1、阶段水平测试(三)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分)1. 用单色光做双缝干涉实验时，下列说法中正确的是()A入射光的波长越长，相邻两亮条纹中心的距离越大B入射光的频率越高，相邻两亮条纹中心的距离越大C把入射光由绿光变成紫光，相邻两亮条纹中心的距离变小D把入射光由绿光变成红光，相邻两亮条纹中心的距离变小解析：由x知，对于一确定的双缝干涉实验装置，单色光的干涉条纹相邻两亮条纹中心的距离x跟波长成正比，由cf知，光的频率f越大，越小，x越小，紫光的波长比绿光小；故相邻两亮条纹中心的距离比绿光的小，红光的波长最大，x最大。答案：AC2. 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附
2、有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到干涉图象应是图中的()解析：肥皂膜在重力作用下，形成一个上薄下厚的薄膜，入射光在薄膜的前后两个表面反射后，互相干涉，形成水平方向的干涉条纹，选项D正确。答案：D3. 如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是()Aa、b是光的干涉图样Bc、d是光的干涉图样C形成a图样光的波长比形成b图样光的波长短Dc、d中央条纹为暗纹解析：单色光的双缝干涉形成的是明暗相间的条纹，并且亮纹和暗纹间距相等，而单缝衍射形成的虽然也是亮、暗相间的衍射条纹，但中央条纹宽度大，亮度也
3、大，可见，a、b是光的干涉图样，c、d是光的衍射图样，并且c、d中央条纹为亮纹，选项A正确，B、D错误；a、b光形成的干涉条纹的间距与波长成正比，即x，a光形成的条纹间距大，所以形成a图样光的波长比形成b图样光的波长长，选项D错误。答案：A4. 一单色光，在空气中的波长为0，在玻璃中的波长为，波速为v，玻璃对这种色光的折射率为n。此光从玻璃射向空气发生全反射的临界角为A，则()AsinAn BsinACsinA DsinA解析：n，sinA。答案：D5. 2014重庆高考 打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切割在12，光线一定在OP边发生全反射B若2，光线会从OQ边射出
4、C若1，光线会从OQ边射出D若1，光线会在OP边发生全反射解析：当2时，根据几何关系，可知光线在PO边上的入射角较小，光线将从PO射出，A、B项错误；同理当1时，光线在PO边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO边上发生全反射，D项正确。答案：D6. 一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃的另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离。在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是()A红光以30的入射角入射B红光以45的入射角入射C紫光以30的入射角入射D紫光以45的入射角入射解析：因为同种介质对紫光的折射率较大，故入射角相同时，紫光侧移距离较大，A、B项错；设入射角为
5、i，折射率为n，平板玻璃厚度为d，侧移距离为x，则xdsini(1)，可见对于同一种色光，入射角越大，侧移距离越大，D项正确。答案：D7. 如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发出反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是()A减弱，紫光 B减弱，红光C增强，紫光 D增强，红光解析：光在传播时随入射角增大，反射光能量增强，折射光能量减少。根据能量守恒定律可知，当折射光线变弱或消失时反射光线的强度将增
6、强，故A、B两项均错；在七色光中紫光频率最大且最易发生全反射，故光屏上最先消失的光是紫光，故C项正确，D项错误。答案：C8. 在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示。下列说法中正确的是()A图中光束是红光，光束是蓝光B在光盘的透明介质层中，光束比光束传播速度更快C若光束先后通过同一单缝衍射装置，光束的中央亮纹比光束的窄D若光束先后通过同一双缝干涉装置，光束的条纹宽度比光束的宽解析：由题图可知，光束的折射率大于光束的折射率，即n1n2，而n红n蓝，A错
7、；由v得，B错；折射率大的光束波长小，在单缝衍射、双缝干涉实验中的条纹宽度要小，C对、D错。答案：C9. 发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图所示。现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则()Al1l0l2 Bl1l2l0Cl2l1l0 Dl2l1l0解析：作出自b点发出的一条光线的出射光线，反向延长后与ab的交点在b点的上方。由于蓝光的折射率比红光的折射率大，则蓝光偏折的角度大，则成的像的长度较短，故D对。答案：D10. 如图所示，半圆形玻
8、璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线均由空气射入玻璃砖到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是()A假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那么一定是aO光线B假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折，在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能。如果只有一条光线发生了全反射，那一定是a
9、O光线，因为它的入射角最大，所以选项A正确。假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射。所以选项C正确，选项B错误。假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以选项D正确。答案：ACD二、实验题(本大题共2小题，共15分)11. (6分)用“插针法”测定透明半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
10、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_。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。(2)测量较准确的是D图，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。答案：(1)A(2)Dn12. (9分)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红光的滤光片
11、E等光学元件，要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。(1)本实验的步骤有：调节单缝与双缝的间距为510 cm，并使单缝与双缝相互平行；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；取下遮光筒右侧的元件，打开光源，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；用米尺测出双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离；将测得的数据代入公式求出红光的波长。以上步骤合理的顺序是_。(只填步骤代号)(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动测量头，
12、使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。则图乙中手轮上的示数是_mm；图丙中手轮上的示数是_mm。(3)已知双缝到屏的距离为0.500 m，使用的双缝间距为2.8104 m，由此可求得所测红光波长为_m。解析：(1)根据实验步骤可以排列好实验的顺序。(2)根据螺旋测微器的读数方法，读出示数。(3)根据x和x可以求解出结果。答案：(1)(2)1.1305.880(3)6.65107三、计算题(本大题共4小题，共45分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13. (10分)在做双缝干涉实验时，用波长10.60 m的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距
13、未知的狭缝上，结果发现已知波长的光第4级明条纹和未知波长的光第5级明条纹重合，则未知的波长是多少？解析：设未知的波长为2，出现明条纹的条件是：xkl/d，k0，1，2，依题意有x44l1/d，x55l2/d，x4x5，故20.60 m0.48 m。答案：0.48 m14. (11分)2014江苏高考Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如下图。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。解
14、析：设光在鳞片中的折射角为，折射定律sininsin在鳞片中传播的路程l1，传播速度v，传播时间t1解得t1同理，在空气中的传播时间t2则tt1t2答案：t15. (11分)如图所示，AOB是由某种透明物质制成的1/4圆柱体的横截面(O为圆心)，折射率为。今有一束平行光以45的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设所有射到OA面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，求圆柱体AB面上能射出光线的部分占AB面的几分之几？解析：如图所示，从O点射入的光线折射角为，根据折射定律有n，解得30。从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点处，入射角恰等于临界角C，有s
15、inC，代入数据得C45，易得45，故射出光线的部分占AB面的比例为：。答案：1/216. (13分)2014课标全国卷一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。解析：如图，考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的A点折射，根据折射定律有nsinsin式中，n是玻璃的折射率，是入射角，是折射角。现假设A恰好在纸片边缘，由题意，在A点刚好发生全反射，故设AA线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有sin由题意，纸片的半径应为RLr联立以上各式可得n 答案：n
