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章末檢測(cè)試卷(四)
(滿分：100分)
一、單項(xiàng)選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。
1．(2024·廣州市高二期末)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．采用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，紅光比紫光條紋寬度小
B．一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長(zhǎng)變短
C．通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象
D．“海市蜃樓”是因?yàn)榇髿饷芏炔痪鶆颍矬w反射的太陽(yáng)光發(fā)生了色散現(xiàn)象
2.(2023·廣州市高二期末)如圖所示，含單色光b和c的一束復(fù)色光Ⅰ沿半圓柱玻璃的半徑方向射入玻璃，在柱心O處分成兩束光Ⅱ和Ⅲ，光Ⅱ中只有單色光b，光Ⅲ中既有b也有c，則(　　)
A．在玻璃中b的折射率比c的大
B．在玻璃中b的傳播速度比c的小
C．讓光Ⅰ的方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)仍射到O處，光Ⅱ中可出現(xiàn)c
D．保持光Ⅰ不變，讓半圓柱玻璃以柱心O為軸沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，光Ⅱ可能消失
3.(2023·邯鄲市高二期末)如圖所示，真空中折射率為的某種透明介質(zhì)的截面是直角三角形abc，be垂直ac于e點(diǎn)，α＝60°。一束單色光從ac邊上ce之間的d點(diǎn)垂直射入透明介質(zhì)，則該束單色光第一次射出透明介質(zhì)時(shí)的出射角為(　　)
A．30° B．45° C．60° D．75°
4.(2024·重慶市高二期末)如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理圖，單縫S0、雙縫中點(diǎn)O、屏上的P0點(diǎn)位于雙縫S1和S2的中垂線上，入射光波長(zhǎng)為600 nm，實(shí)驗(yàn)屏上P0和P處為兩條相鄰的亮條紋。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為300 nm
B．僅增加雙縫和屏之間的距離，條紋間距將隨之減小
C．若換成波長(zhǎng)為400 nm的入射光，則P點(diǎn)處將形成暗條紋
D．遮住S1，則屏上不能形成明暗相間的條紋
5．(2023·佛山市高二期末)大藍(lán)閃蝶以它熠熠生輝的藍(lán)色翅磅而著名，下圖為顯微鏡下其翅膀的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。大藍(lán)閃蝶翅膀上的鱗片本身是無(wú)色的，但當(dāng)白光照在翅膀的鱗片上時(shí)，會(huì)在其一系列薄薄的鱗片上反射，反射光彼此干涉，從而顯現(xiàn)出藍(lán)色的光澤。下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．閃蝶翅膀顯示出藍(lán)色的光澤屬于光的偏振現(xiàn)象
B．閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍(lán)光在空氣中的波長(zhǎng)的二分之一的整數(shù)倍
C．閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍(lán)光在空氣中的波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍
D．除藍(lán)光外的其他色光，在大藍(lán)閃蝶的翅膀上不發(fā)生干涉
6.光導(dǎo)纖維技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活與科技方面得以廣泛應(yīng)用。如圖所示是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的有機(jī)玻璃圓柱的橫截面，B、C為圓上兩點(diǎn)，一束單色光沿AB方向射入，然后從C點(diǎn)射出，已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°，真空中光速c＝3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。則(　　)
A．光在該有機(jī)玻璃中的折射率為1.6
B．光在該有機(jī)玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為53°
C．光在該有機(jī)玻璃中傳播速度為3×108 m/s
D．將該材料做成長(zhǎng)300 km的光導(dǎo)纖維，此單色光在光導(dǎo)纖維中傳播的最短時(shí)間為1×10－3 s
7．(2023·湖北卷)如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長(zhǎng)度為(　　)
A.d B.d C．d D.d
二、多項(xiàng)選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。
8．(2024·深圳市龍華中學(xué)高二期中)下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的描述正確的是(　　)
A．如圖甲，光導(dǎo)纖維能夠使光在有機(jī)玻璃內(nèi)傳播，纖芯的折射率比包層大
B．圖乙是雙縫干涉所形成的圖樣
C．若下方玻璃片上表面有一凹痕，則觀察到的干涉條紋如圖丙所示
D．如圖丁，相機(jī)使用偏振濾光片能減弱玻璃表面反射光的影響，說(shuō)明光是橫波
