(好题)高中物理选修一第四章《光》测试题(包含答案解析)(2)

1．(0分)[ID：127986]下列说法中正确的是（　　）

A．紫光的波长比红光的波长大

B．频率越高的电磁波在真空中传播速度越快

C．光的偏振现象说明光是纵波

D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理

2．(0分)[ID：127984]如图甲、乙所示的2种明暗相间的条纹分别是甲、乙两种单色可见光分别通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮条纹）。则甲光和乙光波长的大小关系为（　　）

A．甲光大    B．乙光大    C．一样大    D．无法确定

3．(0分)[ID：127979]如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是（　　）

A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的

B．干涉条纹是红黑相间的竖直条纹

C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大

D．薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置相同

4．(0分)[ID：127965]如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°，半径为R的扇形NBC。该柱体厚度为h，即MN=DC=AB=h。一束刚好覆盖ABNM面的单色光，以与该面成45°角的方向照射到ABNM面上。若只考虑首次入射到ABCD面上的光，则ABCD面上有光透出部分的面积为（　　）

A．    B．    C．    D．

5．(0分)[ID：127953]如图，用一个折射率为n的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。现有一条光线从AB面上图示位置垂直入射到棱镜内，若不考虑原入射光在AB面上的反射光，则以下说法正确的是（　　）

A．若介质的折射率n<2，一定有光从CD边斜射出

B．若介质的折射率n=，一定有光从AD边射出

C．若介质的折射率n=，一定有光从BC边射出

D．若介质的折射率n＞，一定有光从AB边斜射出

6．(0分)[ID：127941]如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃分成OB、OC两束光。下列说法正确的是（　　）

A．光束OB是红光

B．紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长大

C．紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率小

D．两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等

7．(0分)[ID：127926]如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（ ）

A．减弱，紫光    B．减弱，红光    C．增强，紫光    D．增强,红光

8．(0分)[ID：127906]光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种。阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低。关于光在连续型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是（　　）

A．    B．    C．    D．

9．(0分)[ID：127902]关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　）

A．甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的

B．乙图中，演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大

C．丙图中，可利用薄膜干涉检查样品的平整度

D．丁图中，由图可知当驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越大

10．(0分)[ID：1279]用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa´和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将（　　）

A．偏大    B．偏小    C．不变    D．无法确定

11．(0分)[ID：1276]如图是一段拉伸速度不均匀而造成的不合格光纤产品，呈圆台形状．一单色光射到上边界O点时，入射角为30°，折射角为53°（sin53°=0.8）， 则

A．此光纤的折射率为0.625

B．单色光在光纤中的传播速度为1.875×108m/s

C．减小单色光在O点入射角可以提高光能传输效率

D．同一单色光在此光纤内的临界角比圆柱形光纤中大

12．(0分)[ID：1275]如图所示的4种明暗相间的条纹，是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）．则在下面的四个图中，哪个图是蓝光形成的干涉图样

A．    B．    C．    D．

二、填空题

13．(0分)[ID：128051]下列说法正确的是_________．

A．泊松亮斑是光的衍射现象

B．彩虹现象与光的全反射有关

C．全息照相利用了激光的干涉原理

D．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性

E.不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的

14．(0分)[ID：128045]让一束光线沿半径方向射向半圆形玻璃砖，结果在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出分为a、b两束光线．由此可以判定：

(1)在玻璃中，a光的传播速度________b光的传播速度(填“大于”、“小于”或“等于")；

(2)若改变光束的入射方向使0角逐渐变大，则折射光线________首先消失(填“a”、或“b”)；

(3)分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距_______b光的干涉条纹间距(填“大于”、“小于”或“等于”)．

15．(0分)[ID：128039]关于下列四幅图的说法，正确的是______

A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大

B．图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同

C．图丙是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹、下方为光的衍射条纹

D．图丁中飞快行驶的火车车厢发出一闪光，地面上的人认为光同时到达前后壁

16．(0分)[ID：128027]如图所示，含有a、b两种单色光的一细光束，沿半径方向从真空射入横截面为半圆形的透明介质中．a、b两种单色光从介质中射出时方向如图所示．则a、b两种单色光在介质中的折射率n1：n2=______，两种单色光在介质中的速度v1：v2=______．

17．(0分)[ID：128024]学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

（1）若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为______，

（2）图中P3、P4两位置中______（填“P3”或“P4”）处所对应的折射率大，

（3）若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过________，

18．(0分)[ID：128018]如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________ (填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________ (填“波动说”“微粒说”或“光子说”)

19．(0分)[ID：128007]如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为Hz。则P点处是___________（填“亮”或“暗”）条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹___________ （填“均匀”或“不均匀”）分布。 （光在空气中的速度）

