2020_2021学年高中物理第十三章光章末综合检测含解析新人教版选修3_4

章末综合检测(第十三章)
时间：60分钟　满分：100分
一、选择题(本题共12小题，1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题，每小题4分，共48分．)
1．关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是(　　)
A．光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理
B．光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的
C．光的干涉现象说明具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点
D．光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果
2．红光和紫光相比较，下列说法正确的是(　　)
A．红光波长大于紫光波长
B．红光频率大于紫光频率
C．在真空中传播时，红光波速大于紫光波速
D．用同一装置做双缝干涉实验，红光的干涉条纹间距小于紫光的干涉条纹间距
3．如图所示的虚线表示两种介质的界面及其法线，实线表示一束光线射向界面后发生反射和折射的光线，以下说法正确的是(　　)
A．bO可能是入射光线
B．aO一定是入射光线
C．cO可能是入射光线
D．bO不一定是反射光线
4．甲图是太阳光照射下，肥皂膜表面出现的彩色条纹；乙图是激光照射下，针尖的影子，它的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹．下列说法正确的是(　　)
A．二者都是光的衍射现象
B．二者都是光的干涉现象
C．甲是光的干涉现象，乙是光的衍射现象
D．甲是光的衍射现象，乙是光的干涉现象
5．一束复色光由空气射向一块两面平行玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b.已知a光的频率小于b光的频率，下列各图中哪个光路图可能是正确的(　　)
6．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明．两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示．M、N、P、Q点的颜色分别为(　　)
A．紫、红、红、紫
B．红、紫、红、紫
C．红、紫、紫、红
D．紫、红、紫、红
7.
如图所示，一横截面为直角三角形的三棱镜，∠B＝90°，∠C＝30°.一束与AB面成θ＝30°角的光线射向AB面，经过BC边一次反射，再从AC边射出，且出射光线的折射角为60°.则这种材料的折射率为(　　)
A.
B.
C.
D．2
8．a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示．则下述正确的是(　　)
A．a光光子的能量较大
B．b光光子的能量较大
C．在水中a光传播的速度较大
D．在水中b光传播的速度较大
9．如图所示，偏振片正对工作的液晶显示器，透过偏振片看到显示器亮度正常，将镜片转动90°，透过镜片看到的屏幕漆黑，则(　　)
A．显示器发出的光是纵波
B．显示器发出的光是横波
C．显示器发出的光是自然光
D．显示器发出的光是偏振光
10．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有(已知λ红>λ黄>λ蓝)(　　)
A．改用红光作为入射光
B．改用蓝光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离
D．增大双缝之间的距离
11．如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是(　　)
A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖
B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖
C．通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖不发生偏折
D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射
12．如图(甲)所示，某玻璃三棱镜的顶角为θ，恰好是黄光的临界角．当一束白光通过三棱镜，在光屏M上形成红橙黄绿青蓝紫的彩色光带后，把白光束的入射角i逐渐减小到零，则以下说法中正确的是(　　)
A．M屏上的彩色光带最上边的是紫光
B．在入射角i逐渐减小的过程中M上最先消失的是紫光
C．在入射角i逐渐减小到零的过程中，最后仍能射到M屏上的光的频率是最高的
D．若把三棱镜换成如图(乙)所示的平行玻璃砖，则入射角i逐渐增大的过程中在光屏上最先消失的也是紫光
二、非选择题(本题共6个小题，共52分)
13．(6分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20
mm的双缝，双缝与屏的距离为600
mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹．换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的________(填字母)，此时测量头的读数为25.70
mm，沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是________mm，紫光的波长等于________nm.
14．(8分)
用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示．
(1)在图中画出所需的光路；
(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是________，________，在图上标出它们；
(3)计算折射率的公式是n＝________.
15．(8分)在做“用双缝干涉测量光的波长”实验中．(如图所示)
(1)小勇同学应该在A物体右侧首先放________(选填“单缝”或“双缝”)．
(2)经过一系列的调试，得到了亮度较好，但不够清晰的干涉图样，为了得到更加清晰的干涉图样，应该如何调整？________(选填“左右”或“上下”)拨动拨杆．
(3)他看到的干涉图样如图甲，他想把干涉图样及分划板调为竖直方向，你认为应该如何调整？
答：________________________________________________；
若他看到的干涉图样如图乙，你认为又应该如何调整？
答：_________________________________________________.
