卷子答案网-一个不只有答案的网站选择性必修第第一册第四章测试
姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在演示双缝干涉的实验时，常用激光作光源，这主要是应用激光的什么特性（ ）
A．亮度高 B．平行性好 C．单色性好 D．波动性好
2．某玻璃的临界角为42°，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为（ ）
A．小于42° B．小于60°
C．小于90° D．无折射光线
3．某透明介质的剖面如图所示：由圆心为O的半圆和△CDE紧密结合而成，激光器从A点发出一红色细光束从B点由空气折射入介质后，折射光线与DE平行。CD是水平直径，长为，B点到AO的距离为，，，，光在真空中的传播速度为c，则光线从B点射入介质到第一次射出介质所需的时间为（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的点B。当桶内装满油时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，C、B两点相距d。光在空气中的传播速度可视为真空中的光速c。则（ ）
A．仅凭上述数据可以求出筒内油的折射率
B．仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的频率
C．仅凭上述数据可以求出光在筒内油中传播的波长
D．来自C点的光射向油面时一定会出现全反射现象
5．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
6．一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是（ ）
A．a光的折射率大于b光的折射率
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．b光射出玻璃时可能会发生全反射
D．a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距较大
7．夜晚高速公路路标在灯光的照射下特别亮，主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料。如图所示，介质球的球心位于O点，半径为R。平行于直径AOB的单色光从空气射入介质球，其中一条光线沿DC射入球体，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气中时出射光线恰好仍与DC平行。已知DC与AB的距离为R，下列说法正确的是（ ）
A．介质球的折射率为n＝3
B．换不同的单色光线，沿DC入射，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时仍与DC平行
C．在同一过球心的截面内，只有三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行
D．增大单色光的频率，入射光射入球体后，在球内表面可能发生全反射
二、多选题
8．“中国天眼”—500米口径的球面射电望远镜（简称FAST），2016年建成于贵州大窝凼的喀斯特洼坑中。FAST是世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜。“中国天眼”具有良好的电波信号接收环境。关于电磁波和机械波，下列说法正确的有（ ）
A．与γ射线相比，X射线更容易发生明显的衍射现象
B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些
C．频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
E．机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高传播速度越大
9．如图所示，一束光从空气中射向折射率为n＝的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法中正确的是( )
A．当θ1>45°时会发生全反射现象
B．只有当θ1＝90°时才会发生全反射
C．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
D．欲使折射角θ2＝30°，应以θ1＝45°的角度入射
E．当入射角的正切tan θ1＝时，反射光线和折射光线恰好互相垂直
10．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于竖立肥皂液薄膜上产生光的干涉现象的下列陈述中正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加
B．干涉条纹的暗纹是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加而成
C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时小
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
三、实验题
11．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，滤光片为绿色，如图（a）所示。已知双缝的间距，像屏到双缝间的距离。
