河北省邢台市第二中学高中物理选修3-4同步测试：第13章-单元检测-Word版含答案

第十三章单元检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．对于以下光学现象或运用，说法错误的是()A．自行车尾灯的内部构造实质是一列竖直排布的紧密的全反射三棱镜B．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景C．夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象D．光导纤维的内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成2．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()3.如图所示为一个内侧面与外侧面平行，中空部分也为空气的三棱镜，将此三棱镜放在空气中，让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，光从AC面射出，在图示的出射光线中(光线②平行于BC边)正确的是()A．只能是①B．只能是②C．只能是③D．①②③都有可能4．如图所示的四种明暗相间的条纹，分别是红光、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从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫5.太阳光的可见光部分照射到地面上，通过一定装置可观察太阳光谱，如图所示是一简易装置。一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上即可观察到太阳光谱的七色光带。逐渐增大平面镜倾斜程度，各色光陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光是()A．红光→紫光红光B．紫光→红光红光C．红光→紫光紫光D．紫光→红光紫光6.如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是()A．红光B．黄光C．蓝光D．紫光7．如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)()8．两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(αβ)。下列结论中正确的是()A．光束b的频率比光束a的频率高B．在水中的传播速度，光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大9.如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是()A．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率B．b侧光更容易产生衍射现象C．若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是a侧光D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距ΔxaΔxb10．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则()A．该棱镜的折射率为3B．光在F点发生全反射C．光从空气进入棱镜，波长变小D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为f＝8.1×1014Hz。(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是__________________________。(2)这种“增反膜”的厚度是______________。(3)请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是()A．薄膜干涉说明光具有波动性B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行C．干涉条纹一定是彩色的D．利用薄膜干涉也可以“增透”12．如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图所示放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后插上P3、P4大头针。(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当_________________________________。(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n＝________。13．在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲)，并选用缝间距d＝0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝____________mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝____________mm；这种色光的波长λ＝____________nm。三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(9分)用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间的距离d＝0.1mm，双缝到屏的距离l＝6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是43的水中，这时屏上的条纹间距是多少？15．(10分)一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面，在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。16．(11分)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图(如图)。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。17．(12分)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率为n＝2。(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面。若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距32R的C处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。附加题：(2016新课标1高考物理)如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为4/3。（i）求池内的水深；（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。单元检测1．B解析：海市蜃楼呈正立的虚像，B错误；根据光的传播特征可判A、C、D正确。2．A解析：A图中从玻璃射向空气可能发生全反射，A正确；B图中从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不会发生全反射，B错误；C图中光线在玻璃空气界面既有反射又有折射，因为是从光密介质进入光疏介质，折射角应大于入射角，C错误；D图中光线从空气射向玻璃，折射角应小于入射角，D错误。3.B解析：让一束单色光沿平行底边BC方向入射到AB面上，根据平行玻璃砖的光学特性可知，射入中空部分的光线与入射光线平行，从中空部分射出AC面时，出射光线也与入射光线平行，所以在图示的出射光线应是②，故B正确，ACD错误。4．B解析：从图样可以看出从左数第1、3个图为干涉图样，由Δx＝Ldλ可知，从左数第1个图为红光的干涉图样，第3个图为蓝光的干涉图样；第2、4个图为衍射图样，且第4个图衍射明显，故第4个图应为黄光的衍射图样，故选B。5.C解析：如题图所示，红光的折射率小，偏折程度小，所以在墙面上应在上方；增大平面镜的倾斜程度时，入射到水面上的入射角增大，又由于紫光的临界角小，所以首先达到紫光的临界角，故紫光先消失，C正确。6.D解析：从空气中观察灯泡时，灯泡P发出的光经水面折射后进入观察者的眼睛，折射光线的延长线交于P′点，P′就是灯P的虚像，P′的位置比实际位置P离水面的距离要近些，如图所示。当入射角β较小时，P′的位置在P的正上方，有：sinα＝dh2＋d2，sinβ＝dH2＋d2，n＝H2＋d2h2＋d2竖直向下看时，d接近于零，故n＝Hh，即：h＝1nH因紫光的折射率最大，故紫光的视深最小。7．ABD解析：自然光通过起偏器后成为偏振光，当偏振光的振动方向与起偏器的透振方向平行时能够通过，否则不能通过，所以A、B、D正确。8．AC解析：由题图可知na＝sinθsinα，nb＝sinθsinβ；由于αβ，故nanb，选项C正确；单色光的频率越高，水对单色光的折射率就越大，故光束b的频率比光束a的频率高，选项A对；由n＝cv可知v＝cn，故在水中的传播速度，光束a比光束b大，选项B错；由sinC＝1n可知，若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角小，选项D错。9.BC解析：根据色散形成的光谱，可知fafb，λaλb，所以b更容易产生衍射，故B正确；nanb，根据n＝cv，所以vavb，故选项A错误；sinC＝1n，所以b光的临界角大，a光更容易发生全反射，故选项C正确；根据Δx＝ldλ可知，ΔxaΔxb，故选项D错误。10．AC解析：由几何关系可知，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°。由折射定律n＝sinθ1sinθ2＝3212＝3，A选项正确；在BC界面上，入射角为30°，临界角的正弦值为sinC＝1n＝33sin30°，即C30°，所以在F点，不会发生全反射，B选项错误；光从空气进入棱镜，频率f不变，波速v减小，所以λ＝vf减小，C选项正确；由上述计算结果，作出光路图，可知D选项错误。11．(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7m(3)A、D解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12。紫外线在真空中的波长是λ＝c/f＝3.7×10－7m。在膜中的波长是λ′＝λ/n＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m。干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”。12．(1)透过玻璃砖看，使P3挡住P1、P2的像。(2)1.5解析：(1)透过玻璃砖看使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像(2)如图所示，光从玻璃射入空气的入射角为：θ1＝∠BOC，折射角为：θ2＝∠DOE，根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为：n＝sinθ2sinθ1，设半圆玻璃砖的半径为R，由几何知识可得：sinθ1＝BCR，sinθ2＝DER，从图中可以看出：DEB