2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷7（含解析）

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2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第一册 第四章 光及其应用 单元检测卷7（含解析）一、单选题（共28分）1．如图所示，两块相同的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中（　　）A．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B．7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能C．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能D．1、2、3、4、5、6、7、8、9中的任一条都有可能2．一横截面为等腰直角三角形的三棱镜如图所示，光线（含红光和紫光）从一直角边垂直射入，已知棱镜对红光的折射率为1.5，图中画出的、、三条光线可能存在也可能不存在，则下列说法正确的是（　　） A．光存在且是紫光的出射光 B．光存在且是红光的出射光C．光存在且是红光的出射光 D．光存在且是红光和紫光的出射光3．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，如图所示，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出。下列判断正确的是（　　）A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．水对a光的折射率大于对b光的折射率D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域4．在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（　　）A．不再发生衍射现象 B．衍射现象越来越明显C．衍射条纹亮度逐渐变暗 D．衍射条纹的间距逐渐变大5．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是（　　）A．用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹B．用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C．用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹D．用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹6．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO'为直径MN的垂线。足够大的光屏盯紧靠在玻璃砖的左侧且垂直于MN。一细束单色光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO'夹角为θ。已知半圆形玻璃砖半径R＝20cm，该玻璃砖的折射率为n＝。刚开始θ角较小时，光屏EF上出现两个光斑（图中未画出）。现逐渐增大θ角，当光屏EF上恰好仅剩一个光斑时，这个光斑与M点之间的距离为（　　）A．10cm B．10cm C．20cm D．20cm7．为研究光的干涉规律，小明用激光做双缝干涉实验。他用频率为f的红色激光垂直照射双缝，观察到了干涉条纹。光速为c，下列说法正确的是（　　）A．实验中若将入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变大B．如果将双缝的间距变大，则相邻两个亮条纹的间距将变大C．在光屏的P点出现第三条暗条纹，则P点到双缝的距离之差为D．如果将整个装置放到水中做实验，相邻两个亮条纹间距将变大二、多选题（共12分）8．半径为R的半圆柱形玻璃砖，其横截面如图所示，O为圆心，已知该玻璃砖对频率为f的红光的折射率为n＝，与MN平面成θ＝45°的平行红光束射到玻璃砖的半圆面上，经玻璃砖折射后，部分光束能从MN平面上射出，不考虑多次反射，已知光在真空中的传播速度为c，下列分析判断正确的是（　　）A．玻璃砖对该红光束全反射的临界角C＝60°B．该红光束在玻璃砖中的传播速度为v＝C．该红光束在玻璃砖中的波长为D．MN平面上能射出光束部分的宽度为RE．MN平面上能射出光束部分的宽度为R9．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（　　）A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离C．增大双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源10．下列关于光的说法中正确的是（　　）A．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的B．“和谐号”动车组高速行驶时，地面上测得其车厢长度将明显变短C．