卷子答案网-一个不只有答案的网站第四章 光 期末热身卷
本试卷共4页，15小题，满分100分，考试用时75分钟。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列说法错误的是( )
A. 彩虹是光的衍射现象
B. 肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象
C. 交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘
D. 液晶显示应用了光的偏振
2. 如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光、，下列说法正确的是( )
A. 若、光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则光的遏止电压低
B. 在该三棱镜中光波长大于光
C. 光能发生偏振现象，光不能发生
D. 若增大入射角，则光先消失
3. 如图所示，真空中有一均匀介质球，一束复色光平行于从介质球的点折射进入介质球内，进入介质球后分成光束、Ⅱ，其中光束Ⅰ恰好射到点，光束Ⅱ射到点，，则( )
A. 介质球对光束Ⅱ的折射率大于
B. 同时进入介质球的光束Ⅱ比光束Ⅰ先射出介质球
C. 当入射角大于某一特定角度时，从点射进介质球的光束Ⅱ会发生全反射
D. 用光束Ⅰ和光束Ⅱ分别射向同一双缝干涉装置，光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ大
4. 如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿方向射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束、、，则( )
A. 光束仍为复色光，光束、为单色光，且三束光一定相互平行
B. 增大角且，光束、会远离光束
C. 玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率
D. 减小角且，光束Ⅲ可能会由于全反射从上表面消失
5. 如图所示，圆心为、半径为的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为，则( )
A. 玻璃砖的折射率为
B. 之间的距离为
C. 光在玻璃砖内的传播速度为
D. 光从玻璃到空气的临界角为
6. 如图所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率，为一半径为的四分之一圆弧，为圆弧面圆心，构成正方形。在处有一红色点光源，在纸面内照射弧面，若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，则以下说法正确是( )
A. 光从该材料到空气的临界角为
B. 该光学元件的边上有光射出的长度为
C. 照射在边上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出
D. 将点光源换成紫光，则边上有光射出的长度增大
7. 图用单色光照射透明标准板，来检查的上表面的平直情况，观察到的现象如图所示，则以下说法正确的是( )
A. 图的图样是由于光从的上表面和的下表面反射后干涉的结果
B. 图的图样是由于光从的上表面和的上表面反射后干涉的结果
C. 图的图样说明的上表面某处向上凸起
D. 图的图样说明的上表面某处向下凹陷
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是( )
A. 光的波长小于光的波长
B. 这种材料对光的折射率大于对光的折射率
C. 若用同一装置观察双缝干涉图样，光的条纹间距大于光的条纹间距
D. 若从同一介质射向空气发生全反射时，光的临界角大于光的临界角
9. 如图所示，现有两束不同的单色光、垂直于边射入等腰棱镜，若两束光在面上的入射点到的距离相等，且两束光折射后相交于图中的点，则以下判断正确的是( )
A. 在棱镜中，光光速大于光光速
B. 在真空中，光波长小于光波长
C. 光通过棱镜的时间大于光通过棱镜的时间
D. 、两束光从同一介质射向真空时，光发生全发射的临界角小于光发生全反射的临界角
10. 如图所示，真空中有一个半径为、质量分布均匀的玻璃球，频率为的激光束在真空中沿直线传播，于点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的点又经折射进入真空中．已知，玻璃球对该激光束的折射率为，则下列说法中正确的是设为真空中的光速( )
A. 激光束的入射角
B. 改变入射角的大小，激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
C. 激光束在射入玻璃球后，光的频率变小
D. 从点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为
三、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。
11. 利用甲图所示装置研究光的某些现象，下列说法正确的是______。
A.若在光屏上得到的图样如图所示，则光源和光屏间放置的是单缝挡板
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板，光源由红光换作蓝光后，图样的条纹宽度会变窄
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，则红光最有可能照射不到光屏上
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，则紫光最有可能照射不到光屏上
用双缝干涉测量某单色光的波长时，所得图样如乙图所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹的中心，测量头卡尺的示数如丙图所示，其读数为______，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心，测量头卡尺的示数为。已知双缝挡板与光屏间距为，双缝相距，则所测单色光的波长为______。
12. 如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从游标卡尺上读出某条亮纹的位置，图中所示的读数是______；若缝与缝间相距，双缝到屏间的距离为，相邻两个亮条纹中心的距离为，则光的波长表示为______字母表达式；某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：，，测量的情况如图所示，由此可计算出该光的波长为：______。
四、计算题：本题共3小题，13题14分，14题14分，15题14分，共42分。
13. 如图所示，高为的圆柱形容器中盛满折射率的某种透明液体，容器直径，容器底部安装一块平面镜，在圆心正上方高度处有一点光源，要使发出的光从液体上方观察照亮整个液体表面，应该满足什么条件？
14. 如图，一潜水员在距海岸点的点竖直下潜，点和灯塔之间停着一条长的皮划艇。皮划艇右端距点，灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为和，水的折射率为，皮划艇高度可忽略。
潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上点恰好处在倒立圆锥的边缘上，求潜水员下潜的深度；
求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。
15. 如图所示是一种折射率的棱镜，用于某种光学仪器中。现有一束光线沿的方向射到棱镜的界面上，入射角的大小为。求：
光在棱镜中传播的速率；
此束光线射出棱镜后的方向，写出推导过程并画出光路图不考虑返回到面上的光线。
答案解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10.
