2013-2014学年高中物理人教版单元测试：选修3-4 第13章 光
文档属性
| 名称 | 2013-2014学年高中物理人教版单元测试：选修3-4 第13章 光 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-03-01 11:48:14 | ||
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文档简介
选修3-4 第十三章 光
一、选择题
1．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”，是由于光的折射造成的
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
1．D [解析] 酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，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，选项D正确．
2. 甲、乙两束单色光同时射到两种介质的分界面MN上，由于发生折射后合为一束，如图所示(反射光未画出)，则下列判断正确的是( )
A．甲光的频率比乙光的频率大
B．相同条件下，甲光比乙光容易发生衍射
C．对同种介质，甲光的折射率比乙光的折射率大
D．在同种介质中甲光的光速比乙光的光速小
2．B [解析] 由折射光路图可以看出，乙光的折射率较大，由此可知，乙光的频率较高，波长较短，在同种介质中光速较小，所以，选项B正确．
3．一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为，则这束光进入棱镜后的光路图应为图中的( )
A B C D
3．D [解析] 因为n＝，所以根据sinC＝知临界角等于45°.光线垂直AB面射入，在AC面的入射角为60°>45°，发生全反射，A错误；光线经AC面全反射后射到BC面时入射角为30°<45°，在该介面上既有反射现象又有折射现象，且折射角大于入射角，B和C错误，D正确．
4.如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )
A．增大S1与S2的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
4、C.解析：由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知；增大S1与S2的间距d，Δx将减小，A项错误；减小双缝屏到光屏的距离L，Δx将减小，B项错误；红光波长大于绿光，λ变大，Δx将变大，C项正确；紫光波长小于绿光，λ变小，Δx将变小，D项错误．
5.光的干涉现象在技术中有重要应用．人们常用干涉法检查精密的光学平面的平整程度．如图所示，在被检查平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面和被检查平面之间形成一个楔形空气薄层．现用红光从上面照射，则下列说法中正确的是( )
A．干涉条纹是由样板的上下a、b两个面反射的光形成的
B．干涉条纹是由空气薄层的上下b、c两个面反射的光形成的
C．改用紫光照射，条纹间距将变宽
D．改用紫光照射，条纹间距不会发生变化
5、B解析：.干涉条纹是空气层的上、下两面(即b和c面)反射光叠加产生的，故A错、B对．改用紫光照射，因光波波长变小，故条纹间距变窄，选项C、D均错．
6．沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的天气现象．发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗．这是由于在这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有能量较大的光子才能到达地面
6、B解析：.波长较长的光波波长与沙尘暴颗粒比较接近，所以衍射现象比较明显，容易发生衍射的光才能到达地面．
7．某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sini sinr图象如图所示．下列判断中错误的是( )
A．做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．玻璃临界角的正弦值为0.67
7、
8．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相比( )
A．将提前
B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一地区将延后
D．不变
8．B [解析] 如图所示，a是太阳射出的一束光，由真空射向大气层发生折射，沿b方向传播到P点，在P点的人便看到太阳．如果无大气层，光束沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太阳，要等太阳再上升，使a光束沿b方向时，才能看到太阳，故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟．
9．一束白光从顶角为θ的三棱镜一边以较大的入射角i射入并通过后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示．在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( )
A．红光最先消失，紫光最后消失
B．紫光最先消失，红光最后消失
C．紫光最先消失，黄光最后消失
D．红光最先消失，黄光最后消失
9．B [解析] 白光从AB边射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另边AC时的入射角较大，且因紫光折射率最大，sinC＝，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射而不从AC边射出，然后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红逐渐发生全反射而不从AC边射出．
10．请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是( )
A．薄膜干涉说明光具有波动性
B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行
C．干涉条纹一定是彩色的
D．利用薄膜干涉也可以“增透”
10：AD解析：干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉条纹为彩色条纹，单色光的干涉条纹则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．
二、非选择题
11．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：
①将记录光路的白纸铺放在平板上；
②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为0°、30°、45°的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针的针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角r；
⑥按公式分别计算，取三个值的算术平均值．
(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是：________；
(2)应改正为____________________________________________．
11、
12．如图所示，折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，从A端射入的光在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出．真空中的光速为c.
(1)求光在A面上入射角的最大值；
(2)若光在纤维中恰能发生全反射，则由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？
12．(1)arcsin (2)
[解析] (1)光路图如图所示，若要在纤维中发生全反射，则
其临界角C满足sinC＝ 折射角θ2＝90°－C
所以cosθ2＝，sinθ2＝
由折射定律：sinθ1＝nsinθ2＝
光在A面上入射角的最大值θ1＝arcsin.
