2021年新课标版物理选修3-4双基限时练-《光》章末测试.docx

《光》章末测试
说明：本测试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，考试时间90分钟，满分100分．
第Ⅰ卷(选择题)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分．每小题至少有一个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)
1．(多选题)用单色光做双缝干涉试验时，下列说法中正确的是(　　)
A．入射光的波长越长，干涉条纹间距越大
B．入射光的频率越大，干涉条纹间距越大
C．把入射光由绿光变为紫光，干涉条纹间距变小
D．把入射光由绿光变为红光，干涉条纹间距变小
解析　由Δx＝·λ知，对于一确定的双缝干涉试验装置，单色光干涉条纹间距Δx跟波长λ成正比，由c＝λf知，频率越大，波长越小，红光的波长最大，紫光的波长最小．故A、C选项正确．
答案　AC
2．(多选题)一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则(　　)

A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最大
D．当入射角由45°渐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射
解析　由题意可知n3>n1>n2，故A、B选项错误；光线由介质1到介质2，是由光密介质进入到光疏介质，渐渐增大入射角时有可能发生全反射，故D选项正确；由n＝可知C选项正确．
答案　CD

3．如图所示，一个三棱镜的折射率n＝，其截面为直角三棱镜，∠A＝30°，∠C＝90°.一条单色光线从空气垂直AB边入射，该光线的出射光线有几条(　　)
A．2条　　　　　　　　　 B．3条
C．4条 D．1条
解析　如图所示，光线的入射角为30°，折射光线①从棱镜出射．设折射角为α.

∵n＝，sinα＝
∴α＝45°，反射光线在BC边上的入射角为60°，大于棱镜的临界角45°.所以光线在BC边上发生全反射，全反射的光线在AB边上的入射角为0°.出射光线②；同时要在AB边上发生反射，反射光线沿光路反向进行．在BC边上发生反射，在AC边上以45°的折射角射出光线③，并同时发生反射；反射光线在AB边上的入射角为0°.出射光线④，并同时发生反射，此后光线又沿原光路进行．可见，射入棱镜的光线的出射光线有四条．
答案　C
4.

如图所示，只含有黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两束光OA和OB，沿如图所示方向射出，则(　　)
A．OA为黄光，OB为紫光
B．OA为紫光，OB为黄光
C．OA为黄光，OB为复色光
D．OA为紫光，OB为复色光
解析　由于n紫>n黄，故临界角C紫<C黄，由图分析知，光线PO的入射角小于黄光的临界角，经过界面时，部分黄光从OA折射出去，部分黄光和全部紫光从OB反射出去．
答案　C
5．(多选题)有两种单色光以相同的入射角从空气射入水中，折射角分别为θ1、θ2，它们在水中传播相同的距离所用时间分别为t1、t2，则有(　　)
A．若t1>t2，则θ1>θ2 B．若t1<t2，则θ1<θ2
C．若t1>t2，则θ1<θ2 D．若t1<t2，则θ1>θ2
解析　通过相同距离、时间长的速度小，其折射率大；入射角相同时，折射角就小，故选项C、D正确．
答案　CD
6.
空气中两条光线a和b从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示．虚框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生右图效果的是(　　)

A

B

C

D

解析　画出入射光线与出射光线反向延长线的交点则为发生全反射的位置，画上全反射棱镜，可知B正确．
答案　B
7．如图甲所示为双缝干涉试验的装置示意图，乙图为用绿光进行试验时，在屏上观看到的条纹状况，a为中心条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做试验时观看到的条纹状况，a′为中心亮条纹，则以下说法正确的是(　　)