（1）如图（b）所示，某同学使分划板中心刻度线与条纹中心对齐。此时测量头上的示数如图（c）所示，此示数为_________；接着转动手轮，使分划板中心刻度线与条纹中心对齐，测得、条纹间的距离为。
（2）利用上述测量结果，可得经滤光片射向双缝的光的波长_________（保留1位有效数字）。
（3）只将绿色滤光片改为红色滤光片，从目镜中观察到的条纹数目会________（选填“增加”“ 减少”或“不变”）。
12．（1）在课外活动中，小明找到一只小电灯，上标有“5V，1W”的字样。小明想要测定该用电器的伏安特性曲线。有下列器材可供选用：
A．电压表V1（0~6V，内阻约3kΩ）
B．电压表V2（0~15V，内阻约15kΩ）
C．电流表A1（0~100mA，内阻为1Ω）
D．电流表A2（0~1A，内阻约0.5Ω）
E.电阻箱R1（阻值可调范围为0~99.99Ω）
F.滑动变阻器R2（阻值变化范围为0~10Ω，2A）
G.电源（直流5V，内阻不计）
H.电键、导线若干
①为尽量减小实验误差，实验中电压表应选_________、电流表应选_________（均用序号字母填写）；
②实验要求从零开始并多测量几组数据，根据①中所选电表，请在框中画出实验电路图。______
③实验测得小电灯的伏安特性曲线如图（1）所示。现将这个小电灯与电动势为6V，内阻为20Ω的电源相连。为保护小电灯，串联一个阻值为18Ω的电阻。则小电灯的实际功率为__________W（计算结果保留两位有效数字）。
（2）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，如图（2）所示，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时的所观察到的初末两个视场区，你觉得________（填“甲”或“乙”）同学的图像存在造假现象。
四、解答题
13．一半径为R的球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求：
(1)光线射到球体表面的折射角；
(2)光线从球体竖直表面的出射角。
14．如图甲所示，当某一游泳池中没有水时，直立站在O点的某位小朋友刚好可以看到游泳池中的C点，已知AO长为2m、AB高为2m，小朋友眼睛距离O点的高度为h=1.5m。
①求BC长度为多少？（结果用分式表示）
②当向该游泳池加入1.5m深的某种液体时，直立站在O点的该小朋友刚好可以看到D点，如图乙所示。已知BD长为2m，BE长为1.5m，则该液体的折射率为多少？（结果用根式表示）
15．某种透明液体中有一平面镜可绕垂直于纸面的轴转动，其截面图如图所示。一束单色光从空气中以45°角入射到液面上，经液面折射到达平面镜，经平面镜反射后再次回到液面。调整平面镜的角度使反射光束恰好在液面发生全反射，已知液体对该单色光的折射率，求此时平面镜与水平方向的夹角。
16．如图，小明在河水清澈的河面上沿一个方向游泳，某一时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，若水深为h=2.8m，河水的折射率，小明眼睛一直在水面之上。求：
（1）此时小明看到的石块深度为多少？
（2）小明游出多远后恰好看不到小石块？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光。
故选C。
2．C
【详解】玻璃的临界角为42°，即当光从玻璃射入空气时，入射角等于42°时折射角为90°，则若入射角略小于临界角，由折射定律
可知光线在空气中的折射角小于90°，故选C。
3．C
【详解】如图所示
根据几何关系可知
根据折射定律可得
当光照射到面时
可知在面发生全反射，由几何关系可知
根据
可知光线从面射出，根据几何关系可得光在介质中的路程
光在介质中的速度
光线从B点射入介质到第一次射出介质所需的时间为
故C正确，ABD错误。
故选C。
4．A
【详解】A．由题可知，没有油时，到达B点光线的入射角为
即
当装满油时，到达C点的光线的折射角为
利用数学知识可以求出和，则可求出筒内油的折射率为
所以A正确；
BC．根据
可求得光在油中的传播速度，但是光的频率求不出来，根据
也求不出光在油中传播的波长，所以BC错误；
D．当桶内装满油时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，根据光路的可逆性可知，当光从C点的射向油面时一定不会出现全反射现象，所以D错误。
故选A。
5．A
【详解】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
【详解】A．由题图知b光的折射角较小，根据折射定律，知b光的折射率较大，故A错误；
B．根据
可知，b光的传播速度较小，故B错误；
C．由题图知，若b光射出玻璃时会发生全反射，由几何知识知b光射入玻璃时的折射角为临界角C，则入射角为，显然这不可能会发生，故b光射出玻璃时不可能会发生全反射，故C错误；
D．对于同一种介质，b光的折射率较大，说明b光的波长较短。根据条纹间距公式
可知，a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距较大，b光的干涉条纹间距较小，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】A．光路图如下图所示，由几何关系可得
