专题一光及其应用章末检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分，其中1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题。)1.关于下列光学现象，正确的说法是( )A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄解析 光在介质中的传播速度v＝，其中n是折射率，由于蓝光折射率大于红光折射率，所以蓝光传播速度比红光慢，选项A错误；光从光密介质向光疏介质传播时，才可能发生全反射，选项B错误；视深h和实际深度H关系为h＝，所以鱼的实际深度比看到的要深，选项C正确；条纹间距Δx＝λ，由于红光波长大于蓝光波长，所以红光得到的条纹间距较宽，选项D错误。答案 C2.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在一天晚上观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是( )图1A.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 月全食时不可能有人用很大能量的红色激光照射月球，故A项错误；只有地球挡住了太阳光，才能形成月全食，不会是太阳光照射到地球，再反射到月球上，故9\nB项错误；太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，符合物理原理，故C项正确；太阳光中的红光在月球表面不满足形成干涉的条件，故D项错误。答案 C3.如图2所示为双缝干涉实验，图甲为用黄光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；图乙为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是( )图2A.乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长B.乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较长C.乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较短D.乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短解析 由题图知图甲中条纹间距大，由Δx＝λ可知，在l和d相同的情况下，Δx大，则λ大；Δx小，则λ小，所以乙图中所用单色光波长较短，因蓝光比黄光波长短，故选项C正确。答案 C4.如图3所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab面入射，有光线从ab面射出。以O点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab面射出，则该玻璃砖的折射率为( )图3A. B.C. D.解析 玻璃砖转过θ角，法线也转过θ角，则光线的入射角为θ，此时恰好发生全反射，因而临界角C＝θ。所以n＝＝，选项B正确。答案 B9\n5.如图4所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i′和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( )图4A.B.C.D.解析 由几何关系可知入射角i＝，折射角β＝，所以该棱镜的折射率n＝，A正确。答案 A6.如图5所示，两束激光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光，则正确的是( )图5A.在水中激光a的波速比激光b的波速小B.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距C.用同一单缝衍射实验装置分别以a、b光做实验时，b光的衍射现象更加明显D.当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从0开始逐渐增大，最先消失的是a光解析 激光a在水中的折射率较小，所以激光a在水中的波速比激光b的波速大，A项错误；a光的波长长，故用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，a光的衍射现象更加明显，B项正确，C项错误；当a、b9\n两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从0开始逐渐增大，最先消失的是b光，D项错误。答案 B7.下列说法中正确的是( )A.做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关B.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D.医学上用激光作“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点解析 做简谐运动的物体的振幅由振动能量决定，所以A项错误；全息照相利用了光的干涉原理，B项正确；根据爱因斯坦狭义相对论的光速不变原理，可知C项正确；因为激光具有亮度高、能量大的特点，医学上用其作“光刀”来进行手术，所以D项正确。答案 BCD8.如图6是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则( )图6A.在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B.在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小C.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大D.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小解析 由图可知a光的干涉条纹间距小于b光，由Δx＝λ可知，a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，由n＝可知，在同种介质中传播时a光的传播速度较小，选项A错误，选项B正确；由sinC＝可知，从同种介质中射入真空发生全反射时a光的临界角小，选项C错误，D正确。答案 BD9.如图7为某复色光自水中射向空气分成a、b两光束的示意图。下列说法中正确的是( )图79\nA.在水中光速较大的为a光束B.在水中光速较大的为b光束C.水对a光束的折射率较大D.水对b光束的折射率较大解析 光从水中射向空气，由图可知，a光在水中的折射率小，由n＝，故a光在水中传播速度较大，故选项A、D正确，选项B、C错误。答案 AD10.如图8所示，一束复色光从空气中沿半圆玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两单色光，则( )图8A.玻璃砖对a光的折射率为B.玻璃砖对a光的折射率为1.5C.b光的频率比a光大D.b光在玻璃中的传播速度比a光大解析 由折射率的定义n＝可知a光的折射率为＝，由题图可知b光的折射率大于a光的折射率，即b光的频率比a光的频率大，在玻璃中b光的传播速度比a光的小。答案 AC二、实验题(本大题共2小题，共10分)11.(5分)如图9所示，用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC；在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3______________，P4______________。记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4的位置作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°。则该透光物质的折射率n＝____________，并在图中画出正确完整的光路图。9\n图9解析 在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像以及P3。则知P1、P2在入射光线上，P3、P4在出射光线上，连接P1、P2作为入射光线，连接P3、P4作为出射光线，再作出折射光线，如图。由几何知识得到入射角i＝30°，又折射角r＝45°，则折射率n＝＝；画出光路图如图。答案 被P2的像挡住 挡住P1、P2的像 挡住P1、P2的像以及P3 光路图见解析12.(5分)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图10甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。图10(1)如图乙所示，移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，记下此时手轮上螺旋测微器的读数x1。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数x2如图丙所示，则读数x2＝________mm。(2)已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。计算波长的公式λ9\n＝________。(用题目中给出的字母表示)(3)对于某种单色光，为增加相邻亮纹间的距离，可采取________或________的方法。答案 (1)0.350 (2) (3)减小双缝间距离 增大双缝到屏的距离三、计算题(本大题共4小题，共40分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13.(10分)频率为6×1014Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹？(不含O、P两点处)解析 单色光的波长λ＝＝m＝5×10－7m，路程差为Δr＝3×10－6m，＝＝12，即路程差是半波长的偶数倍，P点出现亮条纹，而O点处为中央亮条纹，所以，在PO间有5条亮条纹，6条暗条纹。答案 亮条纹 6条暗条纹，5条亮条纹14.(10分)如图11，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。图11解析 如图所示，根据光路的对称性与光路的可逆性知，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行，故从半球面射入的折射光线，将从圆柱体中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i，折射角为r，由折射定律有：sini＝nsinr；9\n由正弦定理有：＝由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i。设入射光线与OC的距离为L，由题设条件和几何关系有：sini＝；由以上几式解得：sinr＝，n＝≈1.43。答案 1.4315.(10分)由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为高速传输图象信息的载体，要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多少？解析 设激光束在光导纤维前端的入射角为θ1，折射角为θ2，折射光线射向侧面时的入射角为θ3，如图所示。由折射定律n＝由几何关系θ2＋θ3＝90°，则sinθ2＝cosθ3由全反射临界角公式sinθ3＝，故cosθ3＝要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有θ1＝90°，sinθ1＝1故n＝＝＝＝解得n＝答案 16.(10分)如图12为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，FD为圆周，圆心为O。某单色光线a从AB面入射，入射角θ1＝60°，它射入棱镜后射在BF面上的O点并恰好不从BF面射出。求：图129\n(1)该棱镜对单色光线a的折射率n。(2)改用波长λ更长的单色光线b从AB面入射，入射角同样为θ1＝60°时，判断单色光线b能从BF面射出吗？说出理由。解析 由题意画出光路图如图所示。(1)设光线在AB面的折射角为θ2，折射光线与OD的夹角为C，则n＝光线在BF面恰好发生全反射，则sinC＝由图可知：θ2＋C＝90°，联立解得n≈1.3(2)改用波长λ更长的单色光线b，则棱镜对单色光b的折射率n变小。由n＝判断，θ1相同时θ2变大；由图判断BF面上的入射角变小，由sinC＝判断C变大，因此单色光线b能从BF面射出。答案 (1)1.3 (2)见解析9
