高中物理选修一第四章《光》测试(有答案解析)

一、选择题

1．下列说法中不正确的是（ ）

A．在城市交通中，用红灯表示禁止通行是因为红光更容易产生衍射 B．观看3D立体电影时，观众戴的眼镜是应用光的偏振原理制成的 C．唐诗“潭清疑水浅，荷动知鱼散”中“疑水浅”是由于发生了光的折射 D．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的全反射现象

2．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的衍射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，则下列说法中正确的是（ ）

n1Lnn，tA．1 2n2Cn1Lnn，tC．1 2n2Cn12LB．n1n2，t

n2Cn12LD．n1n2，t

n2C3．如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是（ ）

A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的 B．干涉条纹是红黑相间的竖直条纹

C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大 D．薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置相同

4．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光

的说法正确的是（ ）

A．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率

B．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度

C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距

D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长

5．如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯斜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

6．如图，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．若三种色光在三棱镜发生全反射，则a光的临界角最小 B．a、b、c三色光在真空传播，a光的波长最长 C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中传播，a光速度最大

D．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 7．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( ) A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D．在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生 8．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后

A．干涉条纹消失

B．彩色条纹中的红色条纹消失 C．中央条纹变成暗条纹 D．中央条纹变成红色

9．如图所示，井口大小和深度相同的两口井，一口是枯井，一口是水井（水面在井口之下），两井底部各有一只青蛙，则（ ）

A．水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 B．枯井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 C．水井中的青蛙觉得井口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看到更多的星星 D．两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到更多的星星 10．如图所示是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的镜截面图。其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。现有一条光线从图中所示的位置垂直入射到棱镜的AB面，A、B、C、D四个图中完整表示光线行进的过程是

A． B．

C． D．

11．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa´和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将（ ）

A．偏大 B．偏小 C．不变 D．无法确定

12．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在

12的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射

（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ过后射向MN边的情况），则下列判断正确的是( )

A．若2，光线一定在OP边发生全反射 B．若2，光线会从OQ边射出 C．若1，光线会从OP边射出 D．若1，光线会在OP边发生全反射

13．如图是一段拉伸速度不均匀而造成的不合格光纤产品，呈圆台形状．一单色光射到上边界O点时，入射角为30°，折射角为53°（sin53°=0.8）， 则

A．此光纤的折射率为0.625

B．单色光在光纤中的传播速度为1.875×108m/s C．减小单色光在O点入射角可以提高光能传输效率 D．同一单色光在此光纤内的临界角比圆柱形光纤中大

14．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时( )．

A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮

15．一束由红、蓝两单光组成的光以入射角θ由空气射到半圆形玻璃砖表面的A处，AB是半圆的直径．进入玻璃后分为两束，分别为AC、AD，它们从A到C和从A到D的时间分别为t1和t2，则（ ）

A．AC是蓝光，t1小于t2 B．AC是红光，t1小于t2 C．AC是蓝光，t1等于t2 D．AC是红光，t1大于t2

二、填空题

16．在沙漠地区，太阳照射下，地面附近的空气温度升高，密度降低，折射率减小，光线从高向低照射时发生全反射，形成“海市蜃楼”。现将此原理简化为光在两层空气间发生全反射，已知上层空气折射率为n，地面附近空气折射率为1，（忽略下层空气厚度）。则形成的“海市蜃楼”在地平线___________（填“上方”或“下方”），请完成光路图____。要发生全反射，光线从上层空气进入下层空气的入射角的正弦值至少为___________。

17．如图所示为一半圆柱形透明体的横截面，入射光线MP沿AB方向从弧面上的P点以入射角i60射入透明体，恰好从B点射出。若直径AB2R，光在真空中的速度为

c，则透明体的折射率为________，光从P点传播到B点所用的时间为________。

18．光能在光导纤维中传播是利用了光的全反射现象。光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，则n1___n2（填“大于”“等于”或“小于”）；若光纤只有内芯并置于空气中，光纤的长为L并已拉直，让光从它的一个端面入射，从另一端面射出，则光在光纤中传播的最长时间为____。（已知光在真空中的传播速度为c，光在光纤表面只发生全反射）

19．如图所示，某种复合光经过半圆形玻璃砖后分成a、b两束，光束a与法线的夹角为60°，光束b与法线的夹角为45°，则玻璃对a、b两种光的折射率之比na：

nb=__________；若复合光的入射角增大至37°，则a光束射出玻璃砖时与原法线的夹角为__________；若用a、b两束光照射同一双缝干涉装置，测量a、b两束光的相邻亮条纹间距之比为△xa：△xb，a、b两束光的频率之比fa：fb=__________。

