第13章 光 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 10 小题，每小题 5 分，共 50 分) 1以下说法正确的是( ) A真空中蓝光的波长比红光的波长长 B天空中的彩虹是由光干涉形成的 C光纤通信利用了光的全反射原理 D机械波在不同介质中传播，波长保持不变 答案 C 解析 红光的频率小于蓝光的频率，在真空中红光和蓝光的传播速度相同，由 v f，得红光波长比蓝光波长长，故选项 A 错误天空中的彩虹是水滴对不同色 光的折射程度不同造成的，选项 B 错误光纤通信利用了光的全反射原理，选 项 C 正确机械波在不同介质中传播时，其频率不变，但传播速度不同，由 v f 知，波长

2、也不同，选项 D 错误 2激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应 用广泛下面关于激光的叙述正确的是( ) A激光是纵波 B频率相同的激光在不同介质中的波长相同 C两束频率不同的激光能产生干涉现象 D利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离 答案 D 解析 电磁波是横波，A 项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B 项错；相干光的条件是频率相同，C 项错；由激光的特点知 D 项正确 3单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏 上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( ) A干涉、衍射条纹间距都是均匀的 B干涉、衍射条纹间距都是不

3、均匀的 C干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀 D干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀 答案 D 解析 干涉条纹间距均匀， 而衍射条纹间距不均匀， 中央亮条纹最宽 D 正确 4(多选)如图 1 所示，A、B 为两偏振片，一束自然光沿 OO方向射向 A，此 时在光屏 C 上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是( ) 图 1 A此时 A、B 的透振方向平行 B只有将 B 绕 OO轴顺时针旋转 90 ，屏上透射光的强度才最弱，几乎为零 C将 A 或 B 绕 OO轴旋转 90 ，屏上透射光的强度最弱，几乎为零 D将 A 沿顺时针旋转 180 ，屏上透射光的强度最弱，几乎为零 答案 AC 解析 当

4、A、B 两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最强；当二者透振 方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知 A、C 选项正确 5用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为 0.05 mm 的窄缝，进行光 的衍射实验，如图 2 所示则在光屏上看到的条纹是图中的( ) 图 2 答案 D 6如图 3，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A 为直角此截面所在平面 内的光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，进入棱镜后直接射到 AC 边上，并 刚好能发生全反射该棱镜材料的折射率为( ) 图 3 A. 6 2 B. 2 C.3 2 D. 3 答案 A 解析 设三棱镜的折射率为 n， 如图所示

5、， 由折射定律得 nsin 1 sin 2， 又 n 1 sin C， 145 ，2C90 ，联立以上各式解得：n 6 2 ，A 对 7 如图 4 所示， a、 b 两束光以不同的入射角由介质射向空气， 结果折射角相同， 下列说法正确的是( ) 图 4 Ab 在该介质中的折射率比 a 的大 B若用 b 做单缝衍射实验，要比用 a 做中央亮条纹更宽 C用 a 更易观测到泊松亮斑 D做双缝干涉实验时，用 a 光比用 b 光两相邻亮条纹中心的距离更大 答案 B 解析 由题设条件知，1a1b，2anb，A 错误；因 为 nanb，所以 ab，又 x l d，故 xaxb，B 正确，D 错误；而波长越长

6、， 衍射现象越明显，C 错误 8如图 5 所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则 ( ) 图 5 A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B小球所发的光能从水面任何区域射出 C小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 答案 D 解析 把发光小球放入口径较大、 充满水的浅玻璃缸底的任何位置都会发生折射 和全反射，逆着折射光线看能看到小球，在发生全反射的区域没有光射出，选项 A、B 均错误光从水中进入空气不改变的是频率，改变的是波速和波长，由 v c n和 v f可知，波速、波长都变大，选项 D 正确，C 错误 9如图 6 所示，一束

7、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 角时，恰好没有光线从 ab 面射 出，则该玻璃砖的折射率为( ) 图 6 A. 1 sin 2 B. 1 sin C. 1 sin 2 D. 1 2sin 答案 B 解析 玻璃砖转过 角，法线也转过 角则光线的入射角为 ，此时恰好发生 全反射，因而临界角 C. 所以 n 1 sin C 1 sin . 10.(多选)半圆形玻璃砖横截面如图 7 所示，AB 为直径，O 点为圆心在该界面 内有 a、b 两束单色可见光从空气垂直于 AB 射入玻璃砖，两入射点到 O 点的距 离相等两束光在半圆边界

8、上反射和折射的情况如图所示，则 a、b 两束光( ) 图 7 A在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度大 B以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大 C从同一介质以相同的入射角射向空气，若 a 光不能进入空气，则 b 光也不能 进入空气 Da 光的频率大于 b 光的频率 答案 AC 解析 由于两束光的入射点到 O 点的距离相等，因此它们在半圆边界上的入射 角相同，由于 b 光发生全反射，而 a 光能够折射，说明 b 光的全反射临界角小于 a 光的全反射临界角， 由 n 1 sin C可知， b 光在介质中的折射率大于 a 光在介质 中的折射率，所以 b 光的频率比 a 光的频率大，由

