2022-2023学年高二物理粤教版（2019）选择性必修一 第四章 光及其应用 单元检测（A卷）（含解析）

第四章 光及其应用 单元检测（A卷）
一、单选题
1．在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光的现象，下列现象中属于光的衍射的是(　　)
A．洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象
B．小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象
C．雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象
D．用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象
2．如图所示为双缝干涉实验，图甲为用黄光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；图乙为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是（　　）
A．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长
B．乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较长
C．乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较短
D．乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短
3．如图所示，半圆形玻璃砖的半径为，为直径，为圆心，对称轴垂直于。位于点的红光源发出一束与平行的红光，射向玻璃砖上的点，经玻璃砖折射后，从点沿与成角的方向射出。，，光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对红光的折射率为
B．红光从点传播到点经历的时间为
C．若换为紫光，则在面不可能发生全反射
D．若换为紫光，则光从点传播到面所用时间边长
4．如图所示，ABCD是两面平行的足够大的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则（　　）
①只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
②只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
③不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
④不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
5．如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上。从正上方（对B来说是最高点）竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的字，下面的观察记录正确的是（　　）
A．看到A中的字比B中的字高
B．看到B中的字比A中的字高
C．看到A、B中的字一样高
D．看到B中的字比没有放玻璃半球时高
6．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．此介质的折射率等于1.5
B．此介质的折射率等于
C．入射角小于45°时可能发生全反射现象
D．入射角大于45°时可能发生全反射现象
7．如图，半径为R的半圆柱玻璃体置于水平桌面上，半圆柱玻璃体的上表面水平，半圆柱玻璃体与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为60°，出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为，则下列说法正确的是（　　）
A．该玻璃体的折射率为
B．该玻璃体折射率为
C．若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O点位置时射入玻璃体的光线在玻璃体下表面处恰好发生全反射
D．若用同样频率、宽度为R的光束CO沿与玻璃体上表面成入射，从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的
8．a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q。以下说法不正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率
B．玻璃对三种光的折射率关系为
C．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长
D．在相同条件下进行双缝干涉实验，c光的条纹间距比a光宽
二、多选题
9．下列选项中关于高中物理教材上插图的说法正确的是（　　）
A．图1中弯曲的有机玻璃棒能导光说明有机玻璃的折射率小于周围空气
B．图2中电子表的液晶显示用到了偏振光
C．图3中全息照片的拍摄利用了光的干涉原理
D．图4中的彩色条纹是白光的单缝衍射条纹
10．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（ ）
A．在水中a光的速度比b光的速度小
B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的间距
C．a、b两束光相比较，b光的波动性较弱，a光的波动性较强
D．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，a光先消失
11．下列说法中正确的是（　　）
A．光波在介质中传播的速度与光的频率有关
B．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在不同介质中相同时间内传播的距离相同
C．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
D．在同一个装置的实验中紫光的双缝干涉条纹间距大于红光双缝干涉条纹间距
E．交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应
