相同的人射角射到玻璃砖的上表面，入射点分别为A、B。经玻璃砖上表面折射后两于P点，已知AP>BP，下列说法正确的是（ ）
A．在真空中，a传播速度大于b的传播速度
B．玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
C．在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．b光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角大于a光
7．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a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．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
8．如图所示，一玻璃球体的半径为R，球心为O，一细激光束沿与夹角为方向从A点射入玻璃球体，该光线经两次折射后从玻璃球体射出时，出射光线的方向相对于初始入射方向的偏角为，则玻璃球体的折射率为（ ）
A．1.5 B．2 C． D．
9．如图所示，在“测量玻璃的折射率”实验中，小明在AB侧插上大头针P1P2，在CD侧未观察到大头针的像，为了观察到像，接下来的操作中正确的是（ ）
A．增大P1P2的距离 B．调整P1的位置增大入射角
C．向左平移玻璃砖的位置 D．将玻璃砖AB与CD面互换位置
10．如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，O为荷叶圆心，O点的正下方A处有一条小鱼（可视为质点），已知O到A的距离，荷叶的半径，水的折射率，则（ ）
A．小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物
B．小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36cm
C．当小鱼上浮10cm时，水面上方的人不可能看到小鱼
D．当小鱼上浮10cm时，小鱼还能看到水面上方的景物
11．如图所示为某半圆柱体玻璃砖的横截面，为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿方向由真空从面射入玻璃砖，之后分成两束分别从D、E两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射）。已知该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，则下列说法正确的是（ ）
A．a光和b光在玻璃砖中的传播速度相等
B．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
C．从D点射出的为b光，从E点射出的为a光
D．若从水中射入空气时，a光发生全反射的临界角更大
12．如图所示，甲、乙两同学用插针法测量梯形玻璃砖的折射率，、、和是实验中甲同学插的大头针，、是乙同学插的大头针。下列说法正确的是（ ）
A．甲同学利用大头针、及、作图，测出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射率
B．甲同学插好大头针、并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，则实验测得的折射率变大
C．沿、方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面可能发生全反射
D．乙同学在界面BD观察到大头针、的像，也可以测量玻璃砖的折射率
13．某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A=120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑AC面的反射）。下列说法正确的是（ ）
A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
B．单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
C．若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
D．仅改变入射光在边上入射点的位置，a光在该三棱镜中的传播时间始终为
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，12分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）
14．关于生活中的各种现象，以下说法正确的是（ ）
A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象
B．城市交通用红光作为交通警示是红光波长长易发生衍射，使司机和行人都能看到红光
C．火车鸣笛离开站台的过程中，站台听到的音调变低，这是多普勒效应
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象
15．关于激光的应用，下列说法中正确的是（ ）
A．光纤通信是应用激光相干好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递
B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的
C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
E．激光打孔是应用了激光相干性好的特点
16．托马斯·杨1801年用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色线光源，M为一平面镜，线光源S与平面镜M均水平放置。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源。已知光在镜面上反射时存在半波损失，相当于附加了的路程。光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为，则（ ）
A．在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
B．在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
C．在S关于平面镜对称的位置上放一与S相同的光源，去掉平面镜，光屏上的明暗条纹位置不变
