2021年春高中物理选修3-4-单元质量评估(三)-第十三章-光.docx

温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调整合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。单元质量评估(三)第十三章(90分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。多选题已在题号后标出)1.(2021兰州高二检测)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中不能反映光的偏振特性的是()A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清楚D.通过手指间的缝隙观看日光灯,可以看到彩色条纹【解析】选D。在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定方向振动的光是偏振光,A、B反映了光的偏振特性,C是偏振现象的应用,D是光的衍射现象。2.从两个相同的手电筒射出的光,当它们在某一区域叠加后,看不到干涉图样,这是由于()A.手电筒射出的光不是单色光B.干涉图样太细小看不清楚C.四周环境的光太强D.这两束光为非相干光【解析】选D。两束光的频率不同,不满足干涉产生的条件,这两束光是非相干光,故D正确。3.(多选)在单缝衍射试验中,下列说法正确的是()A.其他条件不变,将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄B.其他条件不变,使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C.其他条件不变,换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽D.其他条件不变,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽【解析】选A、C、D。当单缝宽度确定时,波长越长,衍射现象越明显,条纹间距也越大,黄光波长大于绿光波长,所以条纹间距变窄,A、C正确;当光的波长确定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距越宽,B错误;当光的波长确定,单缝宽度也确定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,D正确。4.(2021四平高二检测)如图所示,一横截面为直角三角形的三棱镜,B=90,C=30。一束与AB面成=30角的光线射向AB面,经过BC边发生一次反射,再从AC边射出,且出射光线的折射角为60。则这种材料的折射率为()A.B.C.D.2【解析】选B。作出光路图,如图所示,依据几何关系和折射定律有n=,可得i=30,n=。5.(多选)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90后,在P处将看到光亮【解题指南】偏振片A为起偏器,B为检偏器,当A、B的透振方向平行时透过B的亮度最大,垂直时没有光透过。【解析】选B、D。自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,则A错;它通过A偏振片后,即变为偏振光,则B对;设通过A的光沿竖直方向振动,P点无光亮,则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光,将B转过180后,P处仍无光亮,C错;若将B转过90,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,D对。6.(2021青岛高二检测)如图所示,一条红色光线和另一条紫色光线,以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体,其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出。则可知()A.拦住BO光线,OC光线是红光B.拦住BO光线,OC光线是紫光C.AO光线较BO光线穿过玻璃柱体所需时间短D.在双缝干涉试验中,若仅将入射光由AO光线变为BO光线,则干涉亮条纹间距变小【解析】选B。依据光路的可逆性,复色光从空气射入玻璃,偏折大的折射率大,在玻璃中,紫光折射率大于红光,所以AO是紫光,BO是红光,题中,若拦住BO光线,OC光线是紫光,所以A错误,B正确;在玻璃中,紫光折射率大,光速小,光程相同时,所需时间长,即AO光线较BO光线穿过玻璃柱体所需时间长,C错误;双缝干涉条纹间距公式为x=,可见,若l和d不变时,入射光由波长较短的紫光改为波长较长的红光,条纹间距变大,D错误。7.(多选)(2022浙江高考)关于下列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观看前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉试验,用红光时得到的条纹间距更宽【解析】选C、D。