人教版高中物理选修一 第4章 光 单元检测(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修一 第4章 光 单元检测(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 324.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-11 18:29:03 | ||
图片预览
文档简介
人教版高中物理选修一 第4章 光 单元检测
一、单项选择题（共6小题）
1. 光线由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中。下面四幅光路图中， 点是半圆形玻璃砖的圆心，可能正确的是
A. B.
C. D.
2. 夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是
A. 蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像
B. 海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大
C. 是蜃景， 是景物
D. 是蜃景， 是景物
3. 如图所示，是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平的装置。所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪个表面反射的光叠加而成的
A. 的上表面和 的下表面 B. 的上表面和 的上表面
C. 的下表面和 的上表面 D. 的下表面和 的下表面
4. 年 月，我国第一台半导体激光隐形晶圆切割机研制成功。如图所示，两平行细激光束 、 射向空气中足够大的长方体透明材料的下表面，发现该材料的上表面只有一处有光线射出，则
A. 材料对激光 的折射率大于对激光 的折射率
B. 激光 的频率小于激光 的频率
C. 两束激光在材料的上表面发生了干涉
D. 有一束激光在材料的上表面发生了全反射
5. 用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象是下图中的
A. B.
C. D.
6. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图， 、 为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是
A. 在冰晶中， 光的传播速度较大
B. 通过同一装置发生双缝干涉， 光的相邻条纹间距较大
C. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时， 光的临界角较小
D. 用同一装置做单缝衍射实验， 光的中央亮条纹更宽
二、双项选择题（共3小题）
7. 把用相同玻璃制成的厚度为 的正方体 和半径为 的半球体 放在报纸上，且让半球体的凸面向上。从正上方分别观察 和 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是
A. 中的字比 中的字高
B. 中的字比 中的字高
C. 一样高
D. 中的字较没有玻璃时的高， 中的字和没有玻璃时的一样高
8. 声波从介质Ⅰ进入介质 Ⅱ 的情况如图所示，由图判断下列说法中正确的是
A. 若 ，则介质Ⅰ可能是钢铁，介质Ⅱ可能是空气
B. 若 ，则介质 Ⅰ 可能是空气，介质 Ⅱ可能是水
C. 若 ，则声波在介质 Ⅰ中的传播速度大于声波在介质Ⅱ中的传播速度
D. 在介质Ⅰ中的传播速度 与在介质Ⅱ中的传播速度 满足
9. 如图所示， 为半圆柱体玻璃的横截面， 为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿 方向从真空射入玻璃，紫光、红光分别从 、 点射出。设紫光由 到 的传播时间为 ，红光由 到 的传播时间为 ，则下列说法中正确的是
A. 改变入射角，出射光线不会与入射光线平行
B. 向右平移入射光线 ，紫光不会发生全反射
C.
D.
三、解答题（共3小题）
10. 一般认为激光器发出的是频率为 的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率 是它的中心频率，它所包含的频率范围 （也称频率宽度）。如图所示，让单色光照射到薄膜表面 ，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面 反射回来，再从前表面折射出（这部分光称为乙光），当甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉。乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间 ．理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是： 的最大值 与 的乘积近似等于 ，即只有满足 才会观察到明显稳定的干涉现象。已知某红宝石激光器发出的激光频率 ，它的频率宽度 ，让这束激光由空气斜射到折射率 的液膜表面，入射时与液膜中表面成 角，如图所示，
（1）求从 点射入薄膜中的光的传播速率。
（2）估算在如图所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚宽 。
