第四章光及其应用 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 第四章 光及其应用
一、单选题
1．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
2．一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角射入，穿过玻璃砖自下表面射出，已知该玻璃砖对红光的折射率为1.5。设红光与蓝光穿过该玻璃砖所用的时间分别为和，则在从逐渐增大至的过程中（　　）
A．始终大于 B．始终等于
C．始终小于 D．先小于后大于
3．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
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，注满水的透明玻璃水缸中有一位男子手持一张写有“PHYSICS IS PHUN”的纸片，将自己的头部露出水面。从照片中可以看到该男子在水中的身体与其头部有明显的错位，造成这种视觉现象的主要原因是（　　）
A．光的反射 B．光的折射
C．光的干涉 D．光的衍射
6．对光的衍射现象的定性分析，不正确的是（　　）
A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象
B．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
C．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论
7．如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在真空中光束b的波长小于光束c的波长
B．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
C．玻璃砖对光束b的折射率小于对光束c的折射率
D．b、c两束单色光由玻璃射入空气时b光束发生全反射的临界角更大
8．下面列举的关于光的现象中，说法正确的是（　　）
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的色散
B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉
C．雨后出现彩虹是因为光的干涉
D．水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由气泡进入海水时发生了全反射
9．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
10．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　）
A．将单缝靠近双缝 B．将单缝远离双缝
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．将屏向靠近双缝的方向移动
11．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示内疏外密的同心圆环状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（　　）
A．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．若凸透镜的曲率半径增大，则会造成相应条纹间距减小
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距减小
12．下列说法正确的是（　　）
A．水池底部装有不同颜色的彩灯，紫光灯看起来最深
B．向人体内发射一定频率的超声波，被血管中的血液反射后，测得反射波频率的变化，即可知道血液的流速和血管的情况，这是利用了波的多普勒效应
C．光从浅水区射向深水区，传播方向的改变是因为光的衍射
D．泊松亮斑的形成是因为光的干涉
13．下列说法不正确的是（　　）
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
14．关于图片中的物理现象，描述不正确的是（　　）
A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
15．某同学在测玻璃折射率时，把玻璃砖一边与aa′对齐，但另一条边bb′画得明显过宽，该同学在aa′一侧观察，其它操作符合要求，引起的误差及测量结果正确表述是（　　）
A．折射角偏大，折射率比真实值小
B．折射角偏小，折射率比真实值大
C．折射角偏大，折射率比真实值大
D．折射角偏小，折射率比真实值小
二、填空题
16．观察全反射现象
如图让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。
实验现象
随着入射角的逐渐增大的过程中
折射角逐渐___________；
折射光线亮度逐渐___________；
反射角逐渐___________；
反射光线亮度逐渐___________；
当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，___________。
全反射的定义
全反射：___________，___________，光线全部被反射回原光密介质的现象。
临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于90°角时的入射角叫做临界角。用C表示。
发生全反射的条件
（1）光从光密介质射入光疏介质；
（2）入射角等于或大于临界角；
临界角C的大小由折射率可得：___________
临界角的正弦值：___________
17．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中折射光线是_____ （用字母表示），反射角等于_____。
