粤教版（2019）物理选择性必修一 第四章 光及其应用 单元检测B卷（含解析）

第四章 光及其应用 单元检测（B卷）
一、单选题
1．光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知（　　）
A．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
B．光总会分为反射光和折射光
C．折射光与入射光的传播方向总是不同的
D．折射现象的出现说明光是纵波
2．如图所示，一束光从真空射向某种介质时，下列说法正确的是（　　）
A．根据可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比直
B．根据可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比
C．不同色光在该介质中的折射率不同
D．不同色光在该介质中的传播速度相同
3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（　　）
A．立体电影利用了光的干涉
B．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振
C．在光导纤维内传送图像是利用光的全反射
D．利用激光亮度高的特点可以测量月球到地球的距离
4．当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是（　　）
A．雨后的彩虹
B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓
C．路面上的油膜阳光下呈现彩色
D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑
5．如图所示，一定强度的激光（含有两种频率的复色光）沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O点，经过玻璃砖后有A、B、C三束光射出，下列说法正确的是（　　）
A．A光束是单色光
B．B光穿过玻璃砖所用的时间比C光穿过玻璃砖所用的时间长
C．入射光的入射角从0开始增大，C光比B光先消失
D．做双缝干涉实验时，用B光要比用C光条纹间距小
6．一束白光通过三棱镜后发生了色散现象，如图所示。下列说法错误的是（　　）
A．玻璃对红光的折射率最小
B．红光的偏折角最大
C．红光在玻璃中的传播速度比紫光大
D．屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
7．abc为一全反射棱镜，它的横截面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），则(　　 )
A．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出
C．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
8．一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示下列说法正确的是　　
A．在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
C．a、b光在涂层表面一定不会发生全反射
D．在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象
二、多选题
9．如图所示，下列说法正确的有（　　）
A．如图甲，自然光由空气射向水面，反射光是偏振光
B．如图乙，立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理相同
C．拍摄图丙中玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个滤光片来消除反光
D．如图丁所示的衍射图样是由光照射一个不透光的圆盘得到的
10．如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在图中P处迎着光入射的方向观察，看不到光亮。则（　　）
A．图中a是偏振光
B．图中b是偏振光
C．将B转过180°，将在P处看到光亮
D．将A转过90°，将在P处看到光亮
11．下列说法正确的是
A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置低
B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
12．如图所示，足够大的水面下有一点光源S。下列说法中正确的是（　　）
A．S发出的照到水面上的光，能够全部折射到水面上方
B．S发出的照到水面上的光，只有一部分能折射到水面上方
C．水面上方所有位置都可能有折射光线到达
D．水面上方只有部分区域可能有折射光线到达
三、实验题
13． 在“插针法”测定玻璃折射率实验中，某同学在操作时不小心使玻璃砖向上平移如左图所示，则他测出的折射率将________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；该同学发现问题后及时做出调整后实验，如右图所示，他插第四枚大头针的依据是___________。
14．双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。
（1）为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是___________（填“凹透镜”或“凸透镜”）。
（2）用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n=6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数_______mm，图3读数_______mm。