20．(0分)[ID：127999]一台激光器,它的功率为P，如果它发出的单色光在空气中波长为λ,则这束单色光的频率是__，它在t时间内辐射的能量为___。如果这束单色光在某介质中传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为___。

三、解答题

21．(0分)[ID：128169]如图所示，一横截面半径为R的四分之一圆弧的透明柱体水平放置。该柱体的BC面是反光材料，一束单色光竖直向下从A点射向柱体的弧面BD，进入柱体内部后，经过一次反射后恰好从柱体D点射出。已知光在真空中传播的速度为c，入射角i=60°，求：

(i)该透明柱体的折射率n；

(ii)光在该柱体中的传播时间t。

22．(0分)[ID：128166]如图所示，一个半径为R的半球形玻璃砖，O为球心，AB为直径，玻璃的折射率为n=．

（i）一束细光线从AB上O′点沿垂直底面向上射入半球形玻璃砖，OO'=，求此光线在玻璃砖中的射出点到O点的距离；

（ii）一束平行光从下表面沿垂直底面向上射入玻璃砖，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束的最大横截面积为多少？

23．(0分)[ID：128158]某实验小组要测量某透明液体的折射率，他们找到一个底面直径和高都为12cm的圆柱形玻璃水槽，先用红色激光笔自上边缘上Ａ直接照到B点，A、B、D位于同一竖直平面内且BD为底面直径，如图所示，然后开始向水槽中加该液体，当加到6cm深度时，红色光线射到槽底C点，记下C点，测得BC长度为2.54cm。

(1)请画出红光射到Ｃ点的光路；

(2)该液体折射率为（结果保留2位有效数字）；

(3)若将上面的实验过程仅改用用绿色激光笔，光线也要射到C点，则所加的液体深度是否应该大于6cm？

24．(0分)[ID：128156]如图所示，两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质，一条与上表面成30°入射的光线，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，A、B间距为4cm，已知玻璃砖的折射率n=，求：

(1)光在玻璃中的传播速度；

(2)画出形成两光斑的光路图；

(3)玻璃砖的厚度。

25．(0分)[ID：128132]如图所示，三角形ABC是一个三棱镜的截面，现有一束单色光沿纸面以i=60°的入射角射向AB的中点N，已知该三棱镜的折射率为n=，AB=（6-）cm，光在真空中的传播速度为c=3.0×108m/s，求：

(1)此束单色光第一次从三棱镜射出的方向；（不考虑AB面的反射）；

(2)此束单色光从射入三棱镜到第一次从三棱镜射出所经历的时间。

26．(0分)[ID：128108]如图所示，某玻璃棱镜横截面为半径为R的扇形，圆心角为∠AOB=60°，虚线为∠AOB的角平分线，有一细激光束从OA面上的P点平行于虚线射入棱镜，其中有一束光线从OB面上的Q点平行于虚线射出，P、Q关于虚线对称，现测得OP=，已知真空中的光速为c．

求：①玻璃的折射率；

②从Q点出射的光线在玻璃中运动的时间．

【参】

2016-2017年度第*次考试试卷  参

**科目模拟测试

一、选择题

1．D

2．B

3．A

4．B

5．A

6．D

7．C

8．C

9．C

10．C

11．B

12．A

二、填空题

13．ACE【解析】

14．小于a小于

15．BC

16．

17．P42

18．衍射波动说

19．暗不均匀

20．Pt

三、解答题

21．

22．

23．

24．

25．

26．

2016-2017年度第*次考试试卷  参考解析

【参考解析】

**科目模拟测试

一、选择题

1．D

解析：D

A．紫光的波长比红光的波长短，A错误；

B．所有电磁波在真空中传播速度都是，B错误；

C．光的偏振现象说明光是横波，C错误；

D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，D正确。

故选D。

2．B

解析：B

对于同一窄缝，波长越长，衍射条纹越宽，由图可知，乙光波长较长。

故选B。

3．A

解析：A

A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的，A正确；

B．干涉条纹是红黑相间的水平条纹，B错误；

CD．光波的干涉条纹的间距公式

入射光如果换成紫光则波长变短，相邻亮条纹间距变小，而且由于不同光的干涉条纹的间距不同，故不同颜色的光的条纹的明暗位置不相同，故CD错误；

故选A。

4．B

解析：B

根据折射定律有

得

折射角

即光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过N的光线垂直入射到BC界面上点D射出，D到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到NB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大，根据临界角公式