光在介质中的传播速度v=,其中n是折射率,由于蓝光折射率大于红光折射率,所以蓝光传播速度比红光慢,A项错误;光从光密介质向光疏介质传播时,可能发生全反射,所以B项错误;视深h和实际深度H关系为h=,所以鱼的实际深度比看到的要深,C项正确;条纹间距y=,由于红光波长大于蓝光波长,所以红光得到的条纹间距更宽,D项正确。【变式训练】如图所示,一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面,得到三束光束、,则()A.光束仍为复色光,光束、为单色光,且三束光确定相互平行B.增大且90,光束、会远离光束C.在此玻璃中光束的折射率比光束的折射率小D.减小且0,光束可能会从上表面消逝【解析】选A。由玻璃对不同色光的折射率不同,并结合光的全反射分析求解。为直接反射的光,为复色光,、两束是经玻璃的下表面反射和再次进入空气的折射形成的,如图所示,由光路图知,光束在玻璃中的偏折程度比光束的偏折程度大,光束的折射率比光束的大,光束、为单色光,由光路可逆可知,三束光彼此平行,A正确,C错误;当=90时,反射光与入射光重合,因此当增大时,、光束靠近光束,B错误;由于光路可逆,因此只要光能从上表面射入,则确定能以原角度从上表面射入空气,不会发生全反射,D错误。8.在信息技术迅猛进展的今日,光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透亮介质层时会发生偏折而转变行进的方向,如图所示。下列说法中正确的是()A.图中光束是红光,光束是蓝光B.在光盘的透亮介质层中,光束比光束传播速度更快C.若光束先后通过同一单缝衍射装置,光束的中心亮纹比光束的窄D.若光束先后通过同一双缝干涉装置,光束的条纹宽度比光束的宽【解析】选C。由题图可知,光束的折射率大于光束的折射率,即n1n2,而n红n蓝,A错;由v=得,B错;折射率大的光束波长小,在单缝衍射、双缝干涉试验中的条纹宽度要小,C对、D错。9.(2021徐州高二检测)如图所示的4种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和黄光、紫光通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分代表亮纹),那么1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是()A.红、黄、蓝、紫B.红、紫、蓝、黄C.蓝、紫、红、黄D.蓝、黄、红、紫【解析】选B。由于双缝干涉条纹是等间距的,而单缝衍射条纹除中心亮条纹最宽最亮之外,两侧条纹亮度、宽度都渐渐减小,因此1、3为双缝干涉条纹,2、4为单缝衍射条纹。又双缝干涉条纹的间距x=,在l、d都不变的状况下,干涉条纹间距x与波长成正比,红光波长比蓝光波长长,则红光干涉条纹间距比蓝光干涉条纹间距大,即1、3分别对应红光和蓝光。而在单缝衍射中,当单缝宽度确定时,波长越长,衍射越明显,即中心条纹越宽越亮,黄光波长比紫光波长长,则黄光的中心条纹较宽较亮,故2、4分别对应紫光和黄光。综上所述,1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是红、紫、蓝、黄,B正确。10.如图所示,a、b为两束不同频率的单色光,以45的入射角射到玻璃砖的上表面,直线OO与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点,入射点A、B到N点的距离相等,经玻璃砖上表面折射后,两束光相交于图中的P点,则下列说法正确的是()A.在真空中,a光的传播速度大于b光的传播速度B.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度C.同时增大入射角(入射角始终小于90),则a光在下表面先发生全反射D.对同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽【解析】选D。各种光在真空中的光速相同,A错误;依据题图,入射角相同,a光的折射角较大,所以a光的折射率较小,由光在介质中的光速v=得,a光在介质中的传播速度较大,B错误;依据临界角公式C=arcsin可知,a光的临界角较大,b光的临界角小,由于入射角始终小于90,a、b两光在下表面时都达不到临界角,故都不能发生全反射,C错误;a光的折射率较小,波长较长,依据公式x=可知,对同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽,D正确。二、试验题(本大题共2小题,共16分)11.(8分)在“用双缝干涉测光的波长”的试验中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上螺旋测微器的读数如图,为mm。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,由手轮上的螺旋测微器再读出一读数。