人教版选择性必修第一册第四章光练习（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 第四章 　光
一、单选题
1．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
2．如图所示是一种观察光的干涉现象的装置，称为劳埃德镜，图中M是一块普通平板玻璃制成的反射镜，单色缝光源S与镜面M平行（图中S只画成一个点），右面P是光屏。P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域。图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线，则下列说法正确的是（　　）
A．光屏上AD间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹
B．光屏上只有AB间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
C．光屏上只有BC间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
D．光屏上只有CD间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
3．频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示．关于单色光1和2，下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃中单色光1的波长较长
B．在玻璃中单色光1的传播速度较大
C．从玻璃射向空气，玻璃对单色光1的全反射临界角较小
D．若增大入射角，单色光2先发生全反射
4．马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（ ）
A．容易发生明显衍射 B．容易发生稳定干涉
C．容易发生折射现象 D．容易发生光电效应
5．如图所示，、为两束不同频率的单色光，以的入射角射到上下表面平行的玻璃砖的上表面，直线与玻璃砖上下表面垂直且与其上表面交于点，入射点、到点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，光的传播速度大于光的传播速度
B．在玻璃中，光的传播速度小于光的传播速度
C．同时增大入射角（入射角始终小于），则光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距宽
二、多选题
6．如图所示，O点为半圆柱形玻璃砖截面的圆心，直径与屏垂直，半径与屏平行，，黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角。不考虑光在玻璃砖中的多次反射。下列说法正确的是（　　）
A．若紫光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑
B．若红光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑
C．若紫光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角为
D．若红光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角大于
E．红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大
7．下列说法中正确的有_______。
A．光从水中射入空气，其频率不变，传播速度变小
B．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．一束白光通过三棱镜后，在屏上出现彩色条纹，这是光的干涉现象
D．观察者看见太阳刚从地平线升起时，其实太阳位于地平线以下
8．下列关于磁记录的说法正确的是（ ）
A．计算机的硬盘是利用磁记录原理来工作的
B．DVD光盘是利用磁记录原理来刻录信息的
C．录音机录音利用了电流的磁效应
D．录音带会被磁铁吸起来
9．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，若平面镜的上下表面足够宽，下列说法正确的是　　
A．光束I仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光
B．玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率
C．改变角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行
D．通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的条纹宽度要大于光束Ⅲ的
E．在真空中，光束Ⅱ的速度要等于光束Ⅲ的速度
10．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a、b两束．则 ．
A．a光的频率小于b光的频率
B．在真空中a光的速度大于b光的速度
C．若a光为绿光，则b可能为紫光
D．若保持入射点A位置不变，将入射光线瞬时针旋转，从水面上方观察，a光先消失
E．用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验，a光干涉相邻条纹间距大于b光干涉相邻条纹间距
11．下列说法正确的是___________.
A．在摆角小于5°时单摆的周期与振幅无关
B．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
E．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现
三、实验题
12．实验小组要测定玻璃砖的折射率，实验室器材有：玻璃砖、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、刻度尺、笔、白纸。
（1）实验时，先将玻璃砖放到白纸上，画出玻璃砖的上、下两个表面aa′，和bb′，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2，如图甲所示，再插大头针P3、P4时，要使_________
A．P3要插在P1、P2的连线上
B．P3要挡住透过玻璃砖观察到的P1、P2
C．P4要插在P2、P3的连线上
D．P4要挡住P3和透过玻璃砖观察到的P1、P2
（2）作出光路如图乙所示，过C点作法线交玻璃砖于A点和C点，过O点延长入射光线交AC于B点。设OA的长度为l1，OB的长度为l2，OC的长度为l3，AB的长度为l4，AC的长度为l5，为方便地测量出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量的量至少有_________（选填l1、l2、l3、l4、l5），则计算玻璃砖折射率的表达式为n=_________.
