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B卷

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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
B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．下列现象中属于光的干涉现象的是（　　）
A．儿童玩具泡泡机喷出的气泡呈现彩色
B．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清
C．激光测距雷达可以利用激光测量很远目标的距离
D．让一束太阳光通过三棱镜后在光屏上看到彩色条纹
2．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，某同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在毛玻璃屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。下列改动可能会实现这个效果的是（　　）
A．仅将滤光片向右移动靠近单缝
B．仅减小双缝间的距离
C．仅增大双缝与毛玻璃屏间的距离
D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片
3．如图是一个用折射率 n=2.4 的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°，现有一束光垂直入射到棱镜的 AB 面上， 则（ ）

A．光在介质中的传播速度为0.8×108m/s
B．光在介质内会发生三次全反射
C．与入射时相比，光从介质中射出时可能偏转了60°
D．若将入射光沿AB面平行下移，光可能垂直AD面射出
4．在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，一同学经调节后使单缝和双缝在竖直方向相互平行，分别用间距d1=0.20mm和d2=0.25mm的双缝来完成实验，其它条件不变，该同学用间距为d1的双缝观察到的干涉条纹是（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，一条红色光线和一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿方向射出，下列说法正确的是（　　）
A．光线是红光，光线是紫光
B．光线比光线穿过玻璃柱体所需时间长
C．将光线顺时针转动到与光线重合，O点的透射光线一定会变为两条
D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由光线变为光线，相邻干涉亮条纹间距变小
6．为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（　　）
A． B． C． D．
7．如图甲所示，用折射率为的玻璃做成内径为R、外径为、长为L的半圆环柱体。一束平行光射向此半圆环柱体的外表面，且与主截面的对称轴平行，如图乙所示，不计多次反射。则半圆环柱体内表面有光线射出的区域的面积是（　　）

A． B． C． D．
评卷人得分
二、多选题
8．一束复色光由空气斜射向平行玻璃砖，入射角为θ，从另一侧射出时分成a、b两束单色光，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．在该玻璃中a光的传播速度比b光的大
B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大
C．a光比b光更容易发生明显的衍射现象
D．增大θ（θ<90°），a、b两束光可能不会从另一侧射出
E．a光从该玻璃射向空气时的临界角比b光的大
9．在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按如图所示安装在光具座上，单缝a保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝b，并使单缝与双缝保持平行，调节实验装置使光屏上出现清晰干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，看到彩色的干涉条纹
B．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
C．若测得5个亮条纹中心间的距离为x，则相邻两条亮条纹间距
D．光通过单缝a发生衍射，再通过双缝b发生干涉，可认为是从单缝通过多列频率相同且相位差恒定的光波，在屏上叠加形成的
10．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，使用波长为的激光作为入射光源，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为。下面关于激光和双缝干涉实验的叙述正确的是（　　）
A．频率不同的激光在相同介质中的折射率不同
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
D．双缝干涉实验中，屏上P点出现的应是明条纹
E．若改用波长为的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将变宽
11．如图所示，矩形ABCD为一玻璃砖的截面，、。该截面内一条单色光线a从A点射向BC中点E，刚好在BC发生全反射并直接射向D点。该单色光的另一条与AE平行的光线b从AB上的P点（未画出）折射进入玻璃砖，光线经BC反射后直接射向CD的中点F。已知真空中光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖的折射率为 B．光线b第一次打在BC面上时发生全反射
C．光线b第一次打在CD面上时发生全反射 D．光线b第一次从P点传播到F点用时为
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．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，可以采取的方法是
A．换用紫色的滤光片 B．换用红色的滤光片
C．使光源离双缝距离近一些 D．使光屏离双缝距离远一些
13．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如下图所示。
（1）（单选）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：
A．灯丝、单缝和双缝之间放置无要求 B．干涉条纹的间距与双缝之间的距离无关
C．干涉条纹的间距与双缝到屏之间距离无关 D．干涉条纹的间距与光的波长有关
以上几点中，你认为正确的是 。（填选项字母）
（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为 mm。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距时，测量值 实际值（“大于”“小于”或“等于”）。
评卷人得分
四、解答题
14．如图所示，等腰三角形ABD为某透明介质的横截面，∠A=120°，O为BD边的中点，位于O点处的点光源在透明介质内向各个方向发射光线，其中射到AD边上中点E的光线恰好发生全反射．已知BD边长为2L．求：
①透明介质的折射率n；
②透明介质的三个截面上有光线出射的区域的长度(折射处不考虑反射)．
15．如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ΔABC，腰长为a，∠A=90°．一束细光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的中点，光进入核镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．试求：
①该棱镜材料的折射率n．
②光从AB边到AC边的传播时间t（已知真空中的光速为c）．
16．如图所示，△ABC为直角三角形棱镜的横截面，∠ABC＝30°。有一细光束MN射到AC面上，且MN与AC面的夹角也为30°，该光束从N点进入棱镜后再经BC面反射，最终从AB面上的O点射出，其出射光线OP与BC面平行。
（1）作出棱镜内部的光路图（不必写出作图过程）；
（2）求此棱镜的折射率；
（3）若AC边长为l，N点为AC边中点，求光线在玻璃中传播的时间。（已知光速为c）
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
解析：A．儿童玩具泡泡机喷出的气泡呈现彩色是因为薄膜干涉，属于光的干涉现象，A正确；
B．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象造成的，B错误；
C．激光测距雷达可以利用激光测量很远目标的距离是因为激光方向性好的特点，利用了光的直线传播，C错误；
D．白光通过三棱镜后在光屏上出现彩色条纹是光的折射产生的色散现象，D错误。
答案：A。
2．D
解析：A．滤光片的作用是得到相干光源，靠近单缝和远离单缝不影响干涉，A错误；
BC．双缝干涉两相邻亮条纹的间距为
仅减小双缝之间的距离d或仅增大双缝与毛玻璃屏间的距离，条纹间距都会变大，B错误；
D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片，滤光片射向双缝等的光的波长λ减小，根据
可知，条纹间距减小，D正确。
答案：D。
3．C
解析：A．光在介质中的传播速度为
故A错误；
C．根据全反射临界角公式得
所以
根据几何知识，光线在CD边的入射角为30°，发生全反射，在AB边的入射角为60°，发生全反射，然后垂直BC边射出。光路如图

