章末素养测评(四)
1.B [解析] 发生多普勒效应是因为波源和观察者之间的相对位移发生了变化,并不是波源的频率发生了变化,故A项错误;由于反射光是偏振光,拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一片偏振滤光片可以减小玻璃表面反射光的强度,故B项正确;激光切割金属利用了激光亮度高、能量大的特点,故C项错误;光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉现象,故D项错误.
2.A [解析] 薄冰中间所夹的空气薄层相当于一层薄膜,光在此空气薄层上形成薄膜干涉,呈现彩色花纹,故选A.
3.B [解析] 光在自行车后尾灯内部发生了全反射,因此看起来特别明亮,故选B.
4.A [解析] 根据n=,可知,三束光的入射角相同,折射角关系为rB>rC>rD,可知折射率关系为nBvC>vD,因在玻璃内的传播距离xB5.C [解析] 用激光束照射圆孔和不透明圆板后,圆孔形成明暗相间的、不等亮、不等间距的圆环,不透明圆板背后阴影中心有一个亮斑,则知甲图是光线射到圆孔后的衍射图样,乙图是光线射到圆板后的衍射图样,故C正确,A、B、D错误.
6.D [解析] 棱镜对光线的折射率为n==,光线在O点恰好发生全反射,入射角等于临界角C,则有sin C==,则光束在棱镜中传播的距离为s=+R=R,则传播时间为t==,故选D.
7.B [解析] 屏上的P点为中央亮条纹,说明P点到两狭缝的距离差等于0,Q为第一级亮条纹,说明Q点到a、b两狭缝的距离差等于波长的一倍,用波长为1.5λ的光实验时,P点到两狭缝的距离差仍为0,所以P点还是亮条纹,Q点到两狭缝的距离差仍为λ,所以Q点既不是亮条纹也不是暗条纹,在第一级暗条纹和第一级亮条纹之间,可知,第一级亮条纹向上稍微移动一些,故A错误,B正确;用波长为的光实验时,Q点到两狭缝的距离差仍为λ,且该距离差等于波长的两倍,此时Q点为第二级亮条纹,所以P、Q间还有一条亮条纹,故C、D错误.
8.ACD [解析] 三个图均为衍射图样,故A正确,B错误;由前两个图样比较可知,入射光的频率相同,狭缝越窄,中央亮纹的宽度越宽,故C正确;红光的波长大于蓝光的波长,由第一个和第三个图样比较可知,狭缝宽度不变,入射光的波长越长,中央亮条纹越宽,故D正确.
9.CD [解析] 用相机拍摄水中的鱼,可通过镜头表面的增透膜减弱玻璃表面的反射光影响,而不是水面反射光的影响,故A错误;光线从空气折射进入鱼眼,如图所示,水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中,若入射角等于90°,根据折射定律得n==,可知此时折射角最大,最大的折射角r=arcsin,所以在水中的鱼看来,岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,圆锥的顶角θ=2r=2arcsin,故B错误;光从一种介质进入另一种介质,频率不变,所以太阳光进入水中前后频率保持不变,故C正确;只要是光,从一种介质进入另一种介质都要发生折射,所以用激光枪射击水中的鱼,为了提高命中率,在射击时应瞄准看到的鱼,故D正确.
10.BC [解析] 画出光路图,由于红光经过左边中点E,又经过右边中点F,根据对称性可知,红光从AB边进入玻璃砖后射到BC边的中点G,发生全反射,平行于BC边射出,同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率,所以绿光在E点的出射角小于红光在E点的出射角,通过光路图,容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方,A错误;射出玻璃砖时,由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等,所以绿光出射光线也平行于BC边,B正确;设光在E点折射角为 γ,根据折射定律有n=,设AB与CF'间的距离为d,则光在玻璃砖内传播的时间t==,因为n绿>n红>1,所以2γ绿<2γ红<90°,绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光的长,C项正确,D项错误.
11.(1)B (2)E F E (3)2.76 mm 11.16 mm 5.6×10-7
[解析] (1)调节仪器的A部件是为了保证单缝与双缝相互平行,故选B.
(2)因为单色光的干涉条纹与单缝和双缝都平行,应沿竖直方向,分划板中心刻度应对准干涉条纹的中心,故选E和F.根据Δx=λ,可知d越小,则条纹间距越大,所以对应于d1的是E.
(3)图甲对应的读数为2 mm+38×0.02 mm=2.76 mm,图乙对应的读数为11 mm+8×0.02 mm=11.16 mm,则条纹间距为2.80 mm,根据Δx=λ,可计算出λ=5.6×10-7 m.
