第十三章 光 单元自测卷 Word版含解析

2020-2021学年高二物理人教版选修3-4
光
1.用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图像是图中的( )
A. B.
C. D.
2.有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和点位于之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片两点光的强度变化情况是( )
A.均不变 B.均有变化 C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变
4.两束细平行光a和b相距为d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，且两束光在玻璃砖内未发生交叉，当它们从玻璃砖的下表面射出后，有( )
A.两束光仍平行，间距等于d B.两束光仍平行，间距大于d
C.两束光仍平行，间距小于d D.两束光不再平行
5.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是( )
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
6.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射过来的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图所示，反光膜内均匀分布着直径为的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是( )
A.60° B.45° C.30° D.15°
7.如图所示是一种观察光的干涉现象的装置，图中M是一块普通平板玻璃制成的平面镜，单色缝光源S与镜面M平行（图中S只画成一个点），右面P是光屏。P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域。图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线，则下列说法正确的是( )
A.光屏上间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹
B.光屏上只有间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
C.光屏上只有间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
D.光屏上只有间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
8.虹一般是由阳光射入雨滴（视为球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。现有白光束L由图示方向射入雨滴，是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图。下列说法正确的是( )
A.光线b在雨滴中传播时的波长较光线a长
B.光线b在雨滴中的折射率较光线a大
C.若分别让两光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大
D.光线b在雨滴中的传播速度较光线a大
9.关于光的干涉的说法正确的是( )
A.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
B.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的
C.只有颜色相同的两列光波才能产生干涉
D.颜色不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
10.对于激光的认识，下列说法正确的是( )
A.普通光源发出的光都是激光 B.激光是自然界普遍存在的一种光
C.激光是一种人工产生的相干光 D.激光已经深入到我们生活中的各个方面
11.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列说法正确的是( )
A.这里应用的是光的衍射现象 B.这里应用的是光的干涉现象
C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
12.如图是一段因拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30°，折射角为53°（），则( )
A.此光纤的折射率为0.625
B.该单色光在光纤中的传播速度为
C.减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率
D.同一单色光在此光纤内发生全反射时对应的临界角等于在圆柱形光纤内发生全反射时对应的临界角
13.DVD光盘由塑料保护层和信息记录层组成。如图所示，激光束以入射角θ从空气入射到厚度为d、折射率为n的塑料保护层后，聚集到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效获取信息。在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度（），则( )
A.须满足 B.须满足
C.在θ和n不变时，须减小d D.在θ和d不变时，须减小n
14.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（i）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
（ii）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长___________；
（iii）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______nm（结果保留3位有效数字）。
15.如图所示，某L形透明材料的折射率。现沿方向切去一角，与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到面时不会射入空气，求θ的最大值。
答案以及解析
1.答案：D
解析：双缝干涉看到的干涉图样是平行等距、明暗相间的条纹，故选D。
2.答案：D
解析：由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面也一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D正确，ABC错误。
3.答案：C
解析：旋转偏振片处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，在B处的光强随着P的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强最弱，选项C正确。
4.答案：C
解析：光路如图所示，由光路图可知，故C选项正确。
5.答案：A
解析：光导纤维是利用光在光导纤维中发生全反射传递信号的。由全反射产生条件可知，内芯的折射率一定比外套的大，选项A正确，BCD错误。
6.答案：A
解析：设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示。因为出射光线恰好和入射光线平行，所以，根据折射定律有，所以。选项A正确。
7.答案：C
解析：解本题的关键在于了解光的干涉的原理。从光源直接发出的光和被平面镜反射的光是相干光，图中间的区域表示叠加的区域，在该区域可以观察到明、暗相间的干涉条纹，故C正确。
8.答案：ACD
解析：由题图可知，发生折射时，光线b的折射角大于光线a的折射角，由知，，由知，，选项B错误，D正确；由于，则频率，，由知，，选项AC正确。
9.答案：BC
解析：双缝干涉条纹中亮条纹与暗条纹的宽度相等，A错误，B正确；频率决定光的颜色，由光的干涉条件知C正确，D错误。
10.答案：CD
解析：普通光源发出的光是自然光，是非相干光。激光是人工产生的光，具有很好的相于性，激光已得到广泛的应用。所以选项CD正确。
11.答案：AD
解析：本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显。通过观察屏上条纹的变化情况，从而监控抽制的细丝的情况，故AD正确。
12.答案：BD
解析：此光纤的折射率为，故A错误；该单色光在光纤中的传播速度为，故B正确；减小单色光在O点的入射角时，反射光减弱，折射光增强，降低了光能传输效率，故C错误；临界角与光纤的形状无关，所以同一单色光在此光纤内的临界角与圆柱形光纤的临界角相同，故D正确。
13.答案：AC
解析：设激光束入射角为θ时其折射角为r，则由折射率公式有，由，联立可得，故A正确，B错误；由，而，所以。在θ和n不变时，r不变，不变，欲减小，则必须减小d，C正确；在θ和d不变时，欲减小，则必须减小，减小减小，又，必须增大n，故D错误。
14.答案：（i）B
（ii）
（ⅲ）630
解析：（i）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式可知，需要减小双缝到屏的距离或增大双缝间的距离d，故B正确，ACD错误。（ii）由题意可知，，可得。（ⅲ）将已知条件代入公式解得。
15.答案：
解析：解：由全反射的临界角与折射率的关系得
且
得