学年新一线导学同步高中物理课件 讲义 章末总结 章末检测卷物理核心素养 10.docx

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学年新一线导学同步高中物理课件讲义章末总结章末检测卷物理核心素养10

章末检测试卷（第十三章）

（时间：

90分钟　满分：

100分）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分）

1．（2018·厦门一中高二下学期期中）我国南宋时的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：

“凡风雨初霁（霁jì，雨后转晴），或露之未晞（晞xi，干），其余点缀于草木枝叶之末，日光入之，五色俱足，闪烁不定，是乃日之光品著色于水，而非雨露有所五色也．”这段文字记叙的是光的何种现象（　　）

A．反射B．色散C．干涉D．衍射

答案　B

解析　雨过天晴时，太阳光照在枝叶上的水珠上，白光经过水球折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，选项B正确．

2．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是（　　）

A．激光是纵波

B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同

C．两束频率不同的激光能产生干涉现象

D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离

答案　D

3．（2017·宿迁高二检测）单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹（　　）

A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的

B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的

C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀

D．干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀

答案　D

解析　干涉条纹间距均匀，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽，D正确．

4．（多选）（2018·厦门一中高二下学期期中）2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟，以表彰他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出了突破性成就，高锟被誉为“光纤之父”．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，下列说法正确的是（　　）

A．光导纤维传递光信号是利用光的干涉原理

B．光纤通信利用光作为载体来传递信号

C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理

D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝

答案　BD

解析　光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝，当光射入时满足光的全反射条件，从而发生全反射．最终实现传递信息的目的．

5．（多选）（2017·温州高二检测）如图1所示，A、B为两偏振片，一束自然光沿OO′方向射向A，此时在光屏C上，透射光的强度最大，则下列说法中正确的是（　　）

图1

A．此时A、B的透振方向平行

B．只有将B绕OO′轴顺时针旋转90°，屏上透射光的强度才最弱，几乎为零

C．将A或B绕OO′轴旋转90°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零

D．将A沿顺时针旋转180°，屏上透射光的强度最弱，几乎为零

答案　AC

解析　当A、B两偏振片的透振方向平行时，光屏上光的强度最强；当二者透振方向垂直时，光屏上光的强度最弱，几乎为零，由此可知A、C选项正确．

6．为了减少光学元件的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜干涉相消来减少反射光．如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，要使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，最小厚度为d，那么绿光在真空中的波长λ0为（　　）

A.

B.

C．4dD．4nd

答案　D

解析　设绿光在膜中的波长为λ，则由d＝

λ，得λ＝4d，由n＝

＝

，得绿光在真空中的波长为λ0＝nλ＝4nd.

7．用a、b、c、d表示四种不同颜色的单色点光源，若：

①将a、b、c放在水中相同深度处，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大　②分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大　③a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大；则推断同种介质对a、b、c、d发出的光的折射率正确的是（　　）

A．nb＜nd＜nc＜naB．nb＜na＜nd＜nc

C．na＝nb＝nc＝ndD．nb＝na＜nd＝nc

答案　A

解析　将a、b、c放在水中相同深度处，在水面上方同等条件下观测发现b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大，说明na、nb、nc相比nb最小，nc＜na；分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大，说明在b、c、d三种光中，b光的波长最长，频率最小，故nb、nc、nd相比，nb最小；a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大，说明na、nc、nd相比，nd最小；综上可知，nb＜nd＜nc＜na，故选项A正确．

8．如图2所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（　　）

图2

A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球

B．小球所发的光能从水面任何区域射出

C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大

D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大

答案　D

解析　把发光小球放入口径较大、充满水的浅玻璃缸底的任何位置都会发生折射和全反射，逆着折射光线看能看到小球，在发生全反射的区域没有光射出，选项A、B均错误．光从水中进入空气不改变的是频率，改变的是波速和波长，由v＝

和λ＝

可知，波速、波长都变大，选项D正确，C错误．

9.（2018·唐山一中高二第二学期期中）如图3所示，一个棱镜的顶角为θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入，在光屏上形成从红到紫排列的彩色光带，各色光在棱镜中的折射率和临界角见下表．当入射角逐渐减小到0°的过程中，彩色光带的变化情况是（　　）

图3

色光

红

橙

黄

绿

蓝

紫

折射率

1.513

1.514

1.517

1.519

1.528

1.532

临界角/（°）

41.370

41.340

41.230

41.170

40.880

40.750

A.紫光最先消失，最后只剩红光、橙光、黄光

B．紫光最先消失，最后只剩红光、橙光

C．红光最先消失，最后只剩紫光

D．红光最先消失，最后只剩紫光、蓝光

答案　B

10.（多选）（2018·葫芦岛一中高二下学期期中）如图4所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是（　　）

图4

A．A光的频率比B光的频率高

B．在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度小

C．在该玻璃体中，A光的临界角大于B光的临界角

D．用同一双缝干涉实验装置分别以A、B光做实验，A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距

答案　CD

11．如图5所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行．由光源S发出的一束白光沿半圆半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上．在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带．当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失．有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是（　　）

图5

A．左紫右红，紫光B．左红右紫，紫光

C．左紫右红，红光D．左红右紫，红光

答案　B

12.（多选）如图6所示，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列有关这三束光的判断正确的是（　　）．

图6

A．光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光

B．在玻璃中的传播速度，光束Ⅱ比光束Ⅲ小

C．增大α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ

D．改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行

E．减小α角且α>0°，光束Ⅲ可能会在上表面发生全反射

答案　ABD

解析　由图可知光束Ⅰ是反射光线，所以仍是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的，根据光的可逆行，知两光束仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；由于光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，所以光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，根据n＝

可知在玻璃中的传播速度，光束Ⅱ比光束Ⅲ小，故B正确；当增大α角且α<90°，即入射角减小，则光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ，故C错误；因为厚玻璃平面镜的上、下表面是平行的，根据光的反射时入射角与反射角相等，和光的可逆性，可知改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行，故D正确；减小α角且α>0°，根据折射定律，光线的折射角增大，根据光的可逆性，知光束Ⅲ不可能在上表面发生全反射，故E错误．

二、非选择题（本题共6小题，共52分）

13．（5分）（2018·全国卷Ⅰ）如图7所示，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°.一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为________．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射角________（填“小于”“等于”或“大于”）60°.

