第四章 光 单元综合练习（Word版含答案）

光 单元综合练习
一、单项选择题（本题共12小题，每小题3分，共36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．我们经常看到路边施工处挂有红色的灯，除了红色光容易引起人们的视觉反应外，这样做的另一个重要的原因是（　　）
A．红光比其他可见光更容易发生衍射
B．红光比其他可见光更容易发生干涉
C．红光比其他可见光频率更大
D．红光比其他可见光更容易发生反射
2．如图所示，某学校探究性学习小组的同学用两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其折射光线由圆心O点射出后重合。两种光穿过玻璃砖所需时间分别为，全反射临界角分别为，则下列说法正确的是( )
A． B． C． D．
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．平行玻璃砖的厚度为d，折射率为n，一束光线以入射角α射到玻璃砖上，出射光线相对于入射光线的侧移距离为Δx，如图所示，则Δx决定于下列哪个表达式(　　)
A．Δx＝d(1－)
B．Δx＝d(1－)
C．Δx＝dsin α(1－)
D．Δx＝dcos α(1－)
5．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（ ）
A．玻璃对b光的折射率较大
B．在真空中a光的速度大于b光的速度
C．a光的频率大于b光的频率
D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光
6．下列说法正确的是（　　）
A．在杨氏双缝干涉实验中，若增大光的波长，干涉条纹间距减小
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．机械波能发生衍射现象
D．单摆的摆长越长，周期越小
7．宝石晶莹剔透，在光线的照射下璀璨夺目。如图所示的多边形为一打磨好的宝石的横截面，其中∠ABC=60°和∠BCD=90°。现有一细光束从AB边上的F点垂直AB边射入，已知该宝石内部介质分布均匀，折射率n=，FB=d，BC=L，光在空气中的传播速度可认为等于在真空中的速度c，下列说法正确的是（　　）
A．光线会从BC边射出
B．光线从CD边射出时与CD边的夹角为60°
C．光线从射入到第一次射出时所走的路程为
D．光线从射入到第一次射出时所需的时间是
8．单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的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，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，则该五棱镜折射率可能是（已知，）。（　　）
A．3.0 B．2.5 C．2.0 D．1.5
9．下列说法正确的是（　　）
A．在摆角很小时，单摆的周期与振幅有关
B．当火车鸣笛匀速靠近观察者时，观察者听到的声音频率变大
C．光的偏振现象说明光是一种纵波
D．两列波相叠加产生干涉现象时，振动加强区域的点始终在最大位移处
10．玻璃三棱镜的横截面为直角三角形，，O点和D点分别为和边的中点，如图所示，现有两束相互垂直的同种单色光从O点入射，两束光线正好分别从C点和D点射出，则下列说法正确的是（　　）
A．两束折射光线的折射角之和等于
B．从C点射出的光线在O点的人射角大于从D点射出的光线在O点的入射角
C．玻璃三棱镜对该种单色光的折射率等于
D．该种单色光在玻璃三棱镜中发生全反射的临界角等于
11．如图所示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，AB⊥BC。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射时的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（　　）
A． B．
C． D．
12．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
二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共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．）
13．对于激光的认识，以下说法中正确的是（　　）
A．普通光源发出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一种光
C．激光的频率、偏振方向几乎相同
D．激光是横波
14．如图所示，一束黄光和一束蓝光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s。下列说法正确的是（　　）
A．a光束穿过玻璃柱体所需时间较短
B．a光束是黄光，b光束是蓝光
C．玻璃对a光的折射率为
D．a光在该玻璃中传播的速度为m/s
E．在相同介质中a光比b光的临界角小
15．关于光的偏振现象，下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰
C．一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向与该偏振片透振方向垂直的光波才能通过
D．一束自然光入射到两种介质的分界面上，一定有反射光且反射光是偏振光
16．某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，他的实验方法和操作步骤正确无误。但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，如图所示。则下列说法正确的是（　　）
A．P1P2与P3P4两条直线平行
B．他测出的折射率偏大
C．P1P2与P3P4两条直线不平行
D．他测出的折射率不受影响
三、实验题（每空2分，共10分）
17．如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，做“测定玻璃砖折射率”实验时，需要利用______（填“光学面”或“磨砂面”）。在“用插针法测定玻璃砖折射率”实验中，某同学绘出的玻璃砖和四个针孔a、b、c、d的位置如图乙所示，测量得到了如图所示的、角，则该玻璃砖的折射率可以表示为______。
18．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将下表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上，由左至右，各光学元件的排列顺序应为C、E、___________、___________、A（填写元件代号）。实验中得到的干涉图样如图乙所示，如果亮条纹1、6中心之间的距离为，双缝之间的距离为，双缝到屏之间的距离为，则光的波长___________。
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片
四、解答题
19．（12分）半径为R的半圆柱体玻璃砖，截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为。一束光以与MN边成45°角的方向射向半圆柱体玻璃砖，求能从MN射出的光束的宽度。
20．（12分）如图，小军在河水清澈的河面上以1m/s的速度沿一个方向游泳，t＝0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t＝3s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率＝。求：
（1）小孩在河面上能看到石头的区域面积为多少？