11. 光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 。在抽制光纤时，为检测材料是否合格，将样品材料用模具制成半径为 的半圆柱体，如图所示，再用一束可以转动的光束 沿截面半径射向材料的 点，当 时屏上只有一个光点，就说明材料合格。
（1）写出质检人员推断的原理；
（2）写出公司规定“光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 ”的原因。
12. 如图所示为一底面半径为 的透明玻璃圆锥倒立于水平桌面上，其顶角 ，当一束平行单色光垂直照射到圆锥底面时，已知玻璃对该单色光束的折射率为 ，光在真空中的速度为 ，求：
（1）该光束在玻璃中传播的最长时间；
（2）水平桌面上有光束照射范围的半径大小 。
四、实验题（共2小题）
13. 如图所示为光的双缝干涉实验。按照光的波动理论，条纹的明暗表示到达屏上的光的强度不同。按照光子的模型，每个同频率的光子都带有相同的一份能量，所以条纹明暗的分布应该是到达屏上的光子数目多少的分布。因此，光的强弱对应于光子的数目。对此，有人说光的披动性是因为光子之间的相互作用的结果，你认为该说法对吗 可以通过一个怎样的实验来说明你的观点
14. 用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为 的钢球 放在小支柱 上，球心离地面高度为 ：质量为 的钢球 用细线拴好悬挂于 点，当细线被拉直时 点到球心的距离为 ，且细线与竖直线之间夹角 ，球 由静止释放，摆到最低点时恰与质量为 的球 发生正碰，碰撞后， 球把轻质指示针 推移到与竖直夹角为 处， 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸 ，用来记录球 的落点。
（1）实验中要测量的物理量除了上述物理量外，还需要测量 （用字母表示，并写出物理含义）。
（2）磁后两球 、 的动量分别为 ， （用前面给出的物理量表示）。
（3）钢球间的碰撞可以认为是弹性碰撞，通过实验结果可以判断 一定 （选填“大于”“等于”或“小于”）。
答案
1. B
2. C
【解析】 、由于光在大气层中不停地发生全反射，蜃景是景物由于光在大气层中全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景。所以 是蜃景， 是景物。故 错误， 正确， 错误。
、光在大气层中发生全反射，知下层空气的折射率大于上层空气的折射率。故 错误。
故选：。
3. C
4. B
【解析】因材料的上表面只有一束光线射出，通过材料后激光 的侧移量小于激光 的侧移量，可知材料对激光 的折射率小于对激光 的折射率，激光 的频率小于激光 的频率，故A错误，B正确；两束激光的频率不同，则不可能在材料的上表面发生干涉，故C错误；两束激光在材料的上表面的入射角等于在下表面的折射角，根据光路可逆知，两束激光在材料的上表面都不会发生全反射，故D错误。
5. D
6. B
【解析】由題图乙可知，太阳光射入冰晶时， 光的偏折角小于 光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对 光的折射率小于对 光的折射率，由 知，在冰晶中 光的传播速度较大，A错误；
由于冰晶对 光的折射率小于对 光的折射率，可知 光的波长大于 光的波长，根据 可知，B正确；
同种玻璃对 光的折射率较小，由临界角公式 可知， 光发生全反射的临界角较大，C错误；
用同一装置做单缝衍射实验，由于 光的波长较长，故 光的中央亮条纹更宽，D错误。
7. A， D
8. A， C
9. B， C
【解析】当调整入射角，恰好使玻璃中的出射点在圆柱体玻璃的最低点时，进入玻璃和射出玻璃的两条法线是平行的，根据折射定律，易知出射光线会与入射光线平行，故A错误；
向右平移入射光线 ，只会使光线在射出玻璃时的入射角变小，不能达到发生全反射的条件，所以B正确；
设任一光线入射角为 ，折射角为 ，光在玻璃中传播的路程是 ，半圆柱的半径为 。光在玻璃中的速度为 。
由几何知识，有
则光在玻璃中传播的时间为
由折射定律，得
联立可得
依题意，入射角相等， 、 相等，所以时间相等，故C正确，D错误。
10. （1）
【解析】由折射率
射入薄膜中的光的速率：
（2）
【解析】由光的折射定律得：
设乙光在薄膜中传播时间的最大值为 ，对应的最大厚度 ，则
根据题中所给条件得：
联立解得：。
11. （1） 光束 射向 点后，当 较大时，在 点同时发生折射和反射，在屏上出现 和 两个光斑；减小 时， 逐渐变大，由折射定律可知 也增大；当 增大到临界角时折射光线消失，屏上只有光斑 ；由临界角公式 得 。因此，在 时，屏上只有一个光点，就说明材料是合格的。
（2） 取一段光纤，若任意一束光 从端面中心 点以 角入射，经端面折射后到达 点，若能在 点发生全射，就可实现光信号的传输。
在 点，有
在 点刚好发生全反射时，有
由于 ，可得
当 角接近 时折射光还能在 点发生全反射，需要 。
12. （1）
【解析】画出圆锥的纵截面作出光路图，如图所示
光在玻璃中的传播速度为
沿 射入的光在玻璃中的路程最长，传播时间最长，有
联立解得 。
（2）
【解析】如图所示，当光从边界点 射入、从 边折射出时，照射到的位置距 点最远，
由几何关系可知
由n
得 ，而
由几何关系可知
解得 。
13. 略
14. （1） ：平抛的水平位移
（2） ；
（3） 大于
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共6小题）
1. 光线由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中。下面四幅光路图中， 点是半圆形玻璃砖的圆心，可能正确的是
