人教版高中物理选择性必修第一册 第4章 光 增分测评卷(word版含答案)

人教版高中物理选择性必修第一册 第4章 光 增分测评卷
一、单项选择题（共5小题）
1. 如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯斜上方离水面一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是
A. 红光 B. 黄光 C. 蓝光 D. 紫光
2. 一个军事设施的观察孔如图所示，其宽度 ，厚度 ，为了扩大观察视野，将折射率为 的某种玻璃砖完全嵌入观察孔内。则嵌入玻璃砖后，军事设施内的人通过这块玻璃砖能看到的视野的最大张角是
A. B. C. D.
3. 物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ和λ的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ和λ的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是　　
A. 天线发出的两种无线电波必须一样强
B. 导航利用了λ与λ两种无线电波之间的干涉
C. 两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D. 两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
4. 在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为 的倒立圆锥里，这是因为
A. 水面上远处的景物反射的阳光都因为全反射而不能进入水中
B. 水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，其折射角不可能大于
C. 水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为全反射而不可能进入水中
D. 水面上方倒立圆锥之外的景物反射的阳光都因为折射而不可能进入潜水员的眼中
5. 如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形 为五棱镜的一个截面，。光线垂直 边射入，分别在 和 上发生反射，且两次反射时的入射角相等，最后光线垂直 射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（计算结果可用三角函数表示）
A. B. C. D.
二、双项选择题（共4小题）
6. 把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示，这时可以看到亮暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是
A. 干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B. 干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C. 将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D. 观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
7. 现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面 为直角三角形，。现有一条光线沿着截面从 边上的 点以 的入射角射入工件，折射后到达 边发生全反射，垂直 边射出。已知 ，下列说法正确的是
A. 光线在 边的折射角为
B. 该透明玻璃的折射率为
C. 该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为
D. 光线在 边的入射角为
8. 如图所示，从点光源 发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的 间形成一条彩色光带，下面说法中正确的是
A. 侧是红色光， 侧是紫色光
B. 在真空中 侧光的波长小于 侧光的波长
C. 三棱镜对 侧光的折射率大于对 侧光的折射率
D. 在三棱镜中 侧光的传播速率大于 侧光的传播速率
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、多项选择题（共2小题）
10. 准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，用于近视眼的治疗。用这样的“激光刀”对近视眼进行手术，手术时间短，效果好，无痛苦。关于这个治疗，以下说法中正确的是
A. 近视眼是远处物体在眼球中成像在视网膜的前面，使人不能看清物体
B. 激光平行度好，可以在非常小的面积上对眼睛进行光凝手术
C. 激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D. 激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
11. 如图所示，一玻璃球体的半径为 ， 为球心， 为直径，在球的左侧有一竖直接收屏在 点与玻璃球相切。自 点发出的光线 在 点射出，出射光线平行于 ，照射在接收屏上的 点。另一光线 恰好在 点发生全反射。已知 ，下列说法正确的是
A. 玻璃的折射率为
B. 光由 传到 点与由 传到 点所需时间比为
C. 球心 到 的距离为
D. 若 点处光源为红光光源，将其替换为绿光光源，则圆弧上恰好发生全反射的点 向左移动
四、解答题（共4小题）
12. 如图所示，一束平行单色光从空气垂直入射到等腰三棱镜的 上， 和 边长相等，顶角为 ，底边 长为 ，这种单色光在三棱镜中的折射率为 。在三棱镜右侧有一足够大的竖直光屏垂直于 ，光屏到 点的距离为 。求光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离。（，结果可以带根号）
13.
如图13-2-13所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径.来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射.已知∠ABM=30°，求：
（1）玻璃的折射率；
（2）球心O到BN的距离.