9．(2024·肇慶市高二期中)根據(jù)報(bào)道，光纖通信速率創(chuàng)造出了新的紀(jì)錄，每秒可以傳達(dá)1.84 Pbit，這相當(dāng)于每秒可以傳輸約236個(gè)1 TB硬盤(pán)的數(shù)據(jù)。目前正常的網(wǎng)速想要傳輸1 TB硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，需要花費(fèi)四到八小時(shí)以上，如果這項(xiàng)技術(shù)能大規(guī)模商用，網(wǎng)速將得到大幅提升。光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光纖，它的結(jié)構(gòu)如圖甲所示。一束激光由光導(dǎo)纖維左端的點(diǎn)O以α＝60°的入射角射入一直線光導(dǎo)纖維內(nèi)，恰好在光導(dǎo)纖維的側(cè)面(側(cè)面與過(guò)O的法線平行)發(fā)生全反射，如圖乙所示。下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．光纖是利用了光的全反射原理
B．光從左端空中進(jìn)入光纖纖芯后，其頻率不變
C．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大
D．纖芯對(duì)這種激光的折射率n＝
10.(2023·江門(mén)市新會(huì)陳經(jīng)綸中學(xué)高二期中)如圖所示，三棱鏡的截面為直角三角形，∠A＝30°，一束單色光從AB邊上的D點(diǎn)平行AC邊射入棱鏡，在AC邊發(fā)生全反射，反射光線與AB邊平行，已知AD＝AB，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．單色光在D點(diǎn)的折射角為30°
B．三棱鏡的折射率為
C．三棱鏡的折射率為
D．單色光不能從BC邊射出
三、非選擇題：本題共5小題，共54分。
11．(10分)(2024·湛江市高二聯(lián)考)某同學(xué)采用插針?lè)y(cè)量玻璃的折射率。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)在方格紙上畫(huà)出一條直線a作為界面(線)，過(guò)a上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線MN，并畫(huà)一條線段AO作為入射光線，再把玻璃磚放到方格紙上，畫(huà)出玻璃磚的下界面b的位置。
(2)在表示入射光線的AO上插上大頭針P1、P2。
(3)(4分)在玻璃磚的另一側(cè)確定大頭針P3、P4的位置，請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的文字描述大頭針P3、P4的插法：插P3時(shí)，應(yīng)使它________；插P4時(shí)，應(yīng)使它________。
(4)(4分)請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充完整光路圖，并求出該玻璃磚的折射率為_(kāi)_______(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(5)(2分)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，之后才畫(huà)上界面b，則所測(cè)得的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
12．(10分)(2024·肇慶市廣信中學(xué)高二月考)如圖甲所示是利用雙縫干涉測(cè)定光波波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)(2分)圖甲中，單縫和雙縫的空間關(guān)系應(yīng)該為相互__________放置(選填“垂直”或“平行”)
(2)(2分)測(cè)量中，分劃板中心刻度線對(duì)齊某一條明條紋的中心時(shí)游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示。則讀數(shù)為_(kāi)_______ cm。
(3)(2分)該同學(xué)已測(cè)出圖中裝置中雙縫、毛玻璃屏之間的距離為L(zhǎng)。又測(cè)出記錄的第1條明條紋中心到第5條明條紋中心的距離為Δx，若雙縫間距為d，則計(jì)算該單色光波長(zhǎng)的表達(dá)式為λ＝________(用題中所給字母表示)。
(4)(2分)將單縫向靠近雙縫方向移動(dòng)，則干涉條紋間距________(選填“增大”“減小”或“不變”)。
(5)(2分)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖。單縫S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源發(fā)出的光在真空中的波長(zhǎng)為λ，經(jīng)單縫S后，在經(jīng)S1出射后垂直穿過(guò)玻璃片傳播到O點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)。現(xiàn)在已知玻璃片的厚度為d，玻璃對(duì)該光的折射率為1.5，真空中的光速為c，不計(jì)光在玻璃片內(nèi)、外的反射。以下判斷正確的是________。
A．若玻璃片的厚度d＝15λ，則O點(diǎn)處為明條紋
B．若單縫S略微向左移動(dòng)(經(jīng)S1出射后仍可垂直穿過(guò)玻璃片)，則原O點(diǎn)位置處的條紋位置不變
C．若單縫S略微向下移動(dòng)(經(jīng)S出射后仍可垂直穿過(guò)玻璃片)，則原O點(diǎn)位置處的條紋也略微向下移動(dòng)
D．若用該波長(zhǎng)的光完成實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處為明條紋，保持其他條件不變的情況下，用另一種波長(zhǎng)的光實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處也一定為明條紋
13．(10分)小明利用光具盤(pán)等儀器探究光的傳播規(guī)律時(shí)，讓一束紅光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，光路如圖所示，P、Q、M是光線在光具盤(pán)邊緣上的三點(diǎn)，反射光線和折射光線夾角為105°。半圓形玻璃磚和圓形光具盤(pán)圓心重合，光在真空中傳播速度為c。求：
(1)(6分)玻璃磚對(duì)紅光的折射率n；