12．如图所示，截面为等腰三角形ABC的玻璃砖，顶角，由a，b两种光组成的复色光以射到AB侧面的中点D，其中a光以最小的光程射到AC面，b光平行于BC边射到AC面。已知AB长度为2L，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（ ）
A．a光的折射率小于b光的折射率
B．a光的折射率为
C．b光在AC面可能发生全反射
D．使a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光条纹间距更大
三、实验题
13．某同学用插针法测定玻璃的折射率。如图所示，他用两折射面平行的玻璃砖进行实验。
（1）为了提高准确度，与及与之间的距离应适当______（填“大些”或“小些”）。
（2）若入射角太大，则折射光线______（填“会”或“不会”）在平行玻璃砖的下表面发生全反射。
14．由于实验室中矩形玻璃砖数量不够，部分同学须改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”实验，实验步骤如下：
a．如右图先在一张白纸上作出相互垂直的直线ab和a/b/ ，以ab和a/b/作为三棱镜的两个界面，并在直线ab上标出O点．
b．描出P3、P4的位置．
c．将三棱镜放在白纸上，使短边跟ab对齐，长边跟a/b/对齐，画出斜边bb/．
d．在长边a/b/的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像完全被P2的像挡住．
e．在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的 像，P4挡住P1、P2的像及P3．
f．过O点作一垂直于ab的线段OA，在OA上垂直纸面插上两枚大头针P1、P2．
g．移去三棱镜和大头针，连接P3、P4交a/b/于点O/，作过O/与a/b/垂直的直线MN．
h．作出光路图，计算折射率n．
根据上面叙述回答下列问题：
①正确实验步骤顺序为______________．
②请在图中画出准确完整的光路图______．
③请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率n=_____________．
（2）某同学在做完测定玻璃折射率的实验后，突发奇想，他说受到实验中光路侧移的启示，设计了一个厚度检测仪，可以用来检测玻璃厚度是否均匀，原理大致是：如图所示，取一块厚度均匀的矩形玻璃砖摆放好，固定的一束激光AO以不变的入射角θ1照射到MN表面，折射后从PQ面射出，最后出射光线照射到光电管C上，光电管C可将光信号转变为电信号，如图所示，依据激光束在C上移动的距离，可确定玻璃砖厚度的变化，若某次检测中发现光斑在C上左移了Δs，则此玻璃砖的厚度与原来相比变___________（填“厚”或“薄”）．
四、解答题
15．如图所示，一根竖直插入水中的杆AB，在水中部分长1.0 m，露出水面部分长0.3 m，已知水的折射率为，则当阳光与水平面成37°角时，杆AB在水下的影长为多少？（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）（答题卡上要体现出光路图）
16．用一新型透明材料制成横截面为长方形的长方体，横截面的长为AB＝7L，宽AD＝4L，按图示放置在水平地面上，在地面上距离CD面为3L的P点有一个光源，向该材料CD面入射一束光，当入射光线与CD面夹角为37°时，光线穿过材料后恰好照射到B点。光在真空中传播速度为c，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：
（1）这种材料的折射率；
（2）这束光线在材料中传播经历的时间。
17．在空气中对称放置两个相同的直角三棱镜，顶角=30°，两棱镜斜面间的距离d。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过两个棱镜射出，已知脉冲激光在棱镜中的折射率为n=。求脉冲激光在经过两个棱镜后的侧移量。
18．如图所示，O是一半径为R的半圆柱形玻璃体的圆心，OD是半圆柱形玻璃体的对称轴，A、B是与OD轴等距且平行的两束不同单色细光束，有一个垂直OD放置的光屏（D点是垂足），沿OD方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，已知光斑P到垂足D点的距离为PD=，OA=OB=，B光的折射率。求：
(1)屏幕到O点的距离OD；
(2)A光的折射率（可用根式表示）。
参考答案：
1．D
【详解】A．洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象是光的色散现象，故A错误；
B．小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象是薄膜干涉现象，故B错误；
C．雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象是薄膜干涉现象，故C错误；
D．用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象是光的衍射现象，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】由题图知图甲中条纹间距大，由
可知，在l和d相同的情况下，Δx大，则λ大；Δx小，则λ小，所以乙图中所用单色光波长较短，因蓝光比黄光波长短。
故选C。
3．D
【详解】A．光从点射出后经点到点的光路如图所示。在中，
解得
因，故
由光路的可逆性可知，由几何知识得
则
故
选项A错误；
B．光在玻璃中的传播速度为
由几何知识可知
选项B错误；
C．若换为紫光，由于紫光的折射率大，因此变小，由几何关系可知，即两角之和不变，因此增大，根据
折射率增大时，临界角反而减小，故紫光在面可能发生全反射，选项C错误；
D．若换为紫光，从到的传播时间不变，从到面的传播距离变大，传播速度变小，因此在玻璃砖中的传播时间比红光长，换为紫光后从点传播到面所用时间边长，选项D正确。
故选D。
4．D
【详解】①③．在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，故①错误，③正确；
②④．在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，则界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，故②错误，④正确；
故③④正确，故选D。
5．A
【详解】画出光路，如图所示
