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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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人教版物理选择性必修一 第四章《光》单元检测B卷（解析版）
班级：___________ 姓名：_________
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单题
1．如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为i，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收。如果挡风玻璃的折射率为，光从玻璃射向空气的临界角C的正弦值为sinC，则下列表达式正确的是（ ）
A．；
B．；
C．；
D．；
答案:C
详解:根据折射定律可得
所以
2．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．全息照片用激光来拍摄利用了激光相干性好的特性
答案: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，偏振是横波特有的现象，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．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性好的特性，故D正确；
3．如图所示，P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成a、b两束光线，则下列说法中正确的是（ ）
A．a光频率小于b光频率
B．在玻璃砖中传播的时间a光比b光长
C．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动180°，P光线保持不变，则a、b两束光线也保持不变
答案:B
详解:AC．由图看出a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，折射率大则频率大，则a光的频率大，AC错误；
B．根据公式可知a光的折射率较大，则在玻璃砖中，a光的速度小于b光的速度，则在玻璃砖中传播的时间a光比b光长，B正确；
D．旋转前，发生折射过程是由玻璃射向空气中，而旋转180°后，发生的折射过程是由空气射向玻璃，故光线会发生变化，D错误。
4．如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．此液体的折射率 B．此液体中的折射率
C．光在此液体中的速度 D．光在此液体中的速度
答案:D
详解:AB．由题意知，大头针的最底部反射的光线照射到软木塞的边缘恰好全反射，如图
则
此液体的折射率
故AB错误；
CD．由
可知光在此液体中的速度
故C错误，D正确。
5．如图，在某种液体内，有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC，底面水平，罩内为空气。发光点D位于AB中点，发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是（ ）
A．D发出的光照射到CB界面时可能发生全反射
B．液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮
C．液体的折射率为
D．液体的折射率为
答案:C
详解:A．D发出的光照射到CB界面时，是从光疏介质向光密介质入射，不能发生全反射，故A错误；
B．由题知，发光点D发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面，可知点D发出的在垂直于BC以下的部分光不能射出液面，所以在液面上方不能够看到透明罩所有位置都被照亮，故B错误；
CD．由几何关系可知，发光点D发出的垂直于BC的光垂直于BC进入液体后，在上边的液面处的入射角等于，恰好不能射出液面，则临界角为，所以折射率
故C正确，D错误。
本题是几何光学问题，关键要掌握全反射条件及临界角与折射率的大小关系，结合几何关系帮助解答。
6．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是( )
A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
答案:C
详解:由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A说法正确；条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故B说法正确；干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故C说法错误；薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D说法正确．
7．已知天然材料的折射率都为正值（）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
答案:D
详解:ABCD．由题，点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC错误D正确。
评卷人得分
二、多选题
8．下列关于光的偏振的说法中正确的是（ ）
A．自然光通过偏振片后就变成了偏振光
B．自然光通过偏振片后就变成了单色光
C．光的偏振现象说明光波是横波
D．光的偏振现象说明光波是纵波
答案:AC
详解:AB．自然光通过偏振片时，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能通过，即自然光变成了偏振光，但不一定是单色光，A项正确，B项错误；
CD．光的偏振现象说明光波是横波，C项正确、D项错误。
9．下面关于光的偏振现象的应用正确的是（ ）
A．自然光通过起偏振器后成为偏振光，利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向
B．立体电影利用了光的干涉现象
C．茶色眼镜利用了光的偏振现象
D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
答案:AD
详解:A．自然光通过起偏振器后成为偏振光，利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向，故A正确；
B．立体电影利用了光的偏振现象，故B错误；
C．茶色眼镜的镜片是有色镜片，它只能通过与镜片相同颜色的光，以减弱光的透射，不是偏振现象，故C错误；
D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故D正确。
10．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由蓝光和黄光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分两束分别射到圆柱面的B、C两点。只考虑第一次射向圆弧的光线，下列说法正确的是（ ）
