2023-2024学年粤教版选择性必修一第四章《光及其应用》单元测试A卷

-----二十一世纪 名师求索工作室 出品
保密★启用前
2023-2024学年 粤教版 选择性必修一 第四章《光及其应用》单元测试
A卷（后附解析）
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
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、单选题
1．如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直玻璃射入，从上往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，有一光投射到放在空气中的平行玻璃砖的第I表面，下面说法中正确的是（　　）
A．如果在第I界面上入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
B．光从第Ⅱ界面射出时出射光线可能与最初的入射光线不平行
C．光进入第I界面后可能不从第Ⅱ界面射出
D．不论光从什么角度入射，都能从第Ⅱ界面射出
3．下列说法中正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．杨氏双缝干涉实验说明光是一种波
C．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
D．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的衍射形成的
4．如图所示，半径为R的半圆形透明介质材料固定在地面上，AB面垂直地面，在地面上有一单色点光源P，发出两束光线，分别射向圆心O和圆弧上与O在同一高度的C点，两束光从AB面出射后恰好平行，已知，光在真空中传播速度为。下列说法正确的是（　　）
A．光在此介质中的传播速度为
B．从AB面出射的两束平行光间距为
C．若光源P向左移动距离时，从AB面出射的两束光仍平行
D．若光源P向右移动过程中，两束光都可能在AB面发生全反射
5．如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是（　　）
A．反射光线与折射光线的夹角为90°
B．该液体对红光的全反射临界角为45°
C．该液体对红光的折射率为3
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°
6．如图所示，扇形为透明柱状介质的横截面，圆心角，两束平行于角平分线的单色光a和b由面射入介质，经面折射的光线相交于M点，其中a光的折射光线恰好平行于，以下说法正确的是（　　）
A．该介质对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光的折射光线在面不发生全反射
C．在同一介质中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
7．如图所示为一块透明光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小，现有一束单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是（　　）
A． B．
C． D．
评卷人得分
二、多选题
8．有关光现象的下列说法中正确的是（ ）
A．折射光与入射光的传播方向总是不同的
B．在太阳光照射下，水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象
C．在光的双缝干涉实验中，只将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽
D．折射现象的出现说明光是纵波
9．如图所示，一束可见光从真空射向半圆形玻璃砖，玻璃砖的圆心为O，经折射后分为两束单色光a和b，由此现象可推断出（　　）
A．玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率
B．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
C．在玻璃中a光的光速大于b光的光速
D．在真空中a光的光速等于b光的光速
10．如图所示，一束宽度为d的平行光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，过挡板上边缘的水平延长线与竖直墙面相交于O点，下列说法正确的是（　　）
A．由于光的衍射，可能会进入到O点下方的墙上
B．光只会沿直线前进，一定不会进入到O点下方的墙上
C．光的波长越长，光线进入到O点下方墙上的区域越大
D．光的能量越大，光线进入到O点下方墙上的区域越大
11．图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其平面的物体，C为入射光，图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹，下列说法正确的是 。
A．入射光C应采用单色光
B．图示条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
C．当AB之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹
D．若所观察的条纹是图乙，被检查表面上有洞状凹陷
E．若所观察的条纹是图丙，被检查表面上有沟状凹陷
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
12．某同学用如图甲所示实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，相邻两条亮条纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头测出，测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙（1）所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙（2）所示，则这种色光的波长 nm，（已知双缝间距d=0.2mm，双缝到屏间的距离L=700mm），若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 （填“变大”、“不变”或“变小”）
