2022秋新教材高中物理階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)四光及其應(yīng)用粵教版選擇性必修第一冊(cè) 試卷

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階段驗(yàn)收評(píng)價(jià)（四） 光及其應(yīng)用(本試卷滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.如圖所示，光熱轉(zhuǎn)換是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽(yáng)能熱水器就是一種光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能。真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能，這種鍍膜技術(shù)的物理依據(jù)是(　　)A．光的折射　　　　　　 B．光的全反射C．光的干涉   D．光的衍射解析：選C　真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)，利用的是從鍍膜前后表面反射回的光相互疊加，增加透射光的強(qiáng)度，故該技術(shù)運(yùn)用了光的干涉原理，故選項(xiàng)C正確。2．下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變寬B．只有當(dāng)障礙物或小孔尺寸小于波的波長(zhǎng)時(shí)才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．兩列水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大D．超聲儀器使用超聲波而不用普通聲波，是因?yàn)槌暡ㄈ菀装l(fā)生衍射解析：選A　紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，所以紅光干涉條紋比綠光的寬，A正確。波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多，B錯(cuò)誤。兩列水波干涉時(shí)，在P點(diǎn)兩列波峰相遇，則P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，但P點(diǎn)位移不是始終最大，C錯(cuò)誤。超聲波的波長(zhǎng)比普通聲波小，不容易發(fā)生衍射，D錯(cuò)誤。3．某種液體的折射率為，距液面下深h處有一個(gè)點(diǎn)光源，從液面上看液面被光源照亮的圓形區(qū)域的直徑為(　　)A．2h   B．2hC.h  D．h解析：選B　從液面上看到液面被照亮是因?yàn)楣饩€從液面射出后進(jìn)入人的眼睛。如圖所示，設(shè)光線OA在界面上恰好發(fā)生全反射，則sin C＝＝，所以C＝45°。由幾何關(guān)系得r＝h，故直徑為d＝2h。4.如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則(　　)A．該棱鏡的折射率為B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變長(zhǎng)D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行解析：選A　由幾何關(guān)系可推理得入射角θ1＝90°－θ＝60°，折射角θ2＝30°，由n＝＝；由sin C＝，臨界角C>30°，故光在F點(diǎn)不發(fā)生全反射；由n＝＝，知光射入棱鏡波長(zhǎng)變短；F點(diǎn)出射的光束與BC邊的夾角為30°，不與入射光線平行，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5．如圖是研究光的雙縫干涉的示意圖。不透光的擋板上有兩條平行狹縫S1、S2，用單色紅光照射雙縫，由S1和S2發(fā)出的紅光到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，則以下說(shuō)法正確的是(　　)A．若只減小兩條狹縫S1、S2之間的距離，條紋間距將增大B．若只減小兩條狹縫與屏之間的距離，條紋間距將增大C．若擋住其中一條狹縫，屏上將只剩一條亮紋D．若只把用紅光照射改用綠光照射，條紋間距將增大解析：選A　由Δy＝λ，d減小，Δy增加，故A對(duì)；若減小狹縫與屏間距l，Δy減小，故B錯(cuò)；若擋住其中一條狹縫，屏上將出現(xiàn)衍射條紋，而不是一條亮紋，故C錯(cuò)；將紅光換成綠光后，λ變小，Δy變小，故D錯(cuò)。6.如圖所示，空氣中有一折射率為的玻璃柱體，其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形OAB。一束平行光平行于橫截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光。若只考慮首次入射到圓弧上的光，則上有光透出部分的弧長(zhǎng)為(　　)A.πR   B.πRC.πR   D.πR解析：選B　由折射定律知＝n＝，解得r＝30°，則折射角為30°。過圓心的光線是臨界光線，此時(shí)的折射光線ON和OB的夾角就是折射角，還要考慮到全反射的情況，如圖所示，射到M點(diǎn)的光線的入射角為臨界角C＝45°，則射到AM弧上的光線發(fā)生了全反射，那么有光透出部分的弧對(duì)應(yīng)的圓心角為45°，長(zhǎng)度為2πR×＝πR，B項(xiàng)正確。7.