(2)(4分)紅光在玻璃磚中的傳播速度v。
14．(10分)(2024·江門(mén)市高二期末)用透明材料制成橫截面為長(zhǎng)方形的長(zhǎng)方體，橫截面的長(zhǎng)AB足夠長(zhǎng)，寬AD＝L，按圖示放置在水平地面上，在地面上的P點(diǎn)有一個(gè)光源，向該材料CD面入射一束光，當(dāng)入射光與CD面夾角為37°時(shí)，反射光與折射光恰好垂直。光在真空中傳播速度為c，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：
(1)(6分)這種材料的折射率；
(2)(4分)這束光線在材料中傳播經(jīng)歷的時(shí)間。
15．(14分)(2023·深圳市高二期末)赫哲族是我國(guó)古老的少數(shù)民族之一，世居?xùn)|北，赫哲族擅長(zhǎng)叉魚(yú)，拋叉取魚(yú)，十拿九穩(wěn)。如圖，某次捕魚(yú)時(shí)，湖水深約1 m，湖面O點(diǎn)左側(cè)均被浮萍遮蓋，漁民站在O點(diǎn)右側(cè)的湖水中，眼睛在A點(diǎn)，恰好通過(guò)O點(diǎn)看到B點(diǎn)處有一條魚(yú)靜止不動(dòng)，B點(diǎn)離浮萍距離h＝45 cm，B點(diǎn)離O點(diǎn)水平距離L＝60 cm。(已知湖水的折射率n＝，≈2.646)問(wèn)：
(1)(6分)忽略魚(yú)在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，魚(yú)在浮萍下方的實(shí)際深度是多少？
(2)(8分)若漁民緩慢下蹲觀察(眼睛不沒(méi)入水中)，仍沒(méi)有觀察到魚(yú)，則魚(yú)在水平方向至少游了多遠(yuǎn)？
章末檢測(cè)試卷(四)
1．B　[根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ，可知，采用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，條紋間距越大，紅光的波長(zhǎng)大于紫光的波長(zhǎng)，因此可知紅光的條紋間距更大，故A錯(cuò)誤；當(dāng)光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，光將發(fā)生折射，且折射率大于1，而根據(jù)n＝可知，一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，而光在介質(zhì)中傳播時(shí)其頻率不變，根據(jù)v＝λf可知，光的波長(zhǎng)將變短，故B正確；通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；“海市蜃樓”是因?yàn)榇髿饷芏炔痪鶆颍矬w發(fā)出的光在不均勻空氣層發(fā)生折射或者全反射而造成的，故D錯(cuò)誤。]
2．D　[由光路圖可知，c光已發(fā)生全反射，故c光的臨界角小于b光的臨界角，根據(jù)sin ic＝，則c光的折射率大于b光，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)n＝，可知在玻璃中c的傳播速度比b的小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光c已經(jīng)發(fā)生全反射，故讓光Ⅰ的方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)仍射到O處，光c仍然是全反射，光Ⅱ中不可能出現(xiàn)c，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；保持光Ⅰ不變，讓半圓柱玻璃以柱心O為軸沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則光線的入射角增大，則光Ⅱ可能會(huì)發(fā)生全反射，則光Ⅱ可能消失，選項(xiàng)D正確。]
3．B　[由nsin C＝1，可得單色光在該透明介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角為45°，由幾何關(guān)系知，在bc邊入射時(shí)的入射角為60°>45°，發(fā)生了全反射，在ab邊入射時(shí)的入射角為30°，有nsin 30°＝sin θ，解得θ＝45°，故選B。 ]
4．C　[由題可知，來(lái)自雙縫的光傳播到P點(diǎn)處的路程差為λ，即雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為600 nm，A錯(cuò)誤；根據(jù)條紋間距公式Δx＝λ可知，僅增加雙縫和屏之間的距離，條紋間距將隨之增大，B錯(cuò)誤；若換成波長(zhǎng)為400 nm的入射光，則滿足Δs＝(2n＋1)·＝(2×1＋1)× nm＝600 nm＝λ′，故P點(diǎn)處將形成暗條紋，C正確；遮住S1，光通過(guò)S2發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，屏上能形成明暗相間的條紋，D錯(cuò)誤。]
5．B　[閃蝶翅膀顯示出藍(lán)色的光澤屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；根據(jù)薄膜干涉的規(guī)律，干涉加強(qiáng)區(qū)域有2d＝nλ(n＝1,2,3…)，解得d＝λ(n＝1,2,3…)，B正確，C錯(cuò)誤；大藍(lán)閃蝶翅膀的鱗片上各個(gè)地方的厚度不確定是否滿足其他色光的干涉條件，除藍(lán)光外的其他色光，亦有可能在大藍(lán)閃蝶的翅膀上發(fā)生干涉，D錯(cuò)誤。]
6．A　[由幾何關(guān)系可知，入射角為53°，折射角為30°，由光的折射定律得n＝＝＝1.6，A正確；由sin ic＝＝＝可知，ic不等于53°，B錯(cuò)誤；由v＝，可知光在該介質(zhì)中傳播速度為1.875×108 m/s，C錯(cuò)誤；當(dāng)速度為3×108 m/s時(shí)，傳播300 km用時(shí)1×10－3 s，但光在該介質(zhì)中傳播速度不為3×108 m/s，D錯(cuò)誤。]
