第四章 光 单元测试（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章 光 单元测试（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 881.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-11 08:05:45 | ||
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文档简介
光 单元测试
一、单项选择题（本题共11小题，每小题3分，共33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．用如图所示的实验装置在暗室中探究光的性质，左侧是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，下列说法中正确的是（ ）
A．条纹呈黄白相间
B．条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定
C．酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上，形成干涉条纹
D．在图示的情况下，从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到衍射条纹
2．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
3．在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光现象，下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹
B．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色
C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹
D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹
4．如图所示，一透明半圆柱体折射率为n = 2，半径为 R、长为 L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，有光线从部分柱面射出。则该部分柱面的面积为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，平行玻璃砖置于空气中，一束由两种单色光组成的复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a，b两束。下列说法中正确的是（ ）
A．b光光子的能量大于a光光子的能量
B．a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度
C．增大入射角θ，a光先从玻璃砖下表面消失
D．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
6．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
7．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（ ）
A．2.06×10－7m B．2.06×10－4m C．1.68×10－4m D．1.68×10－3m
8．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（ ）
A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱 B．仍有条纹，但形状与原来不同
C．一片红光 D．光源的像
9．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
10．如图所示是一竖立的肥皂薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是（ ）
A．干涉条纹的产生是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，薄膜上的干涉条纹是水平的
C．观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面内转过90度角，则条纹将变成竖直的
D．用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
11．为了汽车夜间行车安全，有人提出设想:将汽车的挡风玻璃和车灯罩做成偏振片，使司机只能看到自己车灯的光而看不见对面车灯发出的光，从而大大减少因对面车灯发出的光造成的视线模糊。以下关于光的偏振的说法正确的是（ ）
A．振动方向和透振方向一致的光能透过偏振片
B．光的振动方向指的是磁场方向
C．光的偏振现象证明了光是一种机械波
D．泊松亮斑就是一种偏振现象
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，16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．）
12．用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是（ ）
A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，红光和蓝光不会发生干涉现象
C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹
D．两束光只能相互叠加，不能产生明暗相间的干涉条纹
13．如图是由不同材料制作的等腰直角三角形和半圆形玻璃砖，将它们放在水平面并相切于A点，是半圆形玻璃砖的直径，O是半圆形玻璃砖圆心。现将该光源放置在A点左侧P处，垂直水平面向上发射激光，经过半圆弧上某点M后，恰好又能经过B点，已知，，与水平方向夹角恰好为，等腰直角三角形玻璃砖的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．半圆形玻璃砖的折射率
B．的距离为
C．半圆弧玻璃砖上M点到水平面的距离为
D．从P射出的激光，经过等腰直角三角形和半圆形玻璃砖的时间之比为
14．如图所示，一块半圆柱形玻璃砖截面的圆心为O点，一束红光和一束蓝光在截面平面内从不同的方向射向O点，经折射后恰好都从圆弧上的D点射出玻璃砖，则（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光为蓝光，b光为红光
C．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．若玻璃砖绕过O点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动的过程中，则a光先在界面发生全反射
