1、第四章 光综合评估时间：90分钟满分：100分一、单项选择题(每小题3分，共24分)1已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光(C)A在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大D用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：本题考查了光的干涉、折射、全反射、临界角等相关知识，意在考查考生的理解能力及分析判断能力在同一种玻璃中，红光的折射率小于蓝光的折射率，由v可知，蓝光在该玻璃中的传播速度小于红光，选项A错误；两种光的入射角相同，由sinr可知，蓝光的折射角小于红光的折射角，选项B错
2、误；由sinC可知，红光的临界角大于蓝光的临界角，选项C正确；由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长较长，由干涉条纹间距公式x可知，红光的条纹间距较大，选项D错误2a、b两种单色光以相同的入射角从空气中射入介质中时，如图所示发现b的折射线更靠近法线，由此可判定(A)Aa比b更容易发生衍射现象B当光从介质射向空气中，a、b要发生全反射的临界角分别为Ca、Cb，则Cavb，选项C错误；由sinC可知CaCb，选项B错误3一束单色光斜着射向并穿过一厚度为d的玻璃砖已知该玻璃砖对单色光的折射率为n，单色光的入射角为，光在真空中的传播速度为c.下面关于该单色光穿过玻璃砖所用的时间t与入射角和折射率n
3、的关系式中，正确的是(B)AtBtCt Dt解析：设该单色光的折射角为，根据折射定律有n；设光穿过玻璃所走路程为s，所用时间为t，则有scosd、v、svt，联立解得t.4如图所示，用单色光A做双缝干涉实验时，P处为第二条暗纹的中心，改用频率较低的单色光B重做实验，若其他条件不变，则(B)A第二条暗纹中点仍在P点B第二条暗纹中点在P点上方C中央亮纹的宽度变小，亮纹中点仍在O点D中央亮纹的宽度变小，亮纹中点在O点上方解析：由和x可知B项正确不论波长如何变化，中央亮纹的中心仍在O点5如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且BAC30，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折
4、射率为n2，则(D)A可能有光线垂直AB边射出B光线只能从BC边垂直射出C光线只能从AC边垂直射出D一定既有光线垂直BC边射出，又有光线垂直AC边射出解析：因为n2，而sinC，所以sinC，Cn2，t Bn1n2，tCn1n2，t Dn1n2.传播距离为x，传播速度为v，故传播时间为t，故选B.二、多项选择题(每小题4分，共16分)9一束白光垂直于三棱镜的一个面入射发生折射(ABC)A棱镜对各色光的折射率不同B红光比蓝光通过棱镜所用的时间短C黄光比绿光偏转的角度小D在棱镜中，速度较大的单色光偏转的角度也较大解析：根据偏折不同，则棱镜对各色光的折射率不同，故A正确；折射率大的传播速度小，则蓝光
5、的传播速度比红光小，所以红光比蓝光通过棱镜的时间短，故B正确；由于黄光的折射比绿光小，所以黄光比绿光偏折小，故C正确；折射率大的传播速度小，则有速度大的单色光偏转角小，故D错误故选ABC.10有两种单色光以相同的入射角从空气进入水中，折射角分别为1、2，它们在水中传播相同的距离所用时间分别为t1、t2，则有(CD)A若t1t2，则12B若t1t2，则1t2，则12 D若t12解析：通过相同距离、时间长的速度小，则其折射率大，入射角相同时折射角就小11以下关于衍射产生的现象的说法正确的是(BC)A一个面光源发出的光经较大的障碍物后在屏上的影有本影和半影，这是光发生衍射的结果B把两支铅笔捏紧，通过
6、中央的细缝去观察日光灯，会看到彩色条纹，这是光发生衍射的结果C白光通过单缝衍射时，偏离中央亮纹最远的是红光D一束平行白光经凸透镜折射后，在其后的屏上也会看到彩色的亮环，这是光发生衍射的结果解析：选项A是由光的直线传播产生的；选项B属于光的衍射产生的色散现象；选项C是因为白光中红光的波长最长，亮纹最宽，故偏离中央亮纹最远；选项D是光折射的结果12根据图中的漫画，判断下列说法中正确的是(BD)A人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C鱼看到的是人的实像，位置偏低了些D鱼看到的是人的虚像，位置偏高了些解析：人看鱼的光路如图甲所示，因入射角i小于折射角r，则人将看到鱼的虚像
7、，且位置比实际情况变浅了些，选项B正确；鱼看到人的光路如图乙所示，因入射角i大于折射角r，则鱼将看到人的虚像，且比实际位置要高，选项D正确三、填空题(每小题9分，共18分)13学校开展研究性学习活动，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