11. ；；
12. ； ；
13. 解：设点光源通过平面镜所成的像为，如图所示，反射光线能照亮全部液面，则入射角，为全反射的临界角
由，可得
由图可得：
已知解得：
故满足的条件为：
14. 解：根据全反射条件和折射定律，
解得，
；
若光线恰好从皮划艇右端射入，根据折射定律，
解得，
，
同理，
，
所以能看到灯塔深度的范围，深度小于或深度大于。
15. 解：光在棱镜中传播的速率；
由题光在面上入射角的正弦，
由折射定律率得，，
得到面上的折射角
由几何关系得，面上的入射角
全反射临界角，则光在面上发生全反射，光线垂直于面射出棱镜，光路如图所示。
【解析】
1. 解：、彩虹是光的色散现象，选项A错误；
B、肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象，选项B正确；
C、交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘，选项C正确；
D、液晶显示应用了光的偏振，选项D正确；
此题选择错误的选项，故选：。
考查光的折射、干涉、衍射的原理，及之间的联系与区别，掌握干涉的条件，及明显的衍射条件，注意光的偏振应用。
2. 【分析】
根据发生光电效应的条件以及结合光电效应方程，从而即可求解；根据折射率的定义公式求解折射率，由折射定律得出折射率关系，就知道波长关系；只要是横波，均能发生偏振现象；依据光的折射定律，判定两光的折射率大小，再根据，即可判定各自临界角大小，进而可求解。
本题主要考查发生光电效应的条件及光电效应方程、光的折射定律、偏振现象、发生全反射的条件及临界角。
【解答】
A.由图知光偏折程度小，根据折射率公式，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线对应的折射角较大，光折射率较小，则频率较小，根据，则光光子能量较小，则光束照射逸出光电子的最大初动能较小，根据结合光电效应方程，则光的遏止电压低，故A正确；
B.因光折射率较小，频率较小，根据及知，即在该三棱镜中光波长小于光，故B错误；
C.只要是横波，均能发生偏振现象，若光能发生偏振现象，光一定能发生，故C错误；
D.若增大入射角，在第二折射面上，则两光的入射角增大，光从光密介质进入光疏介质，因为，根据，知的临界角小于的临界角，光容易发生全反射，所以若增大入射角，则光先发生全反射，光先消失，故D错误。
故选A。
3. 【分析】
本题考查对全反射、折射现象的理解与运用能力，作出光路图，关键要能灵活运用光路可逆原理分析能否发生全反射。
【解答】
对于光束：在点的入射角，折射角，则玻璃对光束的折射率为，由折射定律分析知，介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束的折射率，即大于，故A正确。
B.由分析知在介质球中，光束Ⅰ的传播速度大于光束Ⅱ的传播速度，则同时进入介质球的光束Ⅰ比光束Ⅱ先射出介质球，故B错误。
C.从点射进介质球的光束Ⅱ，再射到界面时入射角等于点的折射角，由光路可逆原理知，光线不会发生全反射，一定能从介质球射出，故C错误。
D.介质球对光束Ⅱ的折射率大于介质球对光束的折射率，说明光束Ⅱ的频率大，波长短，而干涉条纹的间距与波长成正比，则光束Ⅱ的条纹间距比光束Ⅰ小，故D错误。
故选A。
4. 【分析】
由图可知光束是反射光线，而光束Ⅱ、Ⅲ是由于玻璃对它们的折射率不同，导致出现光线偏折分离，但根据光路可逆可知出射光线平行；
作出光路图，根据光路图分析当增大角时，光束Ⅱ、Ⅲ的移动情况；
根据图线的偏转程度分析玻璃对光束Ⅱ、Ⅲ的折射率大小关系；
根据全反射的条件分析光束Ⅲ会不会发生全发射。
解决该题的关键是正确作出光在玻璃中的传播的光路图，能根据光路图分析两束光的的折射率大小，掌握光发生全反射的条件。
【解答】
光路如图所示：
A.由图可知光束是反射光线，而光束、是由于它们的折射率的不同，导致出现光线偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，根据光路可逆可知出射光线相互平行，故A正确；
B.增大角且时，光束进入玻璃时入射角减小，折射角将减小，则光束、会靠近光束，故B错误；
