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2019年高中物理 第4章《光的波動性》綜合檢測 滬科版選修3-4 一、選擇題(本大題共7個小題，每小題6分，總42分．第1～5題只有一項符合題目要求，第6～7題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不選的得0分．) 1．(xx南通高二檢測)由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．這是因為(　　) A．兩個光源發(fā)出光的頻率不同 B．兩個光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同 C．兩個光源的光速不同 D．這兩個光源是彼此獨立的，不是相干光源 【解析】　本題考查相干光的條件，題中兩光源發(fā)出的光都是白光，頻率不確定，沒法比較，選項A錯誤．光的強(qiáng)度對光是否產(chǎn)生干涉沒有影響，所以B錯誤．光速在真空中是確定的，但它對光的干涉也沒影響，選項C錯誤．題中是兩個獨立光源，根據(jù)物體的發(fā)光機(jī)理(原子躍遷)，二者產(chǎn)生的不是相干光源，選項D正確． 【答案】　D 2．如圖1所示，讓太陽光通過M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右側(cè)再放一光屏Q，現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動一周，則關(guān)于光屏Q上光的亮度變化情況，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時光屏被照亮，其他位置時光屏上無亮光 B．光屏上亮、暗交替變化 C．光屏上亮度不變 D．光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動 【解析】　太陽光是自然光，向各個方向的振動情況都相同．因此，無論偏振片的偏振方向在哪個方向都會有相同強(qiáng)度的光通過偏振片，在光屏上的亮度不變．因此，選項C是正確的． 【答案】　C 3．如圖2所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為(　　) 圖2 A.　　　　 B.　　　　 C.　　　　 D. 【解析】　如圖所示，根據(jù)折射率定義有，sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知∠1＝45，∠2＋∠3＝90，解得n＝. 【答案】　A 4.如圖3所示，光熱轉(zhuǎn)換是將太陽能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過程，太陽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，使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，這種鍍膜技術(shù)的物理依據(jù)是(　　) 圖3 A．光的直線傳播　　　　 B．光的粒子性 C．光的干涉　　　　　　 D．光的衍射 【解析】　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． 【答案】　C 5．在觀察光的衍射現(xiàn)象的實驗中，通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫觀看遠(yuǎn)處的線狀白熾燈(燈絲或燈管都要平行于狹縫)，可以看到(　　) A．黑白相間的直條紋 B．黑白相間的弧狀條紋 C．彩色的直條紋 D．彩色弧狀條紋 【解析】　白熾燈(或日光燈管)發(fā)出的光是復(fù)色光，其中各種色光的波長不同，產(chǎn)生的單縫衍射的圖樣中條紋寬度和間距都不相同，因此各單色光的亮紋或暗紋不能完全重疊在一起，所以成為彩色條紋．因是狹縫，所以是彩色直條紋，故選項C正確，A、B、D錯誤． 【答案】　C 6．如圖4所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個點M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍(lán)光的折射率，下列說法中正確的是(　　) 圖4 A．n1＜n2 B．a(chǎn)為藍(lán)光，b為紅光 C．a(chǎn)為紅光，b為藍(lán)光 D．n1＞n2 【解析】　由題圖可知，b光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光． 【答案】　AB 7.圖5為一直角棱鏡的橫截面，∠bac＝90，∠abc＝60.一平行細(xì)光束從O點沿垂直于bc面的方向射入棱鏡．已知棱鏡材料的折射率n＝，若不考慮原入射光在bc面上的反射光，則有光線(　　) 圖5 A．從ab面射出 B．從ac面射出 C．從bc面射出，且與bc面斜交 D．從bc面射出，且與bc面垂直 【解析】　 光路如圖，光射到ab面上時入射角θ1＝60，由sin C＝＝知介質(zhì)的臨界角C＝45，θ1＞C，在ab邊上發(fā)生全反射射到ac面，此時入射角θ2＝30＜C，在此既有折射又有反射，由幾何知識知反射光垂直bc射出，故B、D正確． 【答案】　BD 二、非選擇題(本大題共5個小題，共58分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(10分)(xx西北工大附中檢測)在利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，取雙縫間距d＝0.5 mm，雙縫與光屏間距離L＝0.5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖像如圖6所示，分劃板在圖中A、B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖，則圖中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________，單色光的波長為________m. 圖6 【解析】　該游標(biāo)卡尺是10分度的游標(biāo)卡尺，其精確度為0.1 mm，則A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為 11 mm＋10.1 mm＝11.1 mm 同理，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為 15 mm＋70.1 mm＝15.7 mm 根據(jù)關(guān)系式Δx＝λ得： λ＝Δx 又Δx＝＝10－3 m 那么，該單色光的波長為 λ＝10－3 m≈6.610－7 m. 【答案】　11.1 mm　15.7 mm　 6.610－7 9．(10分)某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行．正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖7所示． 圖7 (1)此玻璃的折射率計算式為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”)的玻璃磚來測量． 【解析】　本題意在考查學(xué)生對入射角、折射角、折射率的理解和應(yīng)用 .光線由空氣射入玻璃磚的入射角i＝－θ1，折射角r＝－θ2，由折射率的定義可得：n＝＝＝，根據(jù)平行玻璃磚對光線的影響可知，玻璃磚寬度越大，側(cè)移量越大，折射角的測量誤差越?。? 【答案】　(1)　(2)大 10．(10分)一束平行光以45 的入射角從某介質(zhì)中射向空氣中，折射角為60 ，求這種介質(zhì)的折射率及光在這種介質(zhì)中的傳播速度． 【解析】　根據(jù)光路可逆，若光從空氣射向這種介質(zhì)時入射角為60 ，則折射角為45 .由折射定律可知這種介質(zhì)的折射率為n＝＝＝. 由折射率與光速的關(guān)系n＝， 解得光在這種介質(zhì)中的傳播速度 v＝＝ m/s≈2.45108 m/s. 【答案】　　2.45108 m/s 11. (12分)如圖8所示，AB為一直光導(dǎo)纖維，AB之間距離為s，使一光脈沖信號從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點傳輸?shù)紹點所用時間為t，求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n. 圖8 【解析】　光信號由A點進(jìn)入光導(dǎo)纖維后，沿AO方向照射到O點，此時入射角α恰好等于臨界角．設(shè)光在此介質(zhì)中的速度為v，而沿水平方向的分速度為vsin α，沿水平方向傳播的距離為s. 設(shè)介質(zhì)的折射率為n，則有sin α＝sin C＝ n＝，t＝ 由以上三式解得t＝＝，所以n＝. 【答案】　 12．(16分)(xx山東高考)如圖9所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑．來自B點的光線BM在M點射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點發(fā)生全反射．已知∠ABM＝30，求 圖9 (1)玻璃的折射率； (2)球心O到BN的距離． 【解析】　(1)設(shè)光線BM在M點的入射角為i，折射角為r，由幾何知識可知，i＝30，r＝60，根據(jù)折射定律得 n＝ ① 代入數(shù)據(jù)得 n＝. ② (2)光線BN恰好在N點發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角C sin C＝ ③ 設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識可知 d＝Rsin C ④ 聯(lián)立②③④式得 d＝R. ⑤ 【答案】　(1)　(2)R