第四章 光章末综合练（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章 光章末综合练（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-09 23:11:11 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修一 第四章 光 章末综合练
一、单选题
1．通过“啁啾激光脉冲放大技术（CPA）”可以获得超强超短激光，为开展极端物理条件下物质结构、运动和相互作用等研究提供了科学基础。超强超短激光经聚焦后最高光强可以达到1022 W/cm2～1023 W/cm2，是已知的最亮光源。已知太阳辐射的总功率约为4×1026W。如图所示，啁啾激光脉冲放大技术原理可以简化为：利用色散将脉冲时长为飞秒（10-15s）级激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取激光介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。根据以上信息，下列说法错误的是（ ）
A．激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽，其频率不变
B．利用CPA技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术，用激光做“光刀”是利用激光平行度好的特点。
C．超强超短激光经聚焦后最高光强相当于将单位时间内太阳辐射总能量聚焦到一张书桌上
D．通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光与输入激光能量几乎相同
2．如图所示，MON为柱状扇形透明介质的横截面，扇形的半径为R、圆心为O，A点在OM上且O、A两点的距离为R，P为圆弧MN的中点。一细束单色光以入射角i=60°从A点射入介质，折射光线恰好通过P点，已知∠APO=45°，则介质对该光的折射率n为（ ）
A． B． C． D．
3．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
4．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
5．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（ ）
A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大
6．某三角形的有机玻璃置于水平有机玻璃上，其截面如图所示，一束竖直方向的平行光射向三角形有机玻璃的水平底面。当底面受到图示竖直向下的压力时，三角形有机玻璃中的花纹将发生改变。则（ ）
A．花纹的形成是因为光的衍射
B．花纹的改变是因为入射平行光强度的变化
C．增大压力，花纹的形状和位置不会发生变化
D．通过研究受压后花纹的变化，可以推测物体各部位的受力情况
7．2021年12月9日，我国神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行了太空授课。如图甲所示，王亚平在水球里注入一个气泡，观察水球产生的物理现象。课后小明同学画了过球心的截面图，如图乙所示，内径是R，外径是R。假设一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角i=30°，经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c。则（ ）
A．单色光在材料中的折射率为
B．单色光在该材料中的传播时间为
C．只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在内球面发生全反射
D．只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在外球面发生全反射
8．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中（ ）
A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝
B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝
C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽
D．实验中，若仅将双缝与屏幕之间距离增大，则屏上的干涉条纹间距将变窄
9．一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃砖对a、b的折射率关系为
B．a、b在玻璃中的传播速度关系为
C．单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角
D．由双缝干涉条纹宽度公式：可知，用同一双缝干涉装置实验时a光干涉条纹的间距比b光宽
10．关于光的特性说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．偏振是横波特有的现象
C．光导纤维传递信号利用了光的反射原理
D．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的折射现象
11．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图，则（ ）
A．甲同学测得的折射率与真实值相比偏大
B．乙同学测得的折射率与真实值相比偏小
C．丙同学测得的折射率与真实值相比一定偏小
D．丙同学测得的折射率与真实值相比可能不变
12．某同学用下图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则（ ）
A．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与平面镜垂直
B．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与平面镜平行
C．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大
D．将光源沿竖直方向面镜，相邻条纹间距减小
二、填空题
13．如图1所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的实验得到的光路图，玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：
（1）以入射点O为圆心，以R=5cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线的延长线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68cm，FE=1.12cm，则该玻璃砖的折射率n=________；
（2）若玻璃砖AB面与CD平行，但某同学操作时将界线aa'、bb'画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖如图2所示，实验中除用原界线外，其他操作都正确，则测得玻璃的折射率将________
A．偏大 B．偏小 C．不影响结果 D．不能确定