7．C　[設(shè)光線SN在OQ界面的入射角為α，折射角為β，由幾何關(guān)系可知α＝30°，則由折射定律n＝＝，光線射出OQ界面的臨界條件為恰好發(fā)生全反射，光路圖如圖所示，其中CS⊥OB，光線在A、B兩點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，由臨界角與折射率的關(guān)系sin ic＝＝可得，全反射的臨界角為45°，AB之間有光線射出，由幾何關(guān)系可知AB＝2AC＝2CS＝OS＝d，故選C。
]
8．AD　[光導(dǎo)纖維能夠使光在有機(jī)玻璃內(nèi)傳播是利用光的全反射原理，要想發(fā)生全反射光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，所以纖芯的折射率大于包層的折射率，A正確；雙縫干涉所形成的條紋是平行等間距的，且亮度相同，而題圖乙是單縫衍射的條紋，B錯(cuò)誤；若下方玻璃片上表面有一凹痕，則該處空氣膜厚度增大，該處和右側(cè)同一厚度的空氣膜產(chǎn)生的條紋相同，故條紋應(yīng)向左突出，C錯(cuò)誤；橫波具有偏振現(xiàn)象，所以相機(jī)使用偏振濾光片能減弱玻璃表面反射光的影響，可以說(shuō)明光是橫波，D正確。]
9．ABD　[光纖是利用了光的全反射原理，故A正確；光從左端空中進(jìn)入光纖纖芯后，波長(zhǎng)和波速會(huì)發(fā)生變化，但頻率和周期不變，故B正確；頻率越大的光，纖芯對(duì)它的折射率越大，根據(jù)v＝，光在光纖中傳播的速度越小，故C錯(cuò)誤；根據(jù)折射定律n＝，根據(jù)折射率與臨界角的關(guān)系n＝，聯(lián)立解得n＝，D正確。]
10．AB　[根據(jù)題意，作出光路圖，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，光線在D點(diǎn)的入射角為i＝60°，折射角為r＝30°，根據(jù)折射定律有n＝＝，故A、B正確，C錯(cuò)誤；設(shè)全反射臨界角為ic，則sin ic＝＝。根據(jù)幾何關(guān)系可知，光在M點(diǎn)的入射角為30°，小于臨界角，能從BC邊射出，故D錯(cuò)誤。
]
11．(3)擋住P1、P2的像　擋住P3和P1、P2的像　(4)見(jiàn)解析圖　1.50(1.48、1.49、1.51、1.52均可)
(5)偏大
解析　(3)根據(jù)光路的可逆性原理及光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播的特點(diǎn)，插P3時(shí)，應(yīng)使它擋住P1、P2的像；插P4時(shí)，應(yīng)使它擋住P3和P1、P2的像。
(4)完整光路圖如圖所示
假設(shè)每小格邊長(zhǎng)為1，
則有n＝＝＝≈＝1.50。
(5)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導(dǎo)致界面b畫(huà)到圖中虛線位置，而在作光路圖時(shí)界面a仍為開(kāi)始所畫(huà)的，實(shí)際光線如圖中帶箭頭的實(shí)線所示，而作圖光線如圖中虛線所示，導(dǎo)致折射角偏小，所測(cè)得的折射率將偏大。
12．(1)平行　(2)1.05　(3)
(4)不變　(5)B
解析　(1)只有保證單縫和雙縫互相平行，這樣才能在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。
(2)游標(biāo)卡尺為10分度，精度為0.1 mm，主尺讀數(shù)為10 mm，游標(biāo)尺上第5條刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，故讀數(shù)為10 mm＋5×0.1 mm＝10.5 mm＝1.05 cm。
(3)第1條明條紋中心到第5條明條紋中心的距離為Δx，則＝λ，所以λ＝。
(4)單縫到雙縫的距離不影響干涉條紋的間距，所以將單縫向靠近雙縫方向移動(dòng)，干涉條紋間距不變。
(5)光在玻璃中傳播速度為v＝＝c，S1、S2到O點(diǎn)的光程差為
Δl＝c·(＋－)＝λ。
由上式可知，S1、S2到O點(diǎn)的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故O點(diǎn)處為暗條紋，故A錯(cuò)誤；單縫向左移動(dòng)，改變了單縫到雙縫的距離，不會(huì)影響光經(jīng)過(guò)雙縫后的傳播情況，故屏上的條紋分布情況不變，故B正確；若單縫S略微向下移動(dòng)，則主光軸逆時(shí)針傾斜，則原O點(diǎn)位置處的條紋略微向上移動(dòng)，故C錯(cuò)誤； O點(diǎn)處為明條紋或暗條紋，與玻璃片的厚度，光的波長(zhǎng)都有關(guān)系，所以用該波長(zhǎng)的光完成實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處為明條紋，保持其他條件不變的情況下，用另一種波長(zhǎng)的光實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處可能為明條紋，也可能為暗條紋，故D錯(cuò)誤。
13．(1)　(2)c
解析　(1)由題圖知，入射角θ1＝30°，
折射角θ2＝180°－105°－30°＝45°
折射率n＝＝
(2)紅光在玻璃磚中的傳播速度
v＝＝c。
14．(1)　(2)
解析　(1)光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可得θ＋α＝90°，
可得θ＝53°，
α＝37°，
根據(jù)折射定律可得這種材料的折射率為n＝＝＝。
(2)這束光線在材料中傳播的速度為v＝＝，
這束光線在材料中傳播經(jīng)歷的時(shí)間為t＝＝＝。
15．(1)80 cm　(2)30.7 cm
解析　(1)由題意可知，B點(diǎn)為人所觀察到的魚(yú)的虛像，即B、O、A三點(diǎn)在一條直線上，魚(yú)的實(shí)際位置應(yīng)在B點(diǎn)下方，設(shè)魚(yú)發(fā)出的光線在O點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得sin r＝＝
根據(jù)折射定律有n＝＝，
聯(lián)立解得sin i＝
所以魚(yú)在浮萍下方的實(shí)際深度是
H＝＝80 cm
