选择性必修第一册期末复习题（四）

章末检测试卷

一、单项选择题：

1． 下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，不正确的是(　　)

A．激光全息照相利用了激光相干性好的特性

B．3D电影利用了光的干涉特性

C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰

D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象

2．  让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，在此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合的过程中，在孔后的屏上将先后出现(遮住侧面光)(　　)

A．三角形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环

B．三角形光斑　圆形光斑　倒立的烛焰

C．倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环

D．三角形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰

3．  如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及绿光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)

A．黄绿红紫            B．黄紫红绿                     C．红紫黄绿            D．红绿黄紫

4．  回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料．夜间行车时，它能把各种角度车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特别醒目．如图，一束平行光(宽度远大于陶瓷圆珠直径和圆珠间距)，沿垂直基板方向照射到圆珠上，为使折射入陶瓷圆珠的光能发生全反射，则制作陶瓷圆珠材料的折射率n至少为(　　)

A．                      B．              C．                              D．

5．  O₁O₂是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O₁O₂等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O₁O₂放置的光屏，沿O₁O₂方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是(　　)

A．在该玻璃体中，A光的传播时间比B光的传播时间长

B．在真空中，A光的速度比B光的速度大

C．A光的频率比B光的频率高

D．用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大

6．  如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为f的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法正确的是(　　)

A．出射光线的频率变小

B．改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射

C．此激光束在玻璃球中传播的时间为t＝(c为真空中的光速)

D．激光束的入射角为α＝45°

二、多项选择题：

7． 关于图所示的四幅图，以下说法正确的是(　　)

  

A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度

B．图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出

C．图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将明、暗交替变化，此现象表明光是横波

D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的

8．  如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的是(　　)

三、非选择题

9．  (6分)某同学在做“测定玻璃折射率”实验时，在水平桌面上铺放一张白纸，将一横截面是直角三角形的玻璃砖平放在白纸上，并用铅笔将其边缘画在白纸上，得到如图所示的直角三角形ABC，在白纸上作一条垂直于BC边的直线，在该直线上竖直插上P₁、P₂两枚大头针，然后从玻璃砖的另一个面透过玻璃砖观察P₁、P₂的像，在白纸上竖直插上P₃、P₄两枚大头针，使P₃挡住P₁、P₂的像，P₄挡住P₃及P₁、P₂的像，大头针的位置如图所示．

(1)   在图中作出该实验完整的光路图；

(2)   测得出射光线与AB边的夹角为θ(θ为锐角)，测出直角三

角形顶角A的角度为α，则该玻璃砖的折射率为________．

10．(8分)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲)，并选用缝间距为d的双缝屏．从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L.接通电源使光源正常工作，发出白光．

(1)   组装仪器时，图甲中a为________缝，b为________缝．(均选填“双”或“单”)

(2)   若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中________；

A．观察不到干涉条纹

B．可观察到明暗相间的白条纹

C．可观察到彩色条纹

(3)   若实验中在屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图中c、d位置时，游标卡尺的读数分别为x₁、x₂(x₂>x₁)，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝________；分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，其读数为________ mm.

11．       (8分)半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直．一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(＋1)R，求：

 

(1)   此玻璃的折射率；

(2)   当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．

12．(12分)如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9 m的高度处，浮标Q离P点0.9 m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8 m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝.

(1)   求鱼饵灯离水面的深度；

(2)   鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面P、Q之间射出．

章末检测试卷  答案

1． 答案　B

解析　激光全息照相利用了激光相干性好的特性，获得两频率相同的光，从而进行光的干涉，故A正确；3D电影利用了光的偏振现象，出现立体画面，故B错误；日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰，这是利用光的偏振现象，故C正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故D正确．

2． 答案　A

解析　当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，随着三角形孔缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗．

3． 答案　C

解析　双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有亮条纹宽度相同且等间距，故a、c是双缝干涉图样，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ可以知道，波长λ越长，Δx越大，故a是红光的双缝干涉图样，c是黄光的双缝干涉图样；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越宽，故b、d是单缝衍射图样，b为紫光的单缝衍射图样，d为绿光的单缝衍射图样；故从左向右亮条纹的颜色依次是红、紫、黄和绿．

4． 答案　B

解析　考虑临界情况，设折射角为C，

则有sinC＝，由几何关系可知，2C＝90°

解得n＝.故选B.