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
15．图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长短
B．形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率大
C．若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大
D．若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将减小
三、实验题（每空2分，共18分）
16．某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
（1）图中①所示的装置名称为_____，它在实验中的作用是获得线光源；
（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）某次实验中，若测得双缝之间的距离为0.2mm，双缝到光屏之间的距离为700mm，相邻两明纹之间的距离为2.31mm，则这种光的波长为_____nm（结果保留两位有效数字）。
17．本学期我们在《光》的学习中做过如下的实验探究，请根据实验探究回答下列问题。
（1）如图所示为“用双缝干涉测量光的波长”装置示意图，示意图中有三个光学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是________（填选项前的字母）。
A．①是双缝，③是滤光片 B．②是单缝，③是双缝 C．②是双缝，③是单缝
（2）已知上述装置中双缝间距d=0.40mm，双缝到光屏的距离l=1.0m，在光屏上得到的干涉图样如图甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图乙所示，在B位置时螺旋测微器如图丙所示，则其示数xB=________mm；
（3）由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m。（结果保留3位有效数字）
（4）在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学在画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：________（写出一点即可）。
（5）实验中，已画好玻璃砖边界ab、cd后，放置玻璃砖时不小心将玻璃砖向上稍平移了一点，如图乙所示，其他操作正确，则测得玻璃的折射率将________（选填“变大“不变”或“变小”）。
四、解答题
18．（10分）如图所示，ABO为截面是扇形的玻璃砖，圆的半径为R，∠AOB=60°。一束单色光竖直向下垂直OA照射在圆弧AB的中点C上，折射光线照射在AO面上的D点，光在C点发生折射后的偏向角为30°。已知光在真空中的传播速度为c。
（1）求玻璃砖对该单色光的折射率n；
（2）若AO面涂有反射层，请判断该单色光能否从OB面出射，并求出该单色光从C点入射到第一次射出玻璃砖所用的时间t。
19．（11分）如图所示，一个盛水容器内装有深度为H的水，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角，水的折射率，真空中光速为c，，。求：
（1）激光从O点传播到P点的时间t；
（2）打开出水口放水，当水面下降到原来一半深度时，光斑P仍然在容器底部，求光斑P移动的距离x。
20．（12分）如图所示，一柱体玻璃砖的横截面由两个相似的直角三角形组成，两直角三角形的公共边DO＝d，，现让一单色细激光束从AO边的中点E沿与AD平行的方向射入玻璃砖，最后到达AB延长线上的F点（图中未画出）。已知玻璃砖对该激光束的折射率，光在真空中的传播速度为c。
（1）作出光路图；
（2）求该激光束从E点传播到F点的时间。
21．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，横截面如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度，从AB面反射回来的光强随角θ变化的情况如图乙所示。现在将这种新材料制成的一根光导纤维束，弯成半圆形，暴露于真空中，如图丙所示，设半圆形外半径为R，光导纤维束的直径为d。求：
（1）该新材料对这种激光的折射率；
（2）用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入，若该東激光不从光导纤维束侧面射出，弯成的半圆形半径R与纤维束直径d应满足的关系。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．在干涉条纹的减弱区域为暗条纹，故总的条纹是明暗相间的，A错；
B．条纹的明暗情况由两列光在薄膜内的路程差决定，即条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定，故B正确；
C．发生干涉的条件是两束光的频率相同，所以颜色不同即频率不同的光不能干涉，故C错；
D．光发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长差不多或小于波长，故D错。
故选B。
2．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。
3．D
【解析】
【详解】
A．雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故A错误；
B．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色属于薄膜干涉现象，故B错误；
C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹属于薄膜干涉现象，故C错误；
D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确；
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
半圆柱体的横截面如图所示，OO′为半径，设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，入射角恰好等于临界角C，则由折射定律得
得
C=30°
由几何关系得
∠OO′B=C
则有光线从柱面射出的柱面面积
故选A。
5．D
【解析】
【详解】
由题图可分析得出a光在玻璃中的偏折程度更大，则a光折射率更大，频率更大，波长更小。
A．因为a光频率更大，根据
故a光能量更大，故A错误；
B．根据
a光折射率更大，则速度更小，故B错误；
C．下表面的入射角等于上表面的折射角，则下表面的折射角等于上表面的入射角，则两单色光均不会发生全反射，增大入射角θ，a光不会从玻璃砖下表面消失，故C错误；
