上海市丰华高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：光的波动性 章末综合复习测评（含解析）

光的波动性
1．如图所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上透射光的强度最大，下列说法正确的是（　　）
A．此时A、B的透振方向垂直
B．将A绕OO′轴旋转时，屏上透射光的强度几乎为零
C．将B绕OO′轴旋转时，屏上透射光的强度几乎为零
D．将A、B同时绕OO′轴反方向旋转时，屏上透射光的强度几乎为零
2．一三棱镜截面如图所示，∠C=90°，∠B=60°，AC面涂有反光涂层。一细束光从O垂直AB边射入棱镜，经AC面反射到BC面，在BC面上恰好发生全反射。则该棱镜的折射率为（ ）
A． B． C． D．2
3．光在某种介质中传播的速度为，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为
A． B． C． D．
4．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧 上的光，则上有光透出的部分的弧长为（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面。已知材料的折射率nPA．从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线在同一条直线上
B．从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线平行
C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于θ
D．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ
6．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
7．如图所示，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。下列说法正确的有（　　）
A．D发出的光照射到CB界面时不会发生全反射
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
8．高精度全息穿透成像探测仪利用电磁波穿透非金属介质，探测内部微小隐蔽物体并对物体成像，只有分辨率高体积小、辐射少，应用领域比超声波更广。关于电磁波和超声波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波和超声波均能发生偏振现象
B．电磁波和超声波均能传递能量和信息
C．电磁波和超声波均能发生干涉和衍射现象
D．电磁波和超声波均需依赖于介质才能传播
E.电磁波由空气进入水中时速度变小，超声波由空气进入水中时速度变大
9．水面下深h处有一点光源，发出两种不同颜色的光a和b，光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为a光构成的圆环。若b光的折射率为n，下列说法正确的是 (选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得 5 分；每选错1个扣3分，最低得分为 0分）。
A．在水中，a光的波长比 b光小
B．水对a光的折射率比 b光小
C．在水中，a光的传播速度比b光大
D．复色光圆形区域的面积为
E. 用同一装置做双缝干涉实验， a光的干涉条纹比 b光窄
10．下列各种说法中正确的是________
A．用于识别假币的验钞机在验钞时，发出的光是红外线
B．现在所用光导纤维在传递通讯信号时利用了光的全反射原理
C．在同一池水中，黄光的传播的速度要比红光传播的速度慢
D．手机在通话时能听到声音，是因为手机除了能接收电磁波外又能接收声波
E.光的衍射说明光在传播过程中可以发生弯曲
11．如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光(　　)

A．红光在玻璃中传播速度比蓝光大
B．从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光
C．从a、b两点射出的单色光不平行
D．从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC
12．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是（ ）
A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B．用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．a光在水中的临界角大于b光在水中的临界角
13．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图1所示，已知单缝与双缝的距离L1=60mm，双缝与屏的距离L2=700mm，单缝宽d1=0.10mm，双缝间距d2=0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，（如图2所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。
A．分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图3所示，则对准第1条时读数x1=________mm，对准第4条时读数x2=________mm，相邻两条亮纹间的距离Δx=________mm。
B．计算波长的公式λ=_________；求得的波长值是________nm。
14．在用双缝干涉测光的波长的实验时：