解得
由图可知
i＝2r
则
r＝30°
所以介质球的折射率为
故A错误；
B．若改变入射光的频率，介质球对其折射率改变，由折射定律知，入射角i不变时，折射角r改变，由几何知识可知，再次折射到空气中时仍有折射角r′＝i，出射光线相对于入射光线的偏转角
r不再等于30°，则δ不再等于180°，即出射光线与入射光线不再平行，故B错误；
C．在同一过球心的截面内，只有沿直径和直径两侧对称的两条，共三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行，故C正确；
D．根据
得全反射临界角，则在介质右侧发生的反射不是全反射，根据光路的对称性，增大单色光的频率，不可能在介质球内表面发生全反射，故D错误。
故选C。
8．ABD
【详解】A．波的波长越长，越容易发生明显的衍射现象，与γ射线相比，X射线波长更长，更容易发生明显的衍射现象，A正确；
B．机械波的形成可表达为离波源近的质点带动离波源远的质点，故离波源较近的质点振动得早一些，B正确；
C．在真空中各种频率的电磁波传播速度都相同，C错误；
D．同一介质对紫外线的折射率比红外线的折射率大，由
可知，紫外线比红外线在水中的传播速度小，D正确；
E．机械波在给定的介质中传播时，波的传播速度不变，E错误；
故选ABD。
9．CDE
【详解】AB．发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，AB错误；
C．由折射定律
n＝＝
可知当入射角最大为90°时，折射角θ2＝45°，C正确；
D．由折射定律
n＝
可知欲使折射角θ2＝30°，则
则应以θ1＝45°的角度入射，D正确．
E．由折射定律
n＝
可知反射角为θ1，若反射光线和折射光线恰好互相垂直，则折射角为
θ2=90°-θ1
解得
tan θ1＝
E正确。
故选CDE。
10．ACD
【详解】A．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；
B．反射波的波谷与波谷叠加时为振动加强点，即此处为亮条纹，故B错误；
C．条纹间距与光的波长成正比，由于绿光波长短，故绿光条纹间距小，故C正确；
D．薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确。
故选ACD。
11． 4.5 减少
【详解】（1）[1]整数毫米数为，游标刻度上第5条刻度线和主尺对齐，精度为，故为。
（2）[2]条纹间距离为
（3）[3]红光波长比绿光波长长，由可知，条纹间距大，条纹数目减少。
12． A C 见解析 0.19（0.17~0.21范围内均可） 甲
【详解】（1）[1]根据所给电源可知电压表应选择A。
[2]小电灯的额定电流为0.2A，电流表A2量程虽然满足大于0.2A，但指针偏转幅度过小，读数误差较大。电流表A1的量程小于0.2A，需要对其进行扩量程改装，即在电流表A1两端并联一个1Ω的电阻即可，器材中提供的电阻箱阻值范围刚好满足这一条件，因此电流表应选择C。
（2）[3]由于小电灯两端电压需要从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法；由于改装后电流表的内阻已知，所以电流表采用内接法，从而计算出小电灯两端电压的真实值，可以最大限度地减小系统误差。电路图如答图1所示。
[4]设小电灯两端电压为U，通过电流为I，根据闭合电路欧姆定律可得
整理得
将上述表达式所代表的的图线作在题图1中，如答图2所示，两图线的交点坐标的乘积即为小电灯的实际功率，为
（2）[5]移动目镜时，分划板中心刻度线应不随目镜移动，所以甲同学的图像存在造假现象。
13．(1)30°；(2)60°
【详解】(1)设入射光线与球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。
依题意，∠COB=α，又由△OBC知
①
设光线在C点的折射角为β，由折射定律得
②
由①②式得
则β=30° ③
(2)由几何知识知，光线在球体的竖直表面上的入射角
γ=30° ④
由折射定律得：
⑤
因此有
解得
θ=60°
14．①；②
【详解】①由几何关系：
所以
②如图所示，连接AC，找到与水面的交点为F，连接FD，过F点作水面的垂线HG，交池底于G。
由几何关系可知
，，，
解得
，，
，，
水的折射率
解得
15．或
【详解】光线从空气进入液体根据折射定律有
解得
设全反射临界角为，则有
解得
平面镜与水平方向夹角分两种情况，分别如图1和图2
设光线在平面镜上的入射角为，在图1中，由几何关系有
可得
所以平面镜与水平方向的夹角为
在图2中，由几何关系有
可得
所以平面镜与水平方向的夹角为
16．（1）2.1m；（2）
【详解】（1）如图所示，作出小明斜视水面时的光路图，其中h′是石块的视觉深度，h是石块的实际深度，根据几何关系有
当小明正视水面（视线垂直于水面）观察石块时，根据数学知识可知
根据折射定律有
所以此时小明看到的石块深度为
（2）设小明游出距离为x时恰好看不到小石块，此时石块发出的光线在小明处恰好发生了全反射，根据几何关系以及临界角公式有
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
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