A．从B、C两点射出的光分别是黄光、蓝光
B．光从O传到B与光从O传到C的时间相等
C．若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从B点射出
D．若仅将复色光的入射点从O平移到D的过程中，可能出现从圆弧射出的两束光线平行
答案:BD
详解:A．同一介质对不同频率的光具有不同的折射率，折射率随频率的增大而增大，即玻璃对蓝光的折射率大。由于光束OB的偏转程度大于OC，可知光束OB为蓝光，光束OC为黄光。从B、C两点射出的光分别是蓝光、黄光。A错误；
B．设OD长度为d，折射角分别为、，连接BD、CD，如下图
根据
解得
光在玻璃中传播时间为
可解得
故B正确；
C．由
又
黄光的临界角大于蓝光的临界角。又蓝光与法线的夹角大于黄光与法线的夹角，若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从C点射出。C错误；
D．设复色光的入射点从O平移到D的过程中，从圆弧射出的两束光线入射角和折射角分别为：、、、，如图所示
由数学关系可知，存在从圆弧射出的两束光线平行且满足
D正确。
第II卷（非选择题）
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评卷人得分
三、实验题
11．某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线与的交点。在直线上竖直插上、两枚大头针。
（1）如图所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻璃砖的 （选填“磨砂面”或“光学面”）；
（2）该同学接下来要完成的必要步骤有 。（填选项前的字母）
A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像
C．插上大头针，使挡住和的像 D．插上大头针，使仅挡住的像
（3）过作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角和角的大小，则玻璃的折射率 。
（4）下列哪些措施能够有效提高实验准确程度 ；
A．选用两光学表面间距适当大的玻璃砖 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
答案: 光学面 BC/CB AD/DA
详解:（1）[1]玻璃砖的光学面不能用手直接接触，否则，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定；
（2）[2]该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针，使挡住的像；插上大头针，使挡住和的像；选项BC正确，AD错误；
（3）[3] 玻璃的折射率为
（4）[4]测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距适当大的玻璃砖以及使插在玻璃砖同侧的两枚大头针的距离大一些都有利于提高实验准确程度，减小误差；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，选项AD正确，BC错误；
12．(1)为了测量当地重力加速度的数值，同学们设计了单摆装置来帮忙，但是由于粗心忘记测量摆球直径，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长，测得多组周期T和的数据，作出图象，如图所示。
①小球的直径是 cm；
②实验测得当地重力加速度大小是 （取三位有效数字）。
答案: 1.2cm 9.86
详解:(1)根据
可得
解得
①[1]由图像可知r=0.6cm，则小球的直径是1.2cm；
②[2]由图像可知
解得得当地重力加速度大小是
g=9.86
评卷人得分
四、解答题
13．如图所示，一束光线斜射入容器中，并在容器底部形成一个光斑。往容器中逐渐注水的过程中，图中的光斑的位置将如何变化？
答案:见解析
详解:当向容器中加水时，光从空气斜射入水中，由光的折射规律可知，光会靠近法线，因此光传播到容器底时会向左移动。
14．如图所示，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点O恰好与桌面接触，圆锥的轴线PO与桌面垂直，过轴线的截面为等腰三角形，底角为30°，腰长为a。有一与圆锥底面大小相同的圆柱形平行光束恰好全部垂直入射到圆锥的底面上。已知玻璃的折射率为，真空中光速为c。求：
①由圆锥底面半径PQ中点A入射的光线，从A点到达桌面的传播时间；
②若保持圆锥玻璃位置不变，将桌面向下平移（桌面足够大），平移距离为多少时，桌面上会出现最小光斑，并计算其面积。
答案:①；②
详解:①光线从A点入射，不发生折射直接射到B点，在B点的入射角为，因玻璃的折射率为，由
故光线从B点折射出来至桌面上的C点，设B处折射角为，根据知
①
由几何关系得
AB=，BC= ②
从A点入射至到达桌面经历的时间为
+ ③
②如图所示，作出光路图
当桌面向下平移到图中EF位置时，桌面上光斑面积最小，已知腰长为a，根据几何关系知为正三角形，则
，， ④
故需要将桌面向下平移的距离为
⑤
桌面上光斑最小面积为以为半径的圆面积
⑥
15．如图（甲），横截面为半圆形的玻璃柱圆心为O，半径为R，一屏幕与直径AB平行放置，并靠在玻璃柱右边，一束宽度为2R的平行单色光垂直于直径AB射入玻璃柱，经过折射后在屏幕上出现一个亮斑。已知从半径OA的中点D射入玻璃柱的光线CD，从圆弧面射出时出射光线相对于入射光线偏折了15°角。求：
（1）玻璃的折射率n以及光在玻璃中的传播速度v；
（2）屏幕上亮斑的宽度d，并在图（乙）中画出相应的光路图。
答案:（1）；（2），
详解:（1）对光线CD，设其入射角为i，折射角为r，由题意可得
所以
i=30°，r=i+15°=45°
根据折射定律可得
解得
又
解得
（2）相应光路图如图所示
设照射到E、F点的光线恰好发生全反射，其临界角为C，则
解得
C=45°
根据几何关系可得
GM=EG=EP=OP-OE=
根据对称性可知，屏幕上亮斑的宽度为
d=2GM=
16．角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹角，且只考虑纸面内的入射光线。
(1)为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？
(2)若尾灯材料的折射率，光线从右侧面以角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求满足的条件。
答案:(1)；(2)
详解:(1)垂直尾灯右侧面入射的光线恰好发生全反射时，由折射定律
①
解得
②
故尾灯材料的折射率
(2)尾灯材料折射率
其临界角满足
③
光线以角入射，光路如图所示
设右侧面折射角为，要发生第一次全反射，有
④
要发生第二次全反射，有
⑤
解得
⑥
由折射定律
⑦
解得
⑧
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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班级：___________ 姓名：_________
