新人教版选修3-4《第13章 光》2010年单元测试卷（4）（解析版）

一、解答题

1. 难度：中等

如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A=60℃，∠C=90℃；一束极细的光于AC边的中点垂直于AC面入射，AC=2a，棱镜的折射率为，求
（1）画出光在棱镜内传播后第一次射手空气时的光路，并求出折射角，
（2）光从进入棱镜到第一次射入空气时所经历的时间（设光在真空中的传播速度为c）．

2. 难度：中等

已知水的折射率为，在水下距离水面H=m处放一个强点光源，则可在水面见到一个圆形透光面，求这个圆形透光面的半径R．若水面上见到的透光面正在减小，问这个光源正在上浮还是下沉？

3. 难度：中等

如图所示，MN是一条通过透明体球心的直线．在真空中波长为λ=564nm的单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点．若出射光线CD与MN的交点P到球心O的距离是球半径的倍，且与MN所成的角α=30°，求此单色光在透明球体中的波长和透明体的折射率．

4. 难度：中等

如图所示用某种透明材料制成一块等腰直角棱镜，其顶点为A、B、C，使光线从AB面入射，调整到入射角θ取某个特殊值，恰能使它射入棱镜后在AC面上满足全反射临界条件．试求此材料的折射率n的大小．

5. 难度：中等

如图所示，游泳池宽度L=15m，水面离岸边的高度为0.5m，在左岸边一标杆上装有一A灯，A灯距地面高0.5m，在右岸边站立着一个人，E点为人眼的位置，人眼距地面离1.5m，若此人发现A灯经水反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，则B灯在水面下多深处？（B灯在图中未画出）

二、选择题

6. 难度：中等

光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

7. 难度：中等

下列关于波的叙述中正确的是（ ）
A．光的偏振现象表明光是一种横波
B．超声波可以在真空中传播
C．白光经光密三棱镜折射发生色散时，红光的偏折角最大
D．当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的

8. 难度：中等

如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射到水平面上，反射光OB射到水平放置的光屏上，屏上用光电管将光讯号转换为电讯号，电讯号输入控制系统来控制液面的高度，若发现光点在屏上向右移动了△s距离，即射到B'点，则液面的高度变化是（ ）
A．液面降低
B．液面升高
C．液面降低
D．液面升高

9. 难度：中等

下列几种应用或技术中，用到光的干涉原理的是（ ）
A．照相机镜头上的增透膜
B．透过羽毛看到白炽灯呈现彩色
C．在磨制平面时，检查加工表面的平整度
D．在医疗中用X射线进行透视

10. 难度：中等

如图所示，两束单色光a、b分别照射到玻璃三棱镜AC面上的同一点，且都垂直AB边射出三棱镜，则下列说法中正确的是（ ）

A．a光的频率高
B．b光的波长大
C．a光穿过三棱镜的时间短
D．b光穿过三棱镜的时间短

11. 难度：中等

如图所示，有三块截面为等腰直角三角形的透明材料（图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）恰好拼成一个正方形棱镜．从E点垂直于边射入的单色光在F处发生全反射，在G、H连续发生两次折射后射出．若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v₁、v₂、v₃，下列关系式中正确的是（ ）

A．v₃＞v₁＞v₂
B．v₂＞v₃＞v₁
C．v₃＞v₂＞v₁
D．v₁＞v₂＞v₃

12. 难度：中等

a光经过某干涉仪形成的光的干涉图样如图甲所示，若只将a光换成b光照射同一干涉仪，形成的光的干涉图样如图乙所示．则下述正确的是（ ）

A．a光光子的能量较大
B．b光光子的能量较大
C．在水中a光传播的速度较大
D．在水中b光传播的速度较大

13. 难度：中等

一束单色光由空气射入截面为半圆形的玻璃砖，再由玻璃砖射出，入射光线的延长线沿半径指向圆心，则在如图所示的四个光路图中，有可能用来表示上述光现象的是（ ）
A．
B．
C．
D．

14. 难度：中等

如图甲所示，某玻璃三棱镜的顶角为θ，恰好等于绿光的临界角．当一束白光通过三棱镜，在光屏M上形成红橙黄绿蓝靛紫的彩色光带后，将白光束的入射角i逐渐减小到0，则以下说法正确的是（ ）