14. 直角棱镜的折射率 ，其横截面如图所示，图中 ，。截面内一细束与 边平行的光线，从棱镜 边上的 点射入，经折射后射到 边上。
（1）光线在 边上是否会发生全反射 说明理由；
（2）不考虑多次反射，求从 边射出光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
15. 一束由红、蓝两单色光组成的光以入射角 由空气射到半圆形玻璃砖表面的 处， 是半圆的直径。进入玻璃后分为两束，分别为 、 ，它们从 到 和从 到 的时间分别为 和 ，求：
（1）在玻璃中哪束是蓝光
（2） 与 的比值
五、实验题（共2小题）
16. 在用插针法“测定玻璃砖的折射率”的实验中，甲、乙、丙三位同学在白纸上画出的界面 、 与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以 、 为界面画光路图。则：
（1）甲同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（2）乙同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”“偏小”或“相等”）。
（3）丙同学测得的折射率与真实值相比 。
17. 某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
（2）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 、 点，再过 、 点作法线 的垂线，垂足分别为 、 点，如图所示，则玻璃的折射率 。（用图中线段的字母表示）
答案
1. D
【解析】光线从水中射向空气发生折射时，折射角大于入射角，所以水面上方的人看水中的灯觉得其位置变浅。水对紫光的折射率最大，入射角相同时，紫光的折射角最大，水面上方的人感觉紫光灯离水面最近，故选D。
2. B
【解析】军事设施内的人从内壁左侧能最大范围观察右边的目标，光路如图所示。
由几何关系有 ，解得 ；
根据折射定律有 ，解得 ，则最大张角为 ，故A、C、D错误，B正确。
3. C
【解析】【分析】当两波的频率相同，可以发生干涉，两波源连线的中垂线上的点到两波源的路程差为零，都是加强点。
【解析】解：、干涉要求两波源的频率相同，而强度没有要求，故错误。
、由于无线电波以光速传播，根据知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，故错误。
、空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍。所以两种电波的波峰与波峰叠加最强分布是固定的，而且λλ，所以无线电波各自在空间的强弱分布不重合，不过中垂线都是加强点，故正确，错误。
故选：。
【点评】解决本题的关键知道干涉的条件，知道当飞机沿两波源中垂线降落时，路程差为零，为振动加强点，接收到的信号最强。
4. B
【解析】在水底的潜水员看来，水面上方的所有景物只出现在顶角为 的倒立圆锥里，这是由于水的全反射临界角为 ，光由空气射入水中时，最大折射角为 ，而不能发生全反射，只有当光由水中射向空气时才有可能发生全反射现象，故B正确，A、C、D错误。
5. A
【解析】设入射到 上的入射角为 ，因为在 和 上发生反射，且两次反射的入射角相等，根据几何关系有 ，解得 ；根据 ，解得五棱镜的最小折射率为 ，A正确，B、C、D错误。
6. A， C
【解析】根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项正确，B项错误；
因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误；
根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确。
7. A， C
8. B， C
【解析】由题图可以看出，棱镜对 光偏折的严重，即对 光的折射率大，所以 侧是紫光，波长较短， 侧是红光，波长较长，选项A错，选项B、C对；再根据折射率公式 ，所以三棱镜中红光传播速率最大，紫光传播速率最小，选项D错。
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. A， B， D
【解析】激光手术是物理技术用于临床医学的成果。人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜，物体通过“凸透镜”成像在视网膜上，人就能看清楚物体。当角膜和晶状体组成的这个“凸透镜”的焦距比较小时，物体成像在视网膜的前面，人就不能看清物体，这就是近视眼。激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使这个“凸透镜”的焦距适当变大物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上。故A、B、D正确。
11. A， C， D
12.
【解析】根据全反射条件，光线射入三棱镜后射出时的临界角
光线射入三棱镜后，在 边的入射角为 ，不会发生全反射
设射出 边时的出射角为 ，根据折射定律有
得
根据题意可知，射到光屏上最低点的位置在图中 点，如图所示由几何关系可知
故
在 边的入射角为 ，大于全反射的临界角 ，会发生全反射。
由题意可知，从 边全反射的光线中射到光屏上最高点的位置在图中 点，如图所示。由几何关系可知，
故
所以光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离为 。
13. （1） \sqrt{3}
【解析】设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i=30°，r=60°，根据折射定律得
n=\dfrac{\sinr}{\sini}①
代入数据得n=\sqrt{3}②
（2） \dfrac{\sqrt{3}}{3}R
【解析】光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角C
\sin C=\dfrac{1}{n}③
设球心到BN的距离为d，由几何知识可知d=R\sin C④
联立②③④式得d=\dfrac{\sqrt{3}}{3}R⑤
14. （1） 如图，设光线在 点的入射角为 ，折射角为 。折射光线射到 边上的 点。
设光线在 点的入射角为 ，由几何关系，有
根据题给数据得
即 大于全反射临界角，因此光线在 点发生全反射。
（2）
【解析】设光线在 边上的 点射出棱镜，光线的入射角为 ，折射角为 ，由几何关系、反射定律及折射定律，有
，
，
，
，
联立 式并代入题给数据，得
，
由几何关系， 即 边射出的光线与最初的入射光线的夹角。
15. （1） 在玻璃中 光是蓝光
【解析】设折射光线与法线方向成 角，由 知， 光的偏折程度比较大，则玻璃对 光的折射率比较大， 光的频率比较大，所以 光应是蓝光。
（2） 与 的比值为
【解析】光在玻璃中的传播速度为
则有
由以上两式得：
光线在玻璃中传播时间与折射率无关，所以
16. （1） 偏小
【解析】甲同学测量的光路图如图（）所示，真实值 ，测量值 ，因 ，故 ，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小。
（2） 相等
【解析】乙同学用题图②测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相等。
（3） 可能偏大，可能偏小，可能相等
【解析】丙同学的测量可能出现三种情况，光路图如图（）所示，当出射点在 点吋，测量值与真实值相同（同乙同学）；当出射点在 点左侧时，测量值小于真实值；当出射点在 点右侧时（如图），真实值 ，测量值 ，因 ，故 ，即测量值大于真实值。故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，可能相等。
17. （1） AD
【解析】A．为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确；
B．根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不影响，故B错误；
C．为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，故C错误；
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D正确。
（2）
【解析】折射率 ，
其中 ，，
故 。
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