2020高中物理 第4、5章 光的折射与全反射 光的干涉 衍射 偏振 5单元测试 鲁科版选修3-4 7页

第4、5章 光的折射与全反射 光的干涉 衍射 偏振 单元测试 ‎ 选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.‎ ‎1.某台钟钟面上没有数字，只有刻度线.图示是从平面镜里面看到的钟的像，则此时指针指的时刻是(　　)‎ A.1点20分　　　　B.11点20分 C.10点40分 D.10点20分 答案：C ‎2.在没有月光的夜晚，一个池面较大的水池底部中央有一盏灯(可看做点光源)，小鱼在水中游动，小鸟在水面上飞翔.设水清澈且水面平静，则下列说法正确的是(　　)‎ A.小鸟向下方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是暗的，周围是亮的 B.小鱼向上方水面看去，看到水面中部有一个圆形区域是亮的，周围是暗的 C.小鱼向上方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鱼的位置无关 D.小鸟向下方水面看去，可以看到灯的像，像的位置与鸟的位置无关 解析：小鸟、小鱼看到的都是灯的像，而不是圆形区域；小鱼看到的是反射成像，像与物以反射面为对称面，像的位置与小鱼的位置无关；小鸟看到的是折射成像，像的位置与小鸟的位置有关 答案：C ‎3.一人从街上路灯的正下方经过，看到自己头部的影子刚好在自己脚下.如果此人以不变的速度朝前走，则他头部的影子相对于地的运动情况是(　　)‎ A.匀速直线运动　　　　　B.匀加速直线运动 C.变加速直线运动 D.无法确定 解析：‎ 设灯高为H，人高为h，如图所示.人以速度v从O点经任意时间t到达位置A处，即OA＝vt.由光的直线传播知头影在图示B处，由几何知识得：‎ ＝＝ OB＝·OA＝vt 故头影的速度为：v′＝＝v 因为H、h、v都是确定的，故v′亦是确定的.即头影的运动就是匀速直线运动.‎ 答案：A ‎4.一光线以30°的入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，则这块玻璃的折射率为(　　)‎ A.0.866　　　B.‎1.732　‎　　C.1.414　　　D.1.500‎ 解析：作出反射和折射的光路图如图所示.θ1为玻璃中的入射角，θ1′为反射角，θ2为空气中的折射角.根据折射率的定义和光路可逆原理可求解.‎ 由光的反射定律可得：‎ θ1′＝θ1＝30°‎ 由几何知识得：‎ θ2＋θ1′＝180°－90°＝90°‎ 则θ2＝90°－θ1′＝60°‎ 光从AO入射后从OC折射出，根据光路可逆原理，如果光从CO入射一定从OA折射，这时空气中的入射角θ2，玻璃中的折射角为θ1，所以有：‎ n＝＝＝1.732.‎ 答案：B ‎5.为了连续改变反射光的方向，并多次重复这个过程，方法之一是旋转由许多反射镜面组成的多面体棱镜(简称镜鼓).如图所示.当激光束以固定方向入射到镜鼓的一个反射面上时，由于反射镜绕垂直轴旋转，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线.依此，每块反射镜都将轮流扫描一次.如果要求扫描的范围θ＝45°且每秒钟扫描48次，那么镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为(　　)‎ A.8,360 r/min B.16,180 r/min C.16,360 r/min D.32,180 r/min 解析：每块反射镜转过的角度α＝，其镜面数目N＝＝16，转速n＝＝3 r/s＝180 r/min.‎ 答案：B ‎6.酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定距离之处的地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影，但当你靠近“水面”时，它也随你的靠近而后退.对此现象，下列解释正确的是(　　)‎ A.同沙漠蜃景具有相同的原理，是由于光的全反射造成的 B.“水面”不存在，是由于人们酷热难耐而产生的幻觉 C.太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近公路的空气密度越小，有些光线发生全反射 D.太阳辐射到公路上，使公路上空气温度升高，越靠近公路的空气密度越大，有些光线发生全反射 解析：‎ 越靠近柏油路面空气温度越高，空气密度越小，有些光线发生如图所示的全反射.‎ 答案：AC ‎7.如图甲所示，有两束细平行单色光a、b射向空气中上下表面平行的玻璃砖的上表面.已知玻璃砖足够大，不需考虑光到达玻璃砖侧面的折射和反射.若玻璃砖对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则下列说法正确的是(　　)‎ A.在玻璃砖中，a光比b光的速度小 B.