第四章達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)班級：________座號：________姓名：________分數：________一、選擇題(1～6為單選題，7～10為多選題，每小題6分，共60分)1．1966年華裔科學家高錕博士提出一個理論：直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來作為光的傳導材料，來傳輸大量信息，43年后高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎，他被譽為“光纖通信之父”．以下哪個試驗或現象的原理和光導纖維是相同的()A．圖甲中，彎曲的水流可以導光B．圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像C．圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現彩色D．圖丁中，白光通過三棱鏡，出現色散現象【答案】A【解析】圖甲中，彎曲的水流可以導光是因為光在水和空氣界面上發生了全反射現象，故與光導纖維原理相同，A正確；圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像是因為光的偏振現象，B錯誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現彩色是因為光的干涉現象，C錯誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現色散現象是因為光發生了折射現象，D錯誤．2.對下列光學現象的相識，正確的是()A．陽光下水面上的油膜呈現出彩色條紋是光的全反射現象B．雨后天空中出現的彩虹是光的干涉現象C．用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現一個亮斑是光的折射現象D．某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，他看到燈的位置比實際位置高【答案】D【解析】陽光下水面上的油膜呈現出彩色條紋是光的干涉現象，A錯誤；雨后天空中出現的彩虹是光的色散現象，B錯誤；用白光照耀不透亮的小圓盤，在圓盤陰影中心出現一個亮斑是光的衍射現象，C錯誤；某人潛入游泳池中，仰頭看游泳館天花板上的燈，由于光的折射，他看到燈的位置比實際位置高，D正確．3．下列應用激光的事例中錯誤的是()A．利用激光進行長距離精確測量B．利用激光進行通信C．利用激光進行室內照明D．利用激光加工堅硬材料【答案】C【解析】激光的單向性好，不利于室內照明，并且大功率的激光要靠特地的激光器產生，成本太高，且由于激光的能量集中，會對人體產生損害，故C錯誤．4．a、b兩種單色光以相同的入射角從空氣中射入介質中時，如圖所示，發覺b的折射線更靠近法線，由此可判定()A．a比b更簡單發生衍射現象B．當光從介質射向空氣中，a、b要發生全反射的臨界角分別為Ca、Cb，則Ca<CbC．在介質中b的速度較大D．單色光b的頻率較低【答案】A【解析】如題圖，由eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n可知b的折射率大于a的折射率．所以b的頻率較大，a的頻率較小，D錯誤；由于a的頻率較小波長較大更簡單發生衍射現象，A正確；由n＝eq\f(c,v)可知光在介質中的速度va>vb，C錯誤；由sinC＝eq\f(1,n)可知臨界角Ca>Cb，B錯誤．5．如圖所示，在水面下同一深度并排緊挨著放置分別能發出紅光、黃光、藍光和紫光的四個燈泡，一人站在這四盞燈正上方離水面有肯定距離處視察，他感覺離水面最近的那盞燈發出的光是()A．紅光 B．黃光C．藍光 D．紫光【答案】D【解析】從空氣中視察燈泡時，燈泡P發出的光經水面折射后進入視察者的眼睛，折射光線的延長線交于P′點，P′就是燈P的虛像，P′的位置比實際位置P離水面的距離要近些，如圖所示．當入射角β較小時，P′的位置在P的正上方，有sinα＝eq\f(d,\r(h2＋d2))，sinβ＝eq\f(d,\r(H2＋d2))，n＝eq\r(\f(H2＋d2,h2＋d2))，由于水對紫光的折射率最大，故水面上方的人看水中的紫光燈最淺．故選D．6．如圖所示，直角三角形ABC為一透亮介質制成的三棱鏡截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光線垂直射向AC面，已知這種介質的折射率為n>2，則()A．可能有光線垂直AB邊射出B．光線只能從BC邊垂直射出C．光線只能從AC邊垂直射出D．肯定既有光線垂直BC邊射出，又有光線垂直AC邊射出【答案】D【解析】因為n>2，而sinC＝eq\f(1,n)，所以sinC<eq\f(1,2)，C<30°，射到AB邊的入射角i＝30°，發生了全反射，此光線反射到AC邊的入射角i＝60°，再次發生全反射而垂直射到BC邊上，從BC邊射出．同理，射到BC邊上的光線，經兩次全反射后垂直AC射出．D正確，A、B、C錯誤．7．一束白光垂直于三棱鏡的一個面入射發生色散，下列說法正確的是()A．棱鏡對各色光的折射率不同B．紅光比藍光通過棱鏡所用的時間短C．黃光比綠光偏轉的角度小D．在棱鏡中，速度較大的單色光偏轉的角度也較大【答案】ABC【解析】紅光在棱鏡中傳播速度較大，在棱鏡中通過的距離也較短．8．有兩種單色光以相同的入射角從空氣進入水中，折射角分別為θ1、θ2，它們在水中傳播相同的距離所用時間分別為t1、t2，則有()A．若t1>t2，則θ1>θ2B．若t1<t2，則θ1<θ2C．若t1>t2，則θ1<θ2D．若t1<t2，則θ1>θ2【答案】CD【解析】通過相同距離、時間長的速度小，則其折射率大，入射角相同時折射角就小．9．某同學用單色光進行雙縫干涉試驗，在屏上視察到圖甲所示的條紋，僅變更一個試驗條件后，視察到的條紋如圖乙所示．他變更的試驗條件可能是()A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．增大雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源【答案】BC【解析】依據Δx＝eq\f(l,d)λ知，要使條紋間距變大，可減小雙縫之間的距離，增大光的波長(即降低光的頻率)或增大雙縫到屏的距離，故B、C正確，A、D錯誤．