(2)當(dāng)魚(yú)發(fā)出的光線在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射時(shí)，魚(yú)在水平方向游的距離最短，此時(shí)魚(yú)發(fā)出的光線在O點(diǎn)的入射角的正弦值為sin i′＝＝
此時(shí)魚(yú)到O點(diǎn)的水平距離為
L′＝Htan i′≈90.7 cm
魚(yú)在水平方向至少游的距離為
s＝L′－L＝30.7 cm。(共50張PPT)
章末檢測(cè)試卷(四)
一、單項(xiàng)選擇題
1.(2024·廣州市高二期末)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是
A.采用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，紅光比紫光條紋寬度小
B.一束單色光由空氣射入玻璃，這束光的速度變慢，波長(zhǎng)變短
C.通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象
D.“海市蜃樓”是因?yàn)榇髿饷芏炔痪鶆颍矬w反射的太陽(yáng)光發(fā)生了色散
現(xiàn)象
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通過(guò)手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；
“海市蜃樓”是因?yàn)榇髿饷芏炔痪鶆颍矬w發(fā)出的光在不均勻空氣層發(fā)生折射或者全反射而造成的，故D錯(cuò)誤。
2.(2023·廣州市高二期末)如圖所示，含單色光b和c的一束復(fù)色光Ⅰ沿半圓柱玻璃的半徑方向射入玻璃，在柱心O處分成兩束光Ⅱ和Ⅲ，光Ⅱ中只有單色光b，光Ⅲ中既有b也有c，則
A.在玻璃中b的折射率比c的大
B.在玻璃中b的傳播速度比c的小
C.讓光Ⅰ的方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)仍射到O處，光Ⅱ中可出現(xiàn)c
D.保持光Ⅰ不變，讓半圓柱玻璃以柱心O為軸沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，光Ⅱ可能
消失
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光c已經(jīng)發(fā)生全反射，故讓光Ⅰ的方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)仍射到O處，光c仍然是全反射，光Ⅱ中不可能出現(xiàn)c，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；
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保持光Ⅰ不變，讓半圓柱玻璃以柱心O為軸沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則光線的入射角增大，則光Ⅱ可能會(huì)發(fā)生全反射，則光Ⅱ可能消失，選項(xiàng)D正確。
3.(2023·邯鄲市高二期末)如圖所示，真空中折射率為 的某種透明介質(zhì)的截面是直角三角形abc，be垂直ac于e點(diǎn)，α＝60°。一束單色光從ac邊上ce之間的d點(diǎn)垂直射入透明介質(zhì)，則該束單色光
第一次射出透明介質(zhì)時(shí)的出射角為
A.30° B.45°
C.60° D.75°
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由nsin C＝1，可得單色光在該透明介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角為45°，由幾何關(guān)系知，在bc邊入射時(shí)的入射角為60°>45°，發(fā)生了全反射，在ab邊入射時(shí)的入射角為30°，有nsin 30°＝sin θ，解得θ＝45°，故選B。
4.(2024·重慶市高二期末)如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理圖，單縫S0、雙縫中點(diǎn)O、屏上的P0點(diǎn)位于雙縫S1和S2的中垂線上，入射光波長(zhǎng)為600 nm，實(shí)驗(yàn)屏上P0和P處為兩條相鄰的亮條紋。下列說(shuō)法正確的是
A.雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為300 nm
B.僅增加雙縫和屏之間的距離，條紋間距將隨之減小
C.若換成波長(zhǎng)為400 nm的入射光，則P點(diǎn)處將形成暗
條紋
D.遮住S1，則屏上不能形成明暗相間的條紋
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由題可知，來(lái)自雙縫的光傳播到P點(diǎn)處的路程差為λ，即雙縫S1和S2到P點(diǎn)的距離差為600 nm，A錯(cuò)誤；
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遮住S1，光通過(guò)S2發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，屏上能形成明暗相間的條紋，D錯(cuò)誤。
5.(2023·佛山市高二期末)大藍(lán)閃蝶以它熠熠生輝的藍(lán)色翅磅而著名，下圖為顯微鏡下其翅膀的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。大藍(lán)閃蝶翅膀上的鱗片本身是無(wú)色的，但當(dāng)白光照在翅膀的鱗片上時(shí)，會(huì)在其一系列薄薄的鱗片上反射，反射光彼此干涉，從而顯現(xiàn)出藍(lán)色的光澤。下列說(shuō)法中正確的是
A.閃蝶翅膀顯示出藍(lán)色的光澤屬于
光的偏振現(xiàn)象
B.閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近
似等于藍(lán)光在空氣中的波長(zhǎng)的二分之一的整數(shù)倍
C.閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍(lán)光在空氣中的波長(zhǎng)的四分之一的奇