20．如图所示，截面ABCD为矩形的透明设备放置在真空环境中，AB= 2a，频率为ν的光L

1入射到上表面与

AD的夹角为θ=30°，折射到AB面中点时恰好发生全反射，则该设备材料

的折射率为 ___；若真空中的光速为c，则光从射入到第一次射出需要的时间为____；若有另一束光L2能和L1发生干涉，则L2的频率____ν（填“大于”“等于”或“小于”）。

21．图示为用某种透明材料制成的长方形透明体的横截面，AB2L,BC53L，E为2AB中点。现让一绿光沿纸面以与AB成30角的方向从E点射入透明体，若第一次射出透明体的位置为Q，已知透明体的折射率n3，则Q、C两点间的距离为_______，第

一次射出透明体时的折射角为_______，光在透明体中传播的时间为_________。(光速为c)

22．测定玻璃的折射率。取一块半圆形玻璃砖，O点为圆心，一束红色激光从左侧圆面对

准圆心O进入玻璃砖，最初入射光线垂直于玻璃砖右侧平面，如图中实线所示。保持入射光方向和O点位置不变，让玻璃砖绕O点沿逆时针方向缓慢旋转，当转过θ角时（图中虚线位置），折射光线消失。则玻璃对红光的折射率n= _____．若换绿色激光重复上述实验，则折射光线消失时，玻璃砖转过的角度θ′____ θ（选填“>”、“=”或“<”）。

23．学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

（1）若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为______， （2）图中P3、P4两位置中______（填“P3”或“P4”）处所对应的折射率大， （3）若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过________， 24．如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为2.1106m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离

14相等，且A光频率为f5.010Hz。则P点处是___________（填“亮”或“暗”）条纹；

若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹___________ （填“均匀”或“不均匀”）分布。 （光在空气中的速度c3.0108m/s）

25．如图所示，一束细激光垂直于半圆形玻璃砖的平直截面 由A点射入玻璃砖中并恰好在半圆弧界面发生全反射，经过三次全反射之后从F点射出。已知出射光线与入射光线成180°角，玻璃砖的半径为R，入射点A与出射点F关于圆心O对称，且A、F两点间的距离为L3R，真空中的光速为c。则激光束发生全反射时的临界角C=_______；激光束从

射入玻璃砖到射出玻璃砖的时间t =_____ 。

26．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为_____m。若改用氦氖激光器作光源（发出红光），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的_____（选填“大”或“小”）。

三、解答题

27．空气中一束单色光斜射到厚度为d的上下表面平行的透明介质砖，光路如图所示。已知光线在上表面的入射角i53，折射角r37，光线在上表面的反射光线为A，进入介质中的光线经下表面反射后再经上表面折射出的光线为B，已知sin530.8，

sin370.6，求：

（1）该透明介质的折射率； （2）光线A、B之间的距离；

（3）从光线B射入透明介质到刚折射出透明介质的过程中光线A传播的距离。

28．一棱镜的截面图如图所示，AE为四分之一圆弧，B为圆心，BCDE为矩形，一细光束从圆弧中点F沿半径射入棱镜，恰好在B点发生全反射，在CD面只发生一次反射，并从圆弧上的G点（未画出）射出，已知AB＝r，BC＝d，真空中光速为c。求： (1)棱镜的折射率n；

(2)光在棱镜中传播所用的时间t。

29．一细光束以一定的入射角从空气射到等腰直角棱镜的侧面AB边的中点D，光线进入棱镜后直接射向AC边，逐渐调整光线在AB面的入射角，当入射角α=45°时，光线射到AC边上的E点（E点未画出），此时AC边恰好无光线射向空气，已知AB边长为L，∠A=90°，∠B=45°，真空中光速为c，求：

①棱镜的折射率n；

②光线由D点到E点所用的时间．

30．如图所示，空气中有一折射率为n=3的正方体玻璃砖，若光线以入射角=60°照射到AB面上E点，接着在BC面上发生全反射，然后从CD面上射出，已知E点到BC距离d=53cm，BC边长L=60cm，求：

(1)从E点进入玻璃砖的光线与AB边的夹角； (2)D点到从CD边射出的光线距离．