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单元测评(三) 光
(时间：90分钟 满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)
1．若某一介质的折射率较大，那么( )
A．光由空气射入该介质时折射角较大
B．光由空气射入该介质时折射角较小
C．光在该介质中的速度较大
D．光在该介质中的速度较小
解析：由n＝可知，光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角i共同打算的，所以A、B均错．由n＝可知，介质的折射率越大，光在该介质中的速度越小，故C错，D正确．
答案：D
2．海疆夏天常会消灭“海市蜃楼”奇观，这是由于光在大气中的折射和全反射使远处物体在空中形成的( )
A．正立虚像 B．倒立虚像
C．正立实像 D．倒立实像
答案：A
3．(多选题)光纤通信是一种现代通信手段，它可以供应大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( )
A．光纤通信利用光作为载体来传递信息
B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种格外细的特制玻璃丝
解析：光纤是利用光的全反射现象而实现光作为载体的信息传递，光纤是内芯折射率大于外层表皮折射率的很细的玻璃丝．
答案：AD
4．(多选题)在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q.在Q的后边放上光屏，以下说法正确的是( )
A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变
B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱
C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变
D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱
解析：P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向全都，所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P的透振方向垂直时，通过Q的光强最小，即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱．
答案：BD
5．如图甲所示为双缝干涉试验的装置示意图，乙图为用绿光进行试验时，在屏上观看到的条纹状况，a为中心条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做试验时观看到的条纹状况，a′为中心亮条纹，则以下说法正确的是( )
甲
乙
丙
A．丙图可能为用红光试验产生的条纹，表明红光波长较长
B．丙图可能为用紫光试验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．丙图可能为用紫光试验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．丙图可能为用红光试验产生的条纹，表明红光波长较短
解析： 依据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错，A对．
答案：A
6．下列说法正确的是( )
A．两支铅笔靠在一起，自然光从笔缝中通过后就成了偏振光
B．偏振光可以是横波，也可以是纵波
C．由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
D．激光可以像刀子一样切除肿瘤
解析：两支一般铅笔靠在一起，中间的缝远远地大于光的波长，因此，光从中间通过时不会成为偏振光；光是横波，偏振光也是横波；激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能够发生衍射现象；激光有很多用途，其中可用来做手术，切除肿瘤．
答案：D
7．某人手持边长为6 cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度．测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4 m．在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m，发觉用这个镜子长度的就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为( )
A．5.5 m B．5.0 m
C．4.5 m D．4.0 m
解析：如图是恰好看到树时的反射光路，
由图中的三角形可得＝
，
即＝.人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有＝，以上两式解得L＝29.6 m，H＝4.5 m.
答案：C
8．(多选题)如图所示为一束光线穿过介质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时的光路，则( )
A．介质Ⅰ的折射率最大
B．介质Ⅱ的折射率最大
C．介质Ⅲ的折射率最大
D．光在介质Ⅱ中传播速度最大
解析：依据折射状况，Ⅰ与Ⅱ相比，Ⅰ是光密介质；Ⅱ与Ⅲ相比，Ⅲ是光密介质，所以Ⅱ是最疏的，光的传播速度最大；Ⅰ与Ⅲ相比Ⅲ中的折射角小，介质Ⅲ的折射率最大．
答案：CD
9.
空气中两条光线a和b从虚框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如右图所示．虚框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生右图效果的是( )
A B
C D
解析：画出入射光线与出射光线反向延长线的交点则为发生全反射的位置，画上全反射棱镜，可知B正确．
答案：B
10．(多选题)DVD光盘由塑料爱护层和信息记录层组成．如图所示，激光束以入射角θ从空气入射到厚度为d、折射率为n的塑料爱护层后，聚焦到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效猎取信息．在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料爱护层的宽度l(l＝a＋2b)，则( )
A．须满足sinθ＝
B．须满足sinθ＝
C．在θ和n不变时，须减小d
D．在θ和d不变时，须减小n
解析：设折射角为α，则n＝＝，则sinθ＝，A正确，B错误；在θ和n不变时，减小d，则b会相应减小，l会减小，C正确；θ和d不变时，减小n，则折射角又会增大，l会增大，D错误．
答案：AC
11．(多选题)如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是( )
A．只有圆心两侧肯定范围内的光线不能通过玻璃砖
B．只有圆心两侧肯定范围内的光线能通过玻璃砖
C．通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折
D．圆心两侧肯定范围外的光线将在曲面产生全反射
解析：通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角渐渐增大并趋近90°角，折射角肯定大于临界角，所以肯定会发生全反射．
答案：BCD
12.
(多选题)一束白光从水中射入真空的折射光线如图所示，若保持入射点O不变而渐渐增大入射角，则关于红光和紫光的下述说法中正确的是( )
A．若红光射到P点，则紫光在P点上方
B．若红光射到P点，则紫光在P点下方
C．紫光先发生全反射，而红光后发生全反射
D．当红光和紫光都发生全反射时，它们的反射光线射到水底时是在同一点
解析：红光的折射率比紫光小，则当它们从水中以相同的入射角射向空中时，由n＝知，红光的折射角小．
答案：BCD
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、试验题(本题有2小题，共14分．请按题目要求作答)
13．(6分)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开头玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同始终线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观看P1、P2的象，且P2的象拦住P1的象．如此观看，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消逝．此时只须测量出________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n＝________________.
解析：当恰好看不见P1、P2的象时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n＝.
答案：玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ(2分) (4分)
14．(8分)用某种单色光做双缝干涉试验时，已知双缝间距离d＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0 cm，如图甲所示，试验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条亮条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则游标尺上的读数x1＝________ mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条亮条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示，则游标卡尺上的读数x2＝________ mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是________ mm.
甲
乙
丙
丁
戊
己
解析：由游标卡尺读数规章读出x1＝0.3 mm，
x2＝9.6 mm.Δx＝＝ mm.
λ＝＝ mm＝6.2×10－4 mm.
答案：0.3(2分) 9.6(2分) 6.2×10－4(4分)
三、计算题(本题有3小题，共38分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最终答案的不得分．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)
15．(10分)频率为6×1014 Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6 m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹？(不含O、P两点处)
解析：单色光的波长λ＝＝ m＝5×10－7 m，(3分)
路程差为3×10－6 m，
＝＝12，(3分)
即路程差是半波长的偶数倍，P点消灭亮条纹，而O点处为中心亮条纹，
所以，在PO间有5条亮条纹，6条暗条纹．(4分)
答案：亮条纹 6条暗条纹，5条亮条纹
16．(12分)如图所示，ABC是一个透亮 的薄壁容器，内装液体，当光垂直射向AC面时，光在AB面恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，求液体的折射率及光在该液体中传播速度为多大？
解析：设液体的折射率为n，光在里面传播的速度为v，发生全放射的临界角为C，
则由题意知：C＝60°(2分)
所以n＝＝＝(5分)
又由于n＝，所以v＝＝c. (5分)
答案： c
17.
(16分)如图所示，半圆形玻璃砖的半径R＝10 cm，折射率为n＝，直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点．激光a以入射角θ1＝30°射入玻璃砖的圆心O，在屏幕MN上消灭了两个光斑．求这两个光斑之间的距离L.
解析：做出光路图如图所示：(3分)
由折射定律知＝，(2分)
所以sin θ2＝nsinθ1＝，(2分)
θ2＝60°.(2分)
由图知L1＝Rtan 60°，L2＝Rtan 30°(4分)
所以L＝L1＋L2＝R(tan 60°＋tan 30°)≈0.23 m．(3分)
答案：0.23 m
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