（1）实验装置如图1所示，已知单缝与双缝间的距离L1 ，双缝与屏的距离L2 ，单缝宽d1 ，双缝间距d2 ．用测量头测量条纹间距时，采用累积的方法进行小量放大，将相邻6条亮纹依次标记为：第1条、第2条......第6条，测得第1条亮纹中心到第6条亮纹中心间的距离，并计算出相邻的两条亮纹中心间的距离△x，由此可以得出这次实验中所测得的单色光波长的表达式为λ=_________．（用本题中提到的字母表示）
（2）某同学在屏上察到图2中（甲）图所示的条纹，之后他进行了某项操作，观察到的条纹变为（乙）图所示．则他进行的操作可能是________．
A．将蓝色滤光片换为红色滤光片
B．减小了双缝与屏的距离
C．换了一个双缝间距更小的双缝
D．将单缝向左移动一小段距离
15．一个长方形透明物体横截面如图所示，底面AB镀银，（厚度可忽略不计），一束光线在横截面内从M点的入射，经过AB面反射后从N点射出，已知光线在M点的入射角α=53°，长方形厚度h=2cm，M、N之间距离s=3cm。求：
(1)画出光路图，并求透明物体的折射率；
(2)若光速为c=3.0×108 m/s，求光在透明物体中传播时间。
16．半径为R的半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，O为同心，光线I沿半径方向从a点射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射，另一条光线Ⅱ平行于光线I从最高点b射入玻璃砖后，在底边MN上的d点射出。若测得Od=，不考虑光线在玻璃砖中的反射，求该玻璃砖的折射率及光线Ⅱ在玻璃中的传播时间。（结果用根号表示）
17．一足够长宽为L的长方体透明介质与右侧的荧光屏平行放置，其右表面距离荧光屏的距离也为L，在透明介质的左侧L处有一点光源S，该光源在荧光屏上的投影点为O，点光源S发出一细光束，光束与透明介质表面呈=45°，细光束经透明介质折射后射到荧光屏上的A点，经测量可知AO两点之间的距离为，已知光在真空中的速度为c。求：
(1)该透明介质的折射率大小为多少？
(2)细光束从发射到射到荧光屏上的时间为多少？
18．如图所示，一半径为R=30.0cm，横截面为六分之一圆的透明柱体水平放置，O为横截面的圆心，该柱体的BO面涂有反光物质，一束光竖直向下从A点射向柱体的BD面，入射角i=45°，进入柱体内部后，经过一次反射恰好从柱体的D点射出。已知光在真空中的速度为c=3.00×108m/s，sin37.5°=0.608，sin 45°=0.707，sin 15°=0.259，sin22.5°=0.383，试求：（结果保留3位有效数字）
(1)透明柱体的折射率；
(2)光在该柱体的传播时间t。
参考答案
1．D
【解析】
A．光是横波，振动方向和传播方向相互垂直，要使屏上透射光强度最大，AB的偏振方向一定是平行的，故A错误；
BC．只要将AB中的任意一个旋转，还有部分光透射到屏上，故BC错误；
D．将A、B同时绕OO′轴反方向旋转时，此时两偏振片垂直，屏上透射光的强度均达最弱，几乎为零，故D正确。
故选D。
2．C
【解析】
做出光路图，如图所示
根据几何关系，光线到达AC面的入射角为α=30°，则反射角为，根据几何关系，光线在BC面的入射角为i=60°，因为光线在BC面上恰好发生全反射，则
故C正确， ABD错误。
故选C。
3．C
【解析】
由公式得：介质折射率；正好发生全反射，则有，所以，C正确．
【点睛】由于光是从介质射向空气，所以在折射定律公式中，折射率应该是折射角的正弦与入射角的正弦相比.当恰好发生全反射时的入射角叫临界角．
若是光是从空气射向介质则折射率应该是入射角的正弦与折射角的正弦相比.光的全反射必须从光密介质进入光疏介质，同时入射角大于临界角．
4．B
【解析】
根据折射定律有：
可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式：
得临界角为45°，如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为：
180°-（120°+45°）=15°
所以A到D之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为：
90°-（30°+15°）=45°
所以有光透出的部分的弧长为。
故选B。
【点睛】
5．D
【解析】
作出光路图，如图所示，由题意可知，光线垂直射入Q，根据折射定律有：nP=，nQ=，因为
nP＜nQ
β=r
所以
＜i
则出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ，故D正确，ABC错误。
故选D。
6．D
【解析】
A．小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A错误；
B．由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B错误；
CD．光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C错误，D正确．
7．AC
【解析】
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正确；
B．由题，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发出的垂直于BC以下部分的光不能射出界面，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，在上边的界面处的入射角等于，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。
故选AC。
8．BCE
【解析】
A．电磁波是横波，能发生偏振现象，而超声波是纵波，不能发生偏振，故A错误；
B．电磁波和超声波均能传递能量和信息，故B正确；
