2020高中物理 第4、5章 光的折射與全反射 光的干涉 衍射 偏振 3單元測試 魯科版選修3-4

第4、5章《光的折射與全反射》《光的干涉 衍射 偏振》單元測試 1.下列說法正確的是(　　) A.用分光鏡觀測光譜是利用光折射時的色散現(xiàn)象 B.用X光機(jī)透視人體是利用光電效應(yīng) C.光導(dǎo)纖維傳輸信號是利用光的干涉現(xiàn)象 D.門鏡可以擴(kuò)大視野是利用光的衍射現(xiàn)象 答案：A 2.光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播.下列關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是(　　) A.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射 D.內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用 答案：A 3.一束由紅、藍(lán)兩單色光組成的光線從一平板玻璃磚的上表面以入射角θ射入，穿過玻璃磚自下表面射出.已知該玻璃對紅光的折射率為1.5.設(shè)紅光與藍(lán)光穿過玻璃磚所用的時間分別為t1和t2，則在θ從0°逐漸增大至90°的過程中(　　) A.t1始終大于t2　　　　B.t1始終小于t2 C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2 解析：如圖所示，n＝＝ t＝，s＝ 聯(lián)立解得：t＝ 由題意可知，紅光、藍(lán)光的入射角θ相同，但折射角r紅＞r藍(lán)，sin 2r紅＞sin 2r藍(lán)，所以t1＜t2，故選項B正確，選項A、C、D錯誤. 答案：B 4.如圖所示，P是一偏振片，P的透振方向(用帶有箭頭的實線表示)為豎直方向.下列四種入射光束中，哪幾種照射P時能在P的另一側(cè)觀察到透射光(　　) A.太陽光 B.沿豎直方向振動的光 C.沿水平方向振動的光 D.沿與豎直方向成45°角振動的光 解析：光束照射在偏振片上，與透振方向相同或在透振方向上有振動分量的光可以全部或部分透過，與透振方向垂直的光不能透過.故選項A、B、D正確. 答案：ABD 5.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖甲中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖甲所示.有一半徑為r的圓柱形的平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合.已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為(　　) A.r　　　B.1.5r　　　C.2r　　　D.2.5r 　　解析： 乙 光從玻璃射向空氣的臨界角θ＝arcsin ＝arcsin ，而入射角i＞θ，將發(fā)生全反射，光路圖如圖乙所示.由幾何關(guān)系得OB＝r·tan 60°·cot 30°－r＝2r. 答案：C 6.圖甲所示是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達(dá)其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線(　　) A.不能從圓弧NF1射出 B.只能從圓弧NG1射出 C.能從圓弧G1H1射出 D.能從圓弧H1M射出 解析： 乙 設(shè)全反射臨界角為C，有： sin C＝ C＝arcsin ，由圖乙可知，沿GG1射入的光線，入射角恰為全反射的臨界角，GG1右側(cè)光線的入射角均大于C，光線只能從圓弧NG1射出，只有選項B正確. 答案：B 7.如圖甲所示，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°.已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行.此玻璃的折射率為(　　) A.　　　B.1.5　　　C.　　　D.2 　　解析：作出光路圖如圖乙所示.由圓的對稱性可以知道△O1O2O3為等邊三角形.可以求出光線射入玻璃球時的折射角為30°，由折射率的公式可以求出玻璃的折射率為 . 答案：C 8.一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離.在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是(　　) A.紅光以30°的入射角入射　B.紅光以45°的入射角入射 C.紫光以30°的入射角入射　D.紫光以45°的入射角入射 解析：因為同種介質(zhì)對紫光的折射率較大，故入射角相同時，紫光側(cè)移距離較大，選項A、B錯誤；設(shè)入射角為i，折射角為r，對于n＝，當(dāng)n一定時，i越大，即sin i越大，則sin i與sin r的差值必越大，由正弦函數(shù)圖象知i與r的差值就更大，由側(cè)移距離Δx＝可知，i越大，則Δx越大，故選項D正確. 答案：D 9.在用插針法做“測定玻璃磚的折射率”的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖甲、乙、丙所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖.則 甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比　　　　(填“偏大”、“偏小”或“不變”)；乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比　　　(填“偏大”、“偏小”或“不變”)；丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比　　　　　　　　　　. 解析：甲同學(xué)測量的光路圖如圖丁所示，真實值n＝，測量值n′＝ 　　 　　　　　丁　　　　 　　戊　　　　　　　　 　己 　　因r′＞r，故n＞n′，所以甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比偏小. 乙同學(xué)測量的光路圖如圖戊所示，測量值n＝與真實值相等. 丙同學(xué)的測量可能出現(xiàn)三種可能，光路圖如圖己所示.當(dāng)出射點為c時，測量值與真實值相同；當(dāng)出射點在c點左側(cè)時，測量值小于真實值；當(dāng)出射點在c點右側(cè)時，測量值大于真實值.故丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比可能偏大，可能偏小，也可能不變. 答案：偏小　不變　可能偏大，可能偏小，也可能不變 10.一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的(光線不能通過此表面).現(xiàn)要測定此玻璃的折射率.給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器. 實驗時，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直.在紙上畫出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖甲所示.然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2(位置如圖所示).用P1、P2的連線表示入射光線. (1)為了測量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4？ 試在題圖中標(biāo)出P3、P4的位置. (2)然后，移去玻璃磚與大頭針.試在題圖中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2.簡要寫出作圖步驟. (3)寫出用θ1、θ2表示的折射率公式為n＝　　　　　. 答案： (1)在bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb′折射、aa′反射，再經(jīng)bb′折射后)的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如圖乙所示. (2)①過P1、P2作直線與bb′交于O； ②過P3、P4作直線與bb′交于O′； ③利用刻度尺找到OO′的中點M； ④過O點作bb′的垂線CD，過M點作bb′的垂線與aa′相交于N，如圖58－8乙所示，連接ON； ⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2. (3) 11.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長. 甲 (1)將白光光源C放在光具座的最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、　　　　、A. (2)本實驗的步驟有： ①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③用米尺測量雙縫到屏的距離； ④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離. 在操作步驟②時還應(yīng)注意　　　　　　　　　和　　　　　　　　　. (3)將測量頭的分劃板的中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋的中心對齊，記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)為　　　　　　mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為　　　　　　mm. (4)已知雙縫間距d＝2.0×10－4 m，測得雙縫到屏的距離l＝0.700 m，由計算式λ＝　　　　　　，求得所測紅光波長為　　　　　　　 nm. 答案：(1)E、D、B (2)單縫與雙縫間的距離為5 cm～10 cm　使單縫與雙縫相互平行 (3)13.870　2.310 (4)·Δx　6.6×102