12.(1)C (2) (3)不变 (4)1.6
[解析] (1)用玻璃砖界面当尺子画界面会增大实验误差,且容易损坏玻璃砖,故A错误;即使玻璃砖的前后两个侧面不平行,但只要操作正确,也不会产生误差,故B错误;插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些,这样可以减小确定光线方向时产生的误差,故C正确.
(2)由几何知识可得,光在玻璃砖中传播的距离为s=,光在玻璃砖中的速度为v==,联立可得,光通过平行玻璃砖的时间t==.
(3)用插针法“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律n=,如图所示
实线表示玻璃砖向上平移后实际的光路图,虚线表示作图光路图,由图可看出,画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等,由折射定律可知,测出的折射率没有变化,即测出的n值将不变.
(4)根据折射率定义式可得n====1.6.
13.(1)37° (2)1.4 m
[解析] (1)n=
解得β=37°
(2)影长l=btan (90°-α)+atan β=1.4 m
14.(1) (2)
[解析] (1)光路图如图所示
因光线恰好未从AB面射出,所以AB面入射角为临界角C,根据反射定律和几何关系有sin C==
得C=53°
由sin C=
得n=
(2)光路图如图所示
设OB面入射角、折射角分别为θ1、θ2,由几何关系和折射定律得
θ2=180°-2C-θ=30°
n=
解得sin θ1=
15.(1) (2)π
[解析] (1)从灯盘发出的竖直向上的光垂直穿出水面时,所用路程最短,即用时最短.红光在水中的传播速度为v==c
则最短时间为t==
(2)设N端红光在水面上的A点恰好发生全反射,光路图如图所示,则
sin C==
解得C=45°
由几何关系,有NB=htan C=h
则总面积为S=π=π章末素养测评(四)
第四章 光
(本试卷满分100分,考试时间75分钟)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.下列说法正确的是 ( )
A.发生多普勒效应是因为波源的频率发生了变化
B.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一片偏振滤光片可以减小玻璃表面反射光的强度
C.激光切割金属利用了激光相干性好的特点
D.光学镜头上的增透膜是利用了光的折射现象
2.利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像(图甲),其中有一种“彩虹”雪花,中间部分有一个夹有空气的薄冰层,呈彩色花纹(图乙),这是由于 ( )
A.光的干涉 B.光的衍射
C.光的偏振 D.小孔成像
3.[2025·华南师范大学附属中学月考] 如图甲所示,自行车后尾灯本身并不发光,但夜晚在灯光的照射下会显得特别明亮,研究发现尾灯内部是由折射率较大的实心透明材料制成,结构如图乙所示,当光由实心材料右侧面垂直入射时,自行车尾灯看起来特别明亮的原因是 ( )
A.光的折射
B.光的全反射
C.光的干涉
D.光的衍射
4.[2025·湖北武汉期末] 如图所示,OBCD为圆柱体玻璃的横截面.一束由三种不同频率的光组成的复色光,沿AO方向从真空射入玻璃后,从B、C、D三个不同的点射出,对应在玻璃中的传播时间分别为t1、t2、t3.下列说法正确的是 ( )
A.t1B.t1=t2=t3
C.t1>t2>t3
D.t1=t3>t2
5.某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后,分别得到如图所示的衍射图样,据此可以判断出 ( )
A.甲、乙图都是光线射到圆孔后的衍射图样,甲图中孔的直径较大
B.甲、乙图都是光线射到圆板后的衍射图样,乙图中板的直径较大
C.甲图是光线射到圆孔后的衍射图样,乙图是光线射到圆板后的衍射图样
D.乙图是光线射到圆孔后的衍射图样,甲图是光线射到圆板后的衍射图样
6.[2025·北师大附中月考] 用玻璃制成的一块棱镜的截面图如图所示,其中ABOD是矩形,OED是半径为R的四分之一圆,O为圆心,OB长为.一束光线从AB面上以入射角θ1射入棱镜后,恰好在O点发生全反射后从圆弧面射出,光路图如图所示.已知光在空气中的传播速度为c,在棱镜中的传播速度为c,则该光束在棱镜中传播的时间为 ( )