D．b光波长更大，b光比a光更容易发生明显的衍射现象，故D正确。
故选D。
6．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。
7．C
【解析】
【详解】
根据双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式有：Δx=，解得：d==×589×10－9m＝1.68×10－4m，故C正确，ABD错误．
8．B
【解析】
【详解】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故B正确，ACD错误。
故选B。
9．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。
10．C
【解析】
【详解】
A．由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形状，干涉条纹是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故A说法正确；
BC．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜干涉是等厚干涉，同一条纹对应的薄膜厚度相同，故条纹是水平的，B说法正确，C说法错误；
D．其他条件相同时，干涉条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长较长，故用黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距较大，用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距较小，故D说法正确。
此题选择错误选项，故选C。
11．A
【解析】
【详解】
A．根据光的偏振原理可知，振动方向和透振方向一致的光能透过偏振片，故A正确；
B．光的振动方向指的是电场的方向，故B错误；
C．光的偏振现象证明了光是一种横波，光是电磁波，不是机械波，故C错误；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，故D错误。
故选A。
12．BD
【解析】
【详解】
频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，两束光只能相互叠加，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，AC错误，BD正确。
故选BD。
13．AC
【解析】
【详解】
A．假设从B发射某束激光，恰好经过M点，然后经过界面后到达P点，其光路图如图所示
根据光路可逆性，从P竖直向上发射的激光恰好到达B点。根据几何知识可知，射向M点的光线的折射角r等于，入射角等于，根据折射率
可知
A正确；
B．根据上图可知
所以
B错误；
C．根据几何知识M点到水平面距离
C正确；
D．激光在等腰直角三角形的光速为
在半形玻璃砖的光速
时间之比为
D错误。
故选AC。
14．BCE
【解析】
【详解】
AB．由图可知a、b两光的折射角相等，入射角a大于b，由折射定律得玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，且折射率越大频率越高，故a光为蓝光，故A错误，B正确；
C．由知折射率越大传播速度越小，故在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故C正确；
D．由知折射率越大临界角越小，故玻璃砖绕过O点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动的过程中，从光疏介质进入光密介质，这两种光都不会发生全反射，故D错误；
E．因为a光的波长小于b光的波长，故由知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E正确。
故选BCE。
15．AC
【解析】
【详解】
A．根据双缝干涉的条纹间距为
可知对于同一实验装置，波长越长，条纹间距越大，由于
可知甲光的波长一定小于乙光的波长，A正确；
B．根据公式
由于甲光的波长一定小于乙光的波长，可得形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率小，B错误；
C．根据双缝干涉的条纹间距为
可知，若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，C正确；
D．根据双缝干涉的条纹间距为
可知，若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增加，D错误。
故选AC。
16． 单缝 增大 6.6×102
【解析】
【详解】
（1）图中从左向右是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏
（2）依据条纹间距公式
知，若将滤光片由紫色换为红色，波长变长，那么干涉条纹的间距增大
（3）条纹间距公式
得
17． B 5.880 4.75×10-7或4.76×10-7 用手触摸光学面或拿玻璃砖当尺子 不变
【解析】
【详解】
（1）在双缝干涉实验中①②③分别为滤光片、单缝、双缝.
故选B。
（2）螺旋测微器读数等于可动刻度读数加固定尺读数，需要估读，图中固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为0.01×38.0=0.380mm，故读数为
xB=5.5mm+0.380mm=5.880mm
（3）由图乙知，A位置时螺旋测微器的读数为
xA=1mm+0.01×12.8mm=1.128mm
则相邻亮纹的间距
根据公式
变形得
代入数据解得
（4）由甲图可知，不当之处为：用手触摸光学面或拿玻璃砖当尺子；
（5）如图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律
可知，测得的折射率将不变。
18．（1）；（2）能从OB面出射，
【解析】
【详解】
（1）光线在C点的入射角为
折射角
则折射率
（2）设全反射临界角为C，则有
如图，由几何关系
，
故
所以该单色光能从OB面出射。光线在玻璃砖中的传播距离为
光在玻璃中的传播速度
传播的时间
19．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据折射定理
解得折射角大小
β=37°
光在水中的速度
激光从O点传播到P点的时间
（2）根据
由几何关系有：
x=h（tanα-tanβ）
当，代入数据解得
【点睛】
20．（1）见解析图；（1）
【解析】
【详解】
（1）由几何关系可得，在AO界面，入射角，由折射定律得折射角为，由几何知识知该激光束在AD界面的入射角，由于，全反射临界角C满足
可得