可得临界角

设BC界面上的临界点为E，此光线在NB界面上点F入射，在三角形NEB中可求得NE与水平方向的夹角为

所以E到B之间没有光线射出。由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为

所以有光透出的部分的弧长为，则ABCD面上有光透出部分的面积为

故ACD错误，B正确。

故选B。

5．A

解析：A

A．光线从左侧垂直AB射入棱镜时，透射方向不变，光线射到CD时，由几何知识得，入射角为，该棱镜的临界角为C，根据

因为，所以 ，所以光线射到DC时发生反射和折射，一定有光从CD斜射出，如图所示

A正确；

BC．光线从左侧垂直AB射入棱镜时，透射方向不变，光线射到CD时，由几何知识得，入射角为，该棱镜的临界角为C，根据

故有，根据光的折射定律，所以光线在DC上发生了反射和折射，其光路图如图1和图2所示

根据光路的可逆性，不可能有光从AD边射出，而从BC边有可能射出，BC错误；

D．光线从左侧垂直AB射入棱镜时，透射方向不变，光线射到CD时，由几何知识得，入射角为，根据

因为 ，所以临界角 ，所以光线射到DC上时，可能发生反射和折射或者是全反射，反射光线射到AB的情况如上图1所示，则反射光线是从AB边是垂直射出，D错误。

故选A。

6．D

解析：D

A．由图可知，OB偏折更大，即折射角更小，则折射率更大，由于在真空中紫光的频率大于红光的，即在真空中紫光的折射率更大，说明光束OB是紫光，故A错误；

B．由于在真空中紫光的频率更大，由公式可知，紫光在真空中的波长比红光在真空中的波长小，故B错误；

C．由于在真空中紫光的频率更大，且光的频率不变，则紫光在玻璃中的频率比红光在玻璃中的频率大，故C错误；

D．设任一光线的入射角为i，折射角为r，光在玻璃中传播的路程是s，半圆柱的半径为R，则光在玻璃中的速度为，由几何知识得

则光在玻璃传播时间为

由折射定律得，得

由题知，入射角i相同，R、c相等，所以时间t相同，故D正确。

故选D。

7．C

解析：C

光线从光密介质到光疏介质，入射角增大则反射光的强度增强；因紫色光的折射率最大，发生全反射的临界角最小，故紫光最先发生全反射，在光屏上最先消失，C正确。

故选C。

8．C

解析：C

AD．首先我们看最左端光线刚进入时的情况，光由空气进入内芯，由于内芯有一定的折射率，故折射角会变小，而选项AD中的折射角都大于入射角，故选项AD错误；

BC．又因为光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，所以光线进入纤维中后折射角会变化，而不是像B中不变，故选项B错误，C正确；

故选C。

9．C

解析：C

A．沙漠中的“蜃景”现象，是光的全反射现象引起的，故A错误；

B．演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故B错误；

C．利用薄膜干涉，由薄层空气的两表面反射光，频率相同，从而进行相互叠加，达到检查样品的平整度的目的，故C正确；

D．由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，跟固有频率f0相差越大，振幅越小，故D错误。

故选C。

【点睛】

考此题考查光的全反射、干涉的应用，注意共振的条件，及简谐运动的固有周期与策动力周期的区别。

10．C

解析：C

两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率时，其入射光线与最终射出的光线是平行的关系，尽管玻璃砖被向上移动，改变了真实的折射点，但是折射光线始终与入射光平行．由于玻璃砖平移，所以测量的入射光线与真实的入射光线重合，所以通过以上分析可知，折射角没有误差，所以测量结果不变．故选C。

【点睛】

本题考查了利用玻璃砖测折射率的实验误差分析，类似的问题还有将玻璃砖向下侧移等，判断关键就在于折射光线是否有误差．

11．B

解析：B

A．据题意，又依据光路可能现象，该光纤折射率为

故选项A错误；

B．单色光在光纤中的传播速度为

故选项B正确；

C．增大单色光在O点的入射角，可以使折射光线消失，发生全反射，提高光能传输效率，故选项C错误；

D．据可知，同一种单色光在同种介质中折射率相同，发生全反射的临界角就相等，故选项D错误．

故选B。

12．A

解析：A

【解析】

试题分析：干涉图样的条纹间的距离都是相等的，衍射时最中间的条纹最粗，向两旁依次变细，故A、C是干涉图样，B、D是衍射图样；又由于红光比蓝光的折射率小，频率小，而光速不变，所以红光的波长较长，则蓝光波长较短，所以蓝光形成的干涉图样条纹间的距离较小，所以A是蓝光形成的干涉图样，该题选A．

考点：干涉与衍射图样．

二、填空题

13．ACE【解析】

解析：ACE

【解析】

A.泊松亮斑是光的衍射现象,证实了光的不动性，故A正确；

B.彩虹是光的折射现象，故B错误；

C.全息照相利用了激光的干涉原理，可以记录光的强弱、频率和相位，故C正确；

D.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的干涉特性，减弱光的发射，从而增加投射能力，故D错误；

E.根据相对论原理可知：不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的，故E正确；

故选ACE。

14．小于a小于

解析：小于    a    小于    

（1）[1]．光线a的偏折程度大，根据折射定律公式，θ是入射角，r是折射角，可知a光的折射率大；再根据公式v=c/n，知a光在玻璃中的传播速度小；

（2）[2]．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90°，故a光先发生全反射，折射光线先消失；