C.光束进入玻璃后光束的偏折程度大于光束的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率，故C错误；
D.光束在玻璃下表面的入射角等于进入上表面时的折射角，再次射到玻璃上表面时，入射角等于光束刚进入玻璃时的折射角，由光路可逆性原理可知，光束不可能发生全反射，所以减小角且时光束不会从上表面消失，故D错误。
5. 根据题意可知，当光线从点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，如图甲所示；
当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行，则光路如图乙所示。
对图甲根据全反射的条件可得：
对图乙根据折射定律可得：
其中
联立解得：，，临界角为：，故ABD错误；
C.光在玻璃砖内的传播速度为：，故C正确。
6. 解：、根据，得光从该材料到空气的临界角，故A错误；
B、如图所示，若沿方向射入的光线恰好在面上发生全反射，入射角等于临界角，可得：
所以，该光学元件的边上有光射出的长度为，故B错误；
C、若沿方向射到面上的光线刚好发生全反射，入射角等于临界角，则，因此，，，即照射在边上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出，故C正确；
D、将点光源换成紫光，因紫光的折射率比红光的大，由根据知紫光的临界角比红光的小，所以边上刚好发生全反射的入射点将左移，边上有光射出的长度减小，故D错误。
故选：。
根据求光从该材料到空气的临界角；从点光源射入圆弧的光中，有一部分不能从、面直接射出，是由于在和面上发全了全反射，由几何知识求出边上有光射出的长度，以及不能从、边直接射出的弧长；根据紫光的折射率比红光的大，分析临界角关系，结合全反射的条件分析。
解决本题关键是掌握全反射的条件和临界角公式，结合几何知识进行求解。
7. 【分析】
解决本题的关键知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的。以及知道薄膜干涉是一种等厚干涉，注意空气薄层的厚度与条纹间距的关系。
【解答】
、根据薄膜干涉产生的原理可知，图的图样是由于光从的下表面和的上表面反射后干涉的结果。故AB错误；
、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，该点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在向左弯曲，说明提前出现条纹，则说明的表面上是向下凹陷，故C错误，D正确；
故选：。
8. 【分析】
根据光线通过三棱镜后的偏折程度判断折射率的大小，即可判断出光的波长大小；根据双缝干涉条纹的间距与波长的关系可确定干涉条纹间距大小；根据临界角公式分析临界角的大小。
【解答】
由图可知，通过三棱镜后，光的偏折角大于光的偏折角，说明这种材料对光的折射率大于光的折射率，则光的频率大于光的频率，由知，光的波长小于光的波长，故A、B正确。
C.光的波长小于光的波长，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，知光的条纹间距小于光的条纹间距，故C错误。
D.光的折射率大于光的折射率，根据全反射临界角公式分析知，光的临界角比光的小，故D错误。
故选AB。
9. 【分析】
通过光线的偏折程度，比较、两束光的折射率大小，根据比较两束光在介质中传播的速度，从而比较传播的时间；根据比较临界角的大小。
解决本题的突破口通过光线的偏折程度比较出折射率的大小，从而可以比较出频率、波长、在介质中的速度、临界角等大小关系。
【解答】
光的折射率大于光的折射率，根据知，光在棱镜中传播的速度小于光的传播速度，两光在棱镜中传播的位移相等，则光通过棱镜的时间大于光通过棱镜的时间，故A错误，C正确；
B.两束光折射后相交于图中的点，知光偏折厉害，则光的折射率大于光的折射率，所以光的频率大于光的频率，根据，知光的波长小于光波长，故B正确；
D.根据，知光发生全反射的临界角小于光发生全反射的临界角，故D正确。
故选BCD。
10. 解：、设入射角为，折射角为，如图，已知，则
根据
代入数据可得：，故A正确；