A. B.
C. D.
2. 夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是
A. 蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像
B. 海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大
C. 是蜃景， 是景物
D. 是蜃景， 是景物
3. 如图所示，是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平的装置。所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪个表面反射的光叠加而成的
A. 的上表面和 的下表面 B. 的上表面和 的上表面
C. 的下表面和 的上表面 D. 的下表面和 的下表面
4. 年 月，我国第一台半导体激光隐形晶圆切割机研制成功。如图所示，两平行细激光束 、 射向空气中足够大的长方体透明材料的下表面，发现该材料的上表面只有一处有光线射出，则
A. 材料对激光 的折射率大于对激光 的折射率
B. 激光 的频率小于激光 的频率
C. 两束激光在材料的上表面发生了干涉
D. 有一束激光在材料的上表面发生了全反射
5. 用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象是下图中的
A. B.
C. D.
6. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图， 、 为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是
A. 在冰晶中， 光的传播速度较大
B. 通过同一装置发生双缝干涉， 光的相邻条纹间距较大
C. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时， 光的临界角较小
D. 用同一装置做单缝衍射实验， 光的中央亮条纹更宽
二、双项选择题（共3小题）
7. 把用相同玻璃制成的厚度为 的正方体 和半径为 的半球体 放在报纸上，且让半球体的凸面向上。从正上方分别观察 和 中心处报纸上的字，下面的观察记录中正确的是
A. 中的字比 中的字高
B. 中的字比 中的字高
C. 一样高
D. 中的字较没有玻璃时的高， 中的字和没有玻璃时的一样高
8. 声波从介质Ⅰ进入介质 Ⅱ 的情况如图所示，由图判断下列说法中正确的是
A. 若 ，则介质Ⅰ可能是钢铁，介质Ⅱ可能是空气
B. 若 ，则介质 Ⅰ 可能是空气，介质 Ⅱ可能是水
C. 若 ，则声波在介质 Ⅰ中的传播速度大于声波在介质Ⅱ中的传播速度
D. 在介质Ⅰ中的传播速度 与在介质Ⅱ中的传播速度 满足
9. 如图所示， 为半圆柱体玻璃的横截面， 为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿 方向从真空射入玻璃，紫光、红光分别从 、 点射出。设紫光由 到 的传播时间为 ，红光由 到 的传播时间为 ，则下列说法中正确的是
A. 改变入射角，出射光线不会与入射光线平行
B. 向右平移入射光线 ，紫光不会发生全反射
C.
D.
三、解答题（共3小题）
10. 一般认为激光器发出的是频率为 的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率 是它的中心频率，它所包含的频率范围 （也称频率宽度）。如图所示，让单色光照射到薄膜表面 ，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面 反射回来，再从前表面折射出（这部分光称为乙光），当甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉。乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间 ．理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是： 的最大值 与 的乘积近似等于 ，即只有满足 才会观察到明显稳定的干涉现象。已知某红宝石激光器发出的激光频率 ，它的频率宽度 ，让这束激光由空气斜射到折射率 的液膜表面，入射时与液膜中表面成 角，如图所示，
（1）求从 点射入薄膜中的光的传播速率。
（2）估算在如图所示的情景下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚宽 。
11. 光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 。在抽制光纤时，为检测材料是否合格，将样品材料用模具制成半径为 的半圆柱体，如图所示，再用一束可以转动的光束 沿截面半径射向材料的 点，当 时屏上只有一个光点，就说明材料合格。
（1）写出质检人员推断的原理；