图7

答案　

（2分）　大于（3分）

解析　根据光路的可逆性，在AC面，入射角为60°时，折射角为30°.

根据光的折射定律有n＝

＝

＝

.

玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，

沿同一路径入射时，r角仍为30°不变，对应的i角变大，

因此折射角大于60°.

14．（6分）如图8所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，需要从标尺上读出某条亮条纹的位置．图中所示的读数是________mm.

图8

若双缝相距为d，双缝到屏间的距离为l，相邻两个亮条纹中心的距离为Δx，则光的波长表示为λ＝________（字母表达式），某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：

d＝0.20mm，l＝700mm，测量Δx的情况如图9所示．由此可计算出该光的波长为：

λ＝________m.

图9

答案　5.24（2分）　

Δx（2分）　5.6×10－7（2分）

解析　从题图可以看出，主尺示数为5mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：

12×0.02mm＝0.24mm，游标卡尺的示数为：

5mm＋0.24mm＝5.24mm.由干涉条纹间距的计算公式：

Δx＝

λ，解得光的波长表达式为：

λ＝

.由题图可以求出条纹间距为：

Δx＝

mm＝1.96mm，代入数据解得光的波长为：

λ＝5.6×10－7m.

15．（8分）（2018·河南省实验中学高二下学期期中）在“测玻璃的折射率”实验中：

（1）为取得较好的实验效果，下列操作正确的是________．

A．必须选用上、下表面平行的玻璃砖

B．选择的入射角应尽量小些

C．大头针应垂直地插在纸面上

D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些

（2）某同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图10所示，若他测得AB＝7.5cm，CD＝5cm，则可求出玻璃的折射率n＝________.

图10

（3）有甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图11中①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．则甲、乙两位同学测得的折射率与真实值相比分别是________和________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

图11

答案　

（1）CD（2分）　

（2）1.5（2分）　（3）偏小（2分）　不变（2分）

16.（9分）（2018·永年二中高二下学期期中）半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图12所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直．一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为（

＋1）R，求：

图12

（1）此玻璃的折射率；

（2）当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．

答案　

（1）

（2）θ≥45°

解析　

（1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示，

（2分）

由几何关系得：

L1＝

＝

＝

R（2分）

根据题意两光斑间的距离为（

＋1）R（1分）

所以L2＝R

由几何关系知β＝45°（1分）

根据折射定律，折射率n＝

＝

＝

（1分）

（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射

由sinC＝

得临界角为C＝45°（1分）

即当θ＝45°时，光屏上恰好只剩下一个光斑．（1分）

17．（12分）（2018·厦门一中高二下学期期中）如图13所示，半径为R的半圆形玻璃砖与一底角为30°的直角△ACB的玻璃砖平行且正对放置，点O和O′分别是BC边的中点和半圆形玻璃砖的圆心．一束平行于AC边的单色光从AB边上的点D入射，经折射后从点O射出，最后从半圆形玻璃砖上的某点P射出．已知BC边与直径B′C′长度相等，二者相距

R，点B、D间距离为R，两种玻璃砖的厚度与折射率均相同，若不考虑光在各个界面的反射．求：

图13

（1）玻璃砖的折射率n；

（2）点P的位置和单色光的最后出射方向．

答案　

（1）

（2）见解析

解析　

（1）连接DO，则三角形BOD恰为等边三角形，设单色光从AB边上的点D入射时的折射角为α，由几何知识得α＝30°（1分）

在AB界面，根据折射定律得n＝

（1分）

解得n＝

（2分）

（2）作出其余光路如图所示，光在O点发生折射，OO′为法线

（2分）

根据折射定律得sin∠2＝nsin∠1

而∠1＝α＝30°

解得∠2＝60°

光在D′点发生折射，D′E为法线，由光路可逆知∠3＝∠1＝30°（2分）

在直角△OO′D′中，O′D′＝OO′·tan∠2＝

R

在△O′D′P中，根据正弦定理得

＝

解得∠4＝30°（2分）

光在P点发生折射，根据折射定律得sin∠5＝nsin∠4

联立解得∠5＝60°（光线平行于OO′连线向右射出）．（2分）

18．（12分）（2016·全国卷Ⅰ）如图14所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为

.

图14

（1）求池内的水深；

（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）．

答案　

（1）

m　

（2）0.7m

解析　

（1）光由A射向B发生全反射，光路如图甲所示．

甲

则sinθ＝

（1分）

得sinθ＝

（2分）

|AO|＝3m，由几何关系可得：

|AB|＝4m，|BO|＝

m（1分）

所以水深

m.

（2）光由A点射入救生员眼中光路图如图乙所示．

乙

由折射定率n＝

（1分）

可知sinα＝

（2分）

tanα＝

＝

（1分）

设|BE|＝xm，得tanα＝

＝

（1分）

代入数据得x＝（3－

）m≈1.3m，（1分）

由几何关系得，救生员到池边水平距离为

|BC|＝（2－x）m≈0.7m（2分）