若试验测得第1条亮纹与第6条亮纹中心间的距离x=11.550mm,双缝到屏的距离l=0.70m,已知双缝间距d=0.20mm。由计算式=,求得所测光的波长为m(保留两位有效数字)。【解析】固定刻度读数为1.5mm,可动刻度为11.30.01 mm=0.113 mm,所以读数为1.5 mm+0.113 mm=1.613 mm,由x=得光波的波长为:=m=6.610-7m答案:1.6136.610-712.(8分)如图为玻璃厚度检测仪的原理简图,其原理是:固定一束激光AO以不变的入射角i照到MN表面,折射后从PQ表面射出,折射光线最终照到光电管C上,光电管将光信息转变为电信号,依据激光束在C上移动的距离,可以确定玻璃厚度的变化。设i=45,玻璃对该光的折射率为,C上的光斑向左移动了s,则可确定玻璃的厚度比原来变(选填“厚”或“薄”),转变了。【解析】光经过平行玻璃砖传播方向不变,只发生侧移,光斑向左移,可见玻璃砖变厚。由=n,得r=30。设变厚了d,则dtan45-dtan30=s,所以d=s。答案:厚s三、计算题(本大题共4小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(10分)如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为n=,直径AB与屏幕垂直并接触于A点,激光a以入射角i=30射向半圆玻璃砖的圆心O,结果在水平屏幕MN上毁灭了两个光斑。求两个光斑之间的距离L。【解析】画出如图光路图,设折射角为r,依据折射定律n=,(3分)解得r=60(3分)由几何学问得,OPQ为直角三角形,所以两个光斑PQ之间的距离L=PA+AQ=Rtan30+Rtan60解得L=cm23.1cm。(4分)答案:23.1cm14.(12分)(2021昆明高二检测)如图所示,在双缝干涉试验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1、S2距离之差为2.110-6m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉试验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为410-7m;(2)已知B光在某种介质中波长为3.1510-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37;(3)若让A光照射S1,B光照射S2,试分析光屏上能观看到的现象。【解析】(1)设A光在空气中波长为1,在介质中波长为2,由n=,得1=n2=1.5410-7m=610-7m(2分)依据路程差r=2.110-6m,所以N1=3.5(2分)由此可知,从S1和S2到P点的路程差是波长1的3.5倍,所以P点为暗条纹。(1分)(2)依据临界角与折射率的关系sinC=得n=(2分)由此可知,B光在空气中波长3为3=n介=3.1510-7m=5.2510-7m(2分)路程差r和波长3的关系为N2=4(1分)可见,用B光作光源,P点为亮条纹。(3)若让A光和B光分别照射S1和S2,这时既不能发生干涉,也不发生衍射,此时在光屏上只能观看到亮光。(2分)答案:(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析15.(10分)(2021南京高二检测)如图所示,ABCD为始终角梯形棱镜的截面,C=60,P为垂直于直线BC的光屏,现用一宽度等于AB边的单色平行光束垂直射向AB面,经棱镜折射后在屏P上形成宽度等于的一条光带,求棱镜的折射率。【解析】光路图如图所示,依据题意有(2分)1=2=30,=则=(2分)依据几何关系有=tan 30=tan 30=(2分)在DEF中,tan3=,解得3=30(2分)由折射定律可得n=,解得n=(2分)答案:16.(12分)(2022山东高考)如图,三角形ABC为某透亮介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知=15,BC边长为2L,该介质的折射率为。求:(1)入射角i; (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin75=或tan15=2-)。【解析】(1)依据全反射规律可知,光线在AB边上某点P的入射角等于临界角C,由折射定律得sinC=(1分)代入数据得C=45(1分)设光线在BC边上的折射角为r,由几何关系得r=30(1分)由折射定律得n=(1分)联立式,代入数据得i=45(2分)(2)在OPB中,依据正弦定律得=(2分)设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得OP=vt(1分)v=(1分)联立式,代入数据得t=L(2分)答案:(1)45(2)L【总结提升】分析光的全反射、临界角问题的一般思路(1)画出恰好发生全反射的光路。(2)利用几何学问分析线、角关系,找出临界角。(3)以刚好发生全反射的光线为比较对象来推断光路是否发生全反射,从而画出其他光线的光路图。关闭Word文档返回原板块