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距D．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的波长不同E．光从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同三、实验题（共15分）11．如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白。 （1）用游标卡尺测出广口瓶瓶口内径d。（2）在瓶内装满水。（3）将刻度尺沿瓶口边缘________插入水中。（4）沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度线（即图中A点），同时看到水面上B刻度线的像B'恰与A点的像重合，如图。（5）若水面恰与刻度尺的C刻度线相平，读出________和________的长度。（6）由题中所给条件，可以计算水的折射率为________。12．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住和P2的像，P4挡住P3和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图所示（O为两圆弧圆心；图中已画出经P1、P2点的入射光线）。（1）在图上补画出所需的光路图，为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角i和折射角γ，请在图中标出这两个角_______；（2）用所测物理量计算折射率的公式是_________；（3）为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________（填“小一些”、“无所谓”、“大一些”）。四、解答题（共45分）13．菲涅耳双棱镜也是获得相干光的一种方法，查阅资料，简述这种装置的特点。14．什么是平行光束?什么是同心光束?什么是发散光束?什么是会聚光束?15．如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的三棱镜的直角边长为a，一平行光束平行于斜AB射向直角边AC，结果只有一部分光可以从直角边BC射出，已知棱镜对该光的折射率为，，不考虑光在三棱镜中的多次反射。（1）请分析说明从BC边射出的光线的出射方向；（2）照射到AC边上多大范围内的入射光束能从BC边射出。16．某同学设计了一种测量大玻璃砖折射率的方法，首先测量玻璃砖的厚度h，用碳素笔在玻璃砖底面中心点一个小黑点，把玻璃砖放置在水平桌面上，用白纸做一个圆形的遮光片，把遮光片放置在恰当位置，使之恰好从玻璃砖上方向下方看，各个方向均不能看到黑点，他测量了遮光片的半径为r，如图所示。（1）请表示玻璃砖的折射率；（2）人的瞳孔直径约为2~5 mm，当α很小时。去掉遮光片，人自黑点正上方向下观察黑点，估算看到的黑点距上表面的距离大小（使用表示）。
参考答案1．C【解析】【详解】光束到AC面进入未知介质发生折射，如果介质折射率大于玻璃，则折射光偏离水平线向上，如果介质折射率小于玻璃，则折射光偏离水平线向下，如果相等，不发生折射，不论哪种折射情况再次从介质进入玻璃折射后一定沿原来方向射出，故4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能，故ABD错误，C正确。故选C。2．D【解析】【详解】A．棱镜对红光的折射率为1.5，根据可知红光的临界角小于，紫光的临界角也小于，由图知，入射角等于，红光和紫光均发生全反射，a光不存在，故A错误；BCD．根据反射定律，c光不存在，光存在且是红光和紫光的出射光，故BC错误，D正确。故选D。3．A【解析】【详解】AC．根据题述，b光在Ⅱ区域发生全反射而a光没有，发生全反射的临界角较小，由sinC=，可知水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光折射角小。故A正确，C错误；B．由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长。故B错误；D．水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出。故D错误。故选A。4．C【解析】【详解】AB．当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射；狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，衍射现象会逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了，但衍射现象还存在，故AB错误；C．狭缝的宽度逐渐变大时，衍射现象越来越不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，故C正确；D．当发生衍射时，随着狭缝的宽度逐渐变大，衍射条纹的间距逐渐变小，D错误。故选C。5．C【解析】【详解】单色光f1的波长单色光f2的波长因P点到双缝的距离之差Δx=0.6μm=λ1所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹。