第四章光 章末综合练 （Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 第四章光 章末综合练 （Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 923.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-15 11:23:16 | ||
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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．如果激光直接照射人的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，会造成眼睛的永久失明，激光对人眼的危害如此之大的原因是（ ）
A．单色性好 B．高能量
C．相干性好 D．平行度好
2．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．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．医院手术室使用无影灯
3．下列关于光现象或实验结果说法正确的是（ ）
A．被冰雪覆盖的夜晚感觉没有那么黑是因为雪对光的全反射造成的
B．3D电影是利用了光的偏振现象，说明光是一种纵波
C．水波容易绕过较大障碍物发生衍射，而光波不能，说明光波的波长比水波的波长长
D．用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，绿光条纹间距较窄，说明绿光波长较短
4．如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知（ ）
A．介质的折射率为2 B．光是从真空射入介质的
C．光的传播速度保持不变 D．反射光线与折射光线的夹角为90°
5．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
6．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R。某单色光由空气从OB边界的中点A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界P点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点，空气中的光速可认为是，则（ ）
A．该玻璃对此单色光的临界角为
B．该玻璃对此单色光的折射率为
C．光从A传到P的时间为
D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化
7．半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面如图所示，两束单色光垂直直径射向圆心O处。若将单色光a向上平移至距圆心处，将单色光b向下平移至距圆心处，玻璃砖右侧面恰好没有光线射出，不考虑光的多次反射。则该玻璃砖对单色光的折射率的比值为（ ）
A． B． C． D．2
8．某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A=120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑AC面的反射）。下列说法正确的是（ ）
A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
B．单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
C．若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
D．若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光a的中央亮纹更宽
9．如图为“蛟龙”号深海潜水器观察窗截面图，观察窗的形状为圆台，由某透明介质材料制成。一束光垂直CD边射到AC边的中点E，并恰好能在AC边和AB边发生全反射。则该介质的折射率约为（ ）
A．1.15 B．1.41 C．1.50 D．2.00
10．如图所示为一玻璃圆柱体，其模截面半径为5cm。在圆柱体中心轴线上距左端面2cm处有一点光源A，点光源可向各个方向发射单色光，其中从圆柱体左端面中央半径为cm圆面内射入的光线，恰好都不能从圆柱体侧面射出。则玻璃对该单色光的折射率为（ ）
A． B．
C． D．
11．2021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
12．在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（ ）
A．不再发生衍射现象 B．衍射现象越来越明显
C．衍射条纹亮度逐渐变暗 D．衍射条纹的间距逐渐变大
二、填空题
13．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也_______，这种现象称为“偏振现象”，横波的_______称为“偏振方向”。
14．在双缝干涉实验中，用频率ν＝5×1014Hz的单色光照射双缝，若屏上P点到双缝距离之差为0.9μm，则P点将出现________条纹。若将整个装置放入折射率n＝2的介质中进行上述实验，则P点将出现________条纹。
15．观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径
如图激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。
当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，___________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是___________的原理。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，___________
16．【易错辨析】
（1）水一定是光密介质。( )
（2）两种介质相比，光在光密介质中的速度一定较小。( )
（3）两种介质相比，光密介质的密度一定较大。( )
（4）光线从一种介质进入另一种介质时，在光密介质中与法线夹角较小。( )
