第四章 光 单元练习（word版含答案）

第四章、光
一、选择题（共16题）
1．某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，使用激光器作光源，进行光的衍射实验，如图所示．则他在光屏上看到的条纹是下面图中的（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO'与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，进入玻璃砖后两束光相交于图中的P点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽
D．同时增大入射角（入射角始终小于90°），则a光在下表面先发生全反射
3．下列关于光学现象的说法中正确的是（　　）
A．水中蓝光的传播速度比红光的快
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
D．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
4．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。M、N、P三个光学元件依次为（　　）
A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片
5．如图所示，一条红色光线和另一条紫色光线，以不同的角度同时沿半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，则可知（ ）
A．AO是紫光
B．AO穿过玻璃砖所需时间较短
C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由AO光变为BO光，则干涉条纹间距变小
D．光和机械波一样，在介质中的传播速度仅有介质决定
6．下列说法中正确的是（　　）
A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘
B．光在同一种介质中沿直线传播
C．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较小的是绿光
D．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
7．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，只进行一步操作，下列可以采取的方法是（　　）
A．换用紫色的滤光片 B．换用双缝间距更大的双缝片
C．使光源离双缝距离近一些 D．使光屏离双缝距离远一些
8．如图所示，在平静的水面下深h处有一单色点光源S，它发出的光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，已知该单色光的折射率为n，则下列说法正确的是（ ）
A．该单色光在水中的波长比空气中长
B．圆形区域的面积为
C．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做匀速运动
D．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做加速运动
9．以下是对一些生活中的现象进行的解，你认为不正确的是（　　）
A．太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液薄膜发生了干涉现象
B．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象
C．用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象
D．用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝）可以看到彩色条纹，是因为发生了衍射现象
10．一束光从空气射向折射率为的某种玻璃的表面，如图所示，θ1表示入射角，则下列说法中不正确的是( )
A．无论入射角θ1有多大，折射角θ2都不会超过45°角
B．欲使折射角θ2＝30°，应以θ1＝45°角入射
C．当入射角θ1增大到临界角时，界面上能出现全反射
D．光线进入介质后频率一定不发生变化
11．明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）
A．若增大入射角i，则b光先消失
B．在该三棱镜中a光波长小于b光波长
C．a光能发生偏振现象，b光不能发生偏振现象
D．a光在三棱镜中的传播速度大于b光
12．如图所示，让光线沿半圆形玻璃砖的半径射到平直边上，在这个界面发生了反射和折射．逐渐增大入射角，下列对观察到的现象的描述中正确的是（ ）
A．反射光线和折射光线的夹角逐渐增大
B．折射角和入射角的比值不变
C．反射光线和折射光线都逐渐减弱
D．折射光线逐渐减弱，直至完全消失
13．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝S1、S2，在光屏上的P点出现第3条暗纹（从中央亮条纹算起）．已知光速为c，则P点到双缝S1、S2的距离之差r1-r2应为（ ）
A． B． C． D．
14．如图所示，一段呈直线的光导纤维，当光线射入光导纤维的入射角为i时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端面射出，则：（ ）
A．当入射角大于i时，光也能全部从另一端面射出
B．当入射角小于i时，光也能全部从另一端面射出
C．光导纤维的折射率至少为
D．光导纤维的折射率至少为
15．如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在玻璃棱镜中a光频率小于b光频率
C．a光和b光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长
D．a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则b光先发生全反射
16．下列说法中正确的是（ ）
A．单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关
B．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断a光的折射率比b光大
D．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
E．激光测距是应用了激光平行性好的特点
二、填空题
17．截面为等边三角形的棱镜ABC如图所示，一束单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与AB边的夹角为，E、F分别为AB．BC的中点，则该棱镜的折射率为_______，光线EF_____从BC界面射出（选填“能”、“不能”）．
18．在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示。当光线是由空气射入玻璃砖时，则θ1和θ2中为入射角的是______；当光线由玻璃砖射入空气时，全反射临界角的正弦值是____；从图线可知玻璃砖的折射率是____。