当人眼通过半球体观察的时候，B中心处报纸上的文字反射的光线沿球面法线方向射出，通过半球体观察物像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；通过立方体观察时，由于光的传播方向发生了变化，折射角大于入射角，所以看到的像比物S高，即看到A中的字比B中的字高。
故选A。
6．B
【详解】AB．折射率
选项A错误，B正确；
CD．全反射必须从光密介质射入光疏介质,真空射向介质不可能发生全反射，选项CD错误。故选B。
7．C
【详解】AB．作出光路图如图
根据几何关系可知
根据折射定律可知玻璃体的折射率为
AB错误；
C．根据题意作出光路图，假设光在点发生全反射
已知，则
根据全反射定律
所以光在点发生全反射，C正确；
D．若从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的，作出光路图如图
假设光在点发生全反射，则对应的圆心角，则对应的圆心角，则，故，入射角与折射角相同，不符合折射定律，所以若用同样频率、宽度为R的光束CO沿与玻璃体上表面成入射，从玻璃体下表面折射出的弧长不可能占圆柱体弧长的，D错误。
故选C。
8．B
【详解】AB．由图可知，光和光入射角相同，但光折射角较小，根据折射率公式可知，玻璃对 光的折射率大于对光的折射率，由于光入射角为 ，故无法判断玻璃对光的折射率大小， A不符合题意，B符合题意；
C．根据公式
由于光的折射率大，则光在玻璃中的传播速度较小，又由图可知 光在玻璃砖中的传播路径较长，故光比光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长， C不符合题意；
D．由于光的折射率大，波长较长，则在相同条件下进行双缝干涉实验，光的条纹间距比光宽， D不符合题意；
故选B。
9．BC
【详解】A．根据全反射条件，有机玻璃应为光密介质，折射率大于空气。故A错误；
B．电子表的液晶显示利用了光的偏振原理。故B正确；
C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理。故C正确；
D．彩色条纹间距几乎相等，是白光的双缝干涉条纹。故D错误。
故选BC。
10．BC
【详解】A．由题，两光束的入射角i相同，折射角，根据折射定律得，折射率．由公式分析得知，在水中a光的速度比b光的速度大，故A错误；
B．折射率，则频率，根据，知波长，根据，可知a光的干涉条纹间距大于b光的间距，故B正确．
C．由于频率，根据，知波长，则a光的波动性较强，b光的波动性较弱．故C正确．
D．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90°，发生全反射，最先消失．故D错误．
故选BC．
【点睛】光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a，b两束，两条光路入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角．根据折射定律分析折射率的大小．由公式分析光在水中的速度关系．折射率大的光，频率高，波长短，波动性弱，干涉条纹间距小．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光的折射角先达到90°，最先消失．
11．ACE
【详解】A．光波在介质中传播的速度与光的频率有关，频率越大，介质对光的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；
B．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在不同介质中的波速不同，所以相同时间内传播的距离不同，故B错误；
C．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹，这是由液膜前后两个面反射的光发生干涉形成的，即薄膜干涉，故C正确；
D．紫光的波长比红光的波长短，根据可知，在同一个装置的实验中紫光的双缝干涉条纹间距小于红光双缝干涉条纹间距，故D错误；
E．交通警察用监视器测量汽车的速度时，向汽车发射频率已知的超声波，超声波被汽车反射后被仪器接收，测出反射波的频率变化，即可测算汽车速度，所以利用的是多普勒效应，故E正确。
故选ACE。
12．AB
【详解】A．由题意知a、b光在玻璃砖的折射光线如图所示
在AB分界面处a光的折射角大于b光的折射角，由折射率定义式
可知a光的折射率小于b光的折射率，故A正确；
B．由图分析可知，a光在AB分界面处的折射角为
代入数据可得a光的折射率为
故B正确；
C．通过图中几何条件分析可知，b光在AB分界面处的折射角与在AC分界面处的入射角相等，根据光路可逆的原理可知, b光在AC分界面处的折射角将仍为，不会发生全反射，故C错误；
D．在玻璃砖中，a光的折射率小于b光的折射率，由此可知两光的波长关系
双缝干涉装置中条纹间距
由此可知，使a、b光分别通过同一双缝干涉装置，a光条纹间距更大，故D错误。
故选AB。
13． 大些 不会
【详解】（1）[1]为了提高准确度，与及与之间的距离应适当大些。
（2）[2]根据光路可逆原理，折射光不会在平行玻璃砖的下表面发生全反射。
14． afcdebgh 厚
【详解】（1）①[1]测定玻璃的折射率时，先在白纸上作出玻璃砖的边界，选定入射点，确定入射光线，然后把玻璃砖放在白纸上，确定出折射光线；撤去玻璃砖，作出光路图，求出入射角与折射角，根据折射率的定义式求出折射率，因此合理的实验步骤是：afcdebgh；
②[2]折射光路如图所示
③[3]由几何知识可知
玻璃的折射率
（2）[4]如下图所示
实线表示将光斑C平移后实际的光路图，虚线是原来所采用的光路图，入射角和折射角没有变化，但增厚后光斑会左移。
15．1.15m
【详解】根据题意可知，入射角为，则绘制出的光路图如下所示
根据折射定律
可得，折射角大小为
因此影子的长度
解得
16．（1）；（2）
【详解】（1）光路图如图所示
由图中几何关系可得
则
可得
根据折射定律可得这种材料的折射率为
（2）这束光线在材料中传播的速度为
这束光线在材料中传播经历的时间为
17．
【详解】脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为，由折射定律得
解得
设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为则
根据几何关系可得
18．(1) ；(2)
【详解】光路图如图所示
(1)由几何关系可知，两光的入射角为
得

以光为对象，折射角为根据折射定律得
解得

三角形中
点到屏幕距离
(2)由几何关系知

光折射率