(2)光在纤维中传播的速度v＝
光在沿纤维轴线方向上的速度分量v1＝vcosθ2＝＝
光由A端射入到从B端射出经历的时间t＝＝.
13.一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为n＝，横截面如图所示，O表示半圆柱形截面的圆心．一束极窄的光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角入射，求该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间．(已知真空中的光速为c，arcsin＝35°；计算结果用R、n、c表示)
13. [解析] 设透明体的临界角为C，由sinC＝，所以C＝35°.当入射角为60°时，由n＝得，折射角r＝30°，即此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点的入射角为60°，大于临界角，会发生全反射，之后光线水平反射至圆弧上的D点，在D点也发生全反射，再反射至B点，从B点第一次射出．光在透明体内通过的路径长为s＝3R，光在透明体内的速度v＝，共经历的时间t＝＝.
14．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25 mm，双缝到毛玻璃屏间距
离l的大小由图中毫米刻度尺读出(如戊图所示)，实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线的中央刻线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示)，然后转动手轮，把分划线的中央刻线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示)，由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图中双缝的位置l1＝________mm，毛玻璃屏的位置l2＝________mm.螺旋测微器的读数x1＝________mm，螺旋测微器的读数x7＝________mm.请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式________．
14、：100.0 938.0 0.300 14.700 λ＝
解析：(1)由戊图知：
双缝位置l1＝100.0 mm， 毛玻璃屏位置l2＝938.0 mm
由丙图知：x1＝0.300 mm，
由丁图知：x7＝14.700 mm
由条纹间距公式Δx＝λ 得波长λ＝.
又由装置图知l＝l2－l1，Δx＝， 所以λ＝.
15．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm，在距离
双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm.
(1)求这种单色光的波长．
(2)若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则增透膜的厚度应取多少？
15：(1)3.9×10－7m (2)7.5×10－8m
解析：(1)根据公式Δx＝λ，得λ＝Δx
由题意知Δx＝＝×10－3 m
l＝1.2 m，d＝0.25×10－3 m
所以λ＝Δx＝ m ＝3. 9×10－7 m
(2)根据公式n＝，c＝λf，v＝λ′f知n＝
λ′＝＝ m＝3.0×10－7 m
故增透膜厚度 d＝λ′＝7.5×10－8 m.
一、选择题
1．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”，是由于光的折射造成的
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
1．D [解析] 酷热的夏天地面温度高，地面附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，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，选项D正确．
2. 甲、乙两束单色光同时射到两种介质的分界面MN上，由于发生折射后合为一束，如图所示(反射光未画出)，则下列判断正确的是( )
A．甲光的频率比乙光的频率大
B．相同条件下，甲光比乙光容易发生衍射
C．对同种介质，甲光的折射率比乙光的折射率大
D．在同种介质中甲光的光速比乙光的光速小
2．B [解析] 由折射光路图可以看出，乙光的折射率较大，由此可知，乙光的频率较高，波长较短，在同种介质中光速较小，所以，选项B正确．
3．一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为，则这束光进入棱镜后的光路图应为图中的( )
A B C D
3．D [解析] 因为n＝，所以根据sinC＝知临界角等于45°.光线垂直AB面射入，在AC面的入射角为60°>45°，发生全反射，A错误；光线经AC面全反射后射到BC面时入射角为30°<45°，在该介面上既有反射现象又有折射现象，且折射角大于入射角，B和C错误，D正确．
4.如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )
A．增大S1与S2的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
4、C.解析：由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知；增大S1与S2的间距d，Δx将减小，A项错误；减小双缝屏到光屏的距离L，Δx将减小，B项错误；红光波长大于绿光，λ变大，Δx将变大，C项正确；紫光波长小于绿光，λ变小，Δx将变小，D项错误．
5.光的干涉现象在技术中有重要应用．人们常用干涉法检查精密的光学平面的平整程度．如图所示，在被检查平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面和被检查平面之间形成一个楔形空气薄层．现用红光从上面照射，则下列说法中正确的是( )
A．干涉条纹是由样板的上下a、b两个面反射的光形成的
B．干涉条纹是由空气薄层的上下b、c两个面反射的光形成的
C．改用紫光照射，条纹间距将变宽
D．改用紫光照射，条纹间距不会发生变化
5、B解析：.干涉条纹是空气层的上、下两面(即b和c面)反射光叠加产生的，故A错、B对．改用紫光照射，因光波波长变小，故条纹间距变窄，选项C、D均错．
6．沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的天气现象．发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗．这是由于在这种情况下( )
A．只有波长较短的一部分光才能到达地面
B．只有波长较长的一部分光才能到达地面
C．只有频率较大的一部分光才能到达地面
D．只有能量较大的光子才能到达地面
6、B解析：.波长较长的光波波长与沙尘暴颗粒比较接近，所以衍射现象比较明显，容易发生衍射的光才能到达地面．
7．某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sini sinr图象如图所示．下列判断中错误的是( )
A．做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．玻璃临界角的正弦值为0.67
7、