數(shù)倍
D.除藍(lán)光外的其他色光，在大藍(lán)閃蝶的翅膀上不發(fā)生干涉
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閃蝶翅膀顯示出藍(lán)色的光澤屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；
大藍(lán)閃蝶翅膀的鱗片上各個(gè)地方的厚度不確定是否滿足其他色光的干涉條件，除藍(lán)光外的其他色光，亦有可能在大藍(lán)閃蝶的翅膀上發(fā)生干涉，D錯(cuò)誤。
6.光導(dǎo)纖維技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活與科技方面得以廣泛應(yīng)用。如圖所示是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的有機(jī)玻璃圓柱的橫截面，B、C為圓上兩點(diǎn)，一束單色光沿AB方向射入，然后從C點(diǎn)射出，已知∠ABO＝127°，∠BOC＝120°，真空中光速c＝3×108 m/s，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。則
A.光在該有機(jī)玻璃中的折射率為1.6
B.光在該有機(jī)玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為53°
C.光在該有機(jī)玻璃中傳播速度為3×108 m/s
D.將該材料做成長(zhǎng)300 km的光導(dǎo)纖維，此單色光在光導(dǎo)纖維中傳播的最
短時(shí)間為1×10－3 s
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當(dāng)速度為3×108 m/s時(shí)，傳播300 km用時(shí)1×10－3 s，但光在該介質(zhì)中傳播速度不為3×108 m/s，D錯(cuò)誤。
7.(2023·湖北卷)如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部
分的長(zhǎng)度為
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設(shè)光線SN在OQ界面的入射角為α，折射角為β，由幾何關(guān)系可知α＝30°，
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光線射出OQ界面的臨界條件為恰好發(fā)生全反射，光路圖如圖所示，其中CS⊥OB，光線在A、B兩點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，
全反射的臨界角為45°，AB之間有光線射出，由幾何關(guān)系可知AB＝2AC＝2CS＝OS＝d，故選C。
二、多項(xiàng)選擇題
8.(2024·深圳市龍華中學(xué)高二期中)下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的描述正確的是
A.如圖甲，光導(dǎo)纖維能夠使光在有機(jī)玻璃
內(nèi)傳播，纖芯的折射率比包層大
B.圖乙是雙縫干涉所形成的圖樣
C.若下方玻璃片上表面有一凹痕，則觀察
到的干涉條紋如圖丙所示
D.如圖丁，相機(jī)使用偏振濾光片能減弱玻
璃表面反射光的影響，說(shuō)明光是橫波
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光導(dǎo)纖維能夠使光在有機(jī)玻璃內(nèi)傳播是利用光的全反射原理，要想發(fā)生全反射光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，所以纖芯的折射率大于包層的折射率，A正確；
雙縫干涉所形成的條紋是平行等間距的，且亮度相同，而題圖乙是單縫衍射的條紋，B錯(cuò)誤；
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若下方玻璃片上表面有一凹痕，則該處空氣膜厚度增大，該處和右側(cè)同一厚度的空氣膜產(chǎn)生的條紋相同，故條紋應(yīng)向左突出，C錯(cuò)誤；
橫波具有偏振現(xiàn)象，所以相機(jī)使用偏振濾光片能減弱玻璃表面反射光的影響，可以說(shuō)明光是橫波，D正確。
9.(2024·肇慶市高二期中)根據(jù)報(bào)道，光纖通信速率創(chuàng)造出了新的紀(jì)錄，每秒可以傳達(dá)1.84 Pbit，這相當(dāng)于每秒可以傳輸約236個(gè)1 TB硬盤(pán)的數(shù)據(jù)。目前正常的網(wǎng)速想要傳輸1 TB硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，需要花費(fèi)四到八小時(shí)以上，如果這項(xiàng)技術(shù)能大規(guī)模商用，網(wǎng)速將得到大幅提升。光纖通信中信號(hào)傳播的主要載體是光纖，它的結(jié)構(gòu)如圖甲所示。一束激光由光導(dǎo)纖維左端的點(diǎn)O以α＝60°的入射角射入一直線光導(dǎo)纖維內(nèi)，恰好在光導(dǎo)纖維的側(cè)面(側(cè)面與過(guò)O的法線平行)發(fā)生全反射，如圖乙所示。下列說(shuō)法中正確的是
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A.光纖是利用了光的全反射原理
B.光從左端空中進(jìn)入光纖纖芯后，其頻率不變
C.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大
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光纖是利用了光的全反射原理，故A正確；
光從左端空中進(jìn)入光纖纖芯后，波長(zhǎng)和波速會(huì)發(fā)生變化，但頻率和周期不變，故B正確；
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三、非選擇題