18．在阳光的照射下，充满雾气的瀑布上方常会出现美丽的彩虹，彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的，其光线传播路径如图所示，图中的圆面代表水珠过球心的截面，太阳光平行截面射入球形水珠后，最后出射光线a、b分别代表两种不同颜色的光线，则水珠对a、b两束光折射率的大小关系是_____；a、b两束光在水珠内传播速度大小关系是_____。（选填“＞”、“＝”或“＜”）
19．如图所示，一束复色光射到三棱镜上，从三棱镜另一面射出两单色光A、B，两种色光中折射率较小的是______；如果增大入射角，则先发生全反射的是______；如果A、B两种光使用同一装置做双缝干涉实验，条纹间距较大的是______。
三、解答题
20．由某种材料制成的圆锥体倒立放置，其截面如图所示，虚线为垂直于AB边的对称轴，AO边与BO边的夹角可以调节，现使一光线从图示位置垂直于AB边射入圆锥截面。当AO边与BO边的夹角为106°时，光线恰好不会从AO边射出。取sin37°=0.6，cos37°=0.8。求该材料的折射率。
21．如图所示，边长为L的正方体透明介质放在水平面上，在地面上离面距离为的P点有一个光源，向透明介质的左侧面射出一束光，当此光线与水平面夹角为53°时，在面的折射光线刚好照射到C点，求：（，）
（1）透明介质对光的折射率；
（2）此光束在透明介质中传播的时间（已知光在真空中传播速度为c，不考虑光在透明介质内表面的反射）。
22．如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜，其中、，一束光线在纸面内垂直边射入棱镜，光线进入棱镜后射到边的E点，发现光线刚好不能从边射出。已知的长度为，的长度为，光在真空中的传播速度为c，取，。求：
（1）光线从边首次射出时折射角r的正弦值；
（2）光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
23．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌而上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射：当入射角θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，求：
（i）光从玻璃到空气的临界角的正弦值；
（ii）当入射θ=60°时，光在玻璃砖内的传播时间。
24．如图所示，一束光线以入射角i=45射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P。现将一块上、下两面平行的透明体平放在平面镜上，进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P'点（图中未画出），P'点在P点的左侧且P、P'两点的距离为L，透明体的折射率n=，真空中的光速为c，求：
（1）光进入透明体的折射角r；
（2）光在透明体中传播的时间t。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
箱子灌满油时，折射率增大，根据
v=
可知光速减小，根据
v=λf
可知光的波长减小，根据干涉条纹间距公式
Δx=λ
可知条纹间距减小，故ACD错误，B正确。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
设折射角为，玻璃砖的厚度为，由折射定律
且
在玻璃砖中的时间为
因为红光的折射率小于绿光的折射律，则红光的折射角大于蓝光的折射角，根据题意可知，红光的折射律为，可知红光的折射角
可知，两种光线在从逐渐增大到的过程中，折射角的2倍都小于，且红光的折射角大于蓝光的折射角，则在从逐渐增大至的过程中始终小于，故ABD错误C正确。
故选C。
3．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。
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
【解析】
【详解】
从照片中可以看到该男子在水中的身体与其头部有明显的错位，是由于光在水面处发生折射形成的，B正确，ACD错误。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
AB．光的衍射现象是光在传播过程中，能绕过障碍物继续向前传播的现象，从而为光的波动说提供了有力的证据，故AB正确；
C．衍射条纹是光波的叠加的结果，故C正确；
D．光的衍射，能绕过阻碍物继续传播，说明已偏离直线传播方向，但没有否定了光的直线传播的结论，光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的多的情况下，光才看做沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，故D错误；
不正确的故选D。
7．A
【解析】
【详解】
C．由图可知，玻璃砖对光束b的折射程度较大，则
玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，故A错误；
B．根据
可知在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度，故B错误；
A．折射率越大，则光的频率越大，根据
可知在真空中光束b的波长小于光束c的波长，故A正确；
D．根据
可知b、c两束单色光由玻璃射入空气时b光束发生全反射的临界角更小，故D错误。
故选A。
8．B
【解析】
【详解】
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的干涉现象，故A错误；
B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉，故B正确；
C．雨后出现彩虹是因为光的色散，故C错误；
D．气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故D错误。
故选B。
9．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。
10．C
【解析】
【详解】
AB．若想减少从目镜中观察到的条纹个数，则需要使条纹的宽度增大，根据相邻亮条纹间的距离公式