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
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评卷人得分
一、单题
1．如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为i，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收。如果挡风玻璃的折射率为，光从玻璃射向空气的临界角C的正弦值为sinC，则下列表达式正确的是（ ）
A．；
B．；
C．；
D．；
2．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．全息照片用激光来拍摄利用了激光相干性好的特性
3．如图所示，P是一束含有两种单色光的光线，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成a、b两束光线，则下列说法中正确的是（ ）
A．a光频率小于b光频率
B．在玻璃砖中传播的时间a光比b光长
C．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动180°，P光线保持不变，则a、b两束光线也保持不变
4．如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．此液体的折射率 B．此液体中的折射率
C．光在此液体中的速度 D．光在此液体中的速度
5．如图，在某种液体内，有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC，底面水平，罩内为空气。发光点D位于AB中点，发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是（ ）
A．D发出的光照射到CB界面时可能发生全反射
B．液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮
C．液体的折射率为
D．液体的折射率为
6．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是( )
A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
7．已知天然材料的折射率都为正值（）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
评卷人得分
二、多选题
8．下列关于光的偏振的说法中正确的是（ ）
A．自然光通过偏振片后就变成了偏振光
B．自然光通过偏振片后就变成了单色光
C．光的偏振现象说明光波是横波
D．光的偏振现象说明光波是纵波
9．下面关于光的偏振现象的应用正确的是（ ）
A．自然光通过起偏振器后成为偏振光，利用检偏振器可以检验出偏振光的振动方向
B．立体电影利用了光的干涉现象
C．茶色眼镜利用了光的偏振现象
D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
10．如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由蓝光和黄光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，分两束分别射到圆柱面的B、C两点。只考虑第一次射向圆弧的光线，下列说法正确的是（ ）
A．从B、C两点射出的光分别是黄光、蓝光
B．光从O传到B与光从O传到C的时间相等
C．若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从B点射出
D．若仅将复色光的入射点从O平移到D的过程中，可能出现从圆弧射出的两束光线平行
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
11．某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线与的交点。在直线上竖直插上、两枚大头针。
（1）如图所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻璃砖的 （选填“磨砂面”或“光学面”）；
（2）该同学接下来要完成的必要步骤有 。（填选项前的字母）
A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像
C．插上大头针，使挡住和的像 D．插上大头针，使仅挡住的像
（3）过作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角和角的大小，则玻璃的折射率 。
（4）下列哪些措施能够有效提高实验准确程度 ；
A．选用两光学表面间距适当大的玻璃砖 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
12．(1)为了测量当地重力加速度的数值，同学们设计了单摆装置来帮忙，但是由于粗心忘记测量摆球直径，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长，测得多组周期T和的数据，作出图象，如图所示。
①小球的直径是 cm；
②实验测得当地重力加速度大小是 （取三位有效数字）。
评卷人得分
四、解答题
13．如图所示，一束光线斜射入容器中，并在容器底部形成一个光斑。往容器中逐渐注水的过程中，图中的光斑的位置将如何变化？
14．如图所示，在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点O恰好与桌面接触，圆锥的轴线PO与桌面垂直，过轴线的截面为等腰三角形，底角为30°，腰长为a。有一与圆锥底面大小相同的圆柱形平行光束恰好全部垂直入射到圆锥的底面上。已知玻璃的折射率为，真空中光速为c。求：
①由圆锥底面半径PQ中点A入射的光线，从A点到达桌面的传播时间；
②若保持圆锥玻璃位置不变，将桌面向下平移（桌面足够大），平移距离为多少时，桌面上会出现最小光斑，并计算其面积。
15．如图（甲），横截面为半圆形的玻璃柱圆心为O，半径为R，一屏幕与直径AB平行放置，并靠在玻璃柱右边，一束宽度为2R的平行单色光垂直于直径AB射入玻璃柱，经过折射后在屏幕上出现一个亮斑。已知从半径OA的中点D射入玻璃柱的光线CD，从圆弧面射出时出射光线相对于入射光线偏折了15°角。求：
（1）玻璃的折射率n以及光在玻璃中的传播速度v；
（2）屏幕上亮斑的宽度d，并在图（乙）中画出相应的光路图。
16．角反射器是由三个互相垂直的反射平面所组成，入射光束被它反射后，总能沿原方向返回，自行车尾灯也用到了这一装置。如图所示，自行车尾灯左侧面切割成角反射器阵列，为简化起见，假设角反射器的一个平面平行于纸面，另两个平面均与尾灯右侧面夹角，且只考虑纸面内的入射光线。
(1)为使垂直于尾灯右侧面入射的光线在左侧面发生两次全反射后沿原方向返回，尾灯材料的折射率要满足什么条件？
(2)若尾灯材料的折射率，光线从右侧面以角入射，且能在左侧面发生两次全反射，求满足的条件。
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