C．干涉和衍射是一切波特有的现象，电磁波和超声波均能发生干涉和衍射现象，故C正确；
D．电磁波在真空中能传播，超声波需依赖于介质才能传播，故D错误；
E．电磁波由空气进入水中时速度变小，超声波由空气进入水中时速度变大，故E正确。
故选BCE。
9．BCD
【解析】
ABC项：a光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，知a光的临界角较大，根据，知a光的折射率较小，再由，可知，在水中，a光的波长比b光大，故A错误BC正确；
D项：依据，结合几何关系，可知，，而复色光圆形区域的面积为，故D正确；
E项：a光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹与波长成正比，可知相同条件下，a光干涉条纹比b光宽，故E错误。
10．BCE
【解析】
A．验钞机发出的是紫外线，紫外线能使钞票上的荧光物质发光，故A错误；
B．现在所用光导纤维在传递通讯信号时利用了光的全反射原理，故B正确；
C．由于黄光的频率大于红光的频率，故水对黄光的折射率大于水对红光的折射率，根据公式可知红光在水中传播的速度大于黄光在水中的速度，故C正确；
D．手机只能接收电磁波，不能接受声波，故D错误；
E．光发生衍射，说明光能绕过比较小的障碍物，故E正确。
故选BCE。
11．ABD
【解析】
红光的折射率小于蓝光的折射率，由公式分析得知，红光在玻璃中传播速度比蓝光大．故A正确．红光的折射率小于蓝光的折射率，光线经过三棱镜ABC后红光的偏折角小于蓝光的偏折角，进入三棱镜CBA后，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光．故B正确．根据光路可逆性原理，分析可知：从a、b两点射出的单色光仍平行，而且平行于BC．故C错误，D正确．故选ABD．
点睛：本题运用光路可逆性原理分析出射光线与入射光线方向关系是关键．对于两种色光的折射率大小要牢固掌握．
12．AD
【解析】
由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，所以根据折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，则知a光的波长大，根据可知用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故A 正确；无论用什么单色光做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都不是均匀的，故B错误；因为a光的折射率小于b光，根据可知在水中a光的速度比b光的速度大，故C错误；根据可知在水中a光的临界角大于b光的临界角，故D 正确。
故选AD．
13．（1）2.190，7.868
（2），676
【解析】试题分析：（1）螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．
（2）根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ，求出波长．（1nm=10﹣9m）．
解：（1）测第一条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为：x1=0.01×19.0=0.190mm，所以最终读数为2.190mm．
测第二条时固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为：x2=0.01×36.8=0.368mm，所以最终读数为7.868mm．
△x===1.893mm；
（2）根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ，得：λ==．
代入数据得：λ==676nm．
故答案为：（1）2.190，7.868 （2），676．
【点评】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．
根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ．
14． AC
【解析】
（1）干涉用到的是双缝间距以及双缝与屏的距离，故根据公式可得
请在此填写本题解析!
（2）通过比较可知亮条纹间的宽度增大，故将蓝色滤光片换为红色滤光片，波长变成，根据可知亮条纹宽度增大，A正确；减小了双缝与屏的距离，即L减小，所以亮条纹宽度减小，B错误；换了一个双缝间距更小的双缝，即d减小，故亮条纹间距增大，C正确；将单缝向左移动一小段距离，对两条纹间的距离变化没有影响，故D错误．
15．(1) ，；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
光路图如图所示
由几何知识可得：
故可得
根据折射定律
可得
(2)根据 ，可得
由几何知识可得
故光在透明物体中传播时间为
16．；
【解析】
【分析】
【详解】
设光线Ⅱ的入射角和折射角分别为i和r，在中
即
由折射定律有
即
又因为光线Ⅰ与光线Ⅱ平行，且在O点恰好发生全反射，有
所以
从而得到
光在玻璃中的传播的速度为
光线Ⅱ在玻璃中的传播时间为
得
17．(1)；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)作出光路图如图所示
入射角为，设折射角为，光束从透明介质出射时偏离入射点距离为，则有
则有
由折射定律
(2)细光束在透明介质中的速度
由几何关系有
解得
光束在空气中的传播时间为
因此光束从发射到射到荧光屏上的时间为
18．(1)1.16；(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)如图所示：
根据反射成像的对称性，可知
折射角为
由折射定律得
代入数据解得
(2)根据折射定律可得
光在该柱体的传播
光在该柱体的传播时间
代入数据得