可知改变单缝与双缝间的距离不能改变条纹的宽度。故AB错误；
CD．同理，将屏向远离双缝的方向移动，可使L变大，达到增大条纹宽度的目的。故C正确；D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
AB．凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故A错误，B正确；
C．若平薄凸透镜的圆弧面曲率半径增大，则空气膜厚度变小，圆环状干涉条纹的间距将变大，故C错误；
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距增大，故D错误。
故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．由折射定律可知，折射率越大，看起来越浅，即紫光灯看起来最浅，故A错误；
B．向人体内发射一定频率的超声波，被血管中的血液反射后，测得反射波频率的变化，即可知道血液的流速和血管的情况，这是利用了波的多普勒效应，故B正确；
C．光从浅水区射向深水区，传播方向的改变是因为光的折射，故C错误；
D．泊松亮斑的形成是因为光的衍射，故D错误。
故选B。
13．B
【解析】
【详解】
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
本题要求选不正确的，故选B。
14．A
【解析】
【详解】
A．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，A错误；
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，B正确；
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，C正确；
D．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，D正确。
故选A。
15．A
【解析】
【详解】
如图所示
实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，根据
因此测得的折射率偏小。
故选A。
16． 增大 变暗 增大 变亮 光线将全部反射回光密介质中 当入射角增大到某一角度时 折射光线消失
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3][4][5] 随着入射角的逐渐增大的过程中
折射角逐渐增大；
折射光线亮度逐渐变暗；
反射角逐渐增大；
反射光线亮度逐渐变亮；
当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，光线将全部反射回光密介质中
[6][7] 全反射：当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，光线全部被反射回原光密介质的现象。临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于90°角时的入射角叫做临界角。用C表示。
[8][9] 发生全反射的条件
（1）光从光密介质射入光疏介质；
（2）入射角等于或大于临界角；
临界角C的大小由折射率可得
临界角的正弦值
17． OG 30°
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知关于中心线对称的只有FO、EO，故两条光线一定为入射光线和反射光线，AB为界面，CD是法线；故反射角应为30°；
OG一定为折射光线，因折射光线与入射光线分布在法线两侧，且由空气到玻璃时折射角减小，由玻璃到空气时折射角变大，故EO为入射光线，且从玻璃射向空气中。
18． ＞ ＜
【解析】
【详解】
[1]根据光路图知，a、b两束光的入射角相等，而a光的折射角小，由折射定律得
可知a光的折射率较大，即
[2]根据知，a光在水滴中传播的速度较小，即
19． A B A
【解析】
【详解】
[1]由题图可知，B光折射率较大，B光的频率大，A光折射率较小，A光的频率小；
[2]由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，如果增大入射角，则B光先发生全反射；
[3]在同种介质中，A光的波长比B光的波长长，如果A、B两种光使用同一装置做双缝干涉实验，根据
Δx＝λ
可知，条纹间距较大的是A光。
20．
【解析】
【详解】
设光线在该材料中发生全反射的临界角为C，光路如图所示，根据几何关系有
设该材料的折射率的为n，则
解得
21．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）设光在面的入射点为E，则由题意知，入射角
根据几何关系
因此
设折射角为r，根据几何关系
因此折射率
（2）光在透明介质中传播的时间

22．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）光线刚好不能从边射出，即在边上发生了全反射，由几何关系知临界角
根据折射定律有
解得
由几何关系知光从棱镜到空气的入射角，根据折射定律有
解得
（2）光在棱镜中传播的速度
由几何关系知光在棱镜中传播的路程
光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间
23．（i）s；（ii）
【解析】
【详解】
（i）作出两种情况下的光路图，如图所示
设，在A处发生全反射，故有
由于出射光平行可知，在B处射出，故
由于
联立可得
（ii）光在玻璃砖内的速度为
BP的长度
传播时间为
解得
24．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）根据折射定律有
①
解得
②
（2）如图所示，设透明体的厚度为d，根据几何关系可得
③
光在透明体中传播的距离为
④
光在透明体中传播的速度为
⑤
光在透明体中传播的时间为
⑥
联立③~⑥式解得
⑦
答案第1页，共2页
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