13．在测定《梯形玻璃砖的折射率》实验中
（1）四位同学分别在白纸上画出了测量梯形玻璃砖折射率的光路图，光路图如图甲、乙、丙、丁所示，直线aa/、bb/、cc/、dd/代表梯形玻璃砖在白纸上的界面．其中p1、p2、p3、p4为4枚大头针所插位置的投影点，光线的箭头没有画出．能比较准确测量折射率的光路图可以是__________
（2）为了探究折射角（r）与入射角(i)的关系，已作 出折射角随入射角的变化曲线，如图所示，请指出图线的特征____________________．
你猜想一下，入射角与折射角____________之比 是一个常数．（猜对给分，猜不对不给分）
四、解答题
14．如图所示，是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由点垂直边射入。已知棱镜的折射率，，，。
（1）求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向；
（2）光线第一次的出射点与之间的距离。
15．如图所示是一半径为R= m的透明的圆柱体的横截面，现有一束平行光沿直径AB方向射入圆柱体．入射光线PC由C点射入圆柱体经折射后恰经过B点，已知透明圆柱体的折射率为，真空中光速为c=3×108 m/s．试求：
① 入射光线PC到AB的距离；
② 入射光线PC在圆柱体中运动的时间．（计算结果可以保留根号）
16．如图所示为一直角三棱镜的截面，，，现有一束单色光垂直照射到AC面上，从O点进入，经AB面反射，在BC面上折射光线与入射光线的偏向角为。
(1)求棱镜对光的折射率；
(2)试证明光在AB面上会发生全反射。
17．如图所示，在真空中有一个折射率为n、半径为r的质地均匀的小球．细激光束在真空中沿直线BC传播，直线BC与小球球心O的距离为l(l①光在C点发生折射的折射角的正弦值；
②细激光束在小球中传输的时间．
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A错误；
B．由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B错误；
CD．光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C错误，D正确．
2．C
【解析】
【详解】
从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，图中BC的区域表示叠加的区域，这时，在屏幕上可以观察到明、暗相间的干涉条纹。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
光线进入玻璃砖时，在上表面单色光1比单色光2偏折厉害，则玻璃对单色光1的折射率较大，频率较大，则单色光1的波长较小．A错误．根据知，单色光1的折射率大，则单色光1在玻璃中传播的速度较小．B错误．根据知，单色光1的折射率大，则临界角较小．C正确．由于单色光的临界角较小，所以若增大入射角，单色光1先发生全反射．在该图中，由于光线在玻璃砖上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路的可逆性原理知，光线不会在下表面发全反射，D错误．
4．A
【解析】
【详解】
A．红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，故选项A正确；
B．干涉与光的颜色无关，选项B错误；
C．所有的光都能发生折射，选项C错误；
D．红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，选项D错误.
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．各种光在真空中的速度相同，故A错误；
B．根据题图，入射角相同，光的折射角较大，所以玻璃砖对光的折射率较小，由光在介质中的光速
得，光在介质中的传播速度较大，故B错误；
C．玻璃砖上下表面平行，、光在玻璃砖下表面均不会发生全反射现象，故C错误；
D．根据公式
可知，由于a光的波长大于b光波长，对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距宽，故D正确。
故选D。
6．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
A．该玻璃砖对黄光的折射率
故该玻璃砖对红光的折射率小于，对紫光的折射率大于，若紫光沿方向射入玻璃砖，会发生全反射，在屏上形成一个光斑，选项A正确；
B．若红光沿方向射入玻璃砖，在界面上会同时发生反射和折射，在屏上形成两个光斑，选项B错误；
CD．设当黄光沿方向射入玻璃砖时，对应的折射角为r，则有
其中，解得
故当若紫光沿方向射入玻璃砖时，对应的折射角小于，当红光沿方向射入玻璃砖时，对应的折射角大于，选项C错误、D正确；
E．由可知，红光在玻璃砖中的传播速度比紫光在玻璃砖中的传播速度大，选项E正确．
故选ADE。
7．BD
【解析】
【详解】
A．根据
当光从水中射入空气中时，速度将变大，但频率不变，A错误；
B．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，B正确；
C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，是由于光的折射形成的，C错误；
D．早晨看太阳从地平线刚刚升起时，由于大气层的折射现象，实际上它还处在地平线的下方，D正确。
故选BD。