（3）用刻度尺测量双缝到光屏的距离L=1.00m。
（4）根据以上实验，求相邻两条亮纹间距的表达式为Δx=_______[用第（2）问中的字母表示]。
（5）若已知双缝间距d=0.4mm，由以上实验数据，测得该单色光的波长是_______nm。
四、解答题
15．某同学为了测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖，如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上0点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出0、A间的距离为24.0cm，A、B间的距离为6.0cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面的距离d1=9.0cm，玻璃砖厚度d2=4.0cm。光在真空中的传播速度为c。
（1）请在原图中画出激光形成两个光点的光路图；
（2）光线在玻璃砖上表面的入射角的正弦值；
（3）光线在玻璃砖中的传播速度。
16．如图所示，半径为R的透明半球体，在半球体右侧平行底面放置一个光屏．现在有一束平行单色光垂直半球底面射向透明半球体，经半球体折射后在光屏上形成光斑，将光屏由半球体顶部向右平移至距顶部处时，光斑逐渐减小为半径为的圆．已知光在真空中的传播速度为c，求：
①透明半球体对该单色光的折射率；
②从底面圆心Ｏ处射入的单色光在透明半球体内传播的时间．
17．如图所示，截面为半圆形玻璃砖的半径为，一束单色平行光向右垂直直面射向玻璃砖，在玻璃砖右侧可看到圆弧面上有三分之二的区域被照亮。已知光在真空中的速度为c，求：
(1)该玻璃砖对此单色光的折射率；
(2)自不同点入射的光在玻璃砖中的传播时间不同，计算得出最短传播时间（不考虑光在玻璃砖内的多次反射）。
18．某种透明光学元件截面如图所示，区域Ⅰ为半径为R的半球形，区域Ⅱ为圆柱体，其半径也是R，BC长度也为R，且圆柱体下表面涂有反光涂层。O为AB中点，半圆形透明物质Ⅰ的折射率为，透明物质Ⅱ的折射率为。一束单色光在纸面对准O点射入半圆形透明物质Ⅰ，当逐渐减小光线与AB面垂线的夹角至θ时，通过观察发现此时从BC面射出的光线恰好在B点消失，不考虑元件中多次反射的情况。求：
(1)透明物质Ⅱ的折射率；
(2)光线与AB面垂线的夹角θ的正弦值。
参考答案：
1．A
【详解】A．根据惠更斯原理，由于光在不同的介质中传播的速度不同，所以在介质分界面处光的传播方向会发生改变。故A正确；
B．当光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角，则会发生全反射，只有反射光，没有折射光。故B错误；
C．当入射光的入射角为零时，折射角也为零，即垂直界面入射，传播方向不变。故C错误；
D．光波是一种横波，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】AB．介质的折射率是由介质的材料决定的，与折射角和入射角无关，选项AB错误；
CD．不同色光在该介质中的折射率不同，根据可知，不同色光在该介质中的传播速度不相同，选项C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】A．立体电影利用了光的偏振现象，A错误；
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，B错误；
C．在光导纤维内传送图像是利用光的全反射现象，C正确；
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，D错误。
故选C。
4．B
【详解】A．雨后的彩虹是因为光的折射，故A错误；
B．只有孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓是因为光的反射和衍射而形成的，故B正确；
C．路面上的油膜是因为干涉形成的，故C错误；
D．阳光照射形成的光斑是因为光的直线传播而形成的小孔成像，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．由图可知，A光为反射光线，激光中的两种频率的光都满足反射定律，故A光为含两种频率的复色光，故A错误；
B．根据光的折射定律
由图可知，B光和C光发生折射，且C光在空气中的角度大于B光在空气中的角度，所以
根据光在介质中的速度与折射率的关系
可知，B光在介质中的传播速度大于C光的传播速度，所以B光穿过玻璃砖的时间小于C光穿过玻璃砖的时间，故B错误；
C．根据折射率与临界角的关系
由于B光的折射率小于C光的折射率，所以B光的临界角大于C光的临界角，当入射角增大时，C光比B光先发生全反射，故C光先消失，故C正确；
D．在同种介质中折射率大的频率高，根据
可知在真空中B光的波长比C光的波长长，根据条纹间距公式
可知B光要比C光条纹间距大，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】ABD.光的频率越大，玻璃对其的折射率越大，其偏折角越大，所以玻璃对红光的折射率最小，红光的偏折角最小，屏幕上各色光的光谱由下到上的排列顺序为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，故AD正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C.根据
可知红光在玻璃中的传播速度比紫光大，故C正确，不符合题意。
故选B。
7．A
