人教版高中物理选修34第十三章 光测试含答案及详细解析.docx
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人教版高中物理选修34第十三章光测试含答案及详细解析
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2020年秋人教版高中物理选修3-4第十三章光测试
本试卷共100分,考试时间120分钟。
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)
1.关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法不正确的是( )
A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的
B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹
C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光,但一定不是干涉条纹
D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光
2.用黄光照射一不透明的圆板时,在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑,若用红色光、绿色光和紫色光分别照射圆板能够观察到更明显光斑的是( )
A.只有红色光
B.只有紫色光
C.只有红色光和紫色光
D.三种色光都能
3.如图所示,已知介质Ⅰ为空气,介质Ⅱ的折射率为
,则下列说法中正确的是( )
A.光线A,b都不能发生全反射
B.光线A,b都能发生全反射
C.光线a发生全反射,光线b不发生全反射
D.光线a不发生全反射,光线b发生全反射
4.人隔着墙说话,能听见声音而看不见人,下列说法中解释正确的是()
A.光波是电磁波,而声波是纵波
B.光波是横波,而声波是机械波
C.光速太大
D.声波波长大,光波波长小
5.两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2,已知θ1>θ2。
用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率,v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度,则( )
A.n1 B.n1 C.n1>n2,v1 D.n1>n2,v1>v2 6.对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题,几个同学发生了争论,他们的意见如下,其中哪些选项是错误的( ) A.为了提高测量的精确度,P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些 B.为了提高测理的精确度,入射角应适当大一些 C.P1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关 D.如果入射角太大,则反射光过强,折射光过弱,不易观察 7.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 8.如图所示,由两种单色光混合而成的一复色光线射向一块半圆柱形玻璃砖圆心O,经折射后分别沿Oa和Ob射出玻璃砖.下列说法正确的是( ) A.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 B.在玻璃中,a光的传播速度大于b光的传播速度 C.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度 D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失 9.德国的一个研究小组制造出了一种对可见光具有负折射率的奇异材料.普通材料遵循光的折射定律,其折射率始终为正值,而这种奇异材料的折射率却为负值.当光从真空射入这种奇异材料,发生折射现象,你认为下图中哪个是正确的( ) A. B. C. D. 10.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,叠合在一起组成的一个长方体.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np A.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 二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分) 11.(多选)如图所示,P是偏振片(用实线表示透振方向)为竖直方向,下列四种光束中,哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光( ) A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角振动的光 12.(多选)下列事例哪些应用了光的全反射现象() A.光导纤维通讯 B.用三棱镜观察太阳光谱 C.某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90° D.用白光照肥皂膜看到彩色条纹 13.(多选)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 14.(多选)以下现象中是由于光的全反射形成的是( ) A.将空玻璃试管插入水中看上去比充满水的试管要亮得多 B.夜晚,湖面上映出了岸上的彩灯 C.夏天,海面上出现的海市蜃楼 D.在炎热的夏天,向远处的柏油马路看去,路面特别明亮光滑,像用水淋过一样 三、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分) 15.在“测定玻璃折射率”的实验中 (1)操作步骤如下: ①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面,过aa′上的O点画出界面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线. ②把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐. ③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像.调整视线方向,直到P1的像被P2的像挡住.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像,记下P3、P4的位置. ④移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4作为折射光线,测量出入射角θ1与折射角θ2,填入表格中. 上述操作步骤中存在严重的缺漏,应做的补充是___________________________________ ________________________________________________________________________. (2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2,并作出了sinθ1-sinθ2的图象如图所示,则下列说法正确的是________. A.实验时,光线是由空气射入玻璃 B.实验时,光线是由玻璃射入空气 C.