人教版（2019）选择性必修一第四章光章末综合练（word版含答案）

人教版（2019）选择性必修一 第四章 光 章末综合练
一、单选题
1．关于波的现象，下列说法正确的有（　　）
A．当波从一种介质进入另一种介质时，频率会发生变化
B．光波从空气中进入水中后，更容易发生衍射
C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低
D．电磁波具有偏振现象
2．一定能使水波通过小孔后，发生的衍射更不明显的方法是（ ）
A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率
B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率
C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率
D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率
3．一束单色光穿过两块两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线的位置关系可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
4．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
5．如图，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。已知水深H=3.6m，水池面积足够大，水的折射率，真空中光速，入射角，sin53°=0.8，cos53°=0.6，则激光从O点传播到P点所用的时间为（　　）
A． B． C． D．
6．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（　　）
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），绿光干涉图样的条纹间距比红光大
C．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
7．如图所示，在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。通过这层液膜观察灯焰的像与下面的哪幅图相符（　　）
A． B．
C． D．
8．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
9．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（　　）
A．甲图属于薄膜干涉，也被称为“牛顿环”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到、的路程差是半波长的奇数倍，则P处是亮条纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
10．如图所示，五棱柱的折射率，瞄准面中点且与面垂直的细激光束射向棱柱，则下列说法中错误的是
A．没有光从面向左射出
B．没有光从面射出
C．有光垂直于面射出
D．从面射出的光，是从同一点向两个方向，且均与面成角射出
11．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
12．光学现象在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法中正确的是（　　）
A．用透明的标准平面样板去检查光学平面的平整程度，是利用了光的偏振现象
B．透过三棱镜观察一束白光，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象
C．在阳光的照射下，肥皂泡上可以看到彩色条纹，这是光的色散现象
D．光照到一个不透光的小圆盘上，在小圆盘背后的阴影区出现亮斑，这是光的衍射现象
二、填空题
13．截面为等腰直角三角形的三棱镜湖，其对红光的折射率为，一束单色红光从面上的P 点入射，入射角，经面上的Q点反射，从面上的M点射出，光路图如图所示。则最终的出射光线相对入射光线的偏向角为___________，最终的出射光线的能量___________（填“大于”“小于”或“等于”）入射光线的能量。
14．在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向____，在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向____，不同的横波，振动方向可能不同。
（1）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿____________的光，而且沿各个方向振动的光波____都相同，这样的光叫做自然光。
（2）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的____，这样的光称为偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是____，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
（3）偏振现象：偏振方向与透振方向平行的光都通过偏振片，偏振方向与透振方向____的光不能通过偏振片，这种现象称为偏振现象。
15．折射定律
（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在______内，折射光线与入射光线分别位于法线的______；入射角的正弦与折射角的正弦成______比；
（2）表达式：=n12（n12为比例常数）。
16．若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为______。
17．光导纤维
（1）原理：利用了光的___________
（2）构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生___________
（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
（4）光纤通信的优点是传输容量___________、衰减___________、抗干扰性及保密性强等。
三、解答题
18．国内最长的梅溪湖激光音乐喷泉，采用了世界一流的灯光和音响设备，呈现出震撼人心的万千变化。喷泉的水池里某一射灯发出的一细光束射到水面的入射角α=37°，从水面上出射时的折射角γ= 53°。
（1）求光在水面上发生全反射的临界角的正弦值；
（2）该射灯（看做点光源）位于水面下h= m 处，求射灯照亮的水面面积（结果保留2位有效数字）。
19．如图所示为直角三角形玻璃砖，其中∠A=30°，一束单色光从BC边中点D点以60°的入射角进入玻璃砖，在AC边上发生全反射后从AB边上的E点平行于AC边射出。已知CD距离为d，光在真空中速度为c，求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）光在玻璃砖中传播的时间。
20．如图所示，长为2R、半径为R的玻璃圆柱，AB是玻璃圆柱中央轴线，现在下表面中央A点处放一个点光源，除玻璃圆柱体上表面发光外，整个侧面的下半部分也发光，光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射，求：
（1）玻璃圆柱体的折射率；
（2）从玻璃圆柱体上表面射出的光线在玻璃圆柱体内传播的最短时间和最长时间。
21．查阅资料，简述牛顿环的产生原理。
22．如图所示的直角三角形ABC是柱形玻璃砖的横截面，∠A=30°，∠B=90°，BC的长为L，BC所在的玻璃砖面镀银，E为BC边的中点。一束平行于AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖，进入玻璃砖后（光线未在图中画出），在BC边上的E点被反射，EF是该反射光线，且EF恰与AC平行。求：
（1）作出光从空气进入玻璃砖到出玻璃砖的光路图。
（2）该玻璃砖的折射率；
（3）该光束从AC边上射入玻璃砖后在玻璃砖中传播的时间（光在真空中的速度为c）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．波从一种介质进入另一种介质时，波长与波速会变化，而频率不会发生变化，故A错误；
B．光波从空气进入水中后波速变小，根据可知，波长变小，因此不容易发生衍射，故B错误；
