人教版高中物理选修3-4第13章单元测试题带答案

综合检测(三)第十三章光(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共计42分．在每小题所给的四个选项中至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1.(2013·南通高二检测)在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了()A．光的折射B．光的衍射C．光的干涉D．光的全反射【解析】光在光导纤维中的传输利用了内芯和外套之间的全反射．【答案】D2.某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图1所示，则他在光屏上看到的条纹是()图1【解析】单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是水平的，故B对．【答案】B3.(2012·北京高考)一束单色光由空气射入玻璃，这束光的()A．速度变慢，波长变短B．速度不变，波长变短C．频率增高，波长变长D．频率不变，波长变长【解析】单色光由空气射入玻璃时，根据v＝cn知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，根据v＝λν知光从空气射入玻璃时，波长变短，故选项A正确，选项B、C、D错误．【答案】A4.(2012·江苏单科)如图2所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，则A、B两点光的强度变化情况是()图2A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变【解析】白炽灯光包含各方向的光，且各个方向的光强度相等，所以旋转偏振片P时各方向透射光强度相同，故A点光的强度不变；白炽灯光经偏振片P后为偏振光，当Q旋转时，只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q，因此B点的光强有变化，选项C正确．【答案】C5.据新华网报道，2010年1月11日中国进行了一次陆基中段反导拦截技术实验，取得了预期的效果．可以预见，如果太空中出现了报废的通讯卫星，我们可以用激光器击毁位于地平线上方的卫星，则应将激光器()A．瞄高些B．瞄低些C．沿视线直接瞄准D．若激光束是红色，而卫星是蓝色的，则应瞄高些【解析】卫星反射太阳的光射向地球，通过地球大气层要发生折射，而激光器发出的光通过大气层射向卫星也要发生折射，根据光路可逆原理，两者的光路相同，因此A、B错误，C正确；D选项中卫星是蓝色的，反射光也是蓝色的，比红色激光束的折射率大，由折射定律知，应瞄低些才能射中．【答案】C图36.两束细平行光a和b相距d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图3所示．若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，有()A．两束光仍平行，间距等于dB．两束光仍平行，间距大于dC．两束光仍平行，间距小于dD．两束光不再相互平行【解析】如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，根据折射定律得na＝sinisinra，nb＝sinisinrb，由题意知，nanb，则rarb，故d′d，选项C正确．【答案】C7.(2013·浙江高考)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图如图4所示，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()图4A．地球上有人用红色激光照射月球B．太阳照射到地球的红光反射到月球C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹【解析】A选项中地月之间距离较大，激光能量不足以照亮整个月球；B选项中太阳照射到地球上的红光被反射后应该朝向太阳一侧；D选项中不满足光的干涉条件．【答案】C二、非选择题(本大题共5小题，共58分，计算题必须写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)8.(8分)(2012·重庆高考)如图5甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如题乙所示．计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小．甲乙图5【解析】实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面．如图所示，连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角∠O′OO2＜∠O′OO1，由n＝sinisinr得，折射角越大的，求得的折射率越小．由图可得，ce与ab近似平行，故用e点得到的误差小．【答案】光学de9.(10分)(2012·福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图6所示)：图6(1)下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝an－1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图7所示，其示数为________mm.图7【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误．(2)按读数规则，读出示数为：1.5mm＋47.0×0.01mm＝1.970mm.【答案】(1)A(2)1.970mm10.(12分)为了研究一海龟的生活习性，在其背部安装了强点光源，已知海水的折射率为53，水面平静时观测到水面圆形发光面半径为6m，据此求出海龟离水面的深度．【解析】由折射定律，设全反射的临界角为C，sinC＝1/n①由几何关系知tanC＝r/h②联立解得h＝8m.【答案】8m11.(12分)(2013·江苏高考)图8为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)图8【解析】光线在棱镜中的光路图如图所示，根据反射定律和题设条件，得4α＝90°所以入射角α＝22.5°根据全反射规律，sinA＝1n故sin22.5°≥1n所以n≥1sin22.5°，即折射率的最小值为1sin22.5°.【答案】1sin22.5°12.(16分)(2012·海南高考)一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角θ为锐角，折射率为2.现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜．不考虑棱镜内部的反射．若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图9)，且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角θ可在什么范围内取值？图9【解析】设入射光线经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为α.根据折射定律有sini＝nsinr①由几何关系得θ＝a＋r②当i＝0时，由①式知r＝0，α有最大值αm(如图)，由②式得θ＝αm③同时αm应小于玻璃对空气的全反射临界角，即sinαm＜1n④由①②③④式和题给条件可得，棱镜顶角θ的取值范围为0＜θ＜45°.【答案】0＜θ＜45°(结果写θ＜45°或0＜θ≤45°同样给分)