16．(10分)一个圆柱形筒，直径为12
cm，高为16
cm.人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9
cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低点．求
(1)此液体的折射率；
(2)光在此液体中的传播速度．
17．(10分)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7
m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的最小厚度．
18．(10分)
如图所示，一根长为l＝5.0
m的光导纤维用折射率n＝的材料制成．一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出，求：
(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大．
(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少．
章末综合检测(第十三章)
1．解析：光的干涉现象和光的衍射现象都是波的特有现象，都是光波叠加的结果，光的干涉条纹是彩色的，光的衍射条纹也是彩色的，只是条纹间距特点及亮度特点不同而已．
答案：D
2．解析：不同颜色的光有不同的频率，从红光到紫光，频率依次增大，波长依次减小，故A正确，B错误；因红光的波长长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ可知，用同一装置做双缝干涉实验时，红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距，D错误；各种光在真空中传播时，速度是一样的，故C错误．
答案：A
3．解析：由反射定律可知，反射角等于入射角，入射光线和反射光线分居法线两侧；由折射定律可知，折射角与入射角不相等，且分居法线两侧．综上可知，PQ是法线，MN是界面，aO是入射光线，bO是反射光线，cO是折射光线．选项B正确．
答案：B
4．解析：竖直平面内的肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；激光通过针尖的轮廓出现明暗相间的条纹，是光波发生衍射引起的，故A、B、D错误，C正确。
答案：C
5．解析：由于a光的频率小于b光的频率，则a光在玻璃中的折射率小于b光在玻璃中的折射率，由两种单色光进入玻璃后偏折程度不同，而射出玻璃时在空气中仍然相互平行，可判定选项B正确．
答案：B
6．解析：因为玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，所以由题图可知，M、N、P、Q点的颜色分别为紫、红、红、紫，故选项A正确，选项B、C、D错误．
答案：A
7．解析：
作出光路图，如答图所示，根据几何关系和折射定律有n＝＝，可得i＝30°，n＝.
答案：B
8．解析：干涉仪的缝到屏的间距及缝间距均为确定的，不同的是干涉光的波长，根据Δx＝λ可知条纹间距大的光对应的波长大，根据c＝λf可知a光的频率小，光的能量小．
答案：BC
9．解析：由题意可知，只有当入射光的振动方向与偏振片的透振方向相同时，透射光的强度最强；若与偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，即为零，因此显示器发出的光是横波，且是偏振光，故B、D正确，A、C错误．
答案：BD
10．解析：根据Δx＝λ，要增大条纹间距Δx，将l、λ增大或将d减小均可以．红光比黄光波长大，故A选项正确；而蓝光比黄光波长小，故B选项错误；增大双缝到屏的距离l，则Δx增大，故C选项正确；增大双缝间的距离d，则Δx变小，故D选项错误．
答案：AC
11．解析：垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上，其中通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射．
答案：BCD
12．解析：n＝＝，n红答案：AB
13．解析：换成紫色滤光片后，光的波长变小，条纹间距变小，B错，条纹方向不变，C错，分划板中心刻线的位置是不变的，A错，D对；游标尺的读数为19
mm＋8×0.05
mm＝19.40
mm；根据Δx＝×(25.70－19.40)mm＝1.26
mm.根据Δx＝λ，λ＝4.2×10－7
mm＝420
nm.
答案：D　19.40　420
14．解析：(1)如图，过P1、P2作直线交AB于O，过P3、P4作直线交AC于O′，连接OO′就是光在棱镜中的光路图．
(2)如图，还需测量入射角θ1、折射角θ2.
(3)由折射定律n＝.
答案：(1)见解析图
(2)入射角θ1　折射角θ2
(3)
15．解析：(1)光由透镜会聚后先通过单缝获得线光源再通过双缝获得两相干光源，故先放单缝．
(2)左右调节拨杆使双缝和单缝平行．
(3)测量头与遮光筒一起逆时针转过一定角度；遮光筒逆时针转过一定角度(测量头不动)．
答案：(1)单缝　(2)左右　(3)测量头与遮光筒一起逆时针转过一定角度　遮光筒逆时针转过一定角度(测量头不动)
16．解析：根据题中的条件作出光路图如图所示．
(1)由图可知：sin
θ2＝，
sin
θ1＝sin
i＝.
折射率：n＝＝＝＝.
(2)传播速度：v＝＝
m/s＝2.25×108
m/s.
答案：(1)　(2)2.25×108
m/s
17．解析：由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，最小厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消．而光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化．若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：n＝＝，即λ＝，那么增透膜厚度：h＝λ＝＝
m＝1×10－7
m.
答案：1×10－7
m
18．解析：(1)由n＝可得v＝≈2.1×108
m/s.
(2)激光在光导纤维中光路图如图所示
由n＝，并结合几何知识得θ＝60°，大于临界角45°，因此发生全反射．同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端面．由于x＝OA·sin
θ，得OA＝＝
x，故光线在光导纤维中传播的距离为s＝l.因此该激光在光导纤维中传播所经历的时间t＝≈2.7×10－8
s.
答案：(1)2.1×108
m/s　(2)2.7×10－8
s
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