2020年高中物理 第四章 光過關(guān)檢測（含解析）教科版選修3-4

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1、第四章過關(guān)檢測 (時(shí)間:45分鐘　滿分:100分) 一、選擇題(每小題6分,共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~5小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,第6~8小題有多個(gè)選項(xiàng)正確) 1.關(guān)于自然光和偏振光,下列說法正確的是(　　) A.自然光能產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象,而偏振光卻不能 B.只有自然光透過偏振片才能獲得偏振光 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產(chǎn)生干涉和衍射,都能使感光底片感光,A錯(cuò),D對;光的偏振現(xiàn)象并不罕見,除了從光源直接發(fā)出的光以外,我們通?？吹降墓饨^大部分都是偏振光,B錯(cuò),光的顏色由光的

2、頻率決定,與光的偏振方向無關(guān),C錯(cuò)。 2.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn),在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛。下列關(guān)于激光的敘述正確的是(　　) A.激光是縱波 B.頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同 C.兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D.利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離 答案D 解析激光是橫波,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;激光在不同介質(zhì)中的波速不同,由λ=可以判斷選項(xiàng)B錯(cuò)誤;發(fā)生干涉現(xiàn)象的條件是兩束光必須為頻率相同的相干光源,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;利用激光平行度好的特點(diǎn),可以通過光的反射測量激光往返所用時(shí)間,達(dá)到測量月球到地球距離的目的,選項(xiàng)D正確。 3.劣質(zhì)的玻璃中往往含有

3、空氣泡,這些空氣泡看上去比較亮,對這一現(xiàn)象有以下不同的解釋,其中正確的是 (　　) A.空氣泡對光線有會聚作用,因而較亮 B.空氣泡對光線有發(fā)散作用,因而較亮 C.從空氣泡到達(dá)玻璃的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮 D.從玻璃到達(dá)空氣泡的界面處的光一部分發(fā)生全反射,因而較亮 答案D 解析要注意發(fā)生全反射的條件是:光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),且入射角大于或等于臨界角。一部分從玻璃到達(dá)空氣泡的界面處的光滿足了發(fā)生全反射的條件,因而發(fā)生全反射,這也就是氣泡看上去比較亮的原因。 4.下圖為紅光或紫光通過雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣,則 (　　) A.甲為紫光的干涉圖樣 B.乙為紫光的

4、干涉圖樣 C.丙為紅光的干涉圖樣 D.丁為紅光的干涉圖樣 答案B 解析紫光的波長較紅光短,條紋間距窄,所以B項(xiàng)正確,A項(xiàng)錯(cuò)誤;丙、丁均為衍射圖樣,所以C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。 5.雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線,則它們可能依次是(　　) A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光 B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光 C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光 D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光 答案B 解析作出a、b、c、d四條光線第一次折射時(shí)的法線,可知其折射率大小關(guān)系為na>nb>nc>nd

5、,則它們可能依次是紫光、藍(lán)光、黃光和紅光,所以本題只有選項(xiàng)B正確。 6.頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后,其光路如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.單色光1的波長小于單色光2的波長 B.在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度 C.單色光1通過玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過玻璃板所需的時(shí)間 D.單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角 答案AD 解析根據(jù)題圖知,光1的折射率較大,與光2相比,其波長較小,在玻璃中傳播速度較小,臨界角較小,通過玻璃的時(shí)間較大,選項(xiàng)A、D正確。 7.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,某

6、同學(xué)用黃光作為入射光。為了增大干涉條紋的間距,該同學(xué)可以采用的方法有 (　　) A.改用紅光作為入射光 B.改用藍(lán)光作為入射光 C.增大雙縫到屏的距離 D.增大雙縫之間的距離 答案AC 解析根據(jù)條紋間距Δx=·λ可知:要增大干涉條紋的間距,可增大λ,λ紅>λ黃,選項(xiàng)A正確;λ黃>λ藍(lán),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;增大到屏的距離l,Δx增大,選項(xiàng)C正確;增大雙縫間距d,Δx減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8.用薄玻璃片制成一個(gè)中間空的三棱鏡放入水中,當(dāng)一束白光從一個(gè)側(cè)面斜射入并從三棱鏡通過時(shí),下面說法中正確的是(　　) A.各色光都向頂角偏折 B.各色光都向底面偏折 C.紅色光的偏向角比紫光的大 D.