19．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时，速度___________，频率___________(均填“增大”“减小”或“不变”)
20．如图所示，有一截面为半圆的玻璃柱体水平放置，右侧有一竖直屏幕，半圆的半径为10cm。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心，已知玻璃对这两种色光的折射率分别为、，逐渐增大入射光与竖直方向的夹角θ，投射到屏幕上的折射光首先消失的是___________色光，此时入射角等于___________，屏幕上剩下的两个光斑之间的距离为___________。
三、综合题
21．如图所示，截面是扇形AOB的玻璃砖，半径为R，圆心角∠AOB=60°，一束单色光线与AO面成30°角，从AO面的C点射入玻璃砖，折射光线CD与OB面平行，且刚好从圆弧AB的中点D射出，光在真空中传播速度为c．求：
①单色光从C传播到D所用的时间；
②光线从D点出射后，与OB的延长线的交点离B点的距离．
22．如图所示，一底面半径为R的圆柱形透明体，O为圆心，一细光束在横截面内从AO边上的A点以θ=60°的入射角入射，经玻璃折射后到B点，B点到AO的距离为。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光线在射出透明体时的反射。求：
（1）圆柱形透明体的折射率n；
（2）光线从进入透明体到离开透明体所经历的时间t。
23．如图所示，某玻璃砖的截面由半径为R的半圆和等腰直角三角形ABC组成，AC是半圆的直径。一束单色光照射在圆弧面上的D点，入射角为60°，折射光线刚好射在AB边的中点E，该折射光线在AB面上的入射角为45°，已知光在真空中传播速度为c，求：
（1）玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）该单色光在玻璃砖中传播的时间（不考虑光在圆弧面上的反射）。
24．如图所示，透过平行玻璃砖看铅笔，总感觉铅笔断开了。请画出光路图并作出解释。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
根据衍射条纹的特点，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故B正确，ACD错误；
故选B．
2．C
【详解】
A、所有色光在真空中传播速度都相同，都是，故A错误；
B、由图看出a的折射角大，入射角相等，由折射定律知，玻璃对a光的折射率小，由分析可知a光在玻璃中传播速度大，故选项B错误；
C、a光的折射率小，频率小，波长长，由公式知，干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽，故C正确；
D、a光射到下表面时，入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性原理得知，光线一定从下表面射出，不可能发生全反射，故D错误．
3．C
【详解】
A．蓝光的折射率大于红光的折射率，根据
v=
可知，水中蓝光的传播速度比红光慢，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C．由于红光的波长大于蓝光的波长，根据
Δx=λ
可知，在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽，故C正确；
D．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射，不是因为三棱镜吸收了光，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成一个线光源，然后通过双缝形成相干光，在光屏上形成干涉条纹。故合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．A
【详解】
A. 由图看出，两束光在O点的折射角相同，A光的入射角小于B光的入射角，由折射定律分析得知，玻璃对AO光的折射率大于对BO光的折射率，则AO光线是紫光，BO光线是红光．故A正确．
B.根据分析知，AO光线在玻璃中传播速度较小，所以AO光线较BO光线穿过玻璃砖所需时间长．故B错误．
C. 在双缝干涉实验中，干涉条纹的距离与波长成正比，则知在双缝干涉实验中，若仅将入射光由AO光线变为BO光线，则干涉亮条纹间距变大．故C错误．
D. 机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，光在介质中的传播速度与介质和光的频率均有关，故D错误．
6．A
【详解】
A．交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长，更容易穿透云雾烟尘，A正确；
B．光在同一种均匀介质中沿直线传播，B错误；
C．根据干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，因为绿光的波长大于蓝光，故让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光，C错误；
D．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，D错误。
故选A。
7．D
【详解】
A．紫光的波长小于黄光，根据
可知，换用紫色的滤光片，干涉条纹的间距变窄，选项A错误；
B．根据
可知，换用双缝间距d更大的双缝片，干涉条纹的间距变窄，选项B错误；
C．使光源离双缝距离近一些，对条纹间距无影响，选项C错误；
D．根据
可知，使光屏离双缝距离l远一些，则干涉条纹的间距变宽，选项D正确；
故选D。
8．C
【详解】
A．根据，光在不同介质中相同，在空气中传播速度比水中的传播速度大，所以该单色光在水中波长比空气中长，A错误；
B．根据
由几何关系得
解得
所以圆形区域的面积为，B错误；
CD．设光源S竖直向下匀速运动得速度为v，则在时间t内，光源向下运动了
根据几何关系，圆形区域的边缘向外运动了
是不变值，所以圆形区域的边缘向外做匀速运动，C正确，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，A正确，不符合题意；
B．海市蜃楼是光的全反射，故B错误，符合题意；
C．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹，是薄膜干涉产生的，C正确，不符合题意；
D．通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，会看到彩色条纹，是衍射现象，故D正确，不符合题意；
故选B。
10．C
【详解】
当入射角最大时，根据折射定律知，折射角也最大，而最大的入射角为90°，则由得， ，r=45°，所以最大的折射角为45°．故A正确．当折射角r=30°时，由折射定律得入射角i=45°，故B正确．光从空气中射向玻璃表面时，不可能发生全反射，故C错误．光线进入介质后波速改变，频率不发生变化，选项D正确；此题选项错误的选项，故选C.