（5）两种介质相比，光疏介质的折射率一定较小。( )
17．我们常说的“光纤通信”是利用了光的______原理。
三、解答题
18．将一左侧贴有反光条的透明体（图中的阴影部分）平放于平整坐标纸（由若干个正方形方格组成）上，并在一端放上足够大的光屏，如图（俯视图）所示。用激光平行于坐标纸照射该透明体表面上的P点，调整入射光角度，在光屏上仅出现M、N两个亮斑，则：
（1）透明体对该激光的折射率n约为多少？（结果保留3位有效数字）
（2）若正方形方格边长为L，该透明体的折射率n光在真空中的传播速度为c，求该激光到达光屏上M、N的时间差 t为多少？
19．如图所示，在某液体内部有一边缘厚度不计、高度为d、内部为真空的透明长方体。现有一束由红光和紫光组成的宽度为的平行复色光，以的入射角射向长方体上表面。已知该种液体对红、紫光的折射率分别为和，，，则：
（1）红光和紫光在第一个分界面上的折射角；
（2）d至少多大时从下表面射出的红光和紫光能够分离？（保留三位有效数字）
20．1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，半径为l，长度为，将一束光从底部中心P点以人射角θ射入，已知光在真空中的速度为c。
（1）若已知这种材料的折射率为，入射角θ=60°，求光线穿过这段材料所需的时间；
（2）这种材料的优势是无论入射角θ为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折射率的最小值。
21．查阅资料，简述相对折射率和绝对折射率的定义。
22．如图所示，玻璃砖的截面由半圆和等腰直角三角形组成，半圆的半径为R，在截面内一束单色光由D点射入玻璃砖，入射角为，折射角为，折射光线与半圆的直径垂直，且通过AB边的中点E，DE与AB的夹角也为，最后光线从玻璃砖中射出时与入射光线相交于P点，已知光在真空中的传播速度为c，。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）光从P点射向玻璃砖到再次回到P点的时间t。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
激光对人眼的危害如此之大的原因是由于能量高。
故选B。
2．B
【详解】
A．雨过天晴时，在天空常出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的，A错误；
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；
C．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，增透膜利用的是光的干涉，C错误；
D．医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．被冰雪覆盖的夜晚感觉没有那么黑是因为雪对光的反射造成的，A错误；
B．3D电影是利用了光的偏振现象，说明光是一种横波，B错误；
C．水波容易绕过较大障碍物发生衍射，而光波不能，说明光波的波长比水波的波长短，C错误；
D．根据公式
可知，用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，绿光条纹间距较窄，说明绿光波长较短，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
AB．由光路可知，光是由介质射向真空的，根据折射定律
选项AB错误；
C．光从介质进入真空中，则光速变大，选项C错误；
D．因反射角为30°，则反射光线与折射光线的夹角为90°，选项D正确。
故选D。
5．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。
6．B
【详解】
B．作出如图所示光路图，由几何关系入射角α为30°，折射角为60°，由折射定律
B正确；
A．临界角的正弦值
A错误；
C．光在玻璃中的传播速度为
光在玻璃中的传播时间为
C错误；
D．玻璃的临界角与入射角无关，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
玻璃砖右侧面恰好没有光线射出，说明光在玻璃砖的右侧面均恰好发生全反射，入射角等于全反射临界角。结合几何关系，对单色光a有
由临界角公式
解得
同理，对单色光b有
解得
可知
C正确。
8．D
【详解】
A．根据折射定律，b光折射角小于a光，可知b光的折射率大于a光的折射率，根据可知在该三棱镜中，单色光b的传播速度比a小，故A错误；
B．由几何关系知a、b复合光的入射角为60°，a光的折射角为30°，则a光的折射率为
则单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
故B错误；
CD．由A选项可知，b光折射率大于a光折射率，则b光频率大于a光频率，根据，可知b光的波长小于a光波长，那么a光更容易发生明显的衍射现象，a光的中央亮纹更宽，故C错误，D正确。
故选D。
9．A
【详解】
根据题意，一束光垂直CD边射到AC边的中点E，并恰好能在AC边和AB边发生全反射的光路图如下图所示
根据几何关系可得是正三角形，即有
根据折射率的公式可得
BCD错误，A正确。
故选A。
10．B
【详解】
如图所示
光线从圆柱体左端面射入，在圆柱体侧面发生全反射，由几何关系得
由折射定律得
全反射的临界条件
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
11．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。
12．C
【详解】
AB．当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射；狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，衍射现象会逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了，但衍射现象还存在，故AB错误；
C．狭缝的宽度逐渐变大时，衍射现象越来越不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，故C正确；
D．当发生衍射时，随着狭缝的宽度逐渐变大，衍射条纹的间距逐渐变小，D错误。
故选C。
13． 可能不同 振动方向
【详解】
略
14． 暗 亮
【详解】
[1]由c＝λν得