8．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．计算机的硬盘是利用磁记录原理来工作的，选项A正确；
B．DVD光盘刻录是利用激光在存储介质上“烧”出不同的痕迹来记录信息的，不是磁记录，选项B错误；
C．录音机录音利用了电流的磁效应，选项C正确；
D．录音带在塑料薄膜带基的一面涂敷磁性材料，会被磁铁吸起来，选项D正确。
故选ACD。
9．ACE
【解析】
【详解】
A．所有色光都能反射，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，A正确；
B．由图
可知：光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，B错误；
C．一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等。所以由光路可逆可得出射光线平行。改变α角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行，C正确；
D．光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比光Ⅲ的小，D错误；
E．在真空中，光束Ⅱ的速度要等于光束Ⅲ的速度，都是c，E正确。
故选ACE。
10．ACE
【解析】
【详解】
试题分析：A、由题，两光束的入射角i相同，折射角ra考点：考查光的折射定律．
【名师点睛】本题关键要掌握光的折射定律、全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点，同学们只要加强对光学基础知识的学习，就能轻松解答．
11．ACE
【解析】
【详解】
在摆角小于5°时单摆的振动可视为简谐振动，此时周期与振幅无关，选项A正确；三棱镜观察太阳光谱，是利用光的折射率不同，出现光的折射色散现象，故B错误；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，选项C正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项D错误；两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现，选项E正确.
12． BD 、
【解析】
【详解】
（1）[1]一侧观察P1、P2（经折射、折射）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像：再插上P4，让其挡住P3及P2、P1的像，BD正确，AC错误；
故选BD。
（2）[2][3]设入射角为r，折射角为i，根据几何关系可得：
根据折射定律有：
得玻璃的折射率
由表达式可知，要测量。
13． 丙和丁 入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值． 正弦值
【解析】
【详解】
（1）丙和丁 ------------- 4分
（2）入射角比较小时，折射角随入射角的增大成正比增大；当入射角增大到一定程度后，折射角不再是成比例增大，折射角的变化值小于入射角的表变化值． ---------- 4分
正弦值 ---------2分
14．（1）如图所示；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设发生全反射的临界角为，由折射定律得
代入数据得
光路图如图所示
由几何关系可知光线在边和边的入射角均为，均发生全反射．设光线在边的入射角为，折射角为，由几何关系得，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在边上
(2)由折射定律得
代入数据得
由题中数据并结合几何知识分析，可得光线第一次的出射点与之间的距离为
15．①1.5 m ②×10–8 s
【解析】
【详解】
解：①设光线经C点折射后光路如图所示
根据折射定律可得
在ΔOBC中，
解得α=60°，β=30°
所以入射光线PC到AB的距离sCD=Rsin α==1.5 m
②在ΔDBC中，C、B间的距离
设光在介质中传播速度，由
入射光线PC在圆柱体中运动的时间=×10–8 s
16．(1)；(2)在AB面上会发生全反射
【解析】
【分析】
(1)作出光线经AB面反射，在BC面上的折射与反射的光路图，由几何关系可求得光在BC面上的入射角，结合偏向角求得光在BC面上的折射角，从而求得折射率。
(2)光从棱镜进入空气发生全反射的临界角为C时，有，求临界角C，将光在AB面上的入射角与C比较分析。
【详解】
（1）光经AB面反射，在BC面上的折射与反射光路如图所示，
由几何关系可知，光在BC面上的入射角
由于在BC面上折射光线与入射光线的偏向角为，因此光在BC面上的折射角为
由折射定律得
（2）由几何关系可知，光在AB面的入射角为，
光从棱镜进入空气发生全反射的临界角的正弦为
即，因此光线在AB面上会发生全反射。
【点睛】
本题是几何光学问题，作出光路图是解题的关键之处，再运用几何知识求出入射角、折射角，即能很容易解决此类问题。
17．(1) (2)
【解析】
【详解】
（1）在由直线BC与小球球心O所确定的平面中，激光光束两次折射的光路BCDE如图所示，图中入射光线BC与出射光线DE的延长线交于G，根据光的折射定律： ，式中α与β分别是相应的入射角和折射角，由几何关系可知 ，
（2）根据 光线在介质中传播的路径CD的长度 光束在小球内测传播时间
答案第1页，共2页
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