甲

乙

丙

A．丙图可能为用红光试验产生的条纹，表明红光波长较长
B．丙图可能为用紫光试验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．丙图可能为用紫光试验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．丙图可能为用红光试验产生的条纹，表明红光波长较短
解析　 依据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错，A对．
答案　A
8．用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射试验时，在光屏上得到衍射图样，它们的特点是(　　)
A．用小圆盘时中心是暗的，用小圆孔时中心是最亮的
B．用小圆盘时中心是亮的，用小圆孔时中心是暗的
C．中心均为亮点的同心圆形条纹
D．中心均为暗点的同心圆形条纹
解析　用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射试验，在光屏上会得到一些明、暗相间的圆环，这些圆环达到的范围远远超过了光的直线传播所照明的面积，且中心均为亮点，故C选项正确．
答案　C

9．如图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸取到达其上的全部光线．已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并掩盖OM，则光线(　　)
A．不能从圆弧NF1射出
B．只能从圆弧NF1射出
C．能从圆弧G1H1射出
D．能从圆弧H1M射出
解析　由棱镜折射率n＝可知，全反射的临界角C＝arcsin＝37°，从G点入射的光达到G1点的入射角i＝C＝37°，发生全反射，所以B选项正确．
答案　B

10．(多选题)DVD光盘由塑料爱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的塑料爱护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效猎取信息．在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料爱护层的宽度l(l＝a＋2b)，则(　　)
A．须满足sinθ＝
B．须满足sinθ＝
C．在θ和n不变时，须减小d
D．在θ和d不变时，须减小n
解析　设折射角为α，则n＝＝，则sinθ＝，A正确，B错误；在θ和n不变时，减小d，则b会相应减小，l会减小，C正确；θ和d不变时，减小n，则折射角又会增大，l会增大，D错误．
答案　AC
第Ⅱ卷(非选择题)
二、试验题(本题包括2小题，共14分)

11．(6分)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开头玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同始终线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观看P1、P2的像，且P2的像拦住P1的像．如此观看，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消逝．此时只须测量出________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量角表示出折射率n＝________________.
解析　当恰好看不见P1、P2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n＝.
答案　玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ　
12．(8分)用某种单色光做双缝干涉试验时，已知双缝间距离d＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0 cm，如图甲所示，试验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条亮条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则游标尺上的读数x1＝________ mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条亮条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示，则游标卡尺上的读数x2＝________ mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是________ mm.

甲

乙

丙

丁

戊

己

解析　由游标卡尺读数规章读出x1＝0.3 mm，
x2＝9.6 mm.Δx＝＝ mm.
λ＝＝ mm＝6.2×10－4 mm.
答案　0.3　9.6　6.2×10－4
三、计算题(本题包括3小题，共36分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13．(10分)频率为6×1014 Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6 m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹？(不含O、P两点处)
解析　单色光的波长λ＝＝ m＝5×10－7 m，
路程差为3×10－6 m，＝＝12，
即路程差是半波长的偶数倍，P点消灭亮条纹，而O点处为中心亮条纹，
所以，在PO间有5条亮条纹，6条暗条纹．
答案　亮条纹　6条暗条纹，5条亮条纹
14.
(12分)如图所示，ABC是一个透亮     的薄壁容器，内装液体，当光垂直射向AC面时，光在AB面恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，求液体的折射率及光在该液体中传播速度为多大？
解析　设液体的折射率为n，光在里面传播的速度为v，发生全放射的临界角为C，
则由题意知：C＝60°
所以n＝＝＝
又由于n＝，所以v＝＝c.
答案　　c
15.
(14分)如图所示，半圆形玻璃砖的半径R＝10 cm，折射率为n＝，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点．激光a以入射角θ1＝30°射入玻璃砖的圆心O，在屏幕MN上消灭了两个光斑．求这两个光斑之间的距离L.
解析　做出光路图如图所示：

由折射定律知＝，
所以sin θ2＝nsinθ1＝，
θ2＝60°.
由图知L1＝Rtan 60°，L2＝Rtan 30°
所以L＝L1＋L2＝R(tan 60°＋tan 30°)≈0.23 m.
答案　0.23 m