8．假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层时的情况相比( )
A．将提前
B．将延后
C．在某些地区将提前，在另一地区将延后
D．不变
8．B [解析] 如图所示，a是太阳射出的一束光，由真空射向大气层发生折射，沿b方向传播到P点，在P点的人便看到太阳．如果无大气层，光束沿a直线传播，同样的时刻在P点便看不到太阳，要等太阳再上升，使a光束沿b方向时，才能看到太阳，故没有大气层时看到日出的时刻要比有大气层时延迟．
9．一束白光从顶角为θ的三棱镜一边以较大的入射角i射入并通过后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示．在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( )
A．红光最先消失，紫光最后消失
B．紫光最先消失，红光最后消失
C．紫光最先消失，黄光最后消失
D．红光最先消失，黄光最后消失
9．B [解析] 白光从AB边射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另边AC时的入射角较大，且因紫光折射率最大，sinC＝，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射而不从AC边射出，然后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红逐渐发生全反射而不从AC边射出．
10．请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是( )
A．薄膜干涉说明光具有波动性
B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行
C．干涉条纹一定是彩色的
D．利用薄膜干涉也可以“增透”
10：AD解析：干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉条纹为彩色条纹，单色光的干涉条纹则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．
二、非选择题
11．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：
①将记录光路的白纸铺放在平板上；
②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为0°、30°、45°的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针的针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角r；
⑥按公式分别计算，取三个值的算术平均值．
(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是：________；
(2)应改正为____________________________________________．
11、
12．如图所示，折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，从A端射入的光在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出．真空中的光速为c.
(1)求光在A面上入射角的最大值；
(2)若光在纤维中恰能发生全反射，则由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？
12．(1)arcsin (2)
[解析] (1)光路图如图所示，若要在纤维中发生全反射，则
其临界角C满足sinC＝ 折射角θ2＝90°－C
所以cosθ2＝，sinθ2＝
由折射定律：sinθ1＝nsinθ2＝
光在A面上入射角的最大值θ1＝arcsin.
(2)光在纤维中传播的速度v＝
光在沿纤维轴线方向上的速度分量v1＝vcosθ2＝＝
光由A端射入到从B端射出经历的时间t＝＝.
13.一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为n＝，横截面如图所示，O表示半圆柱形截面的圆心．一束极窄的光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角入射，求该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间．(已知真空中的光速为c，arcsin＝35°；计算结果用R、n、c表示)
13. [解析] 设透明体的临界角为C，由sinC＝，所以C＝35°.当入射角为60°时，由n＝得，折射角r＝30°，即此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点的入射角为60°，大于临界角，会发生全反射，之后光线水平反射至圆弧上的D点，在D点也发生全反射，再反射至B点，从B点第一次射出．光在透明体内通过的路径长为s＝3R，光在透明体内的速度v＝，共经历的时间t＝＝.
14．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25 mm，双缝到毛玻璃屏间距
离l的大小由图中毫米刻度尺读出(如戊图所示)，实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划线的中央刻线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示)，然后转动手轮，把分划线的中央刻线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示)，由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图中双缝的位置l1＝________mm，毛玻璃屏的位置l2＝________mm.螺旋测微器的读数x1＝________mm，螺旋测微器的读数x7＝________mm.请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式________．
14、：100.0 938.0 0.300 14.700 λ＝
解析：(1)由戊图知：
双缝位置l1＝100.0 mm， 毛玻璃屏位置l2＝938.0 mm
由丙图知：x1＝0.300 mm，
由丁图知：x7＝14.700 mm
由条纹间距公式Δx＝λ 得波长λ＝.
又由装置图知l＝l2－l1，Δx＝， 所以λ＝.
15．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm，在距离
双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm.
(1)求这种单色光的波长．
(2)若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则增透膜的厚度应取多少？
15：(1)3.9×10－7m (2)7.5×10－8m
解析：(1)根据公式Δx＝λ，得λ＝Δx
由题意知Δx＝＝×10－3 m
l＝1.2 m，d＝0.25×10－3 m
所以λ＝Δx＝ m ＝3. 9×10－7 m
(2)根据公式n＝，c＝λf，v＝λ′f知n＝
λ′＝＝ m＝3.0×10－7 m
故增透膜厚度 d＝λ′＝7.5×10－8 m.