11.(10分)(2024·湛江市高二聯(lián)考)某同學(xué)采用插針?lè)y(cè)量玻璃的折射率。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)在方格紙上畫(huà)出一條直線a作為界面(線)，過(guò)a上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線MN，并畫(huà)一條線段AO作為入射光線，再把玻璃磚放到方格紙上，畫(huà)出玻璃磚的下界面b的位置。
(2)在表示入射光線的AO上插上大頭針P1、P2。
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(3)在玻璃磚的另一側(cè)確定大頭針P3、P4的位置，請(qǐng)用簡(jiǎn)潔的文字描述大頭針P3、P4的插法：插P3時(shí)，應(yīng)使它________________；插P4時(shí)，應(yīng)使它____________________。
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擋住P1、P2的像
擋住P3和P1、P2的像
根據(jù)光路的可逆性原理及光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播的特點(diǎn)，插P3時(shí)，應(yīng)使它擋住P1、P2的像；插P4時(shí)，應(yīng)使它擋住P3和P1、P2的像。
(4)請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充完整光路圖，并求出該玻璃磚的折射率為_(kāi)______________________
___________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
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答案　見(jiàn)解析圖　
1.50(1.48、1.49、1.51、
1.52均可)　
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完整光路圖如圖所示
(5)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，之后才畫(huà)上界面b，則所測(cè)得的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
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在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導(dǎo)致界面b畫(huà)到圖中虛線位置，而在作光路圖時(shí)界面a仍為開(kāi)始所畫(huà)的，實(shí)際光線如圖中帶箭頭的實(shí)線所示，而作圖光線如圖中虛線所示，導(dǎo)致折射角偏小，所測(cè)得的折射率將偏大。
12.(2024·肇慶市廣信中學(xué)高二月考)如圖甲所示是利用雙縫干涉測(cè)定光波波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)圖甲中，單縫和雙縫的空間關(guān)系應(yīng)該為相互_______放置(選填“垂直”或“平行”)
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平行
只有保證單縫和雙縫互相平行，這樣才能在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。
(2)測(cè)量中，分劃板中心刻度線對(duì)齊某一條明條紋的中心時(shí)游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示。則讀數(shù)為_(kāi)_____ cm。
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游標(biāo)卡尺為10分度，精度為0.1 mm，主尺讀數(shù)為10 mm，游標(biāo)尺上第5條刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，故讀數(shù)為10 mm＋5×0.1 mm＝10.5 mm＝1.05 cm。
(3)該同學(xué)已測(cè)出圖中裝置中雙縫、毛玻璃屏之間的距離為L(zhǎng)。又測(cè)出記錄的第1條明條紋中心到第5條明條紋中心的距離為Δx，若雙縫間距為d，則
計(jì)算該單色光波長(zhǎng)的表達(dá)式為λ＝______(用題中所給字母表示)。
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游標(biāo)卡尺為10分度，精度為0.1 mm，主尺讀數(shù)為10 mm，游標(biāo)尺上第5條刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，故讀數(shù)為10 mm＋5×0.1 mm＝10.5 mm＝1.05 cm。
(4)將單縫向靠近雙縫方向移動(dòng)，則干涉條紋間距________(選填“增大”“減小”或“不變”)。
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單縫到雙縫的距離不影響干涉條紋的間距，所以將單縫向靠近雙縫方向移動(dòng)，干涉條紋間距不變。
不變
(5)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖。單縫S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源發(fā)出的光在真空中的波長(zhǎng)為λ，經(jīng)單縫S后，在經(jīng)S1出射后垂直穿過(guò)玻璃片傳播到O點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)。現(xiàn)在已知玻璃片的厚度為d，玻璃對(duì)該光的折射率為1.5，真空中的光速為c，不計(jì)光在玻璃片內(nèi)、外的反射。以下判斷正確的是_____。
A.若玻璃片的厚度d＝15λ，則O點(diǎn)處為明條紋
B.若單縫S略微向左移動(dòng)(經(jīng)S1出射后仍可垂直穿過(guò)玻璃片)，則
原O點(diǎn)位置處的條紋位置不變