14．波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生_______。
15．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：___________
16．在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，两缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某一亮条纹（记作第一条）的中心，这时手轮上的示数如图（a）所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这时手轮上的示数如图（b）所示。这两次示数依次为______mm和______mm。由此可以计算这次实验中所测得的单色光的波长为____mm。
17．判断下列说法的正误。
（1）衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。( )
（2）只有波长长的光才发生衍射现象。( )
（3）横波和纵波都能产生偏振现象。( )
（4）自然光通过偏振片可以获得偏振光。( )
（5）用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点。( )
（6）利用激光的平行度好的特点，可以利用激光进行距离测量。( )
三、解答题
18．一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图为过轴线的截面图，调整入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求
（1）sin α的值；
（2）若玻璃杯的半径为r，则光在水中传播的时间。（已知光速为c）
19．如图所示是一个正六边形玻璃砖的截面图，有一束光从面的中点处入射，入射角是，在和面上涂有反光材料。已知该玻璃砖的折射率，玻璃砖的边长为L。光在真空中的速度为c。求：
（1）经玻璃砖折射和反射后出射光线与入射光线之间的夹角；
（2）光从入射到第一次出射在玻璃砖中传播的时间。
20．某同学到游泳馆游泳，发现位于池底。点的点光源沿某方向发出的一束单色光照射到水面及游泳馆天花板上的光点A、B到O点正上方的水平距离分别为1.5m、9.5m，游泳池的水深为2m，查阅资料获知水对点光源发出的光的折射率为。
（1）求游泳馆天花板距水面的高度；
（2）若游泳池中的水下降了0.5m，求光点B移动的水平距离。
21．半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图所示，O为圆心，光线从E点射入玻璃砖，当时，光线恰好在玻璃砖上表面发生全反射；当时，光线从玻璃砖上表面F点射出，且从F点处射出的光线与从E点入射的光线平行。已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）光线从E点传播到F点所用的时间。
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。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．激光脉冲通过展宽器改变的是传播速度，而不改变频率；A正确；
B．利用CPA技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术，用激光做“光刀”是利用激光平行度好的特点。B正确；
C．书桌的面积大致为60cm×60cm，因此太阳辐射总能量聚焦到一张书桌上的广强相当于
C正确；
D．通过“展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取激光介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值”可知，通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光的能量要大于输入激光能量。D错误。
故选D。
2．B
【详解】
本题考查光的折射与全反射，目的是考查学生的推理能力。
【解题分析】
在△POA中，根据正弦定理有
可得
r=30°
根据光的折射定律
解得
n=
故选B。
3．B
【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。
4．C
【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。
5．C
【详解】
A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，A错误；
B．如果屏中央为暗纹，则A、B中气体的折射率一定不同，B中含有瓦斯，B错误；
C．条纹不停地移动，则B中气体的折射率在变化，即瓦斯含量不稳定，C正确；
D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，干涉条纹间距变小，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．花纹的形成是因为从两有机玻璃所夹的气体薄层上下表面反射回的两束光线发生干涉的结果，故A错误；
B．花纹的改变是因为底面受到图示竖直向下的压力时，从空气薄膜上下表面发射回的两束光的光程差发生变化导致，不是入射平行光强度变化导致，故B错误；
C．增大压力，会导致从空气薄膜上下表面发射回的光线的光程差发生变化，花纹的形状和位置都会发生变化，故C错误；
D．由BC中分析可知，通过研究受压后花纹的变化，可以推测物体各部位的受力情况，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．在A点时，由题意可知，入射角为60°，则由几何关系有
sin∠BAO=
由折射定律得
故A错误；
B．该束单色光在该透明材料中的传播速度为
单色光在该材料中的传播时间为
带入数据解得
故B错误；
C．光束从A点入射，入射角为i′时光束经折射到达内球面的C点，如图
恰好发生全反射，由于
sin∠DCA=
由正弦定理得
解得
sin∠CAO=
由折射定律得
解得
可见，只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在内球面发生全反射，则C正确；
D．根据对称性和光路可逆原理可知，在外球面的入射角不会大于临界角，所以不能够在外球面发生全反射，则D错误。
故选C。
8．C
【详解】
AB．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，光源与光屏之间应依次放置滤光片、单缝、双缝，故AB错误；
CD．干涉条纹间距公式为
实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，即λ增大，则屏上的干涉条纹间距将变宽；若仅将双缝与屏幕之间距离增大，即l增大，屏上的干涉条纹间距将变宽，故C正确，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．由图象知a光偏折大，折射率大，即
na＞nb
故A错误；
B．根据传播速度，折射率大的波速小，即
va＜vb
故B错误；
C．根据临界角公式知折射率大的临界角小，a的临界角小，故C正确；