故在AD界面发生全反射，在AD界面反射后的该激光束平行AO，由几何知识可知，该激光束在BD界面的入射角，，由折射定律可得，，作出光路图如图所示
（2）E点是AO的中点，则
，在中，，又有，所以
在中
过N点作NP垂直AB于P
所以
该激光束在玻璃砖中的传播速度
该激光束从E点传播到F点的时间
代入数据解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单项选择题（本题共11小题，每小题3分，共33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．用如图所示的实验装置在暗室中探究光的性质，左侧是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，下列说法中正确的是（ ）
A．条纹呈黄白相间
B．条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定
C．酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上，形成干涉条纹
D．在图示的情况下，从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到衍射条纹
2．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
3．在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光现象，下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）
A．雨后天空出现彩虹
B．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色
C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹
D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹
4．如图所示，一透明半圆柱体折射率为n = 2，半径为 R、长为 L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，有光线从部分柱面射出。则该部分柱面的面积为（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，平行玻璃砖置于空气中，一束由两种单色光组成的复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a，b两束。下列说法中正确的是（ ）
A．b光光子的能量大于a光光子的能量
B．a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度
C．增大入射角θ，a光先从玻璃砖下表面消失
D．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
6．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
7．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（ ）
A．2.06×10－7m B．2.06×10－4m C．1.68×10－4m D．1.68×10－3m
8．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（ ）
A．条纹形状与原来相同，但亮度减弱 B．仍有条纹，但形状与原来不同
C．一片红光 D．光源的像
9．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
10．如图所示是一竖立的肥皂薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是（ ）
A．干涉条纹的产生是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，薄膜上的干涉条纹是水平的
C．观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面内转过90度角，则条纹将变成竖直的
D．用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
11．为了汽车夜间行车安全，有人提出设想:将汽车的挡风玻璃和车灯罩做成偏振片，使司机只能看到自己车灯的光而看不见对面车灯发出的光，从而大大减少因对面车灯发出的光造成的视线模糊。以下关于光的偏振的说法正确的是（ ）
A．振动方向和透振方向一致的光能透过偏振片
B．光的振动方向指的是磁场方向
C．光的偏振现象证明了光是一种机械波
D．泊松亮斑就是一种偏振现象
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，16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．）
12．用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是（ ）
A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，红光和蓝光不会发生干涉现象
C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹
D．两束光只能相互叠加，不能产生明暗相间的干涉条纹
13．如图是由不同材料制作的等腰直角三角形和半圆形玻璃砖，将它们放在水平面并相切于A点，是半圆形玻璃砖的直径，O是半圆形玻璃砖圆心。现将该光源放置在A点左侧P处，垂直水平面向上发射激光，经过半圆弧上某点M后，恰好又能经过B点，已知，，与水平方向夹角恰好为，等腰直角三角形玻璃砖的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．半圆形玻璃砖的折射率
B．的距离为
C．半圆弧玻璃砖上M点到水平面的距离为
D．从P射出的激光，经过等腰直角三角形和半圆形玻璃砖的时间之比为
14．如图所示，一块半圆柱形玻璃砖截面的圆心为O点，一束红光和一束蓝光在截面平面内从不同的方向射向O点，经折射后恰好都从圆弧上的D点射出玻璃砖，则（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光为蓝光，b光为红光
C．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．若玻璃砖绕过O点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动的过程中，则a光先在界面发生全反射
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