13．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是 ；
A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量小些
C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
D．若P1、P2的连线与法线NN'夹角较大时有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 。（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
（3）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是 。
（4）该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线P1O、折射光线OO'的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图甲所示，则玻璃的折射率n＝ （用图中线段的字母表示）；进一步测得所需数据分别为1.68cm和1.12cm，则该玻璃砖的折射率数值为 。
（5）在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙二位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图乙中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）：乙同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
评卷人得分
四、解答题
14．如图所示，在清澈的水中可以清清楚楚地看到水中的游鱼。如果用鱼叉对准看到的鱼，却总是叉不到鱼。有经验的渔民都知道，叉鱼时只有瞄准鱼的下方才能叉到，试说明其中的道理。如果不用鱼叉而改用激光束捕鱼，应该把激光束瞄准哪里，为什么？
15．光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直。（真空中的光速c＝3.0×108 m/s）
（1）画出折射光路图；
（2）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度；
（3）当入射角变为45°时，折射角的正弦值为多大？
（4）当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？
16．一个柱状玻璃砖的横截面如图所示，AFD与BEC是以O点为圆心的同心半圆弧，半径分别为、R，AB、CD与O在同一直线上。一束单色光由C点垂直CD射入，在AFD的内表面上恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速率为c、
（1）求玻璃砖对该单色光的折射率；
（2）求该单色光从C点射入到离开玻璃砖所用的时间；
（3）如果在O点正上方的玻璃砖内部紧贴E点放置一个能向各个方向发出上述单色光的点光源，求圆弧AFD外表面上有光射出的弧长。
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
-----二十一世纪 名师求索工作室 出品
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
@二十一世纪教育
参考答案：
1．B
解析：凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度均匀变化的圆尖劈形空气薄膜，当单色光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状。并且可以观察到这些同心圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点。
答案：B。
2．D
解析：A．如果在第Ⅰ界面上入射角大于临界角，光依然能折射进入玻璃砖，因为全反射发生在从光密介质射向光疏介质，故A错误；
B．光路如下图所示，光到达第Ⅱ界面时的入射角与第Ⅰ界面的出射角相等，根据光路的可逆性则在第Ⅱ界面射出时出射角等于第Ⅰ界面的入射角，出射光线一定与入射光线平行，故B错误；
CD．由A选项可知，光线一定能进入玻璃砖内，由光路可逆原理知，光在第Ⅱ界面的入射角总是小于临界角，不论光从什么角度入射，都能从第Ⅱ界面射出，故C错误，D正确。
答案：D。
3．B
解析：A．光的偏振现象说明光是横波，故A错误；
B．干涉、衍射、偏振现象都说明光是一种波，故B正确；
C．光从光密介质射入光疏介质才会发生全反射现象，故C错误；
D．雨后路面的油膜是光的干涉现象形成的，故D错误；
答案：B。
4．C
解析：A．从C点入射的光线，经玻璃砖折射后，从AB面出射的光线与PC平行，射向圆心O光线PO不改变传播方向，从AB面出射后，两出射光线平行，两束光的光路如图所示
设光线在O点的入射角为i，折射角为r，根据几何关系可得
可得
，
故折射率为
光在此介质中的传播速度为
A错误；
B．在玻璃砖中的两光线平行，光线在C点的折射角为i，则从AB面出射的两束平行光间距为
B错误；
C．设当PA=x时，从AB面出射的两束光平行，则
联立解得
，
所以光源P向左移动距离时，PA=2R，从AB面出射的两束光仍平行，C正确；
D．沿PC入射的光线总能出射且与PC平行，类似与玻璃砖的情形，而沿PO入射的光线，当在O点的入射角i大于等于临界角时就不会出射，D错误。
答案：C。
5．B
解析：A．由反射定律可知反射角为45°，由几何知识可得反射光线与折射光线的夹角为
180° 45° 30°=105°
A错误；
C．由折射定律可得该液体对红光的折射率为
C错误；
B．由全反射的临界角C与介质的折射率n的关系式可得
解得
C=45°
则该液体对红光的全反射临界角为45°，B正确；
D．因该液体对紫光的折射率大于该液体对红光的折射率，由折射定律可知，当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角小于30°，D错误。
答案：B。
6．B
解析：A．由图可知，a、b光以相同的入射角射入介质，而a光的折射角大于b光的折射角，所以该介质对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误；
B．根据几何关系可知a光在OA的入射角为60°，折射角为30°，所以该介质对a光的折射率为
a光在M点发生全反射的临界角的正弦值为