λ＝＝m＝0.6×10－6m
＝＝
即
Δx＝λ
故P点出现暗条纹；
[2]放入n＝2的介质中
v＝＝1.5×108 m/s
由v＝λ′ν得
λ′＝＝m＝0.3×10－6m
＝＝3
即
Δx′＝3λ′
故P点出现亮条纹。
15． 发生全反射 光导纤维 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
【详解】
[1] 当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，根据发生全反射的条件，可知，会发生全反射；
[2] 光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，这就是光导纤维原理；
[3] 它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，根据发生全反射的条件可知，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
16． 错误 正确 错误 正确 正确
【详解】
（1）[1]光密介质与光疏介质是相对而言的，单独一种介质无法确定它是光密介质还是光疏介质，故错误。
（2）[2]两种介质相比，折射率较大的介质叫作光密介质，光在光密介质中的速度一定较小，故正确。
（3）[3]两种介质相比，折射率较大的介质叫作光密介质，与介质密度无关，故错误。
（4）[4]光线从一种介质进入另一种介质时，在光密介质中折射率大，与法线夹角较小，故正确。
（5）[5]两种介质相比，光疏介质的折射率一定较小，故正确。
17．全反射
【详解】
我们常说的“光纤通信”是利用了光的全反射原理。
18．（1）1.33；（2）
【详解】
（1）设在P点入射角为，折射角为，由几何关系可知
由折射定律
（2）P点到N点的时间
P点到M点的时间
其中
该激光到达光屏上M、N的时间差为
19．（1）53°；60°；（2）12.5cm
【详解】
（1）设红光的折射角为，紫光的折射角为，则
解得
，
（2）如图所示，由几何关系得
解得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）如图1所示
由折射定律可得
解得
α1=30°
根据几何关系，光在圆柱体中的路程为
s=6l
又
传播时间为
解得，光线穿过这段材料所需的时间为
（2）如图2所示
若将θ逐渐增大，图中α也将不断增大，而光线在侧面的入射角i将不断减小。当θ趋近于90°时，由折射定律及全反射可知，图中α将趋于临界角C，而此时光线射到侧面处时的入射角i将达到最小，若此时刚好发生全反射，则所有到达侧面的光线将全部发生全反射，不会从侧面射出。因此可得
i+C=90°
联合以上各式解得折射率的最小值为
21．见解析
【详解】
在几何光学中，当光从真空进入任一介质时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值n，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，即
在几何光学中，光由介质1射入介质2时，其入射角的正弦值与折射角的正弦值之比，定义为介质2相对于介质1的相对折射率n12，即
22．（1）；（2）
【详解】
（1）作出光路图如图所示
由于DE与AC边垂直，又与AB的夹角为，由几何关系有
设DE与AC的交点为F，则有
所以
在△DFO中，有
根据折射定律，玻璃砖的折射率
解得
（2）光在玻璃砖中的传播速度为
光在玻璃砖里前进的距离
在△DPO中，根据正弦定理有
所以光从P点射向玻璃砖到再次回到P点的时间
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如果激光直接照射人的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，会造成眼睛的永久失明，激光对人眼的危害如此之大的原因是（ ）
A．单色性好 B．高能量
C．相干性好 D．平行度好
2．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．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．医院手术室使用无影灯
3．下列关于光现象或实验结果说法正确的是（ ）
A．被冰雪覆盖的夜晚感觉没有那么黑是因为雪对光的全反射造成的
B．3D电影是利用了光的偏振现象，说明光是一种纵波
C．水波容易绕过较大障碍物发生衍射，而光波不能，说明光波的波长比水波的波长长
D．用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，绿光条纹间距较窄，说明绿光波长较短
4．如图所示，光在真空和某介质的界面MN上发生折射，由图可知（ ）
A．介质的折射率为2 B．光是从真空射入介质的
C．光的传播速度保持不变 D．反射光线与折射光线的夹角为90°
5．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
6．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为O，半径为R。某单色光由空气从OB边界的中点A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界P点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点，空气中的光速可认为是，则（ ）
A．该玻璃对此单色光的临界角为
B．该玻璃对此单色光的折射率为
C．光从A传到P的时间为
D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化
7．半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面如图所示，两束单色光垂直直径射向圆心O处。若将单色光a向上平移至距圆心处，将单色光b向下平移至距圆心处，玻璃砖右侧面恰好没有光线射出，不考虑光的多次反射。则该玻璃砖对单色光的折射率的比值为（ ）
A． B． C． D．2
8．某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A=120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑AC面的反射）。下列说法正确的是（ ）
A．在该三棱镜中，单色光a的传播速度比b小