5． 答案　D

解析　由题图可知，A光偏折程度较小，则n_A<n_B，在玻璃体中，由n＝，得v_A>v_B，t_A<t_B，故A错误；所有光在真空中的速度一样，故B错误；n_A<n_B，则f_A<f_B，故C错误；由c＝λf知，在真空中，A光的波长比B光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则A光产生的条纹间距比B光的大，故D正确．

6． 答案　C

解析　光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以不可能发生全反射，故B错误；此激光束在玻璃中的波速为v＝＝，CD间的距离为s＝2Rsin 60°＝R，则激光束在玻璃球中从C到D传播的时间为t＝＝，故C正确；由几何知识得到激光束在C点的折射角r＝30°，由n＝可得入射角α＝60°，故D错误．

7． 答案　AC

解析　根据折射率和光的传播速度之间的关系n＝，可知，折射率越大，传播速度越小，从题图甲中可以看出，b光线在水珠中偏折程度大，即b的折射率大于a的折射率，则a在水珠中的传播速度大于b在水珠中的传播速度，故A正确；当入射角i逐渐增大时，折射角逐渐增大，但折射角始终小于临界角，根据几何知识可知，光在玻璃砖内的入射角不可能大于临界角，不论入射角i如何增大，玻璃砖中的光线不会发生全反射，故肯定有光线从bb′面射出，故B错误；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故C正确；由于不知道被检测工件表面的放置方向，故不能判断此处是凸起还是凹陷的，故D错误．

8． 答案　AD

解析　因为单色光斜射入平行玻璃砖时的出射光线应平行于入射光线，B错误；根据干涉图样，a光的干涉条纹间距较大，所以a光的波长较长，在同种介质中的折射率较小，故沿相同方向斜射入平行玻璃砖时a光的侧移量小，A正确；由于三棱镜对a光的折射率小，临界角较大，则a更不易发生全反射，C错误，D正确．

9． 答案　(1)见解析图(3分)　(2)(3分)

解析　(1)光路图如图所示．

(2)由光路图及几何关系得：折射角为γ＝－θ

入射角为φ＝－2α

玻璃的折射率为n＝＝.

10．答案　(1)单(1分)　双(1分)　(2)C(2分)　(3)(2分)　31.10(2分)

解析　(1)按题图所示组装仪器时，a处应固定单缝，b为双缝．

(2)若取下红色滤光片，白光干涉图样为彩色条纹，故C正确，A、B错误．

(3)条纹间距为Δx＝，根据Δx＝λ，

解得λ＝

游标卡尺读数为31 mm＋0.05 mm×2＝31.10 mm.

11．答案　(1)　(2)45°

解析　(1)细光束在AB界面，一部分发生反射，另一部分发生折射，设折射角为β，光路图如图所示，(1分)

由几何关系得：

L₁＝＝＝R(1分)

根据题意两光斑间的距离为(＋1)R

所以L₂＝R(1分)

由几何关系知β＝45°(1分)

根据折射定律，折射率n＝＝＝(1分)

(2)若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射(1分)

由sinC＝(1分)

得临界角为C＝45°

即当θ＝45°时，光屏上恰好只剩下一个光斑．(1分)

12．答案　(1)m　(2)1.8 m

解析　(1)设鱼饵灯在水下深h处，眼睛的位置为A，鱼饵灯发出的光从水中斜射出水面的入射角为β，折射角为α，如图所示，(2分)

由折射定律可得n＝，(2分)

其中tanα＝＝1，所以α＝45°，(1分)

代入数据可得β＝30°，(1分)

所以h＝＝m．(2分)

(2)由题意可得，只要光从Q点无法射出水面，则意味着光无法从P、Q之间射出水面．设光从水中射入空气时发生全反射的临界角为C，在Q点恰好发生全反射时鱼饵灯的深度为h′，则sinC＝，(2分)

可得C＝45°，(1分)

所以h′＝QN＝1.8 m．(1分)