D．因为a折射率大，频率大，则波长小，所以可知，用同一双缝干涉装置实验时a光干涉条纹的间距比b光窄，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，A错误；
B．偏振是横波特有的现象，B正确；
C．光导纤维传递信号利用了光的全反射原理，C错误；
D．阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的干涉现象，D错误；
故选B。
11．D
【详解】
A．如图1甲同学测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率n将偏小，故A错误；
B．用图②测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变，故B错误；
CD．用图③测折射率时，折射角可能偏小，可能偏大，也可能不变，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小，也可能不变，故C错误，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
如图所示
AB．题目中的装置可等效为上图，为双缝干涉，则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，故AB错误；
CD．根据双缝干涉条纹间距公式
将光屏沿水平方向远离平面镜，则增大，所以相邻条纹间距增大，将光源沿竖直方向面镜，则减小，所以相邻条纹间距增大，故C正确，D错误。
故选C。
13． 1.5 B
【详解】
（1）[1]由几何知识得，入射角的正弦
折射角的正弦
则得折射率
（2）[2]如图所示，实线是实际光线，虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，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，因此测得的折射率偏小。
14．折射
【详解】
略
15． 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
【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
16． 0.142 10.300
【详解】
[1]读数为
[2]读数为
[3]根据
可得
17． 错误 错误 错误 正确 正确 正确
【详解】
略
18．（1）；（2）
【详解】
（1）当光线在水面发生全反射时有
当光线从左侧射入时，由折射定律有
联立这两式代入数据可得
（2）光线在清水中传播的距离是
传播速度是
则传播时间
19．（1）90°；（2）
【详解】
（1）作出光线经过玻璃砖的折射和反射光路图如图所示（作出的光路图要有法线）
设折射角为，已知，根据折射定律
得
折射光线与边平行，射到的中点，面上涂有反光材料，由几何关系可知经反射后平行于边射到，同理光线又平行于射到的中点，由折射定律可得出射光线与法线的夹角
经玻璃砖折射和反射后出射光线与入射光线之间的夹角
（2）由几何关系可得
光从入射到第一次出射在玻璃砖中传播的路程
光在玻璃砖中传播的速度
光从入射到第一次出射在玻璃砖中传播的时间
20．（1）m；（2）
【详解】
（1）根据题意作出光路图，如图甲所示
设游泳馆天花板距水面的高度为h，根据折射定律有且
联立解得
m
（2）若游泳池中的水下降0.5m，光路如图乙所示，则有
得
解得
光点B移动的距离
21．（1）n=；（2）
【详解】
（1）设，当时，光线恰好在玻璃砖表面发生全反射，此时有
当时，光线的光路图如图所示
因为从F点的出射光线与从E点的入射光线平行，由几何关系可知垂直，由几何关系得
在中有
在E点处，由折射定律得
联立各式得
（2）光线在玻璃砖中的传播速度为
两点间的距离为
光线从E点传播到F点所用的时间为
22．（1）；（2）
【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
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．通过“啁啾激光脉冲放大技术（CPA）”可以获得超强超短激光，为开展极端物理条件下物质结构、运动和相互作用等研究提供了科学基础。超强超短激光经聚焦后最高光强可以达到1022 W/cm2～1023 W/cm2，是已知的最亮光源。已知太阳辐射的总功率约为4×1026W。如图所示，啁啾激光脉冲放大技术原理可以简化为：利用色散将脉冲时长为飞秒（10-15s）级激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽；展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取激光介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。根据以上信息，下列说法错误的是（ ）
A．激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽，其频率不变
B．利用CPA技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术，用激光做“光刀”是利用激光平行度好的特点。
C．超强超短激光经聚焦后最高光强相当于将单位时间内太阳辐射总能量聚焦到一张书桌上
D．通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光与输入激光能量几乎相同
2．如图所示，MON为柱状扇形透明介质的横截面，扇形的半径为R、圆心为O，A点在OM上且O、A两点的距离为R，P为圆弧MN的中点。一细束单色光以入射角i=60°从A点射入介质，折射光线恰好通过P点，已知∠APO=45°，则介质对该光的折射率n为（ ）
A． B． C． D．
3．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
4．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
5．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（ ）
A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大
6．某三角形的有机玻璃置于水平有机玻璃上，其截面如图所示，一束竖直方向的平行光射向三角形有机玻璃的水平底面。当底面受到图示竖直向下的压力时，三角形有机玻璃中的花纹将发生改变。则（ ）
A．花纹的形成是因为光的衍射
B．花纹的改变是因为入射平行光强度的变化
C．增大压力，花纹的形状和位置不会发生变化
D．通过研究受压后花纹的变化，可以推测物体各部位的受力情况
7．2021年12月9日，我国神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行了太空授课。如图甲所示，王亚平在水球里注入一个气泡，观察水球产生的物理现象。课后小明同学画了过球心的截面图，如图乙所示，内径是R，外径是R。假设一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角i=30°，经折射后恰好与内球面相切。已知光速为c。则（ ）
A．单色光在材料中的折射率为
B．单色光在该材料中的传播时间为