如圖所示，光滑半圓槽質(zhì)量為M，靜止在光滑的水平面上，其內(nèi)表面有一小球(質(zhì)量為m)被細(xì)線吊著恰位于槽的邊緣處，若將線燒斷，小球滑到另一邊的最高點(diǎn)時(shí)，半圓槽的速度為(　　)A．0   B．向左C．向右   D．不能確定解析：選A　把小球和半圓槽作為一個(gè)系統(tǒng)，因水平面光滑，故系統(tǒng)在水平方向不受外力，水平方向動(dòng)量守恒，當(dāng)小球滑到另一邊的最高點(diǎn)時(shí)，小球和半圓槽的速度都為0，故A正確。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)8.把一個(gè)平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入(如圖)，這時(shí)可以看到亮暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說(shuō)法中正確的是(　　)A．將薄片向著劈尖移動(dòng)使劈角變大時(shí)，條紋變疏B．將薄片遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)使劈角變小時(shí)，條紋變疏C．將上玻璃板平行上移，條紋遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)D．將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng)解析：選BD　從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，發(fā)生干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)亮暗相間的條紋，所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面的反射光疊加后形成的。當(dāng)將薄片向著劈尖移動(dòng)使劈角變大時(shí)，相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會(huì)變密，A錯(cuò)誤；若將薄片遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)使劈角變小時(shí)，相鄰亮條紋間距變大，所以干涉條紋會(huì)變疏，B正確；將上玻璃板平行上移，導(dǎo)致滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動(dòng)，因此出現(xiàn)條紋向著劈尖移動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確。9.如圖所示，a、b兩束光以不同的入射角由介質(zhì)射向空氣，結(jié)果折射角相同，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．b光在該介質(zhì)中的折射率比a光大B．若用b光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)，要比用a光做中央亮條紋更寬C．用b光更易觀測(cè)到泊松亮斑D．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用a光比用b光兩相鄰亮條紋中心的距離更大解析：選BC　設(shè)折射角為θ1，入射角為θ2，題設(shè)條件知，θ1a＝θ1b，θ2a<θ2b，由n＝，知na>nb，A錯(cuò)誤；因?yàn)?/span>na>nb，所以λa<λb，又Δy＝λ，故Δya<Δyb，B正確，D錯(cuò)誤；而波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，C正確。10.在光纖制造過程中，由于拉伸速度不均勻，會(huì)使得拉出的光纖偏離均勻的圓柱體，而呈現(xiàn)圓臺(tái)形狀(如圖所示)。已知此光纖長(zhǎng)度為L，圓臺(tái)對(duì)應(yīng)底角為θ，折射率為n，真空中光速為c?，F(xiàn)光從下方垂直射入下臺(tái)面，則(　　)A．光從真空射入光纖，光子的頻率不變B．光通過此光纖到達(dá)小截面的最短時(shí)間為C．從上方截面射出的光束一定是平行光D．若滿足sin θ>，則光在第一次到達(dá)光纖側(cè)面時(shí)，不會(huì)從光纖側(cè)面射出解析：選AD　光子的頻率由光源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，所以光從真空射入光纖，光子的頻率不變，故A正確；光通過此光纖到達(dá)小截面的最短距離為L，光在光纖中的傳播速度v＝，則光通過此光纖到達(dá)小截面的最短時(shí)間為t＝＝，故B錯(cuò)誤；通過光纖側(cè)面全反射后再?gòu)纳戏浇孛嫔涑龅墓馐c垂直射出上方截面的光束不平行，故C錯(cuò)誤；設(shè)臨界角為C，則sin C＝，到達(dá)光纖側(cè)面光線入射角等于θ，當(dāng)θ>C時(shí)，即有sin θ>，則光在第一次到達(dá)光纖側(cè)面時(shí)發(fā)生全反射，不會(huì)從光纖側(cè)面射出，故D正確。三、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(7分)某同學(xué)利用“插針法”測(cè)量玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)。(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度________(選填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量。