C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，根据多普勒效应知接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，故C错误；
D．电磁波是横波，则能发生偏振现象，故D正确。
故选D。
2．A
【详解】
波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v = λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，而本题为使衍射现象更不明显，则增大小孔尺寸，同时增大水波的频率。
故选A。
3．A
【详解】
BC．一束单色光穿过两块玻璃砖，分别经过两次从空气中射入到玻璃，和两次从玻璃射入空气的折射，且两块玻璃砖的两面都是平行的，根据折射定律可知，最后的出射光线与最初的入射光线平行，BC错误。
AD．光由空气斜射进入玻璃砖，折射光线、入射光线在空气和玻璃砖两种介质中，折射角小于入射角；当光再由玻璃砖斜射进入空气时，折射角大于入射角，故最后的出射光线应该位于最初的入射光线延长线的左侧，A正确D错误。
故选A。
4．A
【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。
5．B
【详解】
光路图如图所示
由折射定理
解得
光在水中的速度
所以光从O传播到P的时间
解得
故选B。
6．C
【详解】
A．单缝的作用是获得线光源，而不是获得频率保持不变的相干光源，故A错误。
B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），根据
可知，绿光干涉图样的条纹间距比红光小，选项B错误；
C．两个双缝到单缝的距离相等，可获得两个振动情况相同的相干光源，故C正确。
D．在双缝与光屏之间的空间两光相遇处都会发生干涉。故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
液膜上的像是液膜前后两个面反射的光形成的，此像由明暗相间的水平条纹组成。
故选D。
8．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。
9．B
【详解】
A．甲图是小孔衍射的图样，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C错误；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。
故选B。
10．A
【详解】
五棱柱与空气的界面临界角
光从面进入后，以的入射角射到面上发生全反射，接着又以的入射角射到面上，发生全反射后以的入射角射到面上，一部分以的折射角斜向下方从面射出，另一部分光反射后垂直于面射向面，一部分垂直射出，一部分原路返回，有部分以的折射角斜向上从面射出，还有一些原路返回从面原入射点垂直射出，综上所述，A错误，符合题意，BCD正确，不符合题意。
故选A。
11．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。
12．D
【详解】
A．用透明的标准平面样板去检查光学平面的平整程度，是利用了光的干涉现象，故A错误；
B．透过三棱镜观察一束白光，可以看到彩色条纹，这是光发生折射形成的色散现象，故B错误；
C．在阳光的照射下，肥皂泡上可以看到彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，故C错误；
D．光照到一个不透光的小圆盘上，在小圆盘背后的阴影区出现亮斑，这是光绕过小圆盘传到阴影区域，是光的衍射现象，故D正确。
故选D。
13． 小于
【详解】
[1]根据题意可知三棱镜对红光的折射率，设临界角为C，则有
可知
由几何关系知光线从P到Q的入射角大于，大于临界角C，可知光在Q点发生全反射，如图所示
红光入射角
入射光线与水平线夹角
由反射定律及对称性可知，折射光线PQ与法线的夹角等于红光在bc面上入射光线QM与法线的夹角，从M射出的光线的出射角
可知出射光线与水平线夹角
最终的出射光线相对入射光线的偏向角为
[2]光线在Q点发生全反射时没有能量损失，但光线由空气进入三棱镜时，有反射现象，折射光线的能量小于入射光线的能量，光线由三棱镜进入空气时，也有反射现象，折射光线的能量小于入射光线的能量，所以最终的出射光线的能量小于入射光线的能量。
14． 在同一直线上 垂直 一切方向振动 强度 方向振动的光 偏振光 垂直
【详解】
[1][2] 在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上，在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直，不同的横波，振动方向可能不同。
[3][4] 自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫做自然光
[5][6] 偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，其振动方向沿着偏振片的方向振动的光，这样的光称为偏振光。自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有所变化。
[7] 偏振现象：偏振方向与透振方向平行的光都通过偏振片，偏振方向与透振方向垂直的光不能通过偏振片，这种现象称为偏振现象
15． 同一平面 两侧 正
【详解】
略
【点睛】
16．
【详解】
略
17． 全反射 全反射 大 小
【详解】
光导纤维
（1）[1]原理：利用了光的全反射；
（2）[2]构造：由内芯和外套两层组成。内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射；
（3）光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。
（4）[3][4]光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等。
18．（1）；（2）28 m2
【详解】
（1）水对光的折射率
对应的临界角为C
sin C=
（2）由空间对称可知，水面被照亮的部分是一圆面。设圆的半径为R，则
sin C=
解得
R=3 m
S=πR2=9π m2=28 m2.
19．（1）；（2）
【详解】
(1)各角度已经标记在图中，在三角形AFE中
所以
在BC边上发生折射，由折射定律
解得
(2)因为，在三角形FCD中有
根据几何关系可得
光在玻璃砖中传播的速度为
所以光在玻璃砖中传播的时间为
20．（1）；（2）；
【详解】
（1）除玻璃圆柱体上表面发光外，整个侧面的下半部分也发光，故从A点射向侧面中点的光线恰好发生全反射，设全反射的临界角为C，则有
由几何关系得
C＝45°
解得
（2）如图所示
从玻璃圆柱体上表面射出的光线，沿直线AB方向射出时间最短，为
如图可知从侧面反射光线到上表面，其中光线①从侧面反射到上表面时其入射角大于临界角，不能从上表面射出；
光线③从侧面反射到上表面时其入射角小于临界角，能从上表面折射出去，但光线沿轴线方向的分速度大，传播时间短；
只有光线②从侧面恰好发生全反射到上表面时折射出去，光线沿轴线方向的分速度小，传播时间长，沿轴线方向速度
最长时间
21．将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心环，叫做牛顿环。凸透镜的凸球面和玻璃板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气薄膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。
【详解】
将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心环，叫做牛顿环。凸透镜的凸球面和玻璃板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气膜，当平行光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）作出光路图如图
（2）由几何关系可知，光线在AC面上的入射角为60°，折射角为30°
则折射率为
（3）因为发生全反射的临界角的正弦值为
sinC=
因为，所以临界角C满足
30°光线在F点发生全反射，然后从H点射出玻璃砖，则在玻璃砖中传播的距离为
其中
联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页