C．只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在内球面发生全反射
D．只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在外球面发生全反射
8．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中（ ）
A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝
B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝
C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽
D．实验中，若仅将双缝与屏幕之间距离增大，则屏上的干涉条纹间距将变窄
9．一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃砖对a、b的折射率关系为
B．a、b在玻璃中的传播速度关系为
C．单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角
D．由双缝干涉条纹宽度公式：可知，用同一双缝干涉装置实验时a光干涉条纹的间距比b光宽
10．关于光的特性说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．偏振是横波特有的现象
C．光导纤维传递信号利用了光的反射原理
D．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的折射现象
11．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图，则（ ）
A．甲同学测得的折射率与真实值相比偏大
B．乙同学测得的折射率与真实值相比偏小
C．丙同学测得的折射率与真实值相比一定偏小
D．丙同学测得的折射率与真实值相比可能不变
12．某同学用下图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则（ ）
A．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与平面镜垂直
B．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与平面镜平行
C．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大
D．将光源沿竖直方向面镜，相邻条纹间距减小
二、填空题
13．如图1所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的实验得到的光路图，玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：
（1）以入射点O为圆心，以R=5cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线的延长线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68cm，FE=1.12cm，则该玻璃砖的折射率n=________；
（2）若玻璃砖AB面与CD平行，但某同学操作时将界线aa'、bb'画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖如图2所示，实验中除用原界线外，其他操作都正确，则测得玻璃的折射率将________
A．偏大 B．偏小 C．不影响结果 D．不能确定
14．波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生_______。
15．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：___________
16．在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，两缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某一亮条纹（记作第一条）的中心，这时手轮上的示数如图（a）所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这时手轮上的示数如图（b）所示。这两次示数依次为______mm和______mm。由此可以计算这次实验中所测得的单色光的波长为____mm。
17．判断下列说法的正误。
（1）衍射条纹和干涉条纹都是明暗相间的，所以二者是一样的。( )
（2）只有波长长的光才发生衍射现象。( )
（3）横波和纵波都能产生偏振现象。( )
（4）自然光通过偏振片可以获得偏振光。( )
（5）用激光做双缝干涉实验是应用了激光具有高度的相干性的特点。( )
（6）利用激光的平行度好的特点，可以利用激光进行距离测量。( )
三、解答题
18．一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图为过轴线的截面图，调整入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为，求
（1）sin α的值；
（2）若玻璃杯的半径为r，则光在水中传播的时间。（已知光速为c）
19．如图所示是一个正六边形玻璃砖的截面图，有一束光从面的中点处入射，入射角是，在和面上涂有反光材料。已知该玻璃砖的折射率，玻璃砖的边长为L。光在真空中的速度为c。求：
（1）经玻璃砖折射和反射后出射光线与入射光线之间的夹角；
（2）光从入射到第一次出射在玻璃砖中传播的时间。
20．某同学到游泳馆游泳，发现位于池底。点的点光源沿某方向发出的一束单色光照射到水面及游泳馆天花板上的光点A、B到O点正上方的水平距离分别为1.5m、9.5m，游泳池的水深为2m，查阅资料获知水对点光源发出的光的折射率为。
（1）求游泳馆天花板距水面的高度；
（2）若游泳池中的水下降了0.5m，求光点B移动的水平距离。
21．半径为R的半圆形玻璃砖横截面如图所示，O为圆心，光线从E点射入玻璃砖，当时，光线恰好在玻璃砖上表面发生全反射；当时，光线从玻璃砖上表面F点射出，且从F点处射出的光线与从E点入射的光线平行。已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）光线从E点传播到F点所用的时间。
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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．激光脉冲通过展宽器改变的是传播速度，而不改变频率；A正确；
B．利用CPA技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术，用激光做“光刀”是利用激光平行度好的特点。B正确；
C．书桌的面积大致为60cm×60cm，因此太阳辐射总能量聚焦到一张书桌上的广强相当于
C正确；
D．通过“展宽后的脉冲经过激光增益介质放大，充分提取激光介质的储能；最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值”可知，通过“啁啾激光脉冲放大技术”获得的激光的能量要大于输入激光能量。D错误。