8、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AOF30，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P4所对应的折射率的值大(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为1.解析：(1)根据折射定律n，题中160，2AOF30，所以n.(2)图中P4对应的入射角大于P3对应的入射角，所以P4处对应的折射率大(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处所对应的折射率应为1.14在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行
9、了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，其中正确的是(ACD)A灯丝和单缝及双缝必须平行放置B干涉条纹与双缝垂直C干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D干涉条纹间距与光的波长有关(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图所示，该读数为0.705 mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如下图所示则在这种情况下测量干涉条纹的间距x时，测量值大于(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值解析：(1)为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由x可知，条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以A、C、D正确(2)固
10、定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为20.5，所以测量结果为0.5 mm20.50.01 mm0.705 mm.(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离四、计算题(15、16、17题各10分，18题12分，共42分)15如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R，高为2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)求该玻璃的折射率答案：1.43解析：如图，根据光路的对称性和光路可
11、逆性，与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C点反射设光线在半球面的入射角为i，折射角为r.由折射定律有sininsinr由正弦定理有由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有sini式中L是入射光线与OC的距离由式和题给数据得sinr由式和题给数据得n1.43.16如图所示，矩形ABCD为长方体水池横截面，宽度d6 m，高h(21) m，水池里装有高度为h2 m、折射率为n的某种液体，在水池底部水平放置宽度d5 m的平面镜，水池左壁高b m处有一点光源S，在其正上方放有一长等于水池宽度的标尺AB，S上方有小
12、挡板，使光源发出的光不能直接射到液面，不考虑光在水池面上的反射，求在此横截面上标尺上被照亮的长度和液面上能射出光线部分的长度答案：2 m2.2 m解析：S发出的临界光线光路如图所示，由几何关系得sin，根据折射定律得n，解得45.此横截面上标尺上被照亮的长度：x1d(bh)tan30(hh)tan45，代入数据得x12 m.设此液体的临界角为，则sin，所以45，则液面上能射出光线部分的长度x2(bh)(tan45tan30)，代入数据得x23(1) m2.2 m.17如图所示，空气中有一折射率为n的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90，半径为R m的扇形OAB，其中OB面不透光一束平行光平行于横
13、截面OAB，以60的入射角斜射到OA面上，不考虑反射后的二次折射，取sin35.求AB上有光透出的部分的弧长答案：0.7 m解析：根据折射定律有n可得光进入玻璃柱体后光线与竖直方向的夹角为r30.过O的光线垂直入射到AB面上从点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大根据临界角公式有sinC.得临界角为C35.如果AB面上的临界点为D，此光线在AO面上的入射点为E，在ODE中，OD与水平方向的夹角为180(12035)25.A到D之间没有光线射出由此可得有光线射出的圆弧为CD段，对应圆心角为90(3025)35.所以有光透出的部分的弧长为sR0.7 m.18有一缸壁厚度不计、半径R10.7 m的圆柱形不透光的水缸，装有一部分水，水面平静，缸口到水面的距离h10.3 m点光源S在缸底圆心处，在水面上有一遮光薄圆盘，圆盘圆心始终保持在光源S的正上方，圆盘半径R20.3 m，人刚好能在水缸口边缘看到光源S的折射光已知水的折射率n，不考虑光在水缸壁上的反射，求水的深度h2.答案：0.4 m解析：如图所示，设从遮光薄圆盘的边缘射出的光的入射角为i，折射角为r，则tanr解得tanr，所以sinr0.8由n，得sini0.6，所以tani.又tani，解得h20.4 m.