B、激光束从点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在点的入射角不可能大于临界角，所以在点都不可能发生全反射，故B错误；
C、光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光子穿越玻璃球时频率不变，故C错误；
D、激光在玻璃球中传播的速度为：，
从点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长路程为，则最长时间为：，故D正确。
故选：。
由折射定律求出光线在点的折射角。由几何知识求出的长度，由，求出激光束在玻璃球中传播的速度，则可求出此激光束在玻璃中穿越的时间。
本题是折射定律和几何知识的综合，画出光路图，运用几何关系求得是关键。
11. 解：若在光屏上得到的图样如图所示为干涉条纹，则光源和光屏间放置的是双缝挡板，不是单缝，故A错误；
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板，光源由红光换作蓝光后，依据干涉条纹间距公式，波长变短，图样的条纹宽度会变窄，故B正确；
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，红光偏折最小，则红光最有可能照射到光屏上，故C错误；
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜，光源能发出红、绿、紫三色光，紫光偏折最大，则紫光最有可能照射不到光屏上，故D正确；
故选：。
由图丙所示可知，游标卡尺示数为：，
条纹间距为：，
由双缝干涉条纹公式有：，
代入数据解得：。
故答案为：；；。
依据单缝衍射条纹是不等间距的，而双缝干涉条纹是等间距的，并依据干涉条纹间距公式，及红光波长最长，而紫光折射率最大；
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数；根据实验数据应用双缝干涉条纹公式可以求出光的波长。
本题考查衍射与干涉的区别，理解两者条纹的不同，同时掌握干涉条纹间距公式，最后注意游标卡尺读数，没有估计值。
12. 解：由图丙所示可知，游标卡尺示数为：，
由干涉条纹间距的计算公式：，解得光的波长表达式为：。
由图中可以求出条纹间距为： ，，；代入数据解得光的波长为： 。
故答案为：；；。
掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读。根据双缝干涉条纹间距公式求解波长的即可。
考查游标卡尺的读数方法，固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时不需要估读；解决本题关键是明确测量原理，记住条纹间距公式，基础题目。
13. 要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气中，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像。当光射向水面时，入射角应不大于临界角，光线才能射入空气中，由几何知识求出应满足的条件。
本题要利用对称性作出平面镜所成的像，点光源发出的光好像从虚像发出的，再根据临界角和几何知识求解满足的条件。
解：设点光源通过平面镜所成的像为，如图所示，反射光线能照亮全部液面，则入射角，为全反射的临界角
由，可得
由图可得：
已知解得：
故满足的条件为：
14. 根据，结合几何关系求下潜深度；
根据光的折射定律，结合几何关系求解．
解决本题必须要看懂模型，加强对这类问题的训练。
解：根据全反射条件和折射定律，
解得，
；
若光线恰好从皮划艇右端射入，根据折射定律，
解得，
，
同理，
，
所以能看到灯塔深度的范围，深度小于或深度大于。
15. 本题是折射定律、光速公式和全反射知识的综合应用．当光从光密介质射入光疏介质时要考虑能否发生全反射．
解：光在棱镜中传播的速率；
由题光在面上入射角的正弦，
由折射定律率得，，
得到面上的折射角
由几何关系得，面上的入射角
全反射临界角，则光在面上发生全反射，光线垂直于面射出棱镜，光路如图所示。
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