B．单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
C．若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
D．若用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光a的中央亮纹更宽
9．如图为“蛟龙”号深海潜水器观察窗截面图，观察窗的形状为圆台，由某透明介质材料制成。一束光垂直CD边射到AC边的中点E，并恰好能在AC边和AB边发生全反射。则该介质的折射率约为（ ）
A．1.15 B．1.41 C．1.50 D．2.00
10．如图所示为一玻璃圆柱体，其模截面半径为5cm。在圆柱体中心轴线上距左端面2cm处有一点光源A，点光源可向各个方向发射单色光，其中从圆柱体左端面中央半径为cm圆面内射入的光线，恰好都不能从圆柱体侧面射出。则玻璃对该单色光的折射率为（ ）
A． B．
C． D．
11．2021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
12．在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（ ）
A．不再发生衍射现象 B．衍射现象越来越明显
C．衍射条纹亮度逐渐变暗 D．衍射条纹的间距逐渐变大
二、填空题
13．偏振现象：不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也_______，这种现象称为“偏振现象”，横波的_______称为“偏振方向”。
14．在双缝干涉实验中，用频率ν＝5×1014Hz的单色光照射双缝，若屏上P点到双缝距离之差为0.9μm，则P点将出现________条纹。若将整个装置放入折射率n＝2的介质中进行上述实验，则P点将出现________条纹。
15．观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径
如图激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。
当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，___________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是___________的原理。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，___________
16．【易错辨析】
（1）水一定是光密介质。( )
（2）两种介质相比，光在光密介质中的速度一定较小。( )
（3）两种介质相比，光密介质的密度一定较大。( )
（4）光线从一种介质进入另一种介质时，在光密介质中与法线夹角较小。( )
（5）两种介质相比，光疏介质的折射率一定较小。( )
17．我们常说的“光纤通信”是利用了光的______原理。
三、解答题
18．将一左侧贴有反光条的透明体（图中的阴影部分）平放于平整坐标纸（由若干个正方形方格组成）上，并在一端放上足够大的光屏，如图（俯视图）所示。用激光平行于坐标纸照射该透明体表面上的P点，调整入射光角度，在光屏上仅出现M、N两个亮斑，则：
（1）透明体对该激光的折射率n约为多少？（结果保留3位有效数字）
（2）若正方形方格边长为L，该透明体的折射率n光在真空中的传播速度为c，求该激光到达光屏上M、N的时间差 t为多少？
19．如图所示，在某液体内部有一边缘厚度不计、高度为d、内部为真空的透明长方体。现有一束由红光和紫光组成的宽度为的平行复色光，以的入射角射向长方体上表面。已知该种液体对红、紫光的折射率分别为和，，，则：
（1）红光和紫光在第一个分界面上的折射角；
（2）d至少多大时从下表面射出的红光和紫光能够分离？（保留三位有效数字）
20．1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，半径为l，长度为，将一束光从底部中心P点以人射角θ射入，已知光在真空中的速度为c。
（1）若已知这种材料的折射率为，入射角θ=60°，求光线穿过这段材料所需的时间；
（2）这种材料的优势是无论入射角θ为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折射率的最小值。
21．查阅资料，简述相对折射率和绝对折射率的定义。
22．如图所示，玻璃砖的截面由半圆和等腰直角三角形组成，半圆的半径为R，在截面内一束单色光由D点射入玻璃砖，入射角为，折射角为，折射光线与半圆的直径垂直，且通过AB边的中点E，DE与AB的夹角也为，最后光线从玻璃砖中射出时与入射光线相交于P点，已知光在真空中的传播速度为c，。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）光从P点射向玻璃砖到再次回到P点的时间t。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
激光对人眼的危害如此之大的原因是由于能量高。
故选B。
2．B
【详解】
A．雨过天晴时，在天空常出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而形成的，A错误；
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，B正确；
C．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，增透膜利用的是光的干涉，C错误；
D．医院手术室使用无影灯利用的是光的直线传播，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．被冰雪覆盖的夜晚感觉没有那么黑是因为雪对光的反射造成的，A错误；
B．3D电影是利用了光的偏振现象，说明光是一种横波，B错误；
C．水波容易绕过较大障碍物发生衍射，而光波不能，说明光波的波长比水波的波长短，C错误；
D．根据公式
可知，用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，绿光条纹间距较窄，说明绿光波长较短，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
AB．由光路可知，光是由介质射向真空的，根据折射定律
选项AB错误；
C．光从介质进入真空中，则光速变大，选项C错误；