（2）t＝0时小孩看到的石块深度为多少？
21．（14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。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共1页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
红光的波长较长，频率较小，比其他可见光更容易发生衍射，更易被观察到。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
由图知A光的折射率n更大，光在介质中的速度为
可知A光在玻璃砖中的速度比B光的小，根据
A、B光的光程一样，所以A光穿过玻璃砖所需时间较长，即
由全发射临界角公式
可知A光的全反射临界角比B光的小，即
故C正确，ABD错误。
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．C
【解析】
【详解】
由于Δx随厚度d、入射角α、折射率n的减小而减小，因此若将d、α、n推向极端，即
当α＝0时
Δx＝0
d＝0时
Δx＝0
n＝1时
Δx＝0
考查四个选项中能满足此三种情况的只有C项，ABD错误，C正确。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．由题图可知a光射入玻璃砖后的折射角小于b光射入玻璃砖后的折射角，根据折射定律可知玻璃对a光的折射率较大，A错误；
B．在真空中a光与b光的速度相等，B错误；
C．由A项结论可知a光的频率大于b光的频率，C正确；
D．红光的频率小于绿光的频率，所以如果b光是绿光，a光不可能是红光，D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
A．根据
知在杨氏双缝干涉实验中，若增大光的波长，干涉条纹间距增大，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C．机械波属于波，所以能发生衍射现象，故C正确；
D．根据单摆周期公式
知单摆的摆长越长，周期越大，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．设临界角为C，则有
设BC边的入射角为α，则有
则
所以光线在BC边发生了全反射，不能射出
设CD边入射角为β，由几何关系得
光线将从CD边射出，根据折射定律有
解得
则出射光线与DC边的夹角为30°
AB错误；
CD．光路如图
由几何关系有：光线在玻璃内传播的路程为
光线在玻璃内传播的速度为
则该光从射入到第一次射出所需的时间为
解得
C错误D正确。
故选D。
8．A
【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
得
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，则
解得
故A可能，BCD不可能。
故选A。
9．B
【解析】
【详解】
A．根据
可知，在摆角很小时，单摆的周期与振幅无关，选项A错误；
B．根据多普勒效应可知，当火车鸣笛匀速靠近观察者时，观察者听到的声音频率变大，选项B正确；
C．光的偏振现象说明光是一种横波，选项C错误；
D．两列波相叠加产生干涉现象时，振动加强区域的点的振幅最大，但不是始终在最大位移处，选项D错误。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
A．作出如图所示光路图
两束同种单色光分别为1和2，折射光线分别为和。由题意知，，光线1从O点入射，正好从C点射出，由几何关系可知为正三角形，可得折射角为
光线2与光线1方向垂直，从O点入射，正好从D点射出，由几何关系可知折射角
可见
A错误；
B．两束相互垂直的同种单色光从O点入射，由于折射角，所以可得入射角
解得
B错误；
C．根据折射率关系
解得
C正确；
D．根据全反射临界角的关系有
可得
D错误。
故选 C。
11．A
【解析】
【详解】
如图所示，设光线入射到CD上的入射角为θ，因为光线在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，根据几何关系有
4θ=90°
解得
θ=22.5°
根据sin C=可得五棱镜的最小折射率为
故选A。
12．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。
13．CD
【解析】
【详解】
激光是通过某些装置而激发出的自然界中没有的光，与普通光相比，激光相干性好，频率和偏振方向几乎相同，但激光仍具有光的特性，所以激光是横波。综上所述可知AB错误，CD正确。
故选CD。
14．ABD
【解析】
【详解】
ABE．因b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，b光频率较大，即b光束是蓝光，根据
可知b光在玻璃中的速度较小，b光束穿过玻璃柱体所需时间较长，根据
可知在相同介质中b光比a光的临界角小，选项AB正确，E错误；
C．玻璃对a光的折射率为
选项C错误；
D． a光在该玻璃中传播的速度为
选项D正确。
故选ABD。
15．BD
【解析】
【详解】
A．光的偏振现象说明光是横波，故A错误；
B．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰，故B正确；
C．一束自然光通过某偏振片时，只有振动方向沿着该偏振片透振方向的光波才能通过，故C错误；
D．一束自然光入射到两种介质的分界面时，一定有反射光，且反射光为偏振光，故D正确。
故选BD。
16．CD
【解析】
【详解】
AC．根据折射定律有
玻璃砖的两个光学面aa′与bb′不平行，则
故
故P1P2与P3P4两条直线不平行，故A错误，C正确；
BD．根据插针法测定玻璃砖的折射率的原理，折射率是由
算出，即使P1P2与P3P4两条直线不平行，也不影响对 的测量，测出的折射率不会受影响，故B错误，D正确。
故选CD。
17． 光学面
【解析】
【详解】
做“测定玻璃砖折射率”实验时，需要利用长方体玻璃砖的光学面
从玻璃砖射出的光线和入射光线平行，入射角为、折射角为，由折射定律，该玻璃砖的折射率可以表示为
18． D B
【详解】
根据本实验原理，单缝(D)放在滤光片后面，双缝(B)放在单缝后面，以保证达到双缝的是相干的单色光。
根据双缝干涉的条纹间距关系式，有
其中
带入解得
19．R
【解析】
【详解】
玻璃的折射率为，故光由玻璃射向空气时发生全反射的临界角C=45°。如图所示，进入玻璃中的光线①沿半径方向直达圆心O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射。光线①左侧的光线(如光线②)发生折射后，射在MN上发生全反射，不能从MN面射出。光线①右侧的光线发生折射后，射到MN上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出。最右边射向玻璃砖的光线③与玻璃砖相切，入射角i=90°，由折射定律知
sin r==
则
r=45°
故光线③射入玻璃砖后将垂直MN从MN面上的E点射出。所以在MN面上射出的光束宽度
d=OE=R sin r=R
20．（1）m2；（2）m
【解析】
【详解】
（1）t＝3s时他恰好看不到小石块了，则知光线恰好产生了全反射，入射角等于临界角C，如图所示，小军的位移为
小孩在河面上能看到石头的区域面积为R=3m的半径圆面积
（2）由全反射公式可得
河的深度为
t＝0时小孩看到的石块深度为
21．（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
答案第1页，共2页
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