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2019人教版选择性必修第一册 第四章 光 章末综合检测卷
一、多选题
1．一束由两种单色光组成的细光束入射到三棱镜上，经棱镜折射后，分成了两束光a、b，则（ ）
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的频率小于b光的频率
C．a光的波长小于b光的波长
D．在同一介质中传播时，a光的传播速度小于b光的传播速度
2．在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状（如图所示）。已知此光纤长度为，圆台对应底角为，折射率为，真空中光速为。现光从下方垂直射入下台面，则（　　）
A．光从真空射入光纤，光的频率不变
B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为
C．从上方截面射出的光束一定是平行光
D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出
3．下列说法正确的是________
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，这是利用多普勒效应
D．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可减小干涉条纹的间距
E.机械波和电磁波都可以在真空中传播
4．下列说法正确的是
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．在阳光下，肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹，这是光的干涉现象
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大
E.两列声波在空中相遇时不会相互干扰，会按原有的频率、传播方向继续传播
二、单选题
5．下列说法正确的是（　　）
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
C．较弱的声音也可以震碎玻璃杯，是因为玻璃杯和声波发生了共振
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
6．下列说法正确的是（　　）
A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：Q为凹处，P为凸处
B．图2为光照射不透明小圆孔得到的衍射图样
C．图3海市蜃楼和沙漠蜃景都是光的全反射现象，其中沙漠蜃景产生的原因是由于沙漠上层空气的折射率比下层空气折射率大
D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理是相同的
7．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（　　）
A．增大S1与S2的间距 B．减小双缝到光屏的距离
C．将绿光换为红光 D．将整个装置放在水中
8．根据你学过的干涉原理，判断下列说法中正确的是（　　）
A．在真空中传播速度相等的两束光可以发生干涉现象
B．在双缝干涉实验中，用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现等间距的彩色条纹
C．其他条件不变的情况下，双缝的间距越大，光屏上产生的干涉条纹间距越小
D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则干涉条纹与原来一样，只是亮度减半
9．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是(　 　)
A．玻璃三棱镜对c光的折射率最小
B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大．
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D．若让a、b、c三色光以同一入射角．从空气中射入某一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
10．关于全反射及其应用的认识，下列说法正确的是（　　）
A．光纤通信利用了光的折射
B．全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象
C．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射
D．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射
三、实验题
11．（1）如图是用双缝干涉测量单色光的______的实验装置．实验前先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，然后放好单缝和双缝，使单缝和双缝______．
（2）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是l，双缝之间的距离是d，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数为x1；然后转动测量头，使分划板中心刻线对准第n条亮纹的中心，这时手轮上的示数为x2．由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长的表达式为______（用物理量l、d、n、x1、x2表示）．
12．用插针法测定玻璃砖折射率的实验，如图下所示
光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是___________。（保留两位有效数字）
四、解答题
13．在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯视图如图a所示，O为半圆的圆心．甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率，进行了如下实验．他们分别站在A、O处时，相互看着对方，然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动，到达B、C处时，甲刚好看不到乙．已知半圆柱体的半径为R，，.
①求半圆柱形透明物体的折射率；
②若用一束平行于AO的水平光线从D点射到半圆柱形透明物体上，射入半圆柱体后再从竖直表面射出，如图b所示．已知入射光线与AO的距离为，求出射角φ．
14．如图所示，一束频率为f=6×1014Hz的绿光从截面为等腰直角三角形的三棱镜AB面射入棱镜，从AC面射出，方向平行于BC。已知三棱镜对绿光的折射率为n=，不计二次反射。（光在真空中的速度c=3×108m/s）
（1）通过计算在图上作出光束在射出三棱镜前的光路图；
（2）求光束在射出三棱中传播的速度；
（3）用出射光做双缝干涉实验，通过计算判断光屏上到两缝距离之差为Δr=7.5×10-7m的某点处出现的是明条纹还是暗条纹
15．如图所示，为玻璃三棱镜的横截面，，某单色光从距离点处的点垂直射入到达点，为的中点。若在边涂有反射膜，则反射膜反射后的光射到边上的点（未标出），已知玻璃对该单色光的折射率为，求：
（1）在介质外边折射光线与边的夹角；
（2）设光在真空中光速为，则光从进入介质到第一次到达边过程中光在介质中运动的时间。
16．如图所示，某L形透明材料的折射率n=2．现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ．为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AB
【解析】
【详解】
根据光路图可知，光线b经过棱镜的偏折程度较大，则na＜nb，故fa＜fb，根据c=λf，由于fa＜fb，故λa＞λb，故AB正确，C错误；由于na＜nb，根据v=c/n判断知va＞vb，即在同一介质中传播时，a光的传播速度较大，故D错误；故选AB．
【点睛】
关键是结合光路图并根据折射率定义得到两种单色光的折射率大小，要掌握折射率与光的频率、波长及光速的关系．
2．AD
【详解】
A．光的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光的频率不变，故A正确；
B．光通过此光纤到达小截面的最短距离为，光在光纤中的传播速度
则光通过此光纤到达小截面的最短时间为
故B错误；
C．通过光纤侧面反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出，上方截面的光束不平行，故C错误；
D．设临界角为，则
光第一次到达光纤侧面的入射角等于，当，即时，发生全反射，光不会从光纤侧面射出，故D正确。
故选AD。
3．ABC
【详解】
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关，只与受迫振动的周期有关，选项A正确；
B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射，选项B正确；
C．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，这是利用多普勒效应，选项C正确；
D．根据可知，因红光的波长比黄光长，则在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距，选项D错误；
E．电磁波可以在真空中传播，但是机械波不能在真空中传播，选项E错误。
故选ABC.
