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1、末過(guò)關(guān)檢測(cè)(三)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題,每小題4分,共24分)
1.如圖所示,一束可見(jiàn)光射向半圓形玻璃磚的圓心O,經(jīng)折射后分為兩束單色光a和b。下列判斷正確的是( )
A.玻璃對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率
B.a(chǎn)光的頻率大于b光的頻率
C.在真空中a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)
D.a(chǎn)光光子能量小于b光光子能量
解析:選B 根據(jù)光路可逆和折射定律可知,玻璃對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率,a光的頻率大于b光的頻率,則A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;根據(jù)波長(zhǎng)λ=cT=和光子能量公式E=hν,知a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng),a光光子的能量大于b光光子的能量,則C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.一束單
2、色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上,經(jīng)兩次折射后從玻璃另一個(gè)表面射出,出射光線相對(duì)于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下,出射光線側(cè)移距離最大的是( )
A.紅光以30°的入射角入射
B.紅光以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:選D 對(duì)同一介質(zhì),紫光的折射率大于紅光,即n紫>n紅,又因?yàn)閚=,如圖所示,以同一角度入射,折射率越大,折射角越小,偏折程度越大,所以A、B錯(cuò)誤;C、D中折射率相同,側(cè)位移s=sin(θ1-θ2),入射角θ1增大時(shí),θ2也增大,且θ1比θ2增大得快,則增大,sin(θ1-θ2)增大,s增大,因此入射角越大,側(cè)
3、位移越大,C錯(cuò)誤,D正確。
3.一束單色光經(jīng)由空氣射入玻璃,這束光的( )
A.速度變慢,波長(zhǎng)變短 B.速度不變,波長(zhǎng)變短
C.頻率增高,波長(zhǎng)變長(zhǎng) D.頻率不變,波長(zhǎng)變長(zhǎng)
解析:選A 光從空氣射入玻璃中,其頻率ν不變;又由n=,推出速度v變?。辉儆蓈=λν,推出λ變小。故選項(xiàng)A正確。
4.已知某玻璃對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大,則兩種光( )
A.在該玻璃中傳播時(shí),藍(lán)光的速度較大
B.以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中,藍(lán)光折射角較大
C.從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時(shí),紅光臨界角較大
D.用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),藍(lán)光的相鄰條紋間距較大
解析:選C 由
4、n藍(lán)>n紅及n=可知,v紅>v藍(lán),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若入射角為α,折射角為β,則n=,所以sin β=,可見(jiàn),入射角相同時(shí),折射率小的折射角大,則藍(lán)光折射角較小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)閟in C=,所以折射率小的臨界角大,從該玻璃中射入空氣發(fā)生反射時(shí),紅光臨界角較大,選項(xiàng)C正確;根據(jù)條紋間距公式Δx=λ可知,用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),的比值不變,條紋間距與波長(zhǎng)成正比,紅光和藍(lán)光相比,紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng),所以紅光的相鄰條紋間距較大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
5.與通常觀察到的月全食不同,小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀看月全食時(shí),看到整個(gè)月亮是暗紅的。小虎畫(huà)出了月全食的示意圖,并提出了如下猜想,其中最為合理的是(
5、 )
A.地球上有人用紅色激光照射月球
B.太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球
C.太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球
D.太陽(yáng)光中的紅光在月球表面形成干涉條紋
解析:選C 小虎同學(xué)觀看月全食時(shí)看到的整個(gè)月亮是暗紅的,這是由于太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球的大氣層折射到月球而形成的,則C項(xiàng)正確,A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
6.虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球來(lái)說(shuō)明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶,光路如圖所示。M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為( )
A.紫、紅、紅、紫 B.紅、紫、紅、紫
C.紅、
6、紫、紫、紅 D.紫、紅、紫、紅
解析:選A 光在水珠中折射時(shí),折射率越大,折射角越大,故選項(xiàng)A正確。
二、多項(xiàng)選擇題(本題共2小題,每小題4分,共8分)
7.關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說(shuō)法正確的是( )
A.水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快
B.光從空氣射入玻璃時(shí)可能發(fā)生全反射
C.在岸邊觀察前方水中的一條魚(yú),魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深
D.分別用藍(lán)光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬
解析:選CD 光在介質(zhì)中的傳播速度v=,其中n是折射率,由于水對(duì)藍(lán)光的折射率大于水對(duì)紅光的折射率,所以在水中藍(lán)光的傳播速度比紅光慢,A錯(cuò)誤;光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí),才有可能發(fā)
