1、第十三章光单元测评 本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(16为单选，710为多选，每小题4分，共40分)1下列说法正确的是()A用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来换频道的D用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象答案B解析用三棱镜观察太阳光谱是利用同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，是白光通过三棱镜时发生了色散现象，故该操作是利用了光的折射原理，故A错误；在光导纤维束内传送图象是利用了光的全反射现象，所以B正确；电视
2、机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的，故C错误；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象，故D错误。2与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹答案C解析发生月全食时，太阳光线无法直达月表，但是能通过地球的大气层折射到达月表，太阳光中红光波长最长，容易发生折射穿透大气层到达月表，所以我们便看到了暗红色的月全食，故选C。3如图所
3、示，一个三棱镜的折射率n，其截面为直角三棱镜，A30，C90。一条单色光线从空气垂直AB边入射，该光线的出射光线有几条()A2条 B3条C4条 D1条答案C解析如图所示，该光线在AB边上反射一次，折射一次，折射角为零度。在AC边上，光线的入射角为30，折射光线从棱镜出射，设折射角为，由n，sin，可得45，反射光线在BC边上的入射角为60，因棱镜的全反射临界角为arcsin4560，所以光线在BC边上发生全反射。全反射光线在AB边上的入射角为0，折射角为0，出射光线为；同时在AB边上还要发生反射。反射光线沿光路的反方向行进，在BC边上发生全反射。在AC边上以45的折射角出射光线，并同时发生反射
4、；反射光线在AB边上的入射角为0，折射角为0，出射光线，并同时发生反射，此后光线又沿原光路行进。可见，射入棱镜的光线的出射光线有四条，故C正确。4如图所示，某棱镜顶角A60，一束白光以较大的入射角，从棱镜的一个侧面入射，通过棱镜后从另一侧面射出，在光屏上形成由红到紫的七色光谱。已知各光在该介质中的临界角都不超过42，当入射角逐渐变小的过程中，屏上光谱的变化情况是()A变窄，保持七色 B变宽，逐渐呈白色C下移，逐渐消失 D上移，逐渐消失答案C解析如图所示，i减小，r也减小。光在AC面上的入射点下移，出射光线也将下移，且入射角随之增大。当增大到紫光的临界角时，紫光发生全反射，屏上的紫光消失。随着i
5、进一步减小，角进一步增大，靛、蓝、绿、黄、橙、红依次在屏上消失，故C正确。5如图所示为折射率较大的三棱镜的主截面，它是等腰直角三角形。光线a垂直于斜面射入棱镜时，其出射光线为b。如果以直角棱为轴使棱镜顺时针转过一小角到图中虚线位置，则原入射光线射入棱镜后新的出射光线b和a()A将会相交Bb的反向延长线与a相交Cb与a平行D一定不平行，只是不能判断如何相交答案C解析折射率较大的等腰直角三棱镜是全反射棱镜，故C正确。6已知某玻璃对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大，则两种光()A用同一装置进行双缝干涉实验，a光的相邻条纹间距较大B从该玻璃中射入空气发生全反射时，b光临界角较大C以相同的入射角从
6、空气斜射入该玻璃中，a光折射角较大D在该玻璃中传播时，a光的速度较大答案B解析单色光a的折射率比对单色光b的折射率大，ab，根据x，知xaxb，A错误；根据sinC知，n大临界角小，B正确；根据n，知C错误；根据v知a光的速度较小，D错误。7关于立体电影，以下说法正确的是()A观众戴上特制眼镜是为了防止伤害眼睛B这副眼镜其实就是一对偏振方向互相垂直的偏振片C戴上特制眼镜的观众若只用一只眼睛看，则银幕上只是一片光亮而无图象D产生立体视觉是因为人的两只眼睛同时观察物体时，形成的在视网膜上的像并不完全相同答案BD解析看立体电影必须用偏振片才能达到好的效果。8一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示
7、，则()A介质1的折射率最大B介质2是光密介质C光在介质2中的速度最大D当入射角由45逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射答案CD解析由题可知n3n1n2，则光在介质中的速度v2v1v3，所以A、B错误，C正确；由于n1n2，根据全反射发生的条件可知D正确。9下列说法正确的是()A在真空中传播的电磁波，频率越大，波长越短B让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，绿光形成的干涉条纹间距较大C光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理D要确定雷达和目标的距离需要直接测出电磁波从发射到被目标接收的时间E拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响答案AB
8、E解析在真空中传播的电磁波，传播速度不变，则vf得，频率越大的，波长越短，所以A正确；让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，因蓝光的波长小于绿光，因此形成的干涉条纹间距较大的是绿光，所以B正确；全息照相不是利用光的全反射，是光的干涉，故C错误；雷达是利用了电磁波的反射原理，雷达和目标的距离是sct，直接测出的是从发射电磁波到接收到反射回来的电磁波的时间差t，故D错误；加偏振片作用是减弱玻璃反射光的影响，故E正确。10一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，ABC45；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为15。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直
