第4章：光及其应用练习含答案 （word版含答案）

2021—2022学年物理粤教版（2019）选择性必修第一册第4章：光及其应用练习含答案
粤教版选择性必修第一册第4章：光及其应用
一、选择题。
1、一个透明圆柱体的横截面如图所示，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点。已知入射光线到直径AB距离为R，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，则(　　)
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线到B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
2、（双选）对于光学部分的有关公式，下列说法正确的是(　　)
A．根据折射率的定义式＝n，测量折射率时，光应从空气(或真空)进入介质
B．根据折射定律＝n可知，n是折射率
C．根据公式n＝知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比
D．根据公式v＝fλ可知，同一介质中不同频率的光，v相同，f大则λ小
3、关于全反射，下列叙述正确的是(　　)
A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱
B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象
D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象
4、一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是(　　)
A．平行的、明暗相间的干涉条纹
B．环形的、明暗相间的干涉条纹
C．只能看到同颜色的平行反射光
D．一片黑暗
5、一种利用光纤温度传感器测量温度的装置如图所示，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理。正确的说法是(　　)
A．到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
C．到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
6、（双选）由于覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射率也越大，远处的星光经过大气层斜射向地面时要发生偏折，使我们看到的星星的位置，与实际位置间存在差距，这种效应叫作蒙气差。以下关于这种现象的说法正确的是(　　)
A．夜晚，我们看到南半天星星的位置，要比它实际的位置高一些
B．夜晚，我们看到南半天星星的位置，要比它实际的位置低一些
C．这种光现象中的“蒙气差”效应，越是接近地平线就越明显
D．这种光现象中的“蒙气差”效应，越是接近地平线就越不明显
7、（多选）下述现象哪些是由全反射造成的(　　)
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象
C．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可即
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
8、如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质(　　)
A．折射角就越大，表示这种介质对光的偏折作用越大
B．折射角就越大，表示这种介质对光的偏折作用越小
C．折射角就越小，表示这种介质对光的偏折作用越大
D．折射角就越小，表示这种介质对光的偏折作用越小
9、一条光线由水中射向空气，当入射角由0°逐渐增大到90°时，下列说法正确的是(　　)
A．折射角由0°增大到大于90°的某一角度
B．折射角始终大于入射角，当折射角等于90°时，发生全反射
C．折射角始终小于90°，不可能发生全反射
D．入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大
10、（双选）如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是(　　)
A．折射光a的波长小于折射光b的波长
B．两束光在相遇区域会发生干涉现象
C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<Δxb
D．在玻璃中a光较b光速度快
11、（双选）如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(　　)
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．在SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
12、（双选）如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β，从点光源S发出的一细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与平面镜发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则(　　)
A．此棱镜的折射率为
B．此棱镜的折射率为
C．增大α角，光线有可能因在AC面上发生全反射无法射入棱镜
D．增大α角，无论α角多大，光线都能射入棱镜
二、填空题。
13、光学实验用的长方体玻璃砖如图甲所示，它的______面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射率时，用________(选填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
14、（实验选择题）在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是(　　)
A．改用频率更小的光波 B．改用波长更长的光波
C．减小双缝间距 D．减小双缝与光屏间距
三、解答题。
15、（计算题）用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间的距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离l＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm，则氦氖激光器发出红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
16、（计算类综合题）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，紫光、红光分别从B、C点射出。设紫光由O到B的传播时间为tB，红光由O到C的传播时间为tC，请比较tB、tC的大小。
17、（综合题）某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，在图中画出：
(1)沿P1、P2连线方向的入射光线，通过圆形玻璃后的传播方向；
(2)光线在玻璃内的传播方向；
(3)过光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；
(4)写出计算玻璃折射率的公式。
2021—2022学年物理粤教版（2019）选择性必修第一册第4章：光及其应用练习含答案
粤教版选择性必修第一册第4章：光及其应用
一、选择题。
1、一个透明圆柱体的横截面如图所示，一束单色光平行于直径AB射向圆柱体，光线经过折射后恰能射到B点。已知入射光线到直径AB距离为R，R是圆柱体的半径。已知光在真空中的传播速度为c，则(　　)
A．该透明圆柱体介质的折射率为
B．该单色光从C点传播到B点的时间为
C．折射光线到B点时可能发生全反射
D．改变入射光线到直径AB的距离，折射光线仍然能够射到B点
【答案】B　
2、（双选）对于光学部分的有关公式，下列说法正确的是(　　)
A．根据折射率的定义式＝n，测量折射率时，光应从空气(或真空)进入介质
B．根据折射定律＝n可知，n是折射率
C．根据公式n＝知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比
D．根据公式v＝fλ可知，同一介质中不同频率的光，v相同，f大则λ小
【答案】AC　