玻璃的折射率为0.67 D.玻璃的折射率为1.5 四、计算题(共3小题,每小题10.0分,共30分) 16.如图所示,玻璃棱镜ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成.一束频率为5.3×1014Hz的单色细光束从AD面入射,在棱镜中的折射光线如图中ab所示,ab与AD面的夹角α=60°.已知光在真空中的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5,求: (1)这束入射光线的入射角的正弦值多大? (2)光在棱镜中的波长是多大? 17.为从军事工事内部观察到外面的目标,在工事壁上开一长方形孔.设工事壁厚d=34.64cm,孔的宽度L=20cm,孔内嵌入折射率n= 的玻璃砖如图10所示,试问: (1)嵌入玻璃砖后,工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少? (2)要想使外界180°范围内景物全被观察到,应嵌入多大折射率的玻璃砖? 18.如图所示,模截面为直角三角形的玻璃砖ABC,AC边长为L,∠B=30°.两条同种色光的光线P、Q,从AC边中点射入玻璃砖,其中光线P垂直AC边,光线Q与AC边夹角为45°.发现光线Q第一次到达BC边后垂直BC边射出,已知真空中的光速为c.求: (1)玻璃砖的折射率. (2)光线P由进入玻璃砖到第一次从BC边射出经过的时间. 答案解析 1.【答案】D 【解析】若用白光作光源照射双缝,由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的,相同的色光发生干涉,在光屏上出现彩色干涉条纹.故A正确.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,相当于白光照射单缝,将出现彩色的衍射条纹,白光照射产生衍射条纹的特点是中央是白色,两边是宽度不等的彩色条纹.故B正确.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,由于黄光和蓝光不能产生干涉,所以屏上有两光,但不是干涉条纹.故C正确,D错误.本题选错误的,故选D. 2.【答案】A 【解析】在圆板的背影中恰能观察到一黄色光斑,说明黄色光恰好发生明显的衍射.根据发生明显衍射的条件,只有波长大于黄色光波长的色光才能发生更明显的衍射,故A正确,B、C、D均错. 3.【答案】A 【解析】根据发生全反射的条件,光从光密介质射到光疏介质中时,介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质,所以光线b可能发生全反射,临界角为: sinC= = ,C=45° 注意图中光线b与界面的夹角60°,而此时的入射角为30°<45°,故光线b也不能发生全反射,故正确选项为A. 4.【答案】D 【解析】由于声波的波长大,远大于一般障碍物的尺寸,能够发生明显的衍射现象,因此墙另一边的人能听到声音,而光波的波长小,远小于一般障碍物的尺寸,不能发生明显的衍射现象,因此只闻其声,不见其人.D正确. 5.【答案】B 【解析】由临界角定义sinC= 可知,临界角小,折射率大,因为θ1>θ2,所以n1<n2,故选C,D是错误的;由n= 知,n1v1=n2v2,v1>v2,故选项A错误而B正确。 6.【答案】C 【解析】折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度会较大,故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度.故A正确,C错误.入射角θ1尽量大些,折射角也会大些,折射现象较明显,角度的相对误差会减小.故B正确.如果入射角太大,则反射光过强,折射光过弱,不易观察,D正确. 7.【答案】A 【解析】光导纤维很细,它的直径只有几微米到一百微米,它由内芯和外套两层组成,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. 8.【答案】D 【解析】由图知,两束光的入射角相等,a的折射角大于b的折射角,通过折射定律可知,玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故A错误.由于玻璃砖对a光的折射率大,由公式v= 分析知,在玻璃砖中,a光的传播速度小于b光的传播速度.故B错误.在真空中,a光和b光的传播速度相同,都是c,故C错误.由于a的折射角大于b的折射角,则使入射角θ逐渐变大时,a光的折射角先达到90°,发生全反射现象,所以折射光线a首先消失.故D正确.故选D. 9.【答案】D 【解析】由折射定律: =-n(n>0) 得: sini=-nsinr 可知折射光线与入射光线位于法线的同侧,故D正确. 故选: D 10.【答案】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 11.【答案】ABD 【解析】根据光的现象,只要光的振动方向不与偏振片的透振方向垂直,光都能通过偏振片,故A、B、D正确. 12.【答案】AC 【解析】光导纤维通讯和某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°应用了光的全反射现象。 13.【答案】AC 【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;增大双缝间距d,则Δx变小,故D选项错误. 14.【答案】ACD 【解析】将空玻璃试管插入水中看上去比充满水的试管要亮得多;夏天,海面上出现的海市蜃楼;在炎热的夏天,向远处的柏油马路看去,路面特别明亮光滑,像用水淋过一样是由于光的全反射形成的。 15.【答案】 (1)见解析 (2)BD 【解析】 (1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′,步骤④中应令P3、P4的连线与bb′的交点为O′,连接O′和aa′上的入射点O,作出玻璃砖中的光线OO′. (2)由题图可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,光线应该是由玻璃射入空气,则玻璃折射率n= = =1.5,所以选项B、D正确. 16.【答案】 (1)0.75 (2)3.77×10-7m 【解析】 (1)设光在AD面的入射角、折射角分别为θ1、θ2,θ2=30° 根据n= 得sinθ1=nsinθ2=1.5×sin30°=0.75, (2)根据n= ,得v= = m/s=2×108m/s 根据v=λf,得λ= = m≈3.77×10-7m 17.【答案】 (1)120° (2)折射率为2的玻璃砖 【解析】 (1)光路图如图所示,由折射定律得n= , 由几何关系得sinθ2= , 由以上两式解得θ1=60°,θ2=30°, 则视野的最大张角为θ=2θ1=120°. (2)为使外界180°范围内的景物全被观察到,则当θ1=90°时,θ2=30°, 因n′= , 解得玻璃砖的折射率应为n′=2. 18.【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)作出光路图如图所示: 光线Q在AC边的入射角i=45° 由几何关系可知在AC边的折射角r=30° 由折射定律得n= = (2)光线P在玻璃砖中传播时s1= = L s2= = L P在玻璃砖内传播的速度v= ,则所要求的时间为t= 由以上各式可得t= .
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