与入射时相比，光从介质中射出时偏转了60°，故C正确；
BD．若将入射光沿AB面平行下移，如图所示，光线在和面上均发生全反射，由几何关系可判断光线最终从面垂直射出，故入射光线和最终出射光线夹角为

故光在介质内不会发生三次全反射。故B错误；若将入射光沿AB面平行下移，光不可能垂直AD面射出。故D错误；
答案：C。
4．C
解析：根据 ，d越小，条纹越宽；因为单逢和双缝在竖直方向相互平行，所以条纹沿竖直方向。
答案：C。
5．B
解析：A．由图看出，两束光在O点的折射出空气的折射角相同，A光的在玻璃中的入射角小于B光再玻璃中的入射角，由折射定律分析得知，玻璃对AO光的折射率大于对BO光的折射率，则AO光线是紫光，BO光线是红光，A错误；
B．由
可知，AO光线在玻璃中传播速度较小，所以AO光线较BO光线穿过玻璃砖所需时间长，B正确；
C．由
可知，紫光的临界角小于红光，故将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合时，紫光可能发生全反射，则出射光线只有一条，C错误；
D．根据双缝干涉条纹间距公式
若L和d不变时，入射光由波长较短的紫光改为波长较长的红光，干涉条纹间距变大，D错误。
答案：B。
6．B
解析：
光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，由几何关系可知入射角为，反射角为有则
所以B正确；ACD错误；
答案：B。
7．D
解析：设光线射入外表面，沿ab方向射向内表面，刚好发生全反射

