2020高中物理 第4、5章 光的折射与全反射 光的干涉 衍射 偏振 3单元测试 鲁科版选修3-4

2020高中物理 第4、5章 光的折射与全反射 光的干涉 衍射 偏振 3单元测试 鲁科版选修3-4

第4、5章《光的折射与全反射》《光的干涉 衍射 偏振》单元测试 ‎ ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象 B.用X光机透视人体是利用光电效应 C.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象 D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象 答案：A ‎2.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法正确的是(　　)‎ A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C.内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 答案：A ‎3.一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表面射出.已知该玻璃对红光的折射率为1.5.设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中(　　)‎ A.t1始终大于t2　　　　B.t1始终小于t2‎ C.t1先大于后小于t2 D.t1先小于后大于t2‎ 解析：如图所示，n＝＝ t＝，s＝ 联立解得：t＝ 由题意可知，红光、蓝光的入射角θ相同，但折射角r红＞r蓝，sin 2r红＞sin 2r蓝，所以t1＜t2，故选项B正确，选项A、C、D错误.‎ 答案：B ‎4.如图所示，P是一偏振片，P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向.下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光(　　)‎ A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角振动的光 解析：光束照射在偏振片上，与透振方向相同或在透振方向上有振动分量的光可以全部或部分透过，与透振方向垂直的光不能透过.故选项A、B、D正确.‎ 答案：ABD ‎5.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图甲中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图甲所示.有一半径为r的圆柱形的平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为(　　)‎ A.r　　　B.1.5r　　　C.2r　　　D.2.5r ‎　　解析：‎ 乙 光从玻璃射向空气的临界角θ＝arcsin ＝arcsin ，而入射角i＞θ，将发生全反射，光路图如图乙所示.由几何关系得OB＝r·tan 60°·cot 30°－r＝2r.‎ 答案：C ‎6.图甲所示是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线(　　)‎ A.不能从圆弧NF1射出 B.只能从圆弧NG1射出 C.能从圆弧G1H1射出 D.能从圆弧H‎1M射出 解析：‎ 乙 设全反射临界角为C，有：‎ sin C＝ C＝arcsin ，由图乙可知，沿GG1射入的光线，入射角恰为全反射的临界角，GG1右侧光线的入射角均大于C，光线只能从圆弧NG1射出，只有选项B正确.‎ 答案：B ‎7.如图甲所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°.已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行.此玻璃的折射率为(　　)‎ A.　　　B.‎1.5　‎　　C.　　　D.2‎ ‎　　解析：作出光路图如图乙所示.由圆的对称性可以知道△O1O2O3为等边三角形.可以求出光线射入玻璃球时的折射角为30°，由折射率的公式可以求出玻璃的折射率为 ‎ .‎ 答案：C ‎8.一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离.在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是(　　)‎ A.红光以30°的入射角入射　B.红光以45°的入射角入射 C.紫光以30°的入射角入射　D.紫光以45°的入射角入射 解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，选项A、B错误；设入射角为i，折射角为r，对于n＝，当n一定时，i越大，即sin i越大，则sin i与sin r的差值必越大，由正弦函数图象知i与r的差值就更大，由侧移距离Δx＝可知，i越大，则Δx越大，故选项D正确.‎ 答案：D ‎9.在用插针法做“测定玻璃砖的折射率”的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙、丙所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图.则 甲同学测得的折射率与真实值相比　　　　(填“偏大”、“偏小”或“不变”)；乙同学测得的折射率与真实值相比　　　(填“偏大”、“偏小”或“不变”)；丙同学测得的折射率与真实值相比　　　　　　　　　　.‎ 解析：甲同学测量的光路图如图丁所示，真实值n＝，测量值n′＝‎ eq f(sin i,sin r′)‎ ‎ 　　 ‎ ‎　　　　　丁　　　　 　　戊　　　　　　　　 　己 ‎　　因r′＞r，故n＞n′，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小.‎ 乙同学测量的光路图如图戊所示，测量值n＝与真实值相等.‎ 丙同学的测量可能出现三种可能，光路图如图己所示.当出射点为c时，测量值与真实值相同；当出射点在c点左侧时，测量值小于真实值；当出射点在c点右侧时，测量值大于真实值.故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，也可能不变.‎ 答案：偏小　不变　可能偏大，可能偏小，也可能不变 ‎10.一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器.‎ 实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图甲所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图所示).用P1、P2的连线表示入射光线.‎ ‎(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？‎ 试在题图中标出P3、P4的位置.‎ ‎(2)然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.‎ ‎(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝　　　　　.‎ 答案：‎ ‎(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射、aa′反射，再经bb′折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2(或P1)的像和P3.P3、P4的位置如图乙所示.‎ ‎(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；‎ ‎②过P3、P4作直线与bb′交于O′；‎ ‎③利用刻度尺找到OO′的中点M；‎ ‎④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图58－8乙所示，连接ON；‎ ‎⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.‎ ‎(3) ‎11.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.‎ 甲 ‎(1)将白光光源C放在光具座的最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、　　　　、A.‎ ‎(2)本实验的步骤有：‎ ‎①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；‎ ‎②‎ 按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；‎ ‎③用米尺测量双缝到屏的距离；‎ ‎④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.‎ 在操作步骤②时还应注意　　　　　　　　　和　　　　　　　　　.‎ ‎(3)将测量头的分划板的中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹的中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为　　　　　　mm，求得相邻亮纹的间距Δx为　　　　　　mm.‎ ‎(4)已知双缝间距d＝2.0×10－‎4 m，测得双缝到屏的距离l＝‎0.700 m，由计算式λ＝　　　　　　，求得所测红光波长为　　　　　　　 nm.‎ 答案：(1)E、D、B ‎(2)单缝与双缝间的距离为‎5 cm～‎10 cm　使单缝与双缝相互平行 ‎(3)13.870　2.310‎ ‎(4)·Δx　6.6×102‎