人教版高中物理选修1 第4章 光(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修1 第4章 光(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 378.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-09 15:07:13 | ||
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文档简介
人教版高中物理选修1 第4章 光
一、单项选择题（共8小题；）
1. 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图 是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图 是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
A. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
B. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
C. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
D. 干涉条纹保持原来状态不变
2. 一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是
A. 各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同
B. 各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C. 各色光的强度不同，造成条纹的间距不同
D. 各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
3. 观察单缝衍射现象时，把缝宽由 逐渐增大到 ，看到的现象是
A. 衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B. 衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C. 衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D. 以上现象都不会发生
4. 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退。对此现象正确的解释是
A. 出现的是“海市蜃楼”，是由光的折射造成的
B. “水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C. 太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D. 太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射
5. 平行光束经过暗盒中的元件在光屏上形成一个光点，则该元件可能是
A. 凹透镜 B. 凸透镜 C. 小圆孔 D. 小圆盘
6. 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离处，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退。对此现象，下列解释正确的是
A. 出现的是“海市蜃楼”，是光的折射造成的
B. “水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C. 太阳光辐射到地面，使地表温度升高，折射率变大，发生全反射
D. 太阳光辐射到地面，使地表温度升高，折射率变小，发生全反射
7. 【 东城一模 】一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是
A. 此介质的折射率等于
B. 此介质的折射率等于
C. 入射角小于 时可能发生全反射现象
D. 入射角小于 时可能发生全反射现象
8. 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时
A. 只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B. 红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C. 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D. 屏上无任何光亮
二、双项选择题（共4小题；）
9. 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 的单色光从空气射向 点，并偏折到 点。已知入射方向与边 的夹角为 和 分别为边 和 的中点，则
A. 该棱镜的折射率为
B. 光在 点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变小
D. 从 点出射的光束与入射到 点的光束平行
10. 在平静无风的沙漠上，有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城墙古堡，或者其他物体的幻影，虚无漂渺，变幻莫测，宛如仙境，这就是沙漠中的“海市蜃楼”现象，如图所示。下列说法正确的是
A. 沙漠中“海市蜃楼”现象的形成是由于光发生了全反射
B. 沙漠中“海市蜃楼”现象的形成是由于光发生了干涉
C. 沙漠上方的空气折射率从下到上逐渐增大
D. 沙漠上方的空气折射率从下到上逐渐减小
11. 如图 A、B 所示，光由空气射入半圆形玻璃砖，如图 C、D 所示，光由半圆形玻璃砖射入空气， 点是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况中可能发生的是
A. B.
C. D.
12.
图11
一玻璃砖横截面如图11所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，∠ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点.此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB边垂直的光屏.若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则
A. 从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光
B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
三、解答题（共4小题；）
13. 如图所示， 为点光源， 为平面镜。
（1）用作图法画出通过 点的反射光线所对应的入射光线。
（2）确定其成像的观察范围。
14. 光纤通信是 世纪 年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹等，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用。光纤制导的下行光信号是嫁铝呻激光器发出的在纤芯中波长为 的单色光。上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为 的单色光。这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息，回答下列问题：
（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少
（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光 （已知光纤纤芯的折射率为 ）
15. 一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角 为锐角，折射率为 。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（见如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角 可在什么范围内取值
16. 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面 镀银， 表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从 点入射，经过 面反射后从 点射出。已知光线在 点的入射角为 ，，。求：
（1）光线在 点的折射角；
（2）透明物体的折射率。
四、实验题（共2小题；）
17. 某同学用如图所示的实验装置来探究合力与分力的关系。弹簧测力计 挂于固定点 ，下端用细线挂一重物 。弹簧测力计 的一端用细线系于 点，手持另一端向左拉，使结点 静止在某位置。分别读出弹簧测力计 和 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 点的位置和拉线方向。
（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为 ，图中 的示数为 。
（2）下列不必要的实验要求是 （请填写选项前对应的字母）
A.应测量重物 所受的重力
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉线方向应与木板平面平行
D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使 点静止在同一位置
（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。
18. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示：
（1）此玻璃的折射率计算式为 （用图中的 、 表示）；
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量；
（3）射出玻璃砖的光线相对入射光线产生了侧移，对同一平行玻璃砖，入射角越大，侧移量 （选填“越大”或“越小”）。
答案
第一部分
1. D
【解析】金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确.
2. A
【解析】各色光的频率不同、波长不同、在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹.
