高中物理 第四章 光过关检测(含解析)教科版选修3-4-教科版高二选修3-4物理试题

(时间:45分钟 总分为:100分)

一、选择题(每一小题6分,共48分。在每一小题给出的四个选项中,第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确)

1.关于自然光和偏振光,如下说法正确的答案是() A.自然光能产生光的干预现象和衍射现象,而偏振光却不能 B.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光 C.自然光只能是白光,而偏振光不能是白光 D.自然光和偏振光都能使感光底片感光 答案D 解析自然光和偏振光都能产生干预和衍射,都能使感光底片感光,A错,D对;光的偏振现象并不罕见,除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的光绝大局部都是偏振光,B错,光的颜色由光的频率决定,与光的偏振方向无关,C错。

2.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。如下关于激光的表示正确的答案是() A.激光是纵波

B.频率一样的激光在不同介质中的波长一样 C.两束频率不同的激光能产生干预现象

D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 答案D 解析激光是横波,选项A错误;激光在不同介质中的波速不同,由λ=可以判断选项B错误;发生干预现象的条件是两束光必须为频率一样的相干光源,选项C错误;利用激光平行度好的特点,可以通过光的反射测量激光往返所用时间,达到测量月球到地球距离的目的,选项D正确。 3.劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比拟亮,对这一现象有以下不同的解释,其中正确的答案是 ()

A.空气泡对光线有会聚作用,因而较亮 B.空气泡对光线有发散作用,因而较亮

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C.从空气泡到达玻璃的界面处的光一局部发生全反射,因而较亮 D.从玻璃到达空气泡的界面处的光一局部发生全反射,因而较亮 答案D 解析要注意发生全反射的条件是:光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于或等于临界角。一局部从玻璃到达空气泡的界面处的光满足了发生全反射的条件,因而发生全反射,这也就是气泡看上去比拟亮的原因。

4.如下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,如此

()

A.甲为紫光的干预图样 B.乙为紫光的干预图样 C.丙为红光的干预图样 D.丁为红光的干预图样 答案B 解析紫光的波长较红光短,条纹间距窄,所以B项正确,A项错误;丙、丁均为衍射图样,所以C、D两项错误。

5.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,如此它们可能依次是()

A.紫光、黄光、蓝光和红光 B.紫光、蓝光、黄光和红光 C.红光、蓝光、黄光和紫光 D.红光、黄光、蓝光和紫光

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答案B 解析作出a、b、c、d四条光线第一次折射时的法线,可知其折射率大小关系为na>nb>nc>nd,如此它们可能依次是紫光、蓝光、黄光和红光,所以此题只有选项B正确。

6.频率不同的两束单色光1和2以一样的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如下列图。如下说法正确的答案是()

A.单色光1的波长小于单色光2的波长

B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度

C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间

D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 答案AD 解析根据题图知,光1的折射率较大,与光2相比,其波长较小,在玻璃中传播速度较小,临界角较小,通过玻璃的时间较大,选项A、D正确。

7.在双缝干预实验中,某同学用黄光作为入射光。为了增大干预条纹的间距,该同学可以采用的方法有

()

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 答案AC 解析根据条纹间距Δx=·λ可知:要增大干预条纹的间距,可增大λ,λ红>λ黄,选项A正确;λ黄>λ蓝,选项B错误;增大到屏的距离l,Δx增大,选项C正确;增大双缝间距d,Δx减小,选项D错误。

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8.用薄玻璃片制成一个中间空的三棱镜放入水中,当一束白光从一个侧面斜射入并从三棱镜通过时,下面说法中正确的答案是() A.各色光都向顶角偏折 B.各色光都向底面偏折 C.红色光的偏向角比紫光的大 D.红色光的偏向角比紫光的小 答案AD 解析薄玻璃片的厚度可以忽略不计,这样在水中的“空气三棱镜〞的折射率比周围水的折射率小,这与放在空气中的玻璃三棱镜是不同的,同样根据折射定律,各色光都向顶角偏移,红光的偏向角仍然比紫光的小,故A、D两项正确。

二、填空题(每一小题10分,共20分。把答案填在相应的横线上)

9.在“用双缝干预测光的波长〞的实验中,装置如下列图。双缝间的距离d=3 mm。

(1)假设测定红光的波长,应选用色的滤光片。实验时需要测定的物理量有和。

(2)假设测得双缝与屏之间距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察到第1条亮纹的位置如图(a)所示,观察到第5条亮纹的位置如图(b)所示。如此可求出红光的波长λ=m。(保存一位有效数字)

答案(1)红双缝到屏的距离ln条亮(或暗)纹间距离a

(2)7×10

解析(1)测红光波长应选红色滤光片,因为红色滤光片能透过红光。

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据Δx=λ知,需测双缝到屏的距离l和n条亮(或暗)纹间距离a,从而计算出条纹间距离Δx,最后算出λ。

(2)根据题图(a)(b)可求出两相邻亮条纹间距Δx= mm≈0.163 mm,所以λ=≈7×10 m。 10.在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中:

(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'方向平移了少许,如图甲所示。如此他测出的折射率将(选填“偏大〞“偏小〞或“不变〞)

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(2)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,如此他测得折射率(选填“偏大〞“偏小〞或“不变〞)。 答案(1)不变(2)偏小

解析(1)如图甲所示,甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角、折射角没有受到影响,因此测得的折射率将不变。

(2)如图乙所示,乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小。 三、计算题(每一小题16分,共32分)

11.一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下外表贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上外表放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。 答案 解析如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上外表的A'点折射,根据折射定律有

nsin θ=sin α

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式中,n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角。

现假设A'恰好在纸片边缘。由题意,在A'点刚好发生全反射,故

α=

设AA'线段在玻璃上外表的投影长为L,由几何关系有 sin θ=

由题意,纸片的半径应为

R=L+r

联立以上各式得

n=

12.用某一单色光做双缝干预实验时,双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m处的光屏上,测得5条亮纹间的距离为7.5 mm。 (1)求这种单色光的波长。

(2)假设用这种单色光照射到增透膜上,增透膜对这种光的折射率为1.3,如此增透膜的厚度应取多少?

答案(1)3.9×10 m(2)7.5×10 m 解析(1)根据公式Δx=λ,得λ=Δx

由题意知Δx=

又l=1.2 m,d=0.25×10 m 所以λ=Δx=m=3.9×10m。 (2)根据公式n=,c=λf,v=λ'f得n= 所以λ'= m=3.0×10 m

故增透膜的厚度d'=λ'=7.5×10m。

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