15．图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长短
B．形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率大
C．若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大
D．若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将减小
三、实验题（每空2分，共18分）
16．某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
（1）图中①所示的装置名称为_____，它在实验中的作用是获得线光源；
（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）某次实验中，若测得双缝之间的距离为0.2mm，双缝到光屏之间的距离为700mm，相邻两明纹之间的距离为2.31mm，则这种光的波长为_____nm（结果保留两位有效数字）。
17．本学期我们在《光》的学习中做过如下的实验探究，请根据实验探究回答下列问题。
（1）如图所示为“用双缝干涉测量光的波长”装置示意图，示意图中有三个光学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是________（填选项前的字母）。
A．①是双缝，③是滤光片 B．②是单缝，③是双缝 C．②是双缝，③是单缝
（2）已知上述装置中双缝间距d=0.40mm，双缝到光屏的距离l=1.0m，在光屏上得到的干涉图样如图甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图乙所示，在B位置时螺旋测微器如图丙所示，则其示数xB=________mm；
（3）由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m。（结果保留3位有效数字）
（4）在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学在画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：________（写出一点即可）。
（5）实验中，已画好玻璃砖边界ab、cd后，放置玻璃砖时不小心将玻璃砖向上稍平移了一点，如图乙所示，其他操作正确，则测得玻璃的折射率将________（选填“变大“不变”或“变小”）。
四、解答题
18．（10分）如图所示，ABO为截面是扇形的玻璃砖，圆的半径为R，∠AOB=60°。一束单色光竖直向下垂直OA照射在圆弧AB的中点C上，折射光线照射在AO面上的D点，光在C点发生折射后的偏向角为30°。已知光在真空中的传播速度为c。
（1）求玻璃砖对该单色光的折射率n；
（2）若AO面涂有反射层，请判断该单色光能否从OB面出射，并求出该单色光从C点入射到第一次射出玻璃砖所用的时间t。
19．（11分）如图所示，一个盛水容器内装有深度为H的水，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角，水的折射率，真空中光速为c，，。求：
（1）激光从O点传播到P点的时间t；
（2）打开出水口放水，当水面下降到原来一半深度时，光斑P仍然在容器底部，求光斑P移动的距离x。
20．（12分）如图所示，一柱体玻璃砖的横截面由两个相似的直角三角形组成，两直角三角形的公共边DO＝d，，现让一单色细激光束从AO边的中点E沿与AD平行的方向射入玻璃砖，最后到达AB延长线上的F点（图中未画出）。已知玻璃砖对该激光束的折射率，光在真空中的传播速度为c。
（1）作出光路图；
（2）求该激光束从E点传播到F点的时间。
21．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，横截面如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度，从AB面反射回来的光强随角θ变化的情况如图乙所示。现在将这种新材料制成的一根光导纤维束，弯成半圆形，暴露于真空中，如图丙所示，设半圆形外半径为R，光导纤维束的直径为d。求：
（1）该新材料对这种激光的折射率；
（2）用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入，若该東激光不从光导纤维束侧面射出，弯成的半圆形半径R与纤维束直径d应满足的关系。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．在干涉条纹的减弱区域为暗条纹，故总的条纹是明暗相间的，A错；
B．条纹的明暗情况由两列光在薄膜内的路程差决定，即条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定，故B正确；
C．发生干涉的条件是两束光的频率相同，所以颜色不同即频率不同的光不能干涉，故C错；
D．光发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长差不多或小于波长，故D错。
故选B。
2．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。
3．D
【解析】
【详解】
A．雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故A错误；
B．肥皂泡在阳光照射下呈现彩色属于薄膜干涉现象，故B错误；
C．雨后公路上的油膜在阳光照射下出现彩色条纹属于薄膜干涉现象，故C错误；
D．通过一狭缝观察日光灯看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确；
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
半圆柱体的横截面如图所示，OO′为半径，设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，入射角恰好等于临界角C，则由折射定律得
得
C=30°
由几何关系得
∠OO′B=C
则有光线从柱面射出的柱面面积
故选A。
5．D
【解析】
【详解】
由题图可分析得出a光在玻璃中的偏折程度更大，则a光折射率更大，频率更大，波长更小。
A．因为a光频率更大，根据
故a光能量更大，故A错误；
B．根据
a光折射率更大，则速度更小，故B错误；
C．下表面的入射角等于上表面的折射角，则下表面的折射角等于上表面的入射角，则两单色光均不会发生全反射，增大入射角θ，a光不会从玻璃砖下表面消失，故C错误；
D．b光波长更大，b光比a光更容易发生明显的衍射现象，故D正确。
故选D。
6．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。
7．C
【解析】
【详解】