3、关于全反射，下列叙述正确的是(　　)
A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱
B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象
D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象
【答案】C　
4、一个半径较大的透明玻璃球体，若截去其上面的一大部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是(　　)
A．平行的、明暗相间的干涉条纹
B．环形的、明暗相间的干涉条纹
C．只能看到同颜色的平行反射光
D．一片黑暗
【答案】B　
5、一种利用光纤温度传感器测量温度的装置如图所示，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的振动方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理。正确的说法是(　　)
A．到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
C．到达检偏器的光的振动方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的振动方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
【答案】B　
6、（双选）由于覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射率也越大，远处的星光经过大气层斜射向地面时要发生偏折，使我们看到的星星的位置，与实际位置间存在差距，这种效应叫作蒙气差。以下关于这种现象的说法正确的是(　　)
A．夜晚，我们看到南半天星星的位置，要比它实际的位置高一些
B．夜晚，我们看到南半天星星的位置，要比它实际的位置低一些
C．这种光现象中的“蒙气差”效应，越是接近地平线就越明显
D．这种光现象中的“蒙气差”效应，越是接近地平线就越不明显
【答案】AC　
7、（多选）下述现象哪些是由全反射造成的(　　)
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象
C．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可即
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
【答案】ACD　
8、如果光以同一入射角从真空射入不同介质，则折射率越大的介质(　　)
A．折射角就越大，表示这种介质对光的偏折作用越大
B．折射角就越大，表示这种介质对光的偏折作用越小
C．折射角就越小，表示这种介质对光的偏折作用越大
D．折射角就越小，表示这种介质对光的偏折作用越小
【答案】C　
9、一条光线由水中射向空气，当入射角由0°逐渐增大到90°时，下列说法正确的是(　　)
A．折射角由0°增大到大于90°的某一角度
B．折射角始终大于入射角，当折射角等于90°时，发生全反射
C．折射角始终小于90°，不可能发生全反射
D．入射角的正弦与折射角的正弦之比逐渐增大
【答案】B　
10、（双选）如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是(　　)
A．折射光a的波长小于折射光b的波长
B．两束光在相遇区域会发生干涉现象
C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<Δxb
D．在玻璃中a光较b光速度快
【答案】AC　
11、（双选）如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(　　)
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．在SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
【答案】BD　
12、（双选）如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β，从点光源S发出的一细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与平面镜发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则(　　)
A．此棱镜的折射率为
B．此棱镜的折射率为
C．增大α角，光线有可能因在AC面上发生全反射无法射入棱镜
D．增大α角，无论α角多大，光线都能射入棱镜
【答案】AD　
二、填空题。
13、光学实验用的长方体玻璃砖如图甲所示，它的______面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射率时，用________(选填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小。
【答案】光学　d　e
【解析】进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面。计算玻璃的折射率时，需将c点与d点或e点连接，即为出射光线，连接d点时，入射光ab的折射角较大，计算出的折射率较小。因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据题图中d、e两点的位置，可知用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差较小。
14、（实验选择题）在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是(　　)
A．改用频率更小的光波 B．改用波长更长的光波
C．减小双缝间距 D．减小双缝与光屏间距
【答案】D　
三、解答题。
15、（计算题）用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间的距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离l＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm，则氦氖激光器发出红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
【答案】6.3×10－7 m　 2.8×10－2 m
【解析】由Δx＝λ，可以得出红光的波长
λ＝·Δx＝ m≈6.3× 10－7 m。
所以激光器发出的红光的波长是6.3×10－7 m。
如果将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点：光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速发生改变，但频率不变。
可知＝，而＝n
则λ′＝＝ m≈4.7×10－7 m。
这时屏上条纹间距是
Δx′＝·λ′＝ m≈2.8×10－2 m。
16、（计算类综合题）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，紫光、红光分别从B、C点射出。设紫光由O到B的传播时间为tB，红光由O到C的传播时间为tC，请比较tB、tC的大小。
【答案】tB＝tC
【解析】设某种色光的折射角为θ2(入射角θ1确定)。
设圆柱体玻璃的半径为R，光在玻璃中传播的路程是s。
由几何知识得s＝2Rcos(90°－θ2)＝2Rsin θ2①
光在玻璃中传播的时间为t＝②
光在玻璃中的速度为v＝③
由折射定律得nsin θ2＝sin θ1④
联立①②③④式得t＝
与θ2无关，故tB＝tC。
17、（综合题）某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，在图中画出：
(1)沿P1、P2连线方向的入射光线，通过圆形玻璃后的传播方向；
(2)光线在玻璃内的传播方向；
(3)过光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；
(4)写出计算玻璃折射率的公式。
【答案】见解析。 　
【解析】(1)P1P2光线为入射光线，P3P4为通过玻璃后的折射光线。
(2)O1O2光线为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线。
(3)如图所示：
(4)n＝。