【详解】AB．入射光线顺时针偏转时，经ac面的折射，光线以小于45°角射到ab面上。开始时，偏转角越大，ab面上光线的入射角就越小，当偏转到某一角度时，光线将垂直入射到ab面，入射角为0°；在此之后，光线的入射角将变大。按题目所给的条件，开始时ab面上没有光线射出，即棱镜的临界角小于或等于45°，因此在顺时针偏转过程中，当偏转到一定的程度时，光线对ab面的入射角会小于临界角，此时有光线穿出ab面。进一步考虑哪一种光线先射出ab面。在组成白光的七种色光中，玻璃对红光的折射率最小，红光经ac面后的方向改变最小，对ab面的入射角改变最大，即红光在几种色光中入射角最小。从折射率最小还可得出的另一结论，即光的全反射角最大。将这两点结合起来，可知在相同条件下，红光的全反射角最大而入射角最小，因此将最先射出。故A正确，B错误；
CD．入射光线逆时针偏转时，这时将发现偏转后光线对ab面的入射角增大了，根本不可能射出ab面，故CD错误。
故选A。
8．C
【详解】A：光路图如图所示
在玻璃砖上表面折射时， a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，由知，在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度．故A项错误．
B：a光的折射率大，频率大，波长小；根据知，在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距．故B项错误．
C：a、b光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角， a、b光在涂层表面一定不会发生全反射．故C项正确．
D：b光的波长较长，波动性较强，遇到障碍物时b光更容易产生明显的衍射现象．故D项错误．
【点睛】折射率越大的光，频率越大，波长越小．波长越长的光遇到障碍物时容易产生明显的衍射现象．
9．AD
【详解】A．如图甲，自然光由空气射向水面，反射光是偏振光，故A正确；
B．如图乙，立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，故B错误；
C．拍摄图丙中玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个偏振片来消除反光，故C错误；
D．如图丁所示，在圆形阴影中心有亮斑，即泊松亮斑，是由光照射一个不透光的圆盘得到的的衍射图样，故D正确。
故选AD。
10．BD
【详解】AB．电灯S发出的光是自然光，自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过一个偏振片后透射光中只有沿偏振片透振方向振动的光，A错误，B正确；
C．偏振片B只透过振动方向与其透振方向一致的偏振光，人眼在P处看不到光亮，说明其透振方向与偏振片A的透振方向垂直。将A转过180°后，其透振方向仍与偏振片B的透振方向垂直，人眼在P处依然看不到光亮，C错误；
D．将B转过90°后，其透振方向与偏振片A的透振方向相同，人眼在P处能看到光亮，D正确。
故选BD。
11．BD
【详解】在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高，选项A错误； 光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大，故光线在内芯处发生全反射，选项B正确； 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项C错误； 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，因绿光的波长较短，根据 可知，干涉条纹间距变窄，选项D正确；故选BD.
12．BC
【详解】AB．S发出的照到水面上的光，当入射角大于临界角时会发生全反射而反射回水中，则只有一部分能折射到水面上方，选项A错误，B正确；
CD．由图可知，水面上方所有位置都可能有折射光线到达，选项C正确，D错误。
故选BC。
13． 不变 眼睛在另一侧看大头针,第4枚大头针把P1、P2、P3处的大头针都挡住
【详解】[1][2]如右图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律可知，测得的折射率将不变．根据光路的可逆性可知，他插第四枚大头针的依据是眼睛在另一侧看大头针，第4枚大头针把P1、P2、P3处的大头针都挡住。
14． 凸透镜 1.700 9.200 600
【详解】（1）[1]为了使射向单缝的光更集中，图1中仪器A是凸透镜；
（2）[2][3]根据图2、3可知
（4）[4]相邻两条亮纹间距的表达式为
（5）[5]根据可得该单色光的波长是
15．(1)光路图如图所示；(2)0.8；(3)
【详解】(1)
(2)由几何关系，可知光线从O点射到玻璃砖上表面的入射角的正切值
则有
(3)光线在玻璃砖中折射角的正切值
则有
根据折射率关系式，有
解得
16．(1) (2)
【分析】试题分析：①根据题意作出光路图，根据几何关系求出临界角的正弦值，根据求出折射率；②根据求出光在透明半球体内传播速度，根据求出该光在透明半球体内传播时间．
①单色光在透明半球体内以临界角C入射球面的光路图，如图所示
由几何知识得：
解得：
则透明半球体对该单色光的折射率为
②光在透明半球体内传播速度为
则该光在透明半球体内传播时间为
【点睛】本题是折射定律的应用，关键是掌握全反射的条件和临界角，要根据画出光路图，运用几何知识求临界的正弦值，再根据传播速度与折射率的表达式和x=vt即可求出运动的时间．
【详解】
17．(1)；(2)
【详解】(1)如图所示，设光射到点处恰好发生全反射，临界角为
由几何分析可得此单色光在玻璃砖中全反射的临界角
又有
可得该玻璃砖对此单色光的折射率
(2)光在玻璃砖中的最短传播距离
又有
可得最短传播时间
18．(1)；(2)
【详解】(1)由题意可知，光线与AB面垂线的夹角为θ时，射向BC面的光线恰好发生全反射，光路图如图所示
设透明物质Ⅱ的临界角为C，由几何关系可知
解得
(2)由光的折射定律可得
由几何关系可得
联立解得

粤教版（2019）物理选择性必修一 第四章 光及其应用 单元检测B卷（含解析）