7、生全反射,B錯(cuò)誤;視深h和實(shí)際深度H的關(guān)系為h=,所以魚(yú)的實(shí)際深度比看到的要深,C正確;雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋間距Δx=λ,由于紅光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng),所以用紅光時(shí)得到的條紋間距更寬,D正確。
8.將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10-9 m)范圍內(nèi),可修復(fù)人體已損壞的器官,對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù),把至今尚令人無(wú)奈的癌癥、遺傳疾病等徹底根除,這是應(yīng)用了激光的( )
A.平行性好的特性 B.單色性好的特性
C.亮度高的特性 D.粒子性好的特性
解析:選AC 將激光束寬度聚集到納米級(jí)是應(yīng)用了激光的平行性好,利用激光修復(fù)器官、基因是應(yīng)用了激光亮度高能量大的特性,故A、C正確。
三、
8、非選擇題(本題共5小題,共68分)
9.(10分)用紅光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間的距離為0.2×10-3 m,測(cè)得雙縫到屏的距離為0.700 m。分劃板中心刻線對(duì)齊第一級(jí)亮條紋中央時(shí),手輪讀數(shù)為0.200×10-3 m。第四條亮條紋所在的位置為7.470×10-3 m。則紅光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______。若改用藍(lán)光做實(shí)驗(yàn),其他條件不變,則干涉條紋寬度將變________(填“寬”或“窄”)。
解析:條紋間距
Δx= m
≈2.423×10-3 m。
由Δx=λ得:
λ=Δx
= m
≈6.9×10-7 m。
由Δx=λ及λ紅>λ藍(lán)知,干涉條紋寬度將變窄。
答案:6.9×10
9、-7 m 窄
10.(12分)學(xué)校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器,如圖所示。在一圓盤(pán)上,過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF,在半徑OA上,垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2,并保持P1、P2位置不變,每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)的下半部分豎直進(jìn)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(qū)域觀察P1、P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過(guò)計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可直接讀出液體折射率的值,則:
(1)若∠AOF=30°,OP3與
10、OC的夾角為30°,則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)_______。
(2)圖中P3、P4兩位置,________處所對(duì)應(yīng)的折射率值大。
(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為_(kāi)_______。
解析:(1)根據(jù)折射定律n=,題中θ1=60°,θ2=∠AOF=30°,所以n=≈1.73。
(2)題圖中P4對(duì)應(yīng)的入射角大于P3所對(duì)應(yīng)的入射角,所以P4對(duì)應(yīng)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處對(duì)應(yīng)的折射率為1。
答案:(1)1.73 (2)P4 (3)1
11.(14分)某同學(xué)用半圓形玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率,他的操作步驟如下:
A.
11、用刻度尺量出半圓形玻璃磚的直徑d,算出半徑r=,然后確定圓心的位置,記在玻璃磚上;
B.在白紙上畫(huà)一條直線作為入射光線,并在入射光線上插兩枚大頭針P1和P2;
C.讓入射光線與玻璃磚直徑垂直,入射點(diǎn)與圓心O重合,如圖所示;
D.以圓心O為軸,緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚,同時(shí)調(diào)整視線方向,恰好看不到P2和P1的像時(shí),停止轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚,然后沿半圓形玻璃磚直徑畫(huà)一條直線AB,如圖所示。
(1)該同學(xué)利用白紙上描下的P1O和AB兩條直線,可算出該玻璃的折射率n,他的根據(jù)是______________________________________________。
(2)如何在圖上用刻度尺和圓規(guī)作圖
12、,求出該玻璃的折射率n?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
解析:(1)P1O與AB垂線的夾角θ正好是光線P1O射到界面AB上的入射角,此時(shí)恰好發(fā)生全反射,所以由sin θ=可算出該玻璃的折射率。
(2)如圖所示,以O(shè)為圓心,以r=為半徑作半圓弧,并過(guò)O點(diǎn)作直線AB的垂線交圓弧于C點(diǎn),再過(guò)C點(diǎn)作P1O的垂線交P1O于D點(diǎn),用刻度尺測(cè)
13、量CD長(zhǎng)度,則
n===。
答案:見(jiàn)解析
12.(16分)如圖,三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC,∠A=30°,AC平行于光屏MN,與光屏的距離為L(zhǎng),棱鏡對(duì)紅光的折射率為n1,對(duì)紫光的折射率為n2。一束很細(xì)的白光由棱鏡的側(cè)面AB垂直射入,直接到達(dá)AC面并射出。畫(huà)出光路示意圖,并標(biāo)出紅光和紫光射在光屏上的位置,求紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離。
解析:光路如圖所示。紅光和紫光在AC面上的入射角相同,設(shè)為i,折射角分別為r1和r2,它們射到屏上的位置離O點(diǎn)的距離分別為d1和d2。由折射定律得
n1sin i=sin r1
n2sin i=sin r2
由幾何關(guān)系得
i=∠A
14、d1=Ltan r1
d2=Ltan r2
聯(lián)立以上各式并利用題給條件得,紅光和紫光在光屏上的位置之間的距離為
d2-d1=L。
答案:見(jiàn)解析
13.(16分)Morpho蝴蝶的翅膀在陽(yáng)光的照射下呈現(xiàn)出閃亮耀眼的藍(lán)色光芒,這是因?yàn)楣庹丈涞匠岚虻镊[片上發(fā)生了干涉。電子顯微鏡下鱗片結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示。一束光以入射角i從a點(diǎn)入射,經(jīng)過(guò)折射和反射后從b點(diǎn)出射。設(shè)鱗片的折射率為n,厚度為d,兩鱗片之間空氣層厚度為h。取光在空氣中的速度為c,求光從a到b所需的時(shí)間t。
解析:設(shè)光在鱗片中的折射角為γ,由折射定律得
sin i=nsin γ
在鱗片中傳播的路程l1=,傳播速度v=,傳播時(shí)間t1=
解得t1=
同理,在空氣中的傳播時(shí)間
t2=
則t=t1+t2
=+。
答案:見(jiàn)解析
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