A. B.
C. D.
7.在利用双缝干涉实验测波长时,用波长为λ的单色光实验,屏上的P点为中央亮条纹,Q点为第一级亮条纹,如图所示.则下列说法正确的是 ( )
A.用波长为1.5λ的光实验时,P、Q一定为亮条纹
B.用波长为1.5λ的光实验时,第一级亮纹向上稍微移动一些
C.用波长为的光实验时,Q点为暗条纹
D.用波长为的光实验时,P、Q间没有亮条纹
二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分.在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
8.[2025·广东佛山期末] 如图所示分别为红光、蓝光经过狭缝装置得到的三个图样,下列说法正确的是 ( )
A.三个图均为衍射图样
B.三个图均为干涉图样
C.入射光的频率相同,狭缝越窄,中央亮纹的宽度越宽
D.狭缝宽度不变,入射光的波长越长,中央亮条纹越宽
9.[2024·河北正定中学月考] 如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景,已知水对光的折射率为n,以下说法正确的是 ( )
A.用相机拍摄水中的鱼,可通过镜头表面的增透膜减弱水面的反射光影响
B.在水中的鱼看来,岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里,圆锥的顶角θ=arcsin
C.太阳光进入水中前后频率保持不变
D.用激光枪射击水中的鱼,为了提高命中率,在射击时应瞄准看到的鱼
10.[2024·湖南长沙一中高二月考] 某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形,如图所示,一束由红、绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后,两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖,其中的红光的射出点是CD边中点F.除了全反射,不考虑光在玻璃砖内的多次反射,则下列说法正确的是 ( )
A.绿光在CD边的出射点在F点下方
B.绿光在CD边出射的方向与BC平行
C.绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长
D.绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
11.(6分)(1)(1分)小萌同学正在用双缝干涉实验仪测量光的波长,在光具座上正确安装好仪器后,他在测量端观察的同时,不断调节仪器的A部件(如照片所示),这样做的目的是 ;
A.使各部件的中心在同一直线上
B.使单缝与双缝相互平行
C.使观察到的图样呈现在视野中央
(2)(2分)若该同学分别用间距d1=0.20 mm和d2=0.25 mm的双缝来完成实验,你认为在测量头内观察到单色光的干涉条纹是 和 (填选项),其中对应双缝间距d1的是 (填选项);
A B C D E F
(3)(3分)某同学使用间距为0.20 mm的双缝进行实验,调节双缝与屏之间的距离至100.00 cm,当十字叉丝与第k个亮条纹中心重合时,测量头刻度如图甲所示(已加箭头标注),对应的读数为 ,当十字叉丝与第(k+3)个亮条纹中心重合时,测量头刻度如图乙所示(已加箭头标注),对应的读数为 ,单色光的波长为 m(结果保留三位有效数字).
12.(10分)[2024·浙江湖州中学高二月考] 甲、乙两位同学利用“插针法”来测量平行玻璃砖折射率.
(1)(2分)甲同学用如图甲所示的装置进行实验,为了减小误差,下列操作正确的是 ;
A.没有刻度尺时,可以将玻璃砖界面当尺子画界线
B.玻璃砖的前后两个侧面务必平行
C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)(2分)甲同学测得θ1、θ2、及平行玻璃砖宽度d(真空中光速为c),光通过玻璃砖的时间为 (用所测得的物理量表示);
(3)(3分)甲同学正确画出玻璃砖的两个折射面aa'和bb'后,不慎移动玻璃砖,使它向上平移了一点(如图丁所示),之后插针等操作都正确无误,并仍以aa'和bb'为折射面画光路图,所得折射率n的值将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)(3分)乙同学完成光路图后,以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO'延长线于C点,过A点和C点作法线的垂线,与法线的交点分别为B点和D点,如图乙所示.用刻度尺分别测量CD的长度x和AB的长度y,改变入射角,得到多组x和y的数据.作出y x图像,如图丙所示.可计算得玻璃砖的折射率为 .
13.(10分)如图所示,一根长直棒AB竖直地插入水平池底,水深a=0.8 m,棒露出水面部分的长度b=0.6 m,太阳光斜射到水面上,与水面夹角α=37°,已知水的折射率n=,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)(4分)太阳光射入水中的折射角β;
(2)(6分)棒在池底的影长l.
14.(16分)[2025·安徽合肥一中月考] 如图所示,AOB是某新型材料制成的透明砖块的横截面图,其顶角θ=44°,今有一细束单色光在横截面内从OB边上的D点射入砖块,光线直接到达AB面且恰好未从AB面射出.经AB反射后垂直OA的方向从E点射出砖块,已知OE=OA,cos 53°=0.6,试求:
(1)(6分)透明砖块对光线的折射率n;
(2)(10分)光线从OB射入时入射角的正弦值.
15.(18分)[2024·黑龙江哈尔滨三中月考] 某广场有一个喷泉,喷泉底部装有五颜六色的彩灯,如图所示.如果彩灯为一个直径MN=a的圆形水平灯盘,放置在水池底部,灯盘到水面的距离为 h,水池面积足够大.已知灯盘发出的红光在水中的折射率为n=,真空中的光速为c,求:
(1)(8分)灯盘发出的红光射出水面的最短时间;
(2)(10分)灯盘发出红光时,能直接射出水面的面积.