3. A
【解析】观察衍射图样发现，狭缝的宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距变大。
本题是缝宽增大，所以选项 A 正确。
4. D
【解析】酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下面小上面大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射。
5. B
6. D
【解析】酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近的空气温度比上层空气的高，密度比上层空气的小，折射率也比上层空气的小，光照射时发生全反射，出现“水面”，D正确，A、B、C错误。
7. B
8. C
【解析】红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。
第二部分
9. A， C
10. A， C
【解析】由于太阳光照射到沙漠上时，越靠近地面的空气温度越高，折射率越小，结果远处物体发出的光线从光密介质射入光疏介质，当入射角大于临界角时就发生了全反射现象，故正确选项为A、C。
11. B， D
12. B， D
第三部分
13. （1） 见解析
【解析】先确定 对应的像 ，连接 与 交于 点， 点即是过 点的反射点。连接 即得对应的入射光线，如图甲所示：（6分）
（2） 见解析
【解析】由对称性确定 后，过 连接 两端点的边界光线 和 ，此区域即为像点 的观察范围，如图乙所示：（6分）
14. （1）
【解析】设信号频率为 ，真空中的波长为 ， 光在纤芯中的频率仍为 ，波长为 ，则光在纤芯中的速度 ，又 ，可以得出：
（2） 上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰
15.
【解析】设入射光线经玻璃折射时，入射角为 ，折射角为 ，射至棱镜右侧面的入射角为 ，根据折射定律有 ，由几何关系得 ，当 时知 ， 有最大值 （如图），
得 ，同时 应小于玻璃对空气的全反射临界角，即 ，由各式和题给条件可得，棱镜顶角 的取值范围为 。
16. （1）
【解析】如图所示，
透明物体内部的光路为折线 ， 、 点相对于底面 对称， 、 和 三点共线。设在 点处，光的入射角为 ，折射角为 ，，。根据题意有 ，由几何关系得， 于是 ，且 ，联立解得
（2）
【解析】根据折射率的公式有
代入数据解得
第四部分
17. （1）
【解析】由弹簧测力计可读出数据为 ；
（2） D
【解析】因为只要 点受力平衡，三个力的合力为零即可，没有必要每次都要使 点静止在同一位置，故选D。
（3） ①改变弹簧测力计 拉力的大小；
②减小重物 的质量（或将 更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计 拉力的方向等）
【解析】减小重物 的质量，可使弹簧测力计的读数减小，将 更换成较大量程的弹簧测力计以及改变弹簧测力计 拉力的方向也可。
18. （1）
【解析】由折射率的公式可得 ；
（2） 大
【解析】玻璃砖宽度越大，侧移量越大，为减小误差，应该选用宽度大一些的玻璃砖；
（3） 越大
【解析】入射角越大，折射角也越大，故侧移量越大。
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一、单项选择题（共8小题；）
1. 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图 是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图 是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
A. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
B. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
C. 当金属丝圈旋转 时干涉条纹同方向旋转
D. 干涉条纹保持原来状态不变
2. 一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是
A. 各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同
B. 各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C. 各色光的强度不同，造成条纹的间距不同
D. 各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
3. 观察单缝衍射现象时，把缝宽由 逐渐增大到 ，看到的现象是
A. 衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B. 衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C. 衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D. 以上现象都不会发生
4. 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退。对此现象正确的解释是
A. 出现的是“海市蜃楼”，是由光的折射造成的
B. “水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C. 太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D. 太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射
5. 平行光束经过暗盒中的元件在光屏上形成一个光点，则该元件可能是
A. 凹透镜 B. 凸透镜 C. 小圆孔 D. 小圆盘
6. 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离处，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它却随你靠近而后退。对此现象，下列解释正确的是
A. 出现的是“海市蜃楼”，是光的折射造成的
B. “水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C. 太阳光辐射到地面，使地表温度升高，折射率变大，发生全反射
D. 太阳光辐射到地面，使地表温度升高，折射率变小，发生全反射
7. 【 东城一模 】一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是
A. 此介质的折射率等于
B. 此介质的折射率等于
C. 入射角小于 时可能发生全反射现象
D. 入射角小于 时可能发生全反射现象
8. 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时
A. 只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B. 红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C. 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D. 屏上无任何光亮
二、双项选择题（共4小题；）
9. 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 的单色光从空气射向 点，并偏折到 点。已知入射方向与边 的夹角为 和 分别为边 和 的中点，则
A. 该棱镜的折射率为
B. 光在 点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变小
D. 从 点出射的光束与入射到 点的光束平行
10. 在平静无风的沙漠上，有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城墙古堡，或者其他物体的幻影，虚无漂渺，变幻莫测，宛如仙境，这就是沙漠中的“海市蜃楼”现象，如图所示。下列说法正确的是
A. 沙漠中“海市蜃楼”现象的形成是由于光发生了全反射
B. 沙漠中“海市蜃楼”现象的形成是由于光发生了干涉
C. 沙漠上方的空气折射率从下到上逐渐增大
D. 沙漠上方的空气折射率从下到上逐渐减小
11. 如图 A、B 所示，光由空气射入半圆形玻璃砖，如图 C、D 所示，光由半圆形玻璃砖射入空气， 点是半圆形玻璃砖的圆心，下列情况中可能发生的是
A. B.
C. D.
12.