由
解得
在中，有
由正弦定理得
解得
由
解得
又因为
所以
当射向外表面的入射光线的入射角小于
时，这些光线都会射出内表面，所以半圆环柱体内部有光线射出的区域的面积是
答案：D。
8．ACE
解析：AB．由题图可看出，光线通过平行玻璃砖后，a光的偏折程度较小，b光的偏折程度较大，说明该玻璃对a光的折射率小于b光的折射率，由
可知，在该玻璃中a光的传播速度比b光的大，但在真空中的传播速度相同，都为c，故A正确，B错误；
C．a光的折射率较小，频率较低，波长较长，则a光比b光更容易发生明显的衍射现象，故C正确；
D．由几何关系知光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理可知，光一定能从另一侧射出，故D错误；
E．由
可知，由于该玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，所以a光的临界角更大，故E正确。
答案：ACE。
9．AD
解析：A．滤光片的作用是让白光变成单色光，取走滤光片，则是两束白光的干涉，光屏上会出现彩色的干涉条纹，A正确；
B．若将滤光片由绿色换成红色，由于红色光的波长较大，根据
可知光屏上相邻两条暗纹中心的距离变大，B错误；
C．若测得5个亮条纹中心间的距离为x，则相邻两条亮条纹间距为
C错误；
D．光通过单缝a发生衍射，再通过双缝b发生干涉，可认为是从单缝通过多列频率相同且相位差恒定的光波，在屏上叠加形成的，D正确。
答案：AD。
10．ACE
解析：A．频率和折射率有关，频率不同，折射率不同，频率越高，折射率越大，故A正确；
B．频率相同的激光在不同介质中，频率不变，但波速不同，由v=λf知，波长也不同，真空中波长最长，其它介质中波长小于真空中波长，故B错误；
C．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故C正确；
D．当光屏上的点到双缝的路程差是半波长的偶数倍，出现明条纹；路程差是半波长的奇数倍，出现暗条纹；屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10-7m，则
3是奇数，故在P点出现暗条纹，故D错误；
E．根据知，波长变大，则条纹间距变宽，故E正确。
答案：ACE。
11．BD
解析：A．设玻璃砖的折射率为n，根据几何关系可知该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角C满足
解得
n=2
故A错误；
BC．如图所示，设光线b在AB面的折射角为α，则根据折射定律有
解得
根据几何关系可知光线b在BC面的入射角的正弦值等于cosα，并且
所以光线b第一次打在BC面上时发生全反射。
同理可知光线b在CD面的入射角等于α，并且
所以光线b第一次打在CD面上时不能发生全反射，故B正确，C错误；
D．光线b第一次从P点到F点的传播距离为
光线b在玻璃砖中的传播速度为
光线b第一次从P点传播到F点用时为
故D正确。
答案：BD。
12．BD
解析：由于干涉条纹间距为：可知，为了使干涉条纹的间距变宽，可以换用波长较长的红色滤光片，也可以使光屏离双缝距离远一些．故BD正确．
13． D 0.700/0.701/0.699 大于
解析：（1）[1]A．在用狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的干涉现象时狭缝必需与灯丝平行，这时干涉条纹与狭缝平行，故A错误；
BCD．根据干涉条纹的间距公式可知，干涉条纹的间距与双缝之间的距离、双缝到屏之间的距离以及光的波长均有关，故BC错误，D正确。
答案：D。
（2）[2]螺旋测微器的读数为
（3）[3]如果测量测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何关系知三角形中斜边最长，故干涉条纹的间距的测量值偏大。
14．①2②
解析：①由几何关系可知，射到AD边上中点的光线的入射角为临界角，
由全反射公式 ，解得；
②作图可知，从光源射到之间的光线，入射角均小于30°，即之间有光线出射，光线在点全反射后，垂直边出射，假设出射点为，根据前面的分析可知，间无光线入射，间有光线入射，并且能够从间出射，三个截面上有光线出射区域的长度为．
15．① ②
解析：①设光从AB边射入时，折射角为α，射到AC面上N点时，入射角为β，光路图如图所示：
根据折射定律
光在AC边上恰好全反射：sin β=
根据几何关系α+β=90°，联立解得：
②由图中几何关系可得MN之间的距离为：x=
由（1）可解得：sinα=
用表示光在棱镜内的传播速度v=
光从AB边到AC边的传播时间为：
16．（1）；（2）；（3）
解析：（1）如图所示光路
（2）设光在N点的入射角为i，折射角为r，光在Q点的入射角为，则光在Q点的反射角为，在O点的入射角为r，折射角为i，由几何关系得
在三角形BOQ中,其中∠B=30°
联立可得
i=60°，r=30°
由折射定律知，三棱镜材料的折射率
（3）
由几何关系可知
，，
由几何关系可知
∠BQO=30°=∠B
故三角形BOQ为等腰三角形，可得
解得
答案第1页，共2页
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