第四章 光 （单元综合练习） （含答案）高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

高二物理选择性必修一第4章《光》单元综合练习
一、选择题：
1、在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上（　　）
A．条纹变宽，光强增强 B．条纹变窄，光强增强
C．条纹变宽，光强减弱 D．条纹变窄，光强减弱
2、在测定玻璃的折射率实验中，为了减小实验误差，以下说法错误的是 （　　）
A．玻璃砖的宽度应大些 B．入射角应尽量小些
C．大头针应垂直插在纸面上 D．大头针P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些
3、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
4、将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i射入三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则（　　）
A．该材质相对水是光密介质
B．增大入射角，AC界面射出时a光先消失
C．减小入射角，AC界面射出时b光先消失
D．单色光在该材质中传播速度小于在水中传播速度
5、某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A=120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑ACB面的反射）。下列说法正确的是（　　）
A．在该三棱镜中，单色光a的折射率比b大
B．用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽
C．单色光a的折射率为
D. 这种现象是利用了光的干涉原理
6、如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（　　）
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片
7、市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时能使被照物品产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线,以λ表示此红外线的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为(　　)
A.λ B.λ C.λ D. λ
8、如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中∠A＝30°，D点在AC边上，AD＝L，AB＝2L.一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，光线垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则( )
A．玻璃对光线的折射率为 B．光线在棱镜中传播的路程为3L
C．光线在棱镜中传播的时间为 D．光线在棱镜中传播的时间为
9、如图所示,水下光源S向水面A点发射一束光线,折射光线分别为a、b两束,则下列说法不正确的是(　　)
A.a、b两束光相比较,在真空中a光的波长较长
B.在水中a光的速度与b光的一样大
C.若保持入射点A位置不变,将入射光线顺时针旋转,从水面上方观察,b光先消失
D.用同一双缝干涉实验装置分别用a、b光做实验,a光干涉条纹间距大于b光干涉条纹间距
10、如图，半径为R、球心为O的半球内为真空，M为其顶点，半球外介质的折射率为。一束以为中心，截面半径的光束平行于射到球面上，不考虑多次反射，则能从底面透射出光的面积为（　　）
A． B． C． D．
11、当入射的自然光以某特定角度射入界面时，反射光线与折射光线是互相垂直的偏振光，通常将此角度叫布儒斯特角。如图所示，一束光线从真空中射入折射率的介质，入射角为i，已知光在真空中的传播速度c ，下列说法不正确的是（　　）
A．当入射角i =45°时，会发生全反射现象
B．当入射角i为布儒斯特角时，反射光与入射光一样都是横波
C．布儒斯特角满足关系
D．光在此介质中的传播速度为c
12、如图，在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心；一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，细光束在A点的入射角为，a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的光偏转角为，下列说法中正确的是（　　）
A．在该介质中，a光的传播速度比b光的传播速度大
B．当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光不能发生明显衍射现象
C．介质对a光的折射率
D．若逐渐增大图中的入射角i，空气泡中率先消失的是b光
二、解答题：
13、如图甲所示,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,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'(aa'∥bb'),O为直线MO与aa'的交点,在直线MO上竖直地插上P1、P2两枚大头针。
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有 ;
A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像
B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像
C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3
D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像
(2)图甲是他在操作过程中的一个状态,请你指出第四枚大头针P4应在图甲中的位置 (填“A”“B”或“C”);
甲 乙
(3)请在图甲中画出光从空气入射到玻璃的入射角θ1和折射角θ2,并写出计算玻璃折射率n的表达式n= ;
(4)如图乙所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa'和bb'的间距画得过宽,若其他操作正确,则折射率的测量值 准确值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
14、如图所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角为90°，折射光线与入射光线延长线间夹角θ为15°，求：
(1)该介质的折射率？
(2)光在该介质中传播的速度？
(3)当光从介质射入空气时的临界角？
15、为测量水晶印章的折射率，某同学在水平桌面铺上一张白纸，然后将印章立放在白纸上，用红色激光笔从O点照射该印章的一个侧面，激光所在的竖直平面与印章的右侧面垂直，其正视图如图所示。已知该印章的水平截面是d=3cm的正方形，当光以θ=60°的入射角向右侧面照射时，印章右侧的白纸上出现了两个亮点M和N（M点位于N点的右方），测得两亮点间的距离s=2cm，不考虑光在印章表面的多次反射。
(i)作出光从O点入射至形成M、N两亮点的光路图；
(ii)求水晶印章对红色光的折射率n。
16、如图为某种透明介质的截面图,△AOC为等腰直角三角形,BC为半径R=10 cm的四分之一圆弧,AB与水平面屏幕MN垂直并接触于A点。由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O,在AB分界面上的入射角i=45°,结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1=,n2=。
(1)判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色。
(2)求两个亮斑间的距离。
17、军事科技领域发明了一种折射率为负值的特殊材料。电磁波通过空气和这种材料时，电磁波的传播规律仍然不变，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律（此时折射角取负值，即折射角和入射角在法线同一侧）。现有一该材料制作的横截面为半圆的柱形物体平放在可以吸收光线的地面上，如图所示，以圆心为坐标原点建立竖直平面坐标系。让左侧一束单色光从半圆的顶点入射，光在真空中传播的速度为c，该材料对该单色光的折射率为。半圆的半径为R。
（1）改变入射角度，求出地面上光点横坐标的取值范围；
（2）求该单色光在材料中传播的时间范围。
参考答案
一、选择题：
1、C 2、 B 3、B 4、B 5、C 6、D
7、 C 8、C 9、B 10、C 11、A 12、C
二、解答题：
13、 (1)BD (2)B (3) 　 (4)小于
14、 (1)根据题意，光在空气中的入射角为45°，在介质中的折射角为30°，则此介质的折射率为
(2)根据v=c=2.12×108m/s
(3)根据sinC=得 C=45°
15、(i)光路如图所示
(ii)设O1、O2分别为射入印章的光线在后表面的反射点及前表面的折射点，r为折射角，根据反射定律和折射定律可知，射向纸面两光线互相平行。O1、O2两点间的距离为
OO2=stanθ OO2=2dtanr
解得:，r = 30°，水晶印章对红色光的折射率n，解得:
16、(1)设红光和紫光的临界角分别为C1、C2,sin C1=,C1=60°,同理C2=45°,i=45°=C2,i=45°(2)画出光路图如图所示, 设折射角为r,两个光斑分别为P1、P2。根据折射定律n1=求得sin r= 由几何知识可得tan r=
解得lAP1=5 cm 由几何知识可得△OAP2为等腰直角三角形, 解得lAP2=10 cm
所以lP1P2=(5+10) cm。
17、 （1）根据题意知，入射点是半圆顶点，折射光线在法线的左侧，作出光路图如图所示根据当入射角为，刚好折射角达到临界角，则有
可得临界角为，地面上光点横坐标的取值范围为
（2）光程最长对应的传播时间最长，最长的光程近似为光在材料中传播速度，因此，该单色光在材料中传播的最长时间近似为 解得
同理，光程最短对应的传播时间最短，最短的光程为，因此，该单色光在材料中传播的最短时间为.所以该单色光在材料中传播的时间范围为