10．如圖甲所示，每年夏季，我國多地會出現日暈現象，日暈是日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的，如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶上時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光，下列說法正確的是()A．在冰晶中，b光的傳播速度較小B．通過同一裝置發生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距較大C．從同種玻璃中射入空氣發生全反射時，a光的臨界角較小D．用同一裝置做單縫衍射試驗，b光中心亮條紋更寬【答案】AB【解析】由題圖乙可知，太陽光射入六角形冰晶時，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律可知，六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率，由v＝eq\f(c,n)知b光的傳播速度較小，A正確；由a光的折射率小于b光的折射率，可知a光的頻率小于b光的頻率，所以a光的波長大于b光的波長，依據Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光相鄰條紋間距較大，B正確；a光的折射率較小，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角較大，C錯誤；光的衍射中，波長越長，中心亮條紋越寬，故a光的中心亮條紋更寬，D錯誤．二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(9分)某探討小組的同學依據所學的光學學問，設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區域視察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好攔住P1、P2的像，同學們通過計算，預先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要依據P3所插的位置，就可干脆讀出液體折射率的值，則：(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應的折射率的值為________．(2)圖中P3、P4兩位置中________所對應的折射率的值大．(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率的值應為________．【答案】(1)eq\r(3)(2)P4(3)1【解析】(1)依據折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，題中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)圖中P4對應的入射角大于P3對應的入射角，所以P4對應的折射率大．(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處所對應的折射率為1．12．(8分)如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側透過棱鏡視察大頭針P1、P2的像，調整視線方向，直到P1的像____________________________，再在視察的這一側先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3____________，P4________________.登記P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°.則該透光物質的折射率n＝______，并在圖中畫出正確完整的光路圖．【答案】被P2的像攔住攔住P1、P2的像攔住P1、P2、P3的像eq\r(2)【解析】通過作圖找出BC面上的反射點和AB面上的出射點，則由幾何學問可得各角的大小，如圖所示，則n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，其試驗原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像攔住，P3攔住P1、P2的像，P4應攔住P3以及P1、P2的像．13．(11分)如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜．有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R.已知最終從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)．求該玻璃的折射率．【答案】1.43【解析】如圖，依據光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線肯定與入射光線平行．這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射．設光線在半球面的入射角為i，折射角為r.由折射定律有sini＝nsinr， ①由正弦定理有eq\f(sinr,2R)＝eq\f(sini－r,R)，②由幾何關系，入射點的法線與OC的夾角為i.由題設條件和幾何關系有sini＝eq\f(L,R)，③式中L是入射光線與OC的距離．由②③式和題給數據得sinr＝eq\f(6,\r(205))， ④由①③④式和題給數據得n＝eq\r(2.05)≈1.43.14．(12分)如圖所示，矩形ABCD為長方體水池橫截面，寬度d＝6m，高h＝(2eq\r(3)＋1)m，水池里裝有高度為h′＝2eq\r(3)m、折射率為n＝eq\r(2)的某種液體，在水池底部水平放置寬度d′＝5m的平面鏡，水池左壁高b＝eq\r(3)m處有一點光源S，在其正上方放有一長等于水池寬度的標尺AB，S上方有小擋板，使光源發出的光不能干脆射到液面，不考慮光在水池面上的反射，求在此橫截面上標尺上被照亮的長度和液面上能射出光線部分的長度．【答案】2m2.2m【解析】S發出的臨界光線的光路如圖所示，由幾何關系得sinα＝