（3）[3]．光线a在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式△x=λ，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距；

点睛：本题综合考查了光的折射、全反射和干涉，关键是记住几个公式：折射率定义公式、光速公式v=c/n、双缝干涉条纹间距公式△x=λ．要注意公式的条件条件是光从真空射入介质折射．

15．BC

解析：BC

A：图甲中C摆开始振动后，因A摆的摆长与C摆的相等，发生共振，则A、B、D三个摆中A摆的振幅最大．故A项错误．

B：图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同．故B正确．

C：图丙是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹（较多条数内，条纹等间距）、下方为光的衍射条纹（条纹最宽，越往两侧越狭窄）．故C项正确．

D：图丁中飞快行驶的火车车厢发出一闪光，地面上的人认为地面是一个惯性系，光向前向后传播的速度相等，向前传播的路程长些，到达前壁的时刻晚些．故D项错误．

16．

[1]根据题意，两束光的入射角相同，则有

可得

[2]在根据公式，即速度与折射率的关系有

可得

17．P42

解析：    P4    2    

试题分析：（1）OP3与OC的夹角为30°，则入射角为60°，根据折射率定律，

（2）P4位置的入射角大，在折射角一定的情况下，故折射率就大．

（3）入射角和折射角相等，则折射率为1．

（4）当发生全反射时，为所能测量最大折射率，故为2

考点：考查了光的折射

点评：对于折射定律应用时，要注意公式的使用条件是光从真空射入介质发生折射．

18．衍射波动说

解析：衍射    波动说    

光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象叫做光的衍射，这是典型的圆孔衍射．光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性．

19．暗不均匀

解析：暗    不均匀    

[1]设A光在空气中波长为λ，由得，光的路程差，所以

即从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ的3.5倍，所以P点为暗条纹。

[2]将S2用遮光片挡住。光屏上得到的是衍射条纹，所以是不均匀分布的。

20．Pt

解析：    Pt        

[1]根据

c=λf

可得这束单色光的频率

f=

[2]激光器在时间t内所做的功

W=Pt

[3]转化为光能;这束光对该介质的折射率

n=

设它从该介质射向真空发生全反射的临界角为C，则

sin C=

所以

C=arcsin

三、解答题

21．

(i)；(ii)

(i)光路图如图所示，设折射角为r，由光的折射定律有

由对称性和几何知识有

i=∠ACD=r+∠CFE=2r

解得

r=30°

（ii）设光在透明柱体中传播的距离为s，根据几何关系有：

解得

22．

(i) R ；(ii) 

【分析】

根据题意，画出光线的反射图，再根据全反射条件、反射定律和几何关系即可求解。

（i）设全反射的临界角为C，由全反射条件有解得：

C=45°

设光线从O′点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系得：

α =60° >C

所以光线在玻璃砖内会发生全反射，光路如下图所示，由反射定律和几何关系得：

射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达O′点射出。

（ii）在O点左侧取一点E，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于临界角C，则半径为r＝OE的圆形区域内的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如下图所示，由几何关系得：

解得：

则最大面积为：

【点睛】

考察全反射的条件、反射定律和折射定律的运用。

23．

(1)；(2)1.4；(3)是

(1)由题意得作光路图如下

(2)由图可得

根据折射定律有

解得

(3)改用绿色激光笔，入射光波长减小，则折射率增大，为了使光线也要射到C点，则所加的液体深度应大于6cm。

24．

(1)v=1.73×108m/s；(2)见解析；(3)d=6cm。

【分析】

本题主要考察光的折射定律以及介质中的光速。

(1)介质中光速

(2)光路图如图所示

(3)由光路图

又由折射定律

联立解得d=6cm。

25．

(1)光将垂直于底面AC，沿PQ方向射出棱镜；(2)-10s

(1)设此束光从AB面射入棱镜后的折射角为r，由折射定律得

解得

r=30°

显然光从AB射入棱镜后的折射光线NP平行于AC，如图所示：

光在BC面上的入射角为

θ=45°

设临界角为C，则由得

可知C＜45°，故光在BC面上发生全反射。

根据几何知识和光的反射定律可知，光将垂直于底面AC，沿PQ方向射出棱镜。

(2)光在棱镜中传播的速率

图中

所以此束光在棱镜中传播的时间

解得

26．

(1)         (2) 

①作出光路图如图所示，PD为过P点的法线，由题意在P点的入射角i=∠ODP=60°，，，∠DPC=∠DCP，

折射角，由折射定律可得折射率

②设这束光在玻璃中运动的时间为t，则，得

得，△OPC是等腰三角形，∠OPC=120°，可得折射角r=30°