11．D
【详解】
A．当增大入射角i时，两单色光在左侧界面的折射角增大，但在右侧界面的入射角均减小，故不会发生全反射，故A错误；
B．由题图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，而同种介质对频率越大的光折射率越大，故
光在三棱镜中的波长
则
故B错误；
CD．由，得，偏振现象是横波所特有的，故a、b两光都能发生偏振现象，故C错误，D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．逐渐增大入射角，反射角增大，反射光线沿逆时针方向转动，由折射定律知折射角逐渐增大，折射光线沿顺时针方向转动，故反射光线和折射光线的夹角逐渐减小，A错误；
B．折射角和入射角满足折射定律为，故B错误；
CD．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强，折射光越来越弱，最终发生全反射，折射光完全消失，反射光不消失，故C错误，D正确。
故选D。
13．C
【详解】
P点出现暗纹，则双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍。光速
则光波波长
第三条暗条纹距离之差为
故C正确。
故选C。
14．BC
【详解】
当光线射入光导纤维的入射角为i时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端射出，当入射角小于i时，导致光从光纤射向空气时，入射角大于临界角，从而发生光的全反射现象，故A错误B正确；当光线射入光导纤维的入射角为i时，这束光刚好能全部通过光导纤维从另一端射出，依据光的折射定律，则有：，且，并根据几何关系，则有：，解得：，因此要发生光的全反射，则光纤维的折射率至少为，故C正确D错误；
15．BD
【详解】
A．a光和b光在两直角边的入射角相等，由图可知，经过玻璃棱镜后b光的偏折程度比a光大，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，即nb＞na，故A错误；
B．玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，可知在玻璃棱镜中b光频率大于a光频率，故B正确；
C．根据玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，在玻璃棱镜中b光频率大于a光频率，则a光的波长大于b光的波长，故C错误；
D．根据，nb＞na可知a光的临界角大于b光的临界角，则a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则b光先发生全反射，故D正确。
故选BD。
16．ACE
【详解】
A．根据公式，单摆的周期与质量无关与振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关，A正确；
B．用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，B错误；
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，根据双方干涉条纹的宽度的公式可知，a光的波长短，频率大，则可以判断水对a光的折射率比b光大，C正确；
D．肥皂泡呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象造成的，D错误；
E．由于激光的平行性好，激光传播很远的距离后仍能保持一定的强度，常用来精确测距离，E正确。
故选ACE。
17． 能
【详解】
试题分析：根据几何知识得到，在AB面上，入射角，折射角，根据折射定律得
折射率，由公式得到，．光线在BC面上的入射角，，则，所以光在F点不能发生全反射，能从BC界面射出．
18． θ1
【详解】
光线是由空气射入玻璃砖时，入射角大于折射角，由图像可知sinθ1较大，则θ1和θ2中为入射角的是θ1；
折射率
当光线由玻璃砖射入空气时，全反射临界角的正弦值是
19． 减小 不变
【详解】
同一单色光在不同的介质中传播，频率不会改变，但是速度改变，光在水中传播时速度较空气中小.
20． 紫 45°
【详解】
作出光路图，如图所示
因紫光折射率较大，根据
可知紫光的全反射临界角较小，所以当增大入射角时，紫光先发生全反射，其折射光线先消失；
设紫光的临界角为C2，根据
解得C2=45°
根据几何关系，可知此时入射角i=C2=45°，对红光，根据折射定律有
解得
根据几何关系，可得红光两亮斑PQ的间距
21．(1) (2)
【详解】
①作光路图如图所示：
由几何关系可知，光线在AO边的入射角为i=60°，折射角为r=30°，
根据折射定律可知
设CD边长为L，由几何关系可知，，
因此光从C到D所用时间为
②由几何关系可知，光在D点折射的入射角为30°，根据关路可逆可知，光在D点的折射角为α=30°，
根据几何关系可知
因此，E点到B点的距离为
22．（1）；（2）
【详解】
（1）作出光路图如图：
由几何关系知
所以
则是等边三角形，有
由折射定律有
解得
（2）由于
则由透明体产生全反射时的临界条件知光线在B点产生全反射。
由光在介质中传播速度公式知
由几何关系知
则光在介质中的传播时间
23．（1）；（2）
【详解】
（1）折射光线在AB面上的入射角为，则，由几何关系可知，AO与DE的交点M到A的距离等于到O的距离，如图：
则有
设光线在D点的入射角和折射角分别为i和r，由几何关系可得
因此折射角为
由折射定律，可得玻璃砖对单色光的折射率为
（2）设全反射的临界角为C，则有
可得
可知光在AB界面处发生全反射，结合入射角等于反射角的关系及几何关系可知，光恰好到达BC中点，而且到达BC界面处仍然发生全反射，光在玻璃砖内的光路如图：
则光在玻璃砖内的路程为
光在玻璃砖内的传播速度为
则光在玻璃砖中传播的时间
24．；解释详见解析
【详解】
光路图如下所示
铅笔在玻璃砖下方的A处，铅笔反射的光线经下表面进入玻璃砖，光线由空气进入玻璃砖，发生第一次折射，折射角小于入射角，折射光线靠近法线；光线经上表面进入空气，发生第二次折射，折射角大于入射角，折射光线偏离法线，光线经两次折射后进入人眼，人眼看物体，将光线反向延长，光线向右发生偏移，所以人眼看到的是铅笔向右偏移后的像，感觉铅笔像断开了。
答案第1页，共2页