选择性必修一第四章光及其应用复习题（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 第四章 光及其应用
一、单选题
1．2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了太空授课，若在“天宫课堂”上做下列实验，以下说法正确的是（　　）
A．若同一个单摆，在空间站摆动的频率比在地球上要快
B．若用光照射不透明的小圆盘，在圆盘的阴影中心出现亮斑，说明发生了光的干涉现象
C．若用白光为光源做衍射实验，屏上将呈现黑白相间的条纹
D．若用光导纤维传导各种色光，波长越长的光在光纤中传播速度越大
2．如图所示，眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上，则激光应对着哪一位置射出（　　）
A．b的下方 B．b的上方
C．b处 D．无法确定
3．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
4．一个人站在湖边，观察离岸一段距离的水下的一条鱼，这个人看到的鱼的位置和鱼在水下真实的位置相比较，下列说法中正确的是（　　）
A．在鱼真实位置的正上方某处
B．在鱼真实位置下方偏向观察者的某处
C．在鱼真实位置上方偏向观察者的某处
D．所给条件不足，无法确定观察到的鱼的位置
5．如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是（　　）
A．增大③和④之间的距离
B．增大④和⑤之间的距离
C．将红色滤光片改为绿色滤光片
D．增大双缝之间的距离
6．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（　　）
A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大
7．关于下列光学现象，说法中正确的是（　　）
A．沙漠中的蜃景现象是光的干涉现象引起的
B．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光亮度高的特点
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
8．下列关于光现象或实验结果说法正确的是（　　）。
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的色散
B．3D电影是利用了光的偏振现象，说明光是一种纵波
C．水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由气泡进入海水时发生了全反射
D．用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，可观察到绿光条纹间距较窄
9．“牛顿环”又称“牛顿圈”．如图甲所示．牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面．其工作原理为“薄膜干涉”．可以用来判断透镜表面凸凹、精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径和液体折射率等．把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示．它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关．以下分析正确的是(　　)
A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B．球冠的半径越大，圆环的间距越小
C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的
D．被检测的面必须是平的
10．如图所示，半径为R的半球形玻璃砖的折射率为，底面镀银，球心为O，一与底面垂直的细束光线从圆弧面射入，己知该光线与O点之间的距离为，光在真空中传播速度为c，此光线第一次从球面射出的方向与水平方向的夹角为（　　）
A．30° B．60° C．120° D．45°
11．下列说法不正确的是（　　）
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性
12．关于图片中的物理现象，描述不正确的是（　　）
A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
13．如果激光直接照射人的眼睛，聚于感光细胞时引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，会造成眼睛的永久失明，激光对人眼的危害如此之大的原因是（　　）
A．单色性好 B．高能量
C．相干性好 D．平行度好
14．一束单色光从介质内射入空气，其光路如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．光从介质射入空气后，光的波长变小
B．此介质的折射率等于
C．入射角大于时一定发生全反射现象
D．入射角小于时可能发生全反射现象
15．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
二、填空题
16．在光的折射现象中，光路是______的，如果让光线逆着原来的折射光线射到界面上，光线就会______原来的入射光线发生折射。
17．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中折射光线是_____ （用字母表示），反射角等于_____。
18．如图所示，半圆形玻璃砖放在水平地面上，玻璃砖最低点B与地面接触，平面AC水平。一束由红光和紫光两种单色光组成的复合光斜射到圆心O，方向与平面AC成角，光线经玻璃砖折射后照射在地面上留下两个亮点P、Q，测得，。则玻璃砖对红光折射率为________。若不考虑光的反射，光在真空中的传播速度为c，则两种单色光在玻璃砖中传播的时间差为________。
19．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_______。
三、解答题
20．如图所示，一束由a、b两种光组成的复色光沿半径方向射入某半圆柱形透明介质，光通过透明介质折射后分成两条光束，已知介质的直面边界与光屏平行，光屏与介质砖的距离l=0.3m，入射光线与介质直面边界的夹角=53°，介质对a光的折射率，对b光的折射率。求两束光照在光屏上的光点间的距离d。
21．如图所示，在某液体内部有一边缘厚度不计、高度为d、内部为真空的透明长方体。现有一束由红光和紫光组成的宽度为的平行复色光，以的入射角射向长方体上表面。已知该种液体对红、紫光的折射率分别为和，，，则：
（1）红光和紫光在第一个分界面上的折射角；
（2）d至少多大时从下表面射出的红光和紫光能够分离？（保留三位有效数字）
22．一束复色光从半球形透明体左侧的P点射入透明体，是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。设a光的折射角为光的折射角为β，如图，求：
（1）透明体对两束光的折射率之比；
（2）两束光在透明体中的传播时间之比。
23．如图所示为一圆筒截面，两筒内外是空气，两筒之间充满折射率为均匀透明介质，内圆筒半径为R，外圆筒半径为2R，从M点光源处向介质内发射一细光束恰好与内圆相切，光束到达外圆边界时发生反射和折射，反射光线又经外圆边界反射后最终返回到M点，可以证明两条反射光线均与内圆相切。已知光在真空中的速度为c，求：
（1）光线到达外圆P点发生折射时的折射角α；
（2）光线经外圆边界反射后，在介质中第一次返回M点传播的时间。