根据几何关系可知a光在M点的入射角为30°，小于全反射临界角，所以a光的折射光线在面不发生全反射，故B正确；
C．根据A项分析可知
na＞nb
再根据
可知在同一介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；
D．根据A项分析可知a光频率大于b光频率，则a光波长小于b光波长，再根据
可知用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D错误。
答案：B。
7．D
解析：光线从空气射入透明的光学材料后，由于该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小，以平行于x轴的平面作为界面，可得折射角越来越大，最终在某一平行于x轴的平面处发生全反射；全反射后，由于该光学材料的折射率沿y轴负方向均匀增大，以平行于x轴的平面作为界面，可得折射角越来越小。故D正确，ABC错误。
答案：D。
8．BC
解析：A.当光垂直入射时，折射光与入射光传播方向相同，A错误
B.由于油膜表面各处与水平面的距离不尽相等，当光到油膜表面和水面的光进行反射叠加在一起时，就会在油膜表面的不同地方产生不同的光程差，所以就发生了干涉，形成彩色花纹．所以在太阳光照射下，水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象，B正确
C.条纹间距与波长成正比，黄光比绿光频率低，波长长，所以只将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽，C正确
D.光是一种横波，D错误
9．AD
解析：AB．因为a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，A正确，B错误；
C．根据
v＝
可知，在玻璃中a光的光速小于b光的光速，C错误；
D．各种光在真空中的传播速度都相等，D正确。
答案：AD。
10．AC
解析：AB．由于光的衍射，可能会进入到O点下方的墙上，选项A正确，B错误；
C．光的波长越长，则衍射现象越明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越大，选项C正确；
D．光的能量越大，则光子的频率越大，波长越小，则衍射现象越不明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越小，选项D错误。
答案：AC。
11．ABE
解析：A．入射光C应采用单色光，波长一定，不会出现干涉条纹重合，故A正确；
B．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生，故B正确；
C．当AB之间某处上下反射光的光程差为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹，故C错误；
D．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明被检查表面上有凸起，故D错误；
E．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹左偏说明被检查表面上有凹陷，故E正确。
答案：ABE。
12． 660 变小
解析：(1)图乙1螺旋测微器的读数为，图乙2的读数为，相邻亮条纹间的距离为，根据双缝干涉公式可得这种单色光的波长
(2)照射光的频率越高，波长越短，根据知相邻的干涉条纹间距变小．
点拨：解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式，注意单位的统一，及螺旋测微器与游标卡尺的读数区别．
13． C 大 1.5 /// 1.5 偏小 不变
解析：（1）[1]A．根据光路可逆性原理可知，光线一定会从另一侧表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射，即使P1、P2的距离较大,通过玻璃砖仍然可以看到到P1、P2的像，故A错误；
B．为减少测量误差，入射角应适当大一些，即P1、P2的连线与法线NN'的夹角应尽量大些，故B错误；
C．为了减小作图误差，将出射光线确定得更准确些，P3和P4的距离应适当取大些，故C正确；
D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角一定等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，不可能在bb'面发生全反射，故D错误。
答案：C。
（2）[2]玻璃砖的厚度越大，光线通过玻璃板的侧移量越大，测量误差越小，故为了减小误差应选用宽度大的玻璃砖来测量。
（2）[2]根据折射率定义公式有
带入数据可得玻璃砖的折射率是1.5。
（4）[4]设圆的半径为ｒ，入射角为α，则有
折射角为β，则有
玻璃的折射率则为
[5]当测得所需数据分别为1.68cm和1.12cm，则该玻璃砖的折射率数值为
（5）[6]甲同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示
实线表示实际光线，可见测量的折射角偏大，则由折射定律可知，测得的折射率将偏小。
[7]图②测折射率时，主要操作正确，测量结果与玻璃砖的形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
14．见解析
解析：水中鱼反射的光，在水面处发生了折射，折射光线向远离法线的方向偏折，我们看到的是变浅的鱼的虚像，所以叉鱼时只有瞄准鱼的下方才能叉到。
改用激光束捕鱼，应该把激光束瞄准看到的鱼，因为光路是可逆的，将激光沿我们看到鱼的光路射入水中，激光在水面同样会发生折射，从而正好射中鱼。
15．（1）；（2），×108 m/s；（3）；（4）不变
解析：（1）光路图如图所示，其中AO为入射光线，OB为折射光线
（2）由题意
又
得
设光在玻璃中的传播速度为v，由
得
（3）当入射角为45°时，介质折射率不变，由
得
（4）不变，因为折射率是由介质和入射光频率共同决定的物理量，与入射角的大小无关。
16．（1）；（2）；（3）
解析：（1）画出光路图如图所示
因为在AFD的内表面上恰好发生全反射，所以
又因为
所以
该单色光在玻璃砖中的折射率
（2）单色光在玻璃砖内传播的距离
单色光在玻璃砖内传播的速度
所以该单色光从C点射入到离开玻璃砖所用的时间
（3）光由介质射向空气，如图所示，光恰不能射出时入射角为临界角，即
由正弦定理得
解得
所以
圆弧AFD外表面上有光射出的弧长为
答案第1页，共2页
@二十一世纪教育