【点睛】
该题考查到受迫振动、光的衍射和干涉、多普勒效应与光的薄膜干涉现象，这几个知识点都属于基础性的知识，要加强记忆。
4．CDE
【解析】
试题分析：全息照相利用了激光的频率单一，具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关．故A错误；受迫振动的频率等于驱动率的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增强，当驱动力的频率等于物体的固有频率时即共振．故B错误；在阳光下，肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹，这是光的干涉现象，选项C正确；根据多普勒效应可知，当两物体以很大的速度互相靠近时，感觉频率会增大，远离时感觉频率会减小，所以鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的相比增大．故D正确．根据波的独立传播原理可知，当两列声波在空中相遇时不会相互干扰，会按原有的频率、传播方向继续传播，选项E正确；故选CDE.
考点：全息照相；光的干涉；多普勒现象；受迫振动；
5．C
【详解】
A．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故A错误；
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B错误；
C．玻璃杯也在振动，有其固有振动频率，当声波频率和玻璃杯振动的固有频率相同时，发生共振，可以震碎玻璃，故C正确；
D．根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A错误，不符合题意；
B．图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B错误，不符合题意；
C．海市蜃楼和沙漠蜃景都是光的全反射现象，而沙漠蜃景产生的原因是由于沙漠上上层空气的折射率比下层空气折射率大，光发生全反射造成的，故C正确，符合题意；
D．立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误，不符合题意。
故选C。
7．C
【详解】
AB．在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、双缝到屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大间距应减小d，增大双缝到光屏的距离或增大光的波长，故AB错误；
C．若将绿光换为红光，即波长变长，根据干涉条纹的间距，则相邻条纹间距更大，故C正确；
D．将整个装置放在水中，水的折射率大于1，所以波长减小，所以相邻条纹间距更小，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．光发生干涉的前提是两束光的频率相等、振动方向相同且相位差恒定。在真空中光的传播速度是相同的，但频率可能是不同的，故A项错误；
B．红光和紫光的频率不同，不能产生干涉现象，故B项错误；
C．根据可知，双缝的间距越大，光屏上产生的干涉条纹间距越小，故C项正确；
D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，双缝干涉条纹变成了单缝衍射条纹，亮度会改变，但不一定减半，并且条纹宽度也会改变，故D项错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．由偏折程度可以看出a光折射率最大，c光折射率最小，而蓝光的折射率大于绿光的折射率，故A错误；
B．c光的波长最长，a光波长最短，干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的干涉条纹间距最小，B正确；
C．由公式知a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故C错误；
D．由临界角公式分析得a光的临界角最小，c光临界角最大，b光恰能发生全反射，则c光不能发生全反射，D错误；
故选B。
10．D
【详解】
A．光纤通信利用了光的全反射现象，故A错误；
B．发生全反射时，折射光线完全消失，故B错误；
CD．光只有从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角时，才能发射全反射，光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射，故C错误，D正确。
故选D。
11．波长 平行
【详解】
（1）由公式，，得波长为
12．1.5
【详解】
由折射率公式，即
代入数据可得
13．（1） （2）
【分析】
（1）甲刚好看到不乙，是因乙发出的光线在B点恰好发生了全反射，入射角等于临界角，作出光路图，由光的折射定律可求得折射率
（2）当光从图示位置射入，经过二次折射后射出球体，由折射定律可求出射出光线的出射角θ．
【详解】
（1）设，透明物体的折射率为n，则
，
，
．
（2）设入射光线与球体的交点为D，连接OD，OD即为入射点的法线．因此，图中的角α为入射角．过D点作水平表面的垂线，垂足为E．依题意，．又由△ODE知
……①
设光线在D点的折射角为β，由折射定律得
……②
由①②式得③
由几何关系知，光线在竖直表面上的入射角为30° 由折射定律得
……④
因此，解得：
14．（1）见解析；（2）（3）暗条纹
【详解】
（1）设绿光在AC面上的折射角为α，则
得光在BC面上的入射角
r=30°
由几何关系可知，绿光在BC面上的反射角为75°。
因sin75°>，故绿光在BC面上发生全反射，则绿光在AB面上的折射角为30°，入射角为45°。光路图如图所示
（2）由解得
（3）绿光在空气中的波长
由Δr=1.5λ，可知该点出现的是暗条纹
15．（1）；（2）
【详解】
（1）根据几何知识可知，光在射向边时，在介质中的角度为，光路图如图所示
已知介质对该光的折射率为，根据折射定律有
解得
即介质外边折射光与边的夹角为。
（2）光在介质中运动的光路图如图所示
，
根据几何知识可知
发生全反射的临界角
由此可知，光线在处发生全反射，光在第一次到达边的过程中，在介质中路程长度为
根据几何知识可知
光在介质中的传播速度为
则光在介质中运动的时间
16．
【详解】
要使光线不会射入空气，即发生全反射，设临界角为C，即有：
由几何关系得：
联立解得： ．
答案第1页，共2页
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