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
1．一束包含各频率成分的激光同时进入光导纤维传播，下列说法正确的是（　　）
A．传播激光信号的光导纤维内芯折射率比外套的低
B．各频率成分的激光束通过光导纤维后频率会降低
C．各频率成分的激光束在光导纤维传播过程中前端部分频率更高
D．各频率成分的激光束在光导纤维传播过程中前端部分波长更长
2．下列说法正确的是（ ）
A．光的偏振现象证明了光是纵波
B．不同长度的钢片安装在同一支架上制成的转速计，是利用了共振的原理
C．主动降噪技术利用的是波的衍射原理
D．机械波和光波一样都需要传播介质
3．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
4．如图所示，有一个玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光a垂直于AB射入棱镜，由AC边射出进入空气，测得折射光线与入射光线间的夹角为30°，则棱镜的折射率为 （　　）
A． B． C． D．
5．下列说法错误的是（　　）
A．海市蜃楼是由于光的折射和全反射而形成的
B．防蓝光眼镜是通过在镜片表面镀上一层光学薄膜，这层薄膜可以通过光的干涉作用，将有害蓝光的波段进行反射
C．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质
D．汽车在通过等距的减速带时，车速越快越容易发生共振
6．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（　　）
A．全息照相是利用光的干涉
B．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振
C．在光导纤维内传送图像是利用光的色散
D．利用激光亮度高的特点可以测量月球到地球的距离
7．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
8．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
9．以下是一些有关高中物理实验的描述，其中不正确的是（ ）
A．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，其他条件不变，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距将变窄
B．在“验证动量守恒定律”实验中，斜槽可以不光滑，但必须保持其末端切线水平
C．在“用单摆测定重力加速度”实验中如果摆长测量无误，但测得的g值偏小，其原因可能是将全振动的次数n误计为n-1
D．在测定玻璃折射率实验中，玻璃砖界面aa′与bb′间的距离越小实验误差越小
10．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
11．激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是（ ）
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
12．以下说法正确的是（　　）
A．单摆的周期公式是由伽利略研究并确定的
B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变小
C．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波
D．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于物体的固有频率
二、填空题
13．在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常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．光的折射发生在两种不同介质的_______上，不同的单色光在同种均匀介质中__________不同．
14．相干性：激光具有频率____、相位差____、偏振方向____的特点，具有高度的相干性
应用：光纤通信
平行度：激光的____非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度
应用：激光____，读取光盘上记录的信息等
亮度高：它可以在很小的____和很短的____内集中很大的____
应用：用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等
15．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_______。
16．发生全反射的两个条件是：（1）___________；（2）___________。
17．干涉图样中条纹间距的计算：在双缝间的距离d和双缝到光屏间的距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δx（相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离）跟光的波长λ成______，即Δx=______。
三、解答题
18．如图，垂钓者位于平静清澈湖面岸边的A点，他的眼睛距离A点的高度为0.9m，水面上的浮标B离A点的距离为0.9m，发光鱼饵C位于浮标正前方1.8m处水面上D点的正下方，此时垂钓者发现发光鱼饵刚好被浮标挡住，已知水的折射率。
（1）求此时发光鱼饵在水中的深度；
（2）发光鱼饵缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵发出的光恰好不能从水面上A、B间射出。
19．光导纤维的工作原理是什么？它是如何传导文字和图像的？
20．如图所示，阴影部分ABC为一由均匀透明材料做成的柱形光学元件的横截面，材料的折射率n=2，弧AC是一半径为R的圆弧，D为圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源，不考虑二次折射。求：
（1）当光从AB中点E射出时，折射光的反向延长线交AD于F点，求AF的长度；
（2）AB边有光射出的区域的长度。
21．1965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。
22．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）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A.光纤通信的原理是光的全发射，光导纤维内芯的折射率比外套的大，A错误；
B.光从一种介质射入另一种介质时，频率不变，各频率成分的激光束通过光导纤维后频率不变，B错误；
C.各频率成分的激光束在光导纤维传播中折射率大的偏折程度大，对应的频率大的激光出现在前端部分，C正确；