解析：(1)光線由空氣射入玻璃的入射角i＝90°－θ1，折射角r＝90°－θ2，由折射率的定義可得：n＝＝＝。(2)根據(jù)平行玻璃磚對(duì)光線的影響可知，玻璃磚寬度越大，側(cè)移量越大，折射角的測(cè)量誤差越小。所以為了減小誤差，應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來(lái)測(cè)量。答案：(1)　(2)大12．(9分)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)，他用帶有游標(biāo)尺的測(cè)量頭(如圖乙所示)測(cè)量相鄰兩條亮條紋間的距離Δy。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊某一條亮條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丙所示，讀數(shù)用y1表示；轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊第6亮條紋的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丁所示，讀數(shù)用y6表示。則圖丙的示數(shù)y1＝________mm；則圖丁的示數(shù)y6＝________mm。如果實(shí)驗(yàn)中所用的雙縫間的距離d＝0.20 mm，雙縫到屏的距離l＝60 cm，則計(jì)算波長(zhǎng)的表達(dá)式λ＝________(用d、l、y1、y6表示)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可得實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的光的波長(zhǎng)λ＝________m。解析：由題圖丙可知y1＝0.15 mm，由題圖丁可知y6＝8.95 mm，所以Δy＝＝1.76 mm，由λ＝，可得λ＝＝5.9×10－7 m。答案：0.15　8.95　　5.9×10－713．(10分)如圖所示，在MN的下方足夠大的空間是玻璃介質(zhì)，其折射率為n＝，玻璃介質(zhì)的上邊界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空氣泡，其邊長(zhǎng)l＝40 cm，頂點(diǎn)與屏幕接觸于C點(diǎn)，底邊AB與屏幕平行。激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)O，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)光斑。求兩個(gè)光斑之間的距離L。解析：激光射向AC邊，同時(shí)發(fā)生反射和折射，畫出光路圖如圖所示。在界面AC，a光的入射角θ1＝60°，由光的折射定律有n＝，代入數(shù)據(jù)求得折射角θ2＝30°。由光的反射定律得反射角θ3＝60°。由幾何關(guān)系可知，△ODC是邊長(zhǎng)為的正三角形，△COE為等腰三角形，CE＝OC＝，故兩光斑之間的距離L＝DC＋CE＝l＝40 cm。答案：40 cm14．(12分)如圖所示，一透明半圓柱體折射率為n＝2，半徑為R、長(zhǎng)為L。一平行光束從半圓柱體的矩形表面垂直射入，部分柱面有光線射出。求該部分柱面的面積S。解析：半圓柱體的橫截面如圖所示，OO′為半圓的半徑。設(shè)從A點(diǎn)入射的光線在B點(diǎn)處恰好滿足全反射條件由折射定律有sin θ＝，sin θ＝，則θ＝，θ為全反射臨界角由幾何關(guān)系得∠O′OB＝θS＝2πR··L＝RL。答案：RL15．(16分)如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1和S2距離之差為2.1×10－6 m，現(xiàn)分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4×10－7 m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10－7 m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°。解析：已知P點(diǎn)與S1和S2的距離之差，由出現(xiàn)亮暗條紋的條件可判斷是亮條紋或暗條紋。(1)設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ1，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ2，由n＝，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m。根據(jù)路程差δ＝2.1×10－6 m，所以N1＝＝＝3.5。由此可知，從S1和S2到P點(diǎn)的路程差δ是波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋。(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sin C＝，得n＝＝。由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)λ2′為：λ2′＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m。則路程差δ和波長(zhǎng)λ2′的關(guān)系：N2＝＝＝4。可見，用B光做光源，P點(diǎn)為亮條紋。答案：(1)暗條紋　(2)亮條紋