根据双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式有：Δx=，解得：d==×589×10－9m＝1.68×10－4m，故C正确，ABD错误．
8．B
【解析】
【详解】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故B正确，ACD错误。
故选B。
9．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。
10．C
【解析】
【详解】
A．由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形状，干涉条纹是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故A说法正确；
BC．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜干涉是等厚干涉，同一条纹对应的薄膜厚度相同，故条纹是水平的，B说法正确，C说法错误；
D．其他条件相同时，干涉条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长较长，故用黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距较大，用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距较小，故D说法正确。
此题选择错误选项，故选C。
11．A
【解析】
【详解】
A．根据光的偏振原理可知，振动方向和透振方向一致的光能透过偏振片，故A正确；
B．光的振动方向指的是电场的方向，故B错误；
C．光的偏振现象证明了光是一种横波，光是电磁波，不是机械波，故C错误；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，故D错误。
故选A。
12．BD
【解析】
【详解】
频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，两束光只能相互叠加，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，AC错误，BD正确。
故选BD。
13．AC
【解析】
【详解】
A．假设从B发射某束激光，恰好经过M点，然后经过界面后到达P点，其光路图如图所示
根据光路可逆性，从P竖直向上发射的激光恰好到达B点。根据几何知识可知，射向M点的光线的折射角r等于，入射角等于，根据折射率
可知
A正确；
B．根据上图可知
所以
B错误；
C．根据几何知识M点到水平面距离
C正确；
D．激光在等腰直角三角形的光速为
在半形玻璃砖的光速
时间之比为
D错误。
故选AC。
14．BCE
【解析】
【详解】
AB．由图可知a、b两光的折射角相等，入射角a大于b，由折射定律得玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，且折射率越大频率越高，故a光为蓝光，故A错误，B正确；
C．由知折射率越大传播速度越小，故在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故C正确；
D．由知折射率越大临界角越小，故玻璃砖绕过O点垂直纸面的轴逆时针缓慢转动的过程中，从光疏介质进入光密介质，这两种光都不会发生全反射，故D错误；
E．因为a光的波长小于b光的波长，故由知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E正确。
故选BCE。
15．AC
【解析】
【详解】
A．根据双缝干涉的条纹间距为
可知对于同一实验装置，波长越长，条纹间距越大，由于
可知甲光的波长一定小于乙光的波长，A正确；
B．根据公式
由于甲光的波长一定小于乙光的波长，可得形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率小，B错误；
C．根据双缝干涉的条纹间距为
可知，若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，C正确；
D．根据双缝干涉的条纹间距为
可知，若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增加，D错误。
故选AC。
16． 单缝 增大 6.6×102
【解析】
【详解】
（1）图中从左向右是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏
（2）依据条纹间距公式
知，若将滤光片由紫色换为红色，波长变长，那么干涉条纹的间距增大
（3）条纹间距公式
得
17． B 5.880 4.75×10-7或4.76×10-7 用手触摸光学面或拿玻璃砖当尺子 不变
【解析】
【详解】
（1）在双缝干涉实验中①②③分别为滤光片、单缝、双缝.
故选B。
（2）螺旋测微器读数等于可动刻度读数加固定尺读数，需要估读，图中固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为0.01×38.0=0.380mm，故读数为
xB=5.5mm+0.380mm=5.880mm
（3）由图乙知，A位置时螺旋测微器的读数为
xA=1mm+0.01×12.8mm=1.128mm
则相邻亮纹的间距
根据公式
变形得
代入数据解得
（4）由甲图可知，不当之处为：用手触摸光学面或拿玻璃砖当尺子；
（5）如图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律
可知，测得的折射率将不变。
18．（1）；（2）能从OB面出射，
【解析】
【详解】
（1）光线在C点的入射角为
折射角
则折射率
（2）设全反射临界角为C，则有
如图，由几何关系
，
故
所以该单色光能从OB面出射。光线在玻璃砖中的传播距离为
光在玻璃中的传播速度
传播的时间
19．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据折射定理
解得折射角大小
β=37°
光在水中的速度
激光从O点传播到P点的时间
（2）根据
由几何关系有：
x=h（tanα-tanβ）
当，代入数据解得
【点睛】
20．（1）见解析图；（1）
【解析】
【详解】
（1）由几何关系可得，在AO界面，入射角，由折射定律得折射角为，由几何知识知该激光束在AD界面的入射角，由于，全反射临界角C满足
可得
故在AD界面发生全反射，在AD界面反射后的该激光束平行AO，由几何知识可知，该激光束在BD界面的入射角，，由折射定律可得，，作出光路图如图所示
（2）E点是AO的中点，则
，在中，，又有，所以
在中
过N点作NP垂直AB于P
所以
该激光束在玻璃砖中的传播速度
该激光束从E点传播到F点的时间
代入数据解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页