A．M屏上的彩色光带最上边的是红光
B．在入射角i逐渐减小的过程中M上最先消失的是紫光
C．在入射角i逐渐减小的过程中M上最先消失的是红光
D．若把三棱镜换成如图乙所示的平行玻璃砖，则入射角i逐渐增大的过程中在光屏上最先消失的是紫光

15. 难度：中等

如图所示，甲图中S为点光源，AB为一遮光板，CD表示AB上的透光部分，C、D之间的距离d可以调节，MN为光屏，乙图和丙图上的白色部分表示光通过CD在屏上得到的光亮部分，则下列说法中正确的是（ ）
A．CD为一窄缝
B．CD为一圆孔
C．比较得到乙、丙两图时的d，乙图的d较小
D．比较得到乙、丙两图时的d，丙图的d较小

16. 难度：中等

如图所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上光的亮度变化情况，下列说法中正确的是（ ）

A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B．光屏上亮、暗交替变化
C．光屏上亮度不变
D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动

17. 难度：中等

如图所示是用光学的方法来检查一物体表面光滑程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其表面光滑程度的物体，C为单色入射光，如果要说明能检查平面光滑程度的道理，则需要用到的下列光学概念是（ ）

A．反射和干涉
B．全反射和干涉
C．反射和衍射
D．全反射和衍射

18. 难度：中等

酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定的距离之外，地面显得格外的明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影．但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退．对此现象的正确解释是（ ）
A．同海市蜃楼的光学现象具有相同的原理，是由于光的全反射作用造成的
B．“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射

19. 难度：中等

劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示．干涉条纹有如下特点：
（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；
（2）任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ）

A．变疏
B．变密
C．不变
D．消失

20. 难度：中等

抽取高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化．则（ ）

A．这主要是光的衍涉现象
B．这主要是光的干射现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗

21. 难度：中等

如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分阶段分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡．一个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

22. 难度：中等

如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2．已知玻璃折射率为，入射角为45°（相应的折射角为24°）．现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示．则（ ）

A．光束1转过15°
B．光束1转过30°
C．光束2转过的角度小于15°
D．光束2转过的角度大于15°

23. 难度：中等

已知介质对某单色光的临界角为θ，则（ ）
A．该介质对此单色光的折射率为1/sinθ
B．此单色光在该介质中的传播速度等于csinθ（c是真空中的光速）
C．此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sinθ倍
D．此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sinθ

三、填空题

24. 难度：中等

红光在水中的波长和绿光在真空中的波长相等，水对红光的折射率为4/3，则红光和绿光在水中频率之比为    ．

25. 难度：中等

光纤通信是一种现代化的通讯手段，它可以提供大容量，高速度、高质量的通信服务．为了研究问题的方便，我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管，如图所示，设此玻璃管长为L，折射率为n，且光在玻璃的内界面上恰好发生全反射．已知光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为    ．

26. 难度：中等

如图所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为．这条光线离开棱镜时与界面间的夹角为    ．

27. 难度：中等

某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图所示，激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝．另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮线．


（1）这个现象说明激光具有    性．
（2）某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图甲所示，游标卡尺的示数如图丙所示；第二次分划扳中心刻度线对齐B条纹中心线时如图乙所示，游标卡尺的读数如图丁所示．已知职缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为lm，则图丙中游标卡尺的示数为    mm．图丁中游标卡尺的示数为    mm．实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是    ，所测光波的波长为    m．（保留两位有效数字）
（3）如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两条纹的距离将    ．

四、解答题

28. 难度：中等

某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验．先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P₁和P₂，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P₁的像被P₂的像挡住，接着在眼睛所在的一侧相继又插上两枚大头针P₃、P₄，使P₃挡住P₁、P₂的像，使P₄挡住P₃和P₁、P₂的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图所示．
（1）在图上画出所需的光路．
（2）为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有______（要求在图上标出）．
（3）写出计算折射率的公式n=______．

五、填空题

29. 难度：中等

如图所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中（液体未漏出），从刻度尺上A、B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1cm，刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离d=2.5cm，由此可知，瓶内液体的折射率n=    （可保留根号）．