24．某同学到游泳馆游泳，发现位于池底。点的点光源沿某方向发出的一束单色光照射到水面及游泳馆天花板上的光点A、B到O点正上方的水平距离分别为1.5m、9.5m，游泳池的水深为2m，查阅资料获知水对点光源发出的光的折射率为。
（1）求游泳馆天花板距水面的高度；
（2）若游泳池中的水下降了0.5m，求光点B移动的水平距离。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．空间站中的物体都处于完全失重状态，则单摆在空间站中不会摆动，选项A错误；
B．若用光照射不透明的小圆盘，在圆盘的阴影中心出现亮斑，说明发生了光的衍射现象，选项B错误；
C．若用白光为光源做衍射实验，屏上将呈现彩色相间的条纹，选项C错误；
D．若用光导纤维传导各种色光，波长越长的光频率小，则折射率小，根据
可知，在光纤中传播速度越大，选项D正确。
故选D。
2．C
【详解】
人眼看到的是鱼的虚像，鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼，由光路可逆知，当激光从a处向b处发射时，经水面折射后将刚好照射到鱼身上。
故选C。
3．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。
4．C
【详解】
如图所示画出光路图
所以这个人看到的鱼的位置在鱼真实位置上方偏向观察者的某处，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．B
【详解】
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是
其中l为双缝到光屏的距离，d为双缝间距，λ为光的波长，若要增大条纹中心间距，增大l或λ，或减小d，故B正确，ACD错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，A错误；
B．如果屏中央为暗纹，则A、B中气体的折射率一定不同，B中含有瓦斯，B错误；
C．条纹不停地移动，则B中气体的折射率在变化，即瓦斯含量不稳定，C正确；
D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，干涉条纹间距变小，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．沙漠中的蜃景现象是光的全反射现象引起的，A错误；
B．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性高的特点，B错误；
C．光的偏振现象说明光是横波，C错误；
D．由于红光的波长大于蓝光的波长，根据
则用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的薄膜干涉所致，故A错误；
B．3D电影是利用了光的偏振现象，说明光是一种横波，故B错误；
C．水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由海水进入气泡时发生了全反射，故C错误；
D．用同一装置观测红光和绿光双缝干涉条纹，此时相邻条纹的间距与波长成正比，由于绿光的波长较红光的波长小，绿光条纹间距较窄些，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
AB．若将玻璃球体的半径再增大一些，则玻璃球体与被检测的平面之间的夹角将减小，它们之间的空气膜的厚度的变化减慢，所以形成的同心圆环的间距增大，球冠的半径越大，圆环的间距越大，AB错误；
C．根据薄膜干涉的原理可知，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，所以若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的，C正确；
D．根据薄膜干涉的特点可知，被检测的面可以是平的，也可以是凸的，或凹的，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
依据题意作光路如图所示
由折射定律可得
由几何知识可得
且D点位于O点正上方，又由折射定律可得
解得
故光线第一次从球面射出的方向与水平方向的夹角
故选A。
11．B
【详解】
A．戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故A正确；
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；
D．激光照到VCD机、CD机或计算机的光盘上，可以读取盘上的信息是利用激光平行度好的特性，故D正确。
本题要求选不正确的，故选B。
12．A
【详解】
A．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，A错误；
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，B正确；
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，C正确；
D．丙图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，D正确。
故选A。
13．B
【详解】
激光对人眼的危害如此之大的原因是由于能量高。
故选B。
14．B
【详解】
A．光从介质射到空气中，光的速度变快，但频率不变，根据
可知光的波长变长，A错误；
B．该介质的折射率
B正确；
CD．当折射角等于时，发生全反射，此时入射角为C，则有
解得
即入射角大于等于时才能发生全反射，CD错误。
故选B。
15．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。
16． 可逆 逆着
【详解】
17． OG 30°
【详解】
[1][2]由图可知关于中心线对称的只有FO、EO，故两条光线一定为入射光线和反射光线，AB为界面，CD是法线；故反射角应为30°；
OG一定为折射光线，因折射光线与入射光线分布在法线两侧，且由空气到玻璃时折射角减小，由玻璃到空气时折射角变大，故EO为入射光线，且从玻璃射向空气中。
18．
【详解】
[1]紫光的折射率大，红光的折射率小，所以P是紫光，Q是红光
解得
玻璃砖对红光折射率为
[2]根据直角三角形得
解得
对紫光的折射率为
两种单色光在玻璃砖中传播的时间差为
根据折射定律得
解得
19．折射
【详解】
20．0.1m
【详解】
由题意可知入射角为
设a光的折射角为，b光的折射角为，由折射定律
解得
根据几何关系得
解得
21．（1）53°；60°；（2）12.5cm
【详解】
（1）设红光的折射角为，紫光的折射角为，则
解得
，
（2）如图所示，由几何关系得
解得
22．（1）；（2）
【详解】
（1）两束光在透明体表面发生折射现象，入射角相同，由折射定律
可知透明体对两束光的折射率之比
（2）设透明体的半径为R，则a光在透明体中的传播路程为
b光在透明体中传播的路程为
又因为光在透明体中的传播速度为
光在透明体中的传播时间为
两束光在透明体中的传播时间之比
23．（1）α=60°；（2）
【详解】
（1）光路如图
过O点作MP垂线，与MP相交于S点，由三角形几何关系得
解得
β=30°
由折射定律
则
α=60°
（2）由角度关系可知：反射光纤经外圆边界再次反射后最终返回M点，反射光线构成一正三角形MPQ，有
光线在介质中的速度为
即
24．（1）m；（2）
【详解】
（1）根据题意作出光路图，如图甲所示
设游泳馆天花板距水面的高度为h，根据折射定律有且
联立解得
m
（2）若游泳池中的水下降0.5m，光路如图乙所示，则有
得
解得
光点B移动的距离
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页