D．在S关于平面镜对称的位置上放一与S相同的光源，去掉平面镜，光屏上的明暗条纹位置互换
三、填空题（每空3分，共12分）
17．如图所示是一条光线从A媒质射入B媒质并到达B媒质与C媒质界面时发生的现象，由此可判定A，B，C三种媒质的折射率，，间的关系是______．
18．我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的 ___________ （选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为 ___________ 。（sin 43°=0.68，cos 43°=0.73，结果保留2位有效数字）
19． 如图所示，半球形玻璃的球半径为R，一束平行的激光束垂直射到半球形玻璃的左侧面上，其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是0；另一条光线的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点，OA=，OP= ．若在半球形玻璃左侧上贴上不透光的纸片，激光束不从曲面上直接透射出去，则该纸片的最小面积为多大___________？
四、解答题
20．（8分）如图所示，半圆玻璃砖的半径，折射率为，直径AB与屏幕垂直并接触于A点。激光a从真空以入射角射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑。取光在真空中的速度为。（结果可用根号表示）求：
（1）激光a在玻璃砖中的速度；
（2）两个光斑之间的距离L。
21．（9分）某公园内新安装了高功率发光二极管水下射灯，发光二极管由于所加电压不同能发出不同颜色的光，为节日的公园增添了绚丽色彩。若一盏射灯在水面以下处，其中一条光线斜射到水面上，在水面的出射光线和反射光线恰好垂直，测得出射点到射灯的水平距离。，求：
（1）水的折射率n；
（2）该条光线在水中到达出射点所用的时间；
（3）游客能看到亮圆部分的面积。
22．（9分）如图所示，在直角三棱镜截面中，长为L，，一束单色光从边上的中点D点射入并传播到C点，不考虑光在三棱镜内的反射，已知，该单色光在真空中传播速度为c，求：
（1）直角三棱镜的折射率；
（2）单色光从边射入到传播到C点的时间。
23．（11分）如图所示，水面下有一根LED水底灯带AB（可看成线光源，只考虑图示平面范围内的全反射），A端在水面下处，B端在水面下处，已知水面上只有一个点使得A、B两点发出的光线恰好能发生全发射，灯带AB的长度m。
（1）求光在水中发生全反射的临界角C；
（2）求水的折射率n。
试卷第1页，共3页
试卷第5页，共8页
参考答案：
1．C
2．A
【解析】
【详解】
光路如图所示
光线Ⅱ沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则
由折射定律
得
则折射角 θ2=60°，由几何关系知BP=R，则
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
BCD．通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度表达式有
因此可能使缝屏距l变大了，双缝间距d减小了，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项BD错误；选项C正确；
A．条纹间距与光源到单缝的距离无关，故选项A错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
由题意画出光路图如图所示
根据光路图和反射定律可知
4θ=90°
即
θ=22.5°
在CD和AE界面上恰好发生全反射时，对应着五棱镜折射率的最小值n0，则
则该五棱镜折射率的应满足
故选B。
5．B
6．C
【解析】
【详解】
A．a，b光在真空中的传播速度均为c，故A错误；
B．a、b光的入射角相同，根据几何关系可知，a光的折射角大于b光的入射角，根据
则
故B错误；
C．根据可知，a光在玻璃砖中的传播速度大于b光在玻璃砖中的传播速度，故C正确；
D．由全反射的临界角满足
可知b光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角小于a光，故D错误；
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
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a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
光路图如下
有图可知，ABCO是一个菱形，所以
可得第一次的折射角
则玻璃球体的折射率为
故ABC错误，D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．在CD侧未观察到大头针的像，说明P1P2的光线未传播至CD侧，而是从BC边折射出去了，增大P1P2的距离，能适当提高测量的精确度，但无法改变光路，任在CD侧观察不到大头针的像，A错误；
B．调整P1的位置增大入射角，会使光线更向右偏，依旧在CD侧观察不到大头针的像，B错误；
C．向左平移玻璃砖的位置，光线的传播方向不变，仍然从BC边传播出去，在CD侧观察不到大头针的像，C错误；
D．将玻璃砖AB与CD面互换位置，入射光线从CD面射入，可以从AB面射出，故能观察到大头针的像，D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．临界角为
又因为
所以，不发生全反射，小鱼能看到水面上方的景物，A错误；
B. 根据折射定律，小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度小于36cm，B错误；
C. 当小鱼上浮10cm时
所以
发生全反射，水面上方的人不可能看到小鱼，小鱼也不能看到水面上方的景物，C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．根据公式
可知，由于该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故a光和b光在玻璃砖中的传播速度不相等，A错误；
B．连接C、D和C、E，设，，玻璃砖的半径为R，则有
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
因，故，a光在玻璃砖中的传播时间为
b光在玻璃砖中的传播时间为