（2）写出公司规定“光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于 ”的原因。
12. 如图所示为一底面半径为 的透明玻璃圆锥倒立于水平桌面上，其顶角 ，当一束平行单色光垂直照射到圆锥底面时，已知玻璃对该单色光束的折射率为 ，光在真空中的速度为 ，求：
（1）该光束在玻璃中传播的最长时间；
（2）水平桌面上有光束照射范围的半径大小 。
四、实验题（共2小题）
13. 如图所示为光的双缝干涉实验。按照光的波动理论，条纹的明暗表示到达屏上的光的强度不同。按照光子的模型，每个同频率的光子都带有相同的一份能量，所以条纹明暗的分布应该是到达屏上的光子数目多少的分布。因此，光的强弱对应于光子的数目。对此，有人说光的披动性是因为光子之间的相互作用的结果，你认为该说法对吗 可以通过一个怎样的实验来说明你的观点
14. 用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为 的钢球 放在小支柱 上，球心离地面高度为 ：质量为 的钢球 用细线拴好悬挂于 点，当细线被拉直时 点到球心的距离为 ，且细线与竖直线之间夹角 ，球 由静止释放，摆到最低点时恰与质量为 的球 发生正碰，碰撞后， 球把轻质指示针 推移到与竖直夹角为 处， 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸 ，用来记录球 的落点。
（1）实验中要测量的物理量除了上述物理量外，还需要测量 （用字母表示，并写出物理含义）。
（2）磁后两球 、 的动量分别为 ， （用前面给出的物理量表示）。
（3）钢球间的碰撞可以认为是弹性碰撞，通过实验结果可以判断 一定 （选填“大于”“等于”或“小于”）。
答案
1. B
2. C
【解析】 、由于光在大气层中不停地发生全反射，蜃景是景物由于光在大气层中全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景。所以 是蜃景， 是景物。故 错误， 正确， 错误。
、光在大气层中发生全反射，知下层空气的折射率大于上层空气的折射率。故 错误。
故选：。
3. C
4. B
【解析】因材料的上表面只有一束光线射出，通过材料后激光 的侧移量小于激光 的侧移量，可知材料对激光 的折射率小于对激光 的折射率，激光 的频率小于激光 的频率，故A错误，B正确；两束激光的频率不同，则不可能在材料的上表面发生干涉，故C错误；两束激光在材料的上表面的入射角等于在下表面的折射角，根据光路可逆知，两束激光在材料的上表面都不会发生全反射，故D错误。
5. D
6. B
【解析】由題图乙可知，太阳光射入冰晶时， 光的偏折角小于 光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对 光的折射率小于对 光的折射率，由 知，在冰晶中 光的传播速度较大，A错误；
由于冰晶对 光的折射率小于对 光的折射率，可知 光的波长大于 光的波长，根据 可知，B正确；
同种玻璃对 光的折射率较小，由临界角公式 可知， 光发生全反射的临界角较大，C错误；
用同一装置做单缝衍射实验，由于 光的波长较长，故 光的中央亮条纹更宽，D错误。
7. A， D
8. A， C
9. B， C
【解析】当调整入射角，恰好使玻璃中的出射点在圆柱体玻璃的最低点时，进入玻璃和射出玻璃的两条法线是平行的，根据折射定律，易知出射光线会与入射光线平行，故A错误；
向右平移入射光线 ，只会使光线在射出玻璃时的入射角变小，不能达到发生全反射的条件，所以B正确；
设任一光线入射角为 ，折射角为 ，光在玻璃中传播的路程是 ，半圆柱的半径为 。光在玻璃中的速度为 。
由几何知识，有
则光在玻璃中传播的时间为
由折射定律，得
联立可得
依题意，入射角相等， 、 相等，所以时间相等，故C正确，D错误。
10. （1）
【解析】由折射率
射入薄膜中的光的速率：
（2）
【解析】由光的折射定律得：
设乙光在薄膜中传播时间的最大值为 ，对应的最大厚度 ，则
根据题中所给条件得：
联立解得：。
11. （1） 光束 射向 点后，当 较大时，在 点同时发生折射和反射，在屏上出现 和 两个光斑；减小 时， 逐渐变大，由折射定律可知 也增大；当 增大到临界角时折射光线消失，屏上只有光斑 ；由临界角公式 得 。因此，在 时，屏上只有一个光点，就说明材料是合格的。
（2） 取一段光纤，若任意一束光 从端面中心 点以 角入射，经端面折射后到达 点，若能在 点发生全射，就可实现光信号的传输。
在 点，有
在 点刚好发生全反射时，有
由于 ，可得
当 角接近 时折射光还能在 点发生全反射，需要 。
12. （1）
【解析】画出圆锥的纵截面作出光路图，如图所示
光在玻璃中的传播速度为
沿 射入的光在玻璃中的路程最长，传播时间最长，有
联立解得 。
（2）
【解析】如图所示，当光从边界点 射入、从 边折射出时，照射到的位置距 点最远，
由几何关系可知
由n
得 ，而
由几何关系可知
解得 。
13. 略
14. （1） ：平抛的水平位移
（2） ；
（3） 大于
第1页（共1 页）