又所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故ABD错误，C正确。故选C。6．C【解析】【详解】A. 当θ较小时，由于反射和折射现象，所以EF屏上拙现两个光斑。当θ逐渐增大到一个值C时，即θ＝C，光屏上两个光斑恰好变成一个（如图所示）说明此时光线恰好在MN面发生全反射，由临界角公式此时θ＝C，则设A为屏上光斑，在△OMA中由几何关系可知MO＝R＝20cmAO＝ cm且代入可得MA＝cm故C正确，ABD错误。故选C。7．C【解析】【详解】AB．将入射光由红光换成紫光，则波长变短，根据双缝干涉条纹间距公式可知，波长变短，相邻亮条纹间距变小；若将双缝的间距变大，相邻亮条纹间距变小，A、B错误；C．光屏上P点出现第三条暗条纹，P点到双缝的矩离之差为C正确；D．真空（或空气）中波长为λ的光，在折射率为n的水中波长变为光线到水中时波长变短，相邻亮条纹间距变小，D错误。故选C。8．BCD【解析】【详解】A．根据sinC＝可得C＝45°选项A错误；B．根据n＝得v＝＝选项B正确；C．该红光束在玻璃砖中的波长λ＝＝选项C正确；DE．此题中有两条特殊光线，如图所示，一条是直接射向圆心的光线Ⅰ，另一条是与半圆形截面相切入射的光线Ⅱ。光线Ⅰ左侧的光线折射后在MN上的入射角大于45°，发生全反射，从半圆面射出。对于光线Ⅱ，根据折射定律得n＝解得β＝45°设折射光线到达MN上A点，则OA＝R光线Ⅰ和光线Ⅱ之间的光线在OA间折射出来，即MN平面上能射出光束部分的宽度为R，选项D正确，E错误。故选BCD。9．BC【解析】【详解】A.条纹间距与光源到单缝的距离无关，A错误;BCD.乙图中条纹的间距比甲图大，根据其中是双缝到光屏之间的距离，是双缝之间的距离，是波长，因此他改变的实验条件可能是增大双缝到光屏之间的距离，减小双缝之间的距离，或者换用波长更长的单色光源，又所以也可能是换用频率更低的单色光源，BC正确，D错误；故选BC。10．CDE【解析】【详解】A．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生的折射形成的，A错误；B．根据多普勒效应，“和谐号”动车组高速行驶时，其速度远小于光速c，故狭义相对论的“尺缩效应”不明显，车厢长度不会明显变短的，B错误；C．双缝干涉实验中，由公式用红光代替黄光后，波长变长，则导致干涉条纹的间距增大，C正确；D．白光通过双缝后产生干涉，因波长不一，导致干涉条纹间距不同，从而出现彩色条纹，D正确；E．从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质的折射率不同，根据c=nv，可知，传播速度也不同，E正确。故选CDE。11．     竖直     AC     AB（或BC）     （或）【解析】【详解】（3）[1]将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。（5）[2][3]若水面恰与刻度尺的C刻度线相平，读出AC和AB（或BC）的长度。（6）[4]设从A点发出的光线射到广口瓶边缘水面处的入射角为i，折射角为r，根据数学知识可知 水的折射率为n=根据对称性有B'C=BC=AB-AC联立得12．               小一些【解析】【详解】（1）[1]标出需要测量的入射角i和折射角γ连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线，作出光路图如图。（2）[2]根据折射定律得，玻璃折射率的公式为n＝（3）[3]为防止光线在弧面CD发生全反射，光线在弧面AB的入射角应适当小一些。13．菲涅耳双棱镜由两块底面相合、顶角很小且相等的薄三棱镜构成，实际上是同一块玻璃磨制而成。单色光源S与双棱镜的棱脊平行，发出的光波经上下两棱镜折射后形成两束相干的折射光，它们可看作是从虚光源S1、S2发出的，在屏幕上可观察到干涉条纹。【解析】【详解】菲涅耳双棱镜由两块底面相合、顶角很小且相等的薄三棱镜构成，实际上是同一块玻璃磨制而成。单色光源S与双棱镜的棱脊平行，发出的光波经上下两棱镜折射后形成两束相干的折射光，它们可看作是从虚光源S1、S2发出的，在屏幕上可观察到干涉条纹。14．见解析【解析】【详解】由平行光线组成的一束光线叫平行光束；点光源发出的是球面波，这所有的球面波对应的光束圆心在同一点，这样的光束叫同心光束； 从光源发出的光线向四周发出，其反向延长线交于一点，这样的光束叫发散光束；延长后可以相交的光线叫会聚光束。15．（1）与BC法线成方向；（2）【解析】【详解】（1）光路图如下由题意知，入射角，根据折射定律可得解得根据几何关系可得根据反射定律和几何关系可得根据折射定律可得解得因此从BC边射出的光线的出射方向为与BC法线成方向；（2）当AE取最大时，即E点与B点重合，AE=AB，此时AC边上AD范围内的光线都能从BC边射出，由上面的分析可知，在E点与B点重合时，根据几何关系根据正弦定理可得由于直角边边长为a，则AB=，代入解得16．（1）；（2）【解析】【分析】本题考查光的折射和全反射。【详解】（1）如图甲所示当入射角等于临界角C时，光线发生全反射由几何关系得所以（2）去掉遮光片后，人眼在观察时的光路图如图乙所示由折射定律得因为瞳孔直径d很小，所以都很小，有由几何关系得所以估算看到的黑点距上表面的距离大小