设复色光从真空射入玻璃砖的入射角为，则有
联立解得
B正确；
C．由题意可知，该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故可得从D点射出的为a光，从E点射出的为b光，C错误；
D．根据公式
由于玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，若从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大，D错误。
故选B。
12．D
【解析】
【详解】
A．甲同学利用大头针、及、作图，测出入射角和折射角，根据折射定律用角度的正弦值的比值即可求出折射率，而不是用角度比值即可求出折射率，故A错误；
B．甲同学插好大头针、并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，由几何关系得入射角和折射角没有改变，故实验测得的折射率不变，故B错误；
C．沿、方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面不会发生全反射，故C错误；
D．乙同学在界面BD观察到大头针、的像，也能测得入射角和折射角，即也可以测量玻璃砖的折射率，故D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
A．根据折射定律
可知a光的折射率小于b光的折射率，根据
可知在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b大，故A错误；
B．由几何关系知a、b复合光的入射角为，a光的折射角为，则a光的折射率为
则单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
故B错误；
C．由A选项可知，b光折射率大于a光折射率，则b光频率大于a光频率，根据
可知b光的波长小于a光波长，根据
可知若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的中央亮纹更宽，故C错误；
D．如图所示
改变入射光在边上入射点的位置，由于入射角始终为，所以折射光a始终平行于AC，根据B选项可知，a光在BC边会发生全反射，因为，可得
因为
所以
所以
在等腰中
所以从边上任意位置射入的光线，a光的路径等于AC的长度，则
又
解得
故D正确。
故选D。
14．BC
【解析】
【详解】
A．在空房子里只有墙面、地面和天花板对声波反射，这种反射的方向较为单一，而房间内放置许多物品时，声波的反射方向较为分散，所以才使人感觉空房子里讲话声音特别响亮，故A错误；
B．城市交通用红光作为交通警示是红光波长长易发生衍射，使司机和行人都能看到红光，故B正确；
C．火车鸣笛离开站台的过程中，站台听到的音调变低，这是多普勒效应，故C正确；
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，说明声波可以在固体中传播，故D错误。
故选BC。
15．ABC
【解析】
【详解】
A．光纤通信主要利用激光的相干性好的特点，故A正确；
B．计算机内的“磁头”可读出光盘上的信息主要应用了激光的平行度好的特点，故B正确；
C．医疗中用激光作“光刀”和工业上用激光打孔都是利用了激光的亮度高的特点，故C正确；
D．激光测距利用的是激光的平行度好的特点，故D错误；
E．用激光束在很硬的材料上打孔是利用了激光亮度高，能量集中的特点，故E错误。
故选ABC。
16．AD
【解析】
【详解】
AB．从S发出的光经过平面镜反射后射到屏上的光，相当于从S关于平面镜的像点S′发出的光射到屏上，也就相当于一个间距为2a的双缝，则在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
选项A正确，B错误；
CD．由于光在镜面上反射时存在半波损失，相当于附加了的路程，则如果通过平面镜反射在光屏上某位置出现的是暗条纹，则在S关于平面镜对称的位置上放一与S相同的光源，去掉平面镜，则光屏上相同的位置将出现明条纹，即屏上的明暗条纹位置互换，选项C错误，D正确。
故选AD。
17．
【解析】
【详解】
光线从A进入B时，折射角小于入射角，因此，光线从B进入C时，发生全反射，因此B相对A为光密介质，故，根据光路可逆，对A和C，相同的入射角，C的折射角相比A的折射角大，因此A的折射率大于C的折射率，故。
18． 大 1.5
【解析】
【详解】
当电磁波传播到光纤内芯与外套界面时发生全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大；
由题知，发生全反射，临界角，根据临界角与折射率的关系
解得内芯的折射率
19．
【解析】
【详解】
作出光路图如图所示．
一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为θ1，折射角设为θ2，则
得
因OP=R，由几何关系知 BP=R，则折射角
θ2=2θ1=60°
由折射定律得玻璃的折射率为
若光线恰在曲面上发生全反射，则
sinC=
根据几何知识可知，此时从曲面上直接射出去的光线在圆面上是以O为圆心、半径为r的圆．
则
sinC=
因而该纸片的最小面积为
S=πr2
联立解得
S=
该纸片的最小面积为。
20．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由
得
（2）光路图如图
设折射角为r，根据折射定律
两个光斑PQ之间的距离
解得
21．（1）1.33；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）作出光路图如下，设入射角、反射角、折射角分别为、、，则根据反射定律有
由几何知识可知
解得
根据题意有
可得
由折射定律可知
（2）由可得光在水中传播速度
在水里的光程
传播时间
（3）设点光源射向水面的光线发生全反射的临界角为C，则
由数学知识得
解得
则水面上能被光源照亮的圆形光斑的面积为
22．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由几何知识可知
在界面上的入射角
折射角
由折射定律可得
联立得
（2）在介质中的传播速度
速度、位移、时间的关系
由几何知识
联立得
23．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解析：
（1）因水面上只有一个点使得A、B两点发出的光线恰好能发生全发射，设A到水面距离为a，B到水面距离为b，由几何关系得：
解得
（2）由折射定律
解得
答案第1页，共2页
答案第15页，共1页