9、vc n可知，在同种介质中 a 光的传播速度大，A 项正确，D 项错误；以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射程度大，折射角小，B 项错误；由于 b 光的全反射临界角小，所以 C 项正确 二、实验题(本题共 2 小题，共 10 分) 11 (4 分)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率， 所用的玻璃砖两面平行 正 确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图 8 所示 图 8 (1)此玻璃的折射率计算式为 n_(用图中的 1、2表示)； (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽 度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量 答案 (1)cos 1 cos 2 或s

10、in 90 1 sin 90 2 (2)大 解析 据题意可知入射角为(90 1)，折射角为(90 2)，则玻璃的折射率为 n sin 90 1 sin 90 2 cos 1 cos 2； 玻璃砖越宽， 光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定， 测量结果越准确，故应选用宽度大的玻璃砖来测量 12(6 分)如图 9 所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上 读出某条亮条纹的位置图中所示的读数是_mm. 图 9 若双缝相距为 d，双缝到屏间的距离为 l，相邻两个亮条纹中心的距离为 x，则 光的波长表示为 _(字母表达式)，某同学在两个亮条纹之间测量，测 出以下结果，其他数据为：d0.20

11、mm，l700 mm，测量 x 的情况如图 10 所 示由此可计算出该光的波长为：_m. 图 10 答案 5.24 d lx 5.610 7 解析 从题图可以看出， 主尺示数为 5 mm， 游标尺第 12 条刻线与主尺上的刻线 对齐，即游标尺示数为：120.02 mm0.24 mm，图中的游标卡尺的示数为：5 mm0.24 mm5.24 mm.由干涉条纹间距的计算公式：x l d，解得光的波长表 达式为：dx l .由题图可以求出条纹间距为：x9.80 5 mm1.96 mm，代入数 据解得光的波长为：5.610 7 m. 三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分) 13 (8 分)如图 1

12、1 所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所 拍下的四张照片 图 11 (1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系； (2)试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因 答案 (1)越来越小 (2)见解析 解析 (1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁，衍射现象越来 越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两 测量脚间的宽度越来越小 (2)图丁中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光 叠加后，中央条纹即为白色 14(10 分)在真空中，黄光波长为 610 7m，紫光波长为 4107m.现有一束频 率为 51014

13、 Hz 的单色光，它在 n1.5 的玻璃中的波长是多少？它在玻璃中是 什么颜色？ 答案 410 7m 黄色 解析 先根据 0c f0计算出单色光在真空中的波长 0，再根据光进入另一介质时 频率不变，由 nc v 0 ，求出光在玻璃中的波长 . 0c f0 3108 51014 m610 7m， 又由 n0 得 0 n 610 7 1.5 m410 7m.由于 光的颜色是由光的频率决定的，而在玻璃中光的频率未变化，故光的颜色依然是 黄色 15(10 分)如图 12 所示，半圆玻璃砖的半径 R10 cm，折射率为 n 3，直径 AB与屏垂直并接触于 A点， 激光a 以入射角 i30 射向半圆形玻璃

14、砖的圆心 O， 结果在水平屏幕 MN 上出现两个光斑求这两个光斑之间的距离 L. 图 12 答案 23.1 cm 解析 画出光路图如图所示，设折射角为 r，根据折射定律得 nsin r sin i，解得 r 60 .由几何知识得，OPQ 为直角三角形，所以两个光斑 PQ 之间的距离 L PA AQ Rtan 30 Rtan 60 ，解得 L40 3 3 cm23.1 cm. 16(12 分)如图 13 所示，三角形 ABC 为某透明介质的横截面，O 为 BC 边的中 点，位于截面所在平面内的一束光线自 O 以角 i 入射，第一次到达 AB 边恰好发 生全反射已知 15 ，BC 边长为 2L，该

15、介质的折射率为 2，求： 图 13 (1)入射角 i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c， 可能用到： sin 75 6 2 4 或 tan 15 2 3) 答案 (1)45 (2) 6 2L 2c 解析 (1)根据全反射规律可知，光线在 AB 边上某点 P 的入射角等于临界角 C， 由折射定律得 sin C1 n 代入数据得 C45 设光线在 BC 边上的折射角为 r，由几何关系得 r30 由折射定律得 nsin i sin r 联立式，代入数据得 i45 (2)在OPB 中，根据正弦定理得 OP sin 75 L sin 45 设所用时间为 t，光线在介质中的速度为 v，得 OP vt vc n 联立式，代入数据得 t 6 2 2c L.