C.若單縫S略微向下移動(dòng)(經(jīng)S出射后仍可垂直穿過(guò)玻璃片)，則原O點(diǎn)位置處的條紋也
略微向下移動(dòng)
D.若用該波長(zhǎng)的光完成實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處為明條紋，保持其他條件不變的情況下，用另一
種波長(zhǎng)的光實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處也一定為明條紋
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S1、S2到O點(diǎn)的光程差為
由上式可知，S1、S2到O點(diǎn)的光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，故O點(diǎn)處為暗條紋，故A錯(cuò)誤；
單縫向左移動(dòng)，改變了單縫到雙縫的距離，不會(huì)影響光經(jīng)過(guò)雙縫后的傳播情況，故屏上的條紋分布情況不變，故B正確；
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若單縫S略微向下移動(dòng)，則主光軸逆時(shí)針傾
斜，則原O點(diǎn)位置處的條紋略微向上移動(dòng)，
故C錯(cuò)誤；
O點(diǎn)處為明條紋或暗條紋，與玻璃片的厚度，光的波長(zhǎng)都有關(guān)系，所以用該波長(zhǎng)的光完成實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處為明條紋，保持其他條件不變的情況下，用另一種波長(zhǎng)的光實(shí)驗(yàn)，O點(diǎn)處可能為明條紋，也可能為暗條紋，故D錯(cuò)誤。
13.小明利用光具盤(pán)等儀器探究光的傳播規(guī)律時(shí)，讓一束紅光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，光路如圖所示，P、Q、M是光線在光具盤(pán)邊緣上的三點(diǎn)，反射光線和折射光線夾角為105°。半圓形玻璃磚和圓形光具盤(pán)圓心重合，光在真空中傳播速度為c。求：
(1)玻璃磚對(duì)紅光的折射率n；
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由題圖知，入射角θ1＝30°，
折射角θ2＝180°－105°－30°＝45°
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(2)紅光在玻璃磚中的傳播速度v。
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14.(2024·江門(mén)市高二期末)用透明材料制成橫截面為長(zhǎng)方形的長(zhǎng)方體，橫截面的長(zhǎng)AB足夠長(zhǎng)，寬AD＝L，按圖示放置在水平地面上，在地面上的P點(diǎn)有一個(gè)光源，向該材料CD面入射一束光，當(dāng)入射光與CD面夾角為37°時(shí)，反射光與折射光恰好垂直。光在真空中傳播速度為c，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。求：
(1)這種材料的折射率；
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光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可得θ＋α＝90°，
可得θ＝53°，α＝37°，
根據(jù)折射定律可得這種材料的折射率為
(2)這束光線在材料中傳播經(jīng)歷的時(shí)間。
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15.(2023·深圳市高二期末)赫哲族是我國(guó)古老的少數(shù)民族之一，世居?xùn)|北，赫哲族擅長(zhǎng)叉魚(yú)，拋叉取魚(yú)，十拿九穩(wěn)。如圖，某次捕魚(yú)時(shí)，湖水深約1 m，湖面O點(diǎn)左側(cè)均被浮萍遮蓋，漁民站在O點(diǎn)右側(cè)的湖水中，眼睛在A點(diǎn)，恰好通過(guò)O點(diǎn)看到B點(diǎn)處有一條魚(yú)靜止不動(dòng)，B點(diǎn)離浮萍距離h＝45 cm，B點(diǎn)離O點(diǎn)水平距離L＝60 cm。(已知湖水的折射率 )問(wèn)：
(1)忽略魚(yú)在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的
因素，魚(yú)在浮萍下方的實(shí)際深度是多少？
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答案　80 cm　
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由題意可知，B點(diǎn)為人所觀察到的魚(yú)的虛像，即B、O、A三點(diǎn)在一條直線上，魚(yú)的實(shí)際位置應(yīng)在B點(diǎn)下方，設(shè)魚(yú)發(fā)出的光線在O點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，如圖所示，
(2)若漁民緩慢下蹲觀察(眼睛不沒(méi)入水中)，仍沒(méi)有觀察到魚(yú)，則魚(yú)在水平方向至少游了多遠(yuǎn)？
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答案　30.7 cm
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當(dāng)魚(yú)發(fā)出的光線在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射時(shí)，魚(yú)在水平方向游的距離最短，
此時(shí)魚(yú)到O點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng)′＝Htan i′≈90.7 cm
魚(yú)在水平方向至少游的距離為s＝L′－L＝30.7 cm。

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