D．因反射角为30°，则反射光线与折射光线的夹角为90°，选项D正确。
故选D。
5．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。
6．B
【详解】
B．作出如图所示光路图，由几何关系入射角α为30°，折射角为60°，由折射定律
B正确；
A．临界角的正弦值
A错误；
C．光在玻璃中的传播速度为
光在玻璃中的传播时间为
C错误；
D．玻璃的临界角与入射角无关，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
玻璃砖右侧面恰好没有光线射出，说明光在玻璃砖的右侧面均恰好发生全反射，入射角等于全反射临界角。结合几何关系，对单色光a有
由临界角公式
解得
同理，对单色光b有
解得
可知
C正确。
8．D
【详解】
A．根据折射定律，b光折射角小于a光，可知b光的折射率大于a光的折射率，根据可知在该三棱镜中，单色光b的传播速度比a小，故A错误；
B．由几何关系知a、b复合光的入射角为60°，a光的折射角为30°，则a光的折射率为
则单色光a在该三棱镜中发生全反射的临界角C满足
故B错误；
CD．由A选项可知，b光折射率大于a光折射率，则b光频率大于a光频率，根据，可知b光的波长小于a光波长，那么a光更容易发生明显的衍射现象，a光的中央亮纹更宽，故C错误，D正确。
故选D。
9．A
【详解】
根据题意，一束光垂直CD边射到AC边的中点E，并恰好能在AC边和AB边发生全反射的光路图如下图所示
根据几何关系可得是正三角形，即有
根据折射率的公式可得
BCD错误，A正确。
故选A。
10．B
【详解】
如图所示
光线从圆柱体左端面射入，在圆柱体侧面发生全反射，由几何关系得
由折射定律得
全反射的临界条件
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
11．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。
12．C
【详解】
AB．当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射；狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，衍射现象会逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了，但衍射现象还存在，故AB错误；
C．狭缝的宽度逐渐变大时，衍射现象越来越不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，故C正确；
D．当发生衍射时，随着狭缝的宽度逐渐变大，衍射条纹的间距逐渐变小，D错误。
故选C。
13． 可能不同 振动方向
【详解】
略
14． 暗 亮
【详解】
[1]由c＝λν得
λ＝＝m＝0.6×10－6m
＝＝
即
Δx＝λ
故P点出现暗条纹；
[2]放入n＝2的介质中
v＝＝1.5×108 m/s
由v＝λ′ν得
λ′＝＝m＝0.3×10－6m
＝＝3
即
Δx′＝3λ′
故P点出现亮条纹。
15． 发生全反射 光导纤维 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
【详解】
[1] 当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，根据发生全反射的条件，可知，会发生全反射；
[2] 光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，这就是光导纤维原理；
[3] 它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，根据发生全反射的条件可知，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
16． 错误 正确 错误 正确 正确
【详解】
（1）[1]光密介质与光疏介质是相对而言的，单独一种介质无法确定它是光密介质还是光疏介质，故错误。
（2）[2]两种介质相比，折射率较大的介质叫作光密介质，光在光密介质中的速度一定较小，故正确。
（3）[3]两种介质相比，折射率较大的介质叫作光密介质，与介质密度无关，故错误。
（4）[4]光线从一种介质进入另一种介质时，在光密介质中折射率大，与法线夹角较小，故正确。
（5）[5]两种介质相比，光疏介质的折射率一定较小，故正确。
17．全反射
【详解】
我们常说的“光纤通信”是利用了光的全反射原理。
18．（1）1.33；（2）
【详解】
（1）设在P点入射角为，折射角为，由几何关系可知
由折射定律
（2）P点到N点的时间
P点到M点的时间
其中
该激光到达光屏上M、N的时间差为
19．（1）53°；60°；（2）12.5cm
【详解】
（1）设红光的折射角为，紫光的折射角为，则
解得
，
（2）如图所示，由几何关系得
解得
20．（1）；（2）
【详解】
（1）如图1所示
由折射定律可得
解得
α1=30°
根据几何关系，光在圆柱体中的路程为
s=6l
又
传播时间为
解得，光线穿过这段材料所需的时间为
（2）如图2所示
若将θ逐渐增大，图中α也将不断增大，而光线在侧面的入射角i将不断减小。当θ趋近于90°时，由折射定律及全反射可知，图中α将趋于临界角C，而此时光线射到侧面处时的入射角i将达到最小，若此时刚好发生全反射，则所有到达侧面的光线将全部发生全反射，不会从侧面射出。因此可得
i+C=90°
联合以上各式解得折射率的最小值为
21．见解析
【详解】
在几何光学中，当光从真空进入任一介质时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值n，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，即
在几何光学中，光由介质1射入介质2时，其入射角的正弦值与折射角的正弦值之比，定义为介质2相对于介质1的相对折射率n12，即
22．（1）；（2）
【详解】
（1）作出光路图如图所示
由于DE与AC边垂直，又与AB的夹角为，由几何关系有
设DE与AC的交点为F，则有
所以
在△DFO中，有
根据折射定律，玻璃砖的折射率
解得
（2）光在玻璃砖中的传播速度为
光在玻璃砖里前进的距离
在△DPO中，根据正弦定理有
所以光从P点射向玻璃砖到再次回到P点的时间
解得
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