图11
一玻璃砖横截面如图11所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，∠ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点.此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB边垂直的光屏.若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则
A. 从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光
B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度
C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
三、解答题（共4小题；）
13. 如图所示， 为点光源， 为平面镜。
（1）用作图法画出通过 点的反射光线所对应的入射光线。
（2）确定其成像的观察范围。
14. 光纤通信是 世纪 年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹等，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用。光纤制导的下行光信号是嫁铝呻激光器发出的在纤芯中波长为 的单色光。上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为 的单色光。这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息，回答下列问题：
（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少
（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光 （已知光纤纤芯的折射率为 ）
15. 一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角 为锐角，折射率为 。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（见如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角 可在什么范围内取值
16. 一半圆柱形透明物体横截面如图所示，地面 镀银， 表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从 点入射，经过 面反射后从 点射出。已知光线在 点的入射角为 ，，。求：
（1）光线在 点的折射角；
（2）透明物体的折射率。
四、实验题（共2小题；）
17. 某同学用如图所示的实验装置来探究合力与分力的关系。弹簧测力计 挂于固定点 ，下端用细线挂一重物 。弹簧测力计 的一端用细线系于 点，手持另一端向左拉，使结点 静止在某位置。分别读出弹簧测力计 和 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 点的位置和拉线方向。
（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为 ，图中 的示数为 。
（2）下列不必要的实验要求是 （请填写选项前对应的字母）
A.应测量重物 所受的重力
B.弹簧测力计应在使用前校零
C.拉线方向应与木板平面平行
D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使 点静止在同一位置
（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。
18. 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示：
（1）此玻璃的折射率计算式为 （用图中的 、 表示）；
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量；
（3）射出玻璃砖的光线相对入射光线产生了侧移，对同一平行玻璃砖，入射角越大，侧移量 （选填“越大”或“越小”）。
答案
第一部分
1. D
【解析】金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确.
2. A
【解析】各色光的频率不同、波长不同、在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹.
3. A
【解析】观察衍射图样发现，狭缝的宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距变大。
本题是缝宽增大，所以选项 A 正确。
4. D
【解析】酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下面小上面大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射。
5. B
6. D
【解析】酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近的空气温度比上层空气的高，密度比上层空气的小，折射率也比上层空气的小，光照射时发生全反射，出现“水面”，D正确，A、B、C错误。
7. B
8. C
【解析】红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。
第二部分
9. A， C
10. A， C
【解析】由于太阳光照射到沙漠上时，越靠近地面的空气温度越高，折射率越小，结果远处物体发出的光线从光密介质射入光疏介质，当入射角大于临界角时就发生了全反射现象，故正确选项为A、C。
11. B， D
12. B， D
第三部分
13. （1） 见解析
【解析】先确定 对应的像 ，连接 与 交于 点， 点即是过 点的反射点。连接 即得对应的入射光线，如图甲所示：（6分）
（2） 见解析
【解析】由对称性确定 后，过 连接 两端点的边界光线 和 ，此区域即为像点 的观察范围，如图乙所示：（6分）
14. （1）
【解析】设信号频率为 ，真空中的波长为 ， 光在纤芯中的频率仍为 ，波长为 ，则光在纤芯中的速度 ，又 ，可以得出：
（2） 上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰
15.
【解析】设入射光线经玻璃折射时，入射角为 ，折射角为 ，射至棱镜右侧面的入射角为 ，根据折射定律有 ，由几何关系得 ，当 时知 ， 有最大值 （如图），
得 ，同时 应小于玻璃对空气的全反射临界角，即 ，由各式和题给条件可得，棱镜顶角 的取值范围为 。
16. （1）
【解析】如图所示，
透明物体内部的光路为折线 ， 、 点相对于底面 对称， 、 和 三点共线。设在 点处，光的入射角为 ，折射角为 ，，。根据题意有 ，由几何关系得， 于是 ，且 ，联立解得
（2）
【解析】根据折射率的公式有
代入数据解得
第四部分
17. （1）
【解析】由弹簧测力计可读出数据为 ；
（2） D
【解析】因为只要 点受力平衡，三个力的合力为零即可，没有必要每次都要使 点静止在同一位置，故选D。
（3） ①改变弹簧测力计 拉力的大小；
②减小重物 的质量（或将 更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计 拉力的方向等）
【解析】减小重物 的质量，可使弹簧测力计的读数减小，将 更换成较大量程的弹簧测力计以及改变弹簧测力计 拉力的方向也可。
18. （1）
【解析】由折射率的公式可得 ；
（2） 大
【解析】玻璃砖宽度越大，侧移量越大，为减小误差，应该选用宽度大一些的玻璃砖；
（3） 越大
【解析】入射角越大，折射角也越大，故侧移量越大。
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