9、的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则()A从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大答案BD解析作光路图可知平行光从AB边射入后不发生折射，射到BC边上时，由临界角公式可得：sinC，得C45，故全部光线发生全反射，A错误；BC边反射的光射向ADC弧形边后，由于弧ADC对平行光有会聚作用，可知B正确，C错误；同时当屏向下移动时，屏上亮区将先变小后变大，所以D正确。第卷(非选择题，共60分)二、填空题(每小题5分，共20
10、分)11在双缝干涉实验中，用频率f51014 Hz的单色光照射双缝，若屏上P点到双缝的距离差为09 m，则P点将出现_条纹。若将整个装置放入n2的介质中进行上述实验，则P点将出现_条纹。答案暗亮解析单色光波长 m6107 m，r9107 m3，则P点为暗条纹。在n2的介质中，v15108 m/s，单色光在介质中波长3107 m。r9107 m3，则P点为亮条纹。12用三角形单色光源照射带有圆孔的不透明挡板，当圆孔的直径分别为1 cm、1 mm和05 m时，圆孔后的光屏上分别出现_、_和_图样。答案与圆孔形状相同的光斑倒立的三角形光斑中央为亮斑，周围有明暗相间的同心圆环13用“插针法”测定透明半
11、圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果。(1)在这四个图中肯定把针插错了的是_。(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_，计算玻璃的折射率的公式是_。答案(1)A(2)Dn解析(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行(除过圆心的光线)，A错误。(2)测量较准确的是图D，因B图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差。测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n。14如图
12、所示，A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样，回答下面问题：(1)如果A图样是红光通过双缝产生的，那么换用紫光得到的图样用_图样表示最合适。(2)如果将B图样的双缝距离变小，那么得到的图样用_图样表示最合适。(3)如果将A图样的双缝到屏的距离变小，那么得到的图样用_图样表示最合适。(4)如果将A图样的装置从空气中放入水中，产生的干涉图样用_图样表示最合适。答案(1)C(2)D(3)C(4)C解析由x公式判断得出。三、论述计算题(共40分)15(10分)如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为21106 m，今分别用A、B两种单色光在空气中
13、做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n15的介质中波长为4107 m；(2)已知B光在某种介质中波长为315107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37。答案(1)暗条纹(2)亮条纹解析已知P点与S1和S2的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹。(1)设A光在空气中波长为1，在介质中波长为2，由n，得1n2154107 m6107 m。根据光程差21106 m，所以N135由此可知，从S1和S2到P点的光程差是波长1的35倍，所以P点为暗条纹。(2)根据临界角与折射率的关系sinC，得n由此可知，B光在空气中波长2为：2n介315107 m52
14、5107 m。由光程差和波长的关系N24可见，用B光做光源，P点为亮条纹。16(10分)如图所示，有一棱镜ABCD，BC90，D75。某同学想测量其折射率，他用激光笔从BC面上的P点射入一束激光，从Q点射出时与AD面的夹角为45，Q点到BC面垂线的垂足为E，PQE15。求：(1)该棱镜的折射率；(2)改变入射激光的方向，使激光在AD边恰好发生全反射，其反射光直接到达CD边后是否会从CD边出射？请说明理由。答案(1)(2)能理由见解析解析(1)如图所示，QF为法线，D75则EQA75，PQE15，PQA60，PQG30，所以入射角iPQG30，折射角r45因为光从棱镜射向空中，所以该棱镜的折射率
15、n。(2)设全反射临界角为C，如图所示sinC，C45，JOD90C45，D75，因而OJD60，激光在CD边的入射角3045，因而激光能够从CD边出射。17(10分)如图所示，在一个很大的透明容器中有折射率n的透明液体，液体内有一平面镜M，水平光束AB射到容器的竖直侧壁上的B点后投射到平面镜上O点处。为了使光束BO经M一次反射后的光线能够从液体的上表面射出，平面镜与水平方向的夹角应满足什么条件？答案225675解析当光经平面镜反射后，经折射从水中射出，但由于平面镜与水平方向的夹角的不同取值，光既可向左上方，也可向右上方传出，并可能出现光的全反射现象，如图甲、乙所示。由图甲得，若在水面上发生全
16、反射，有n，即Carcsinarsin45。由反射定律及几何关系得：2(90)C90，即675。由图乙及几何关系得：C290，即225。综合两种情况，为使光束经M一次反射后的光线能够射出液体的上表面，平面镜与水平方向的夹角的范围为：225675。18(10分)如图所示，一柱形玻璃的横截面是半径为R的圆弧，圆心O，以O为原点建立直角坐标系xOy。一单色光平行于x轴射入玻璃，入射点的坐标为(0，d)，单色光在玻璃中的折射率为n，不考虑单色光经圆弧面反射后的情况。(1)当d多大时，该单色光在圆弧面上刚好发生全反射？(2)当d0时，求该单色光照射到x轴上的坐标。(很小时，sin)答案(1)R(2)(2)R解析(1)如图1，当光射到圆弧面上的入射角小于或等于临界角时，均可从圆弧面射出，则sin，解得45。根据几何关系：dR。(2)如图2，当光射到圆弧面上的入射角很小时，设折射角为，入射角为，由折射定律：sinnsin在OEF中，由正弦定理：当d0时，sin，则：OF R，n联立解得：OF(2)R。