故选D。
2．B
【详解】
本题考查光的折射与全反射，目的是考查学生的推理能力。
【解题分析】
在△POA中，根据正弦定理有
可得
r=30°
根据光的折射定律
解得
n=
故选B。
3．B
【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。
4．C
【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。
5．C
【详解】
A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，A错误；
B．如果屏中央为暗纹，则A、B中气体的折射率一定不同，B中含有瓦斯，B错误；
C．条纹不停地移动，则B中气体的折射率在变化，即瓦斯含量不稳定，C正确；
D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，干涉条纹间距变小，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．花纹的形成是因为从两有机玻璃所夹的气体薄层上下表面反射回的两束光线发生干涉的结果，故A错误；
B．花纹的改变是因为底面受到图示竖直向下的压力时，从空气薄膜上下表面发射回的两束光的光程差发生变化导致，不是入射平行光强度变化导致，故B错误；
C．增大压力，会导致从空气薄膜上下表面发射回的光线的光程差发生变化，花纹的形状和位置都会发生变化，故C错误；
D．由BC中分析可知，通过研究受压后花纹的变化，可以推测物体各部位的受力情况，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．在A点时，由题意可知，入射角为60°，则由几何关系有
sin∠BAO=
由折射定律得
故A错误；
B．该束单色光在该透明材料中的传播速度为
单色光在该材料中的传播时间为
带入数据解得
故B错误；
C．光束从A点入射，入射角为i′时光束经折射到达内球面的C点，如图
恰好发生全反射，由于
sin∠DCA=
由正弦定理得
解得
sin∠CAO=
由折射定律得
解得
可见，只要调整好A点射入的单色光与AO直线的夹角，就能够在内球面发生全反射，则C正确；
D．根据对称性和光路可逆原理可知，在外球面的入射角不会大于临界角，所以不能够在外球面发生全反射，则D错误。
故选C。
8．C
【详解】
AB．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，光源与光屏之间应依次放置滤光片、单缝、双缝，故AB错误；
CD．干涉条纹间距公式为
实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，即λ增大，则屏上的干涉条纹间距将变宽；若仅将双缝与屏幕之间距离增大，即l增大，屏上的干涉条纹间距将变宽，故C正确，D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．由图象知a光偏折大，折射率大，即
na＞nb
故A错误；
B．根据传播速度，折射率大的波速小，即
va＜vb
故B错误；
C．根据临界角公式知折射率大的临界角小，a的临界角小，故C正确；
D．因为a折射率大，频率大，则波长小，所以可知，用同一双缝干涉装置实验时a光干涉条纹的间距比b光窄，故D错误。
故选C。
10．B
【详解】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，A错误；
B．偏振是横波特有的现象，B正确；
C．光导纤维传递信号利用了光的全反射原理，C错误；
D．阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的干涉现象，D错误；
故选B。
11．D
【详解】
A．如图1甲同学测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率n将偏小，故A错误；
B．用图②测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变，故B错误；
CD．用图③测折射率时，折射角可能偏小，可能偏大，也可能不变，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小，也可能不变，故C错误，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
如图所示
AB．题目中的装置可等效为上图，为双缝干涉，则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，故AB错误；
CD．根据双缝干涉条纹间距公式
将光屏沿水平方向远离平面镜，则增大，所以相邻条纹间距增大，将光源沿竖直方向面镜，则减小，所以相邻条纹间距增大，故C正确，D错误。
故选C。
13． 1.5 B
【详解】
（1）[1]由几何知识得，入射角的正弦
折射角的正弦
则得折射率
（2）[2]如图所示，实线是实际光线，虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，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，因此测得的折射率偏小。
14．折射
【详解】
略
15． 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
【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
16． 0.142 10.300
【详解】
[1]读数为
[2]读数为
[3]根据
可得
17． 错误 错误 错误 正确 正确 正确
【详解】
略
18．（1）；（2）
【详解】
（1）当光线在水面发生全反射时有
当光线从左侧射入时，由折射定律有
联立这两式代入数据可得
（2）光线在清水中传播的距离是
传播速度是
则传播时间
19．（1）90°；（2）
【详解】
（1）作出光线经过玻璃砖的折射和反射光路图如图所示（作出的光路图要有法线）
设折射角为，已知，根据折射定律
得
折射光线与边平行，射到的中点，面上涂有反光材料，由几何关系可知经反射后平行于边射到，同理光线又平行于射到的中点，由折射定律可得出射光线与法线的夹角
经玻璃砖折射和反射后出射光线与入射光线之间的夹角
（2）由几何关系可得
光从入射到第一次出射在玻璃砖中传播的路程
光在玻璃砖中传播的速度
光从入射到第一次出射在玻璃砖中传播的时间
20．（1）m；（2）
【详解】
（1）根据题意作出光路图，如图甲所示
设游泳馆天花板距水面的高度为h，根据折射定律有且
联立解得
m
（2）若游泳池中的水下降0.5m，光路如图乙所示，则有
得
解得
光点B移动的距离
21．（1）n=；（2）
【详解】
（1）设，当时，光线恰好在玻璃砖表面发生全反射，此时有
当时，光线的光路图如图所示
因为从F点的出射光线与从E点的入射光线平行，由几何关系可知垂直，由几何关系得
在中有
在E点处，由折射定律得
联立各式得
（2）光线在玻璃砖中的传播速度为
两点间的距离为
光线从E点传播到F点所用的时间为
22．（1）；（2）
【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
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