D.频率大的激光出现在前端部分，其波长短，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
A．光的偏振现象证明了光是横波，A错误；
B．不同长度的钢片安装在同一支架上制成的转速计，是利用了共振的原理，B正确；
C．主动降噪技术利用的是波的干涉原理，C错误；
D．光波不需要传播介质，D错误。
故选B。
3．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。
4．C
【详解】
由题意可知，光从棱镜射向空气中时，入射角θ1=30°，折射角θ2=60°，则棱镜的折射率
n==
故选C。
5．D
【详解】
A．海市蜃楼是由于光的折射和全反射而产生的，故A正确，不符合题意；
B．防蓝光眼镜是通过在镜片表面镀上一层光学薄膜，通过对有害波段的蓝光发射，通过薄膜干涉减弱蓝光的通过率，故B正确，不符合题意；
C．全反射是光由光密介质进入光疏介质时发生的光学现象，光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质，故C正确，不符合题意；
D．当汽车的固频率等于减速带产生的驱动力频率时，汽车会发生共振，振动最强烈，并不是车速越快越容易发生共振，故D错误，符合题意。
故选D。
6．A
【详解】
A．全息照相是利用光的干涉，全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物的反射后再射向感光片，两束光在感光片上叠加产生干涉，A正确；
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，B错误；
C．在光导纤维内传送图像是利用光的全反射，C错误；
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，D错误。
故选A。
7．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。
8．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。
9．D
【详解】
A．根据
可知，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，其他条件不变，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距将变窄，故A说法正确，不符合题意；
B．在“验证动量守恒定律”实验中，为了保证小球做平抛运动，斜槽末端切线必须水平，斜槽是否光滑对实验没有影响，故B说法正确，不符合题意；
C．如果摆长测量无误，将全振动的次数n误计为n-1，则计算出的周期偏大，根据
可知，测得g值偏小，故C说法正确，不符合题意；
D．玻璃砖界面aa′与bb′间的距离越小，使得测量角度产生较大误差，所以为了减小实验的相对误差，玻璃界面间的距离应适当大些，故D说法错误，符合题意。
故选D。
10．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。
11．D
【详解】
A．激光是电磁波中的一种，是一种横波，A项错误；
B．频率相同的激光在不同介质中的波长是不同的，B项错误；
C．能产生干涉的条件是两列光的频率要相同，C项错误；
D．测定距离就是利用激光的平行度高的特性，D项正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．伽利略最早发现了摆的等时性原理，后来惠更斯得出了单摆的周期公式，故A错误；
B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变大，故B错误；
C．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波，故C正确；
D．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，故D错误。
故选C。
13． 界面 传播速度
【详解】
折射都发生在两种介质的界面上，或者不均匀的介质中；同种均匀介质中，不同频率的光传播速度不同．
14． 相同 恒定 一致 平行度 汇聚一点 空间 时间 能量
【详解】
[1][2][3] 相干性：激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的特点，具有高度的相干性；
应用：光纤通信。
[4]平行度：激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度。
[5]应用：激光汇聚一点，读取光盘上记录的信息等。
[6][7][8]亮度高：它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
应用：用激光束切割、焊接，医学上可以用激光做“光刀”、激发核反应等。
15．折射
【详解】
略
16． 光从光密介质射入光疏介质； 入射角等于或大于临界角
【详解】
[1][2]发生全反射的两个条件是：（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。
17． 正比
【详解】
[1][2]单色光产生的干涉条纹间距Δx跟光的波长λ成正比，即Δx=。
18．（1）3.12m；（2）1.8m
【详解】
（1）设发光鱼饵在水中的深度为h1，人眼的位置为P，发光鱼饵发出的光线射向B点的入射角为，经水面射向P点的折射角为，光路图如图所示
有
则
由几何关系得
解得
（2）设当鱼饵离水面h2时，鱼饵发出的光线射向B点时恰好发生全发射，鱼饵发出的光不能从水面上A、B间射出，有
解得
19．见解析
【详解】
光导纤维是由两种或两种以上折射率不同的透明材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。光能够在玻璃纤维或塑料纤维中传递是利用光在折射率不同的两种物质的交界面处产生“全反射”作用的原理。由于包层的折射率比芯线折射率小，这样进入芯线的光线在芯线与包层的界面上作多次全反射而曲折前进，不会透过界面，仿佛光线被包层紧紧地封闭在芯线内，使光线只能沿着芯线传送，就好象自来水只能在水管里流动一样；光也有波的特性，因此可以等同于声波，电磁波一样传递信号。用特殊的接受仪器，加上纤维导管的传递作用，就完成了光导纤维的整个工作。
20．（1）；（2）
【详解】
（1）设光线在E点的入射角为，折射角为，由
可得
则
（2）设光线在AB边上发生全反射时的入射角为，则
因此
所以AB边有光射出的区域的长度
21．（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
22．（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.
答案第1页，共2页
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