7、紅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計(jì),這樣在水中的“空氣三棱鏡”的折射率比周圍水的折射率小,這與放在空氣中的玻璃三棱鏡是不同的,同樣根據(jù)折射定律,各色光都向頂角偏移,紅光的偏向角仍然比紫光的小,故A、D兩項(xiàng)正確。 二、填空題(每小題10分,共20分。把答案填在相應(yīng)的橫線上) 9.在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中,裝置如圖所示。雙縫間的距離d=3 mm。 (1)若測定紅光的波長,應(yīng)選用　　　色的濾光片。實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測定的物理量有　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　。? (2)若測得雙縫與屏之間距離為0.70 m,通過測量頭(與螺旋測

8、微器原理相似,手輪轉(zhuǎn)動一周,分劃板前進(jìn)或后退0.500 mm)觀察到第1條亮紋的位置如圖(a)所示,觀察到第5條亮紋的位置如圖(b)所示。則可求出紅光的波長λ=　　　　　m。(保留一位有效數(shù)字)? 答案(1)紅　雙縫到屏的距離l　n條亮(或暗)紋間距離a (2)7×10-7 解析(1)測紅光波長應(yīng)選紅色濾光片,因?yàn)榧t色濾光片能透過紅光。 據(jù)Δx=λ知,需測雙縫到屏的距離l和n條亮(或暗)紋間距離a,從而計(jì)算出條紋間距離Δx,最后算出λ。 (2)根據(jù)題圖(a)(b)可求出兩相鄰亮條紋間距Δx= mm≈0.163 mm,所以λ=≈7×10-7 m。 10.在利用插針法測定玻璃磚折射

9、率的實(shí)驗(yàn)中: (1)甲同學(xué)在紙上正確畫出玻璃磚的兩個(gè)界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃磚使它向aa'方向平移了少許,如圖甲所示。則他測出的折射率將　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)? (2)乙同學(xué)在畫界面時(shí),不小心將兩界面aa'、bb'間距畫得比玻璃磚寬度大些,如圖乙所示,則他測得折射率　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。? 答案(1)不變　(2)偏小 解析(1)如圖甲所示,甲同學(xué)利用插針法確定入射光線、折射光線后,測得的入射角、折射角沒有受到影響,因此測得的折射率將不變。 (2)如圖乙所示,乙同學(xué)利用插針法確定入射光線、折射光線后,測得的入射角不受影響,但

10、測得的折射角比真實(shí)的折射角偏大,因此測得的折射率偏小。 三、計(jì)算題(每小題16分,共32分) 11.一厚度為h的大平板玻璃水平放置,其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙片,圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上。已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射),求平板玻璃的折射率。 答案 解析如圖,考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A點(diǎn)發(fā)出的一條光線,假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A'點(diǎn)折射,根據(jù)折射定律有 nsin θ=sin α 式中,n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角。 現(xiàn)假設(shè)A'恰好在紙片邊緣。由題意,在A'點(diǎn)剛好發(fā)生全反射,故

11、α= 設(shè)AA'線段在玻璃上表面的投影長為L,由幾何關(guān)系有 sin θ= 由題意,紙片的半徑應(yīng)為 R=L+r 聯(lián)立以上各式得 n= 12.用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間距離為0.25 mm,在距離雙縫為1.2 m處的光屏上,測得5條亮紋間的距離為7.5 mm。 (1)求這種單色光的波長。 (2)若用這種單色光照射到增透膜上,已知增透膜對這種光的折射率為1.3,則增透膜的厚度應(yīng)取多少? 答案(1)3.9×10-7 m　(2)7.5×10-8 m 解析(1)根據(jù)公式Δx=λ,得λ=Δx 由題意知Δx= 又l=1.2 m,d=0.25×10-3 m 所以λ=Δx=m=3.9×10-7m。 (2)根據(jù)公式n=,c=λf,v=λ'f得n= 所以λ'= m=3.0×10-7 m 故增透膜的厚度d'=λ'=7.5×10-8m。 - 5 -