两光束在玻璃砖中仍然是平行的 C.从玻璃砖的下表面射出后，两光束之间的距离一定比入射前的要小 D.无论增大或减小两光束入射到玻璃砖上表面的入射角，两光束最终都能从玻璃砖的下表面射出 解析：a、b两束光穿过玻璃的可能光路如图乙、丙所示，故选项D正确.‎ 答案：D 乙　　　　　　丙 ‎8.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，一细束白光从Q点垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带.已知QM＝.如果保持入射光线和屏的位置不变，只使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于，则(　　)‎ A.在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失 B.在半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失 C.在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失 D.在半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失 解析：一细束白光从Q点以垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带.当半圆形玻璃砖向上移动的过程中，入射角减小，不会发生全反射现象，所以屏上光线不会消失，故选项A、B错误；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射角增大，最先消失的是临界角小的，即紫光，故选项D正确.‎ 答案：D ‎9.某液体的折射率为，距液面深h处有一个点光源，站在旁边的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的直径为 (　　)‎ A.2h B.h C.2h D.h 解析：‎ 岸上的人看到水面被照亮是因为光线从水中射出后进入了人的眼睛.光线在水面上发生了折射，如图所示.设光线OA在界面上恰好发生全反射，则sin C＝，可知C＝45°，由几何关系可知：‎ tan C＝ 解得：r＝htan C＝h 故其直径d＝2r＝2h.‎ 答案：A ‎10.地球与太阳之间的距离比地球的半径大得多，可认为射到地球的太阳光为平行光.假设地球表面没有大气层，那么，太阳照亮地球的范围比有大气层时太阳照亮地球的范围(不考虑地球大气层的变化) (　　)‎ A.大 B.小 C.不变 D.条件不足，无法确定 解析：‎ 如图所示，假设地球周围没有大气层，则太阳光只能照亮图中双箭头直线所示的区域.当地球表面存在大气层时，由于空气的折射率大于1，且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，相当于太阳光从光疏介质进入光密介质，肯定要发生折射，作出其光路图如图中的单箭头折线所示.显而易见，地球表面没有大气层时，太阳光照亮地球的范围比有大气层时照亮地球的范围要小一些，故选项B正确.‎ 答案：B 非选择题部分共3小题，共40分.‎ ‎11.(13分)图示为一测量微小位移的装置.光线从放在刻度尺后面的发光体P发出，垂直射向平面镜M上，再反射到刻度尺上，刻度尺距镜面的距离CO＝‎1 m.当使平面镜绕O旋转一微小角度θ后，反射光线射到刻度尺的N处.已知CN＝‎2 cm，求镜面上离点O为‎5 cm的A点向上移动的距离AA′.‎ 解析：平面镜转过θ角时反射光线转过2θ角，即 ‎∠CON＝2θ，CN＝CO·tan 2θ 又2＝100·tan 2θ 解得：θ＝38′12″‎ AA′＝OA′·sin θ＝5×sin 38′12″ cm＝‎0.05 cm.‎ 答案：‎‎0.05 cm ‎12.(13分)如图甲所示，直角玻璃棱镜中∠A＝70°，入射光线垂直于AC面，求光线从棱镜第一次射入空气中的折射角，并作光路图.(已知玻璃的折射率为)‎ 解析：作出光路图如图乙所示，光第一次射到AB面上时，入射角∠1＝70°，发生全反射；再射到BC面上时，入射角∠2＝50°，大于临界角，发生全反射；再射到AB面上时，入射角∠3＝30°，发生折射.根据＝，可知折射角∠4＝45°.‎ 答案：第一次射入空气时的折射角为45°　光路图如图乙所示 ‎13.(14分)如图甲所示，透明介质球的球心位于O点，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质球的C点，DC与AB的距离H＝R.若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时，从球内折射出的光线与入射光线平行，作出光路图，并算出介质球的折射率.‎ 解析：‎ 光路如图乙所示，光线经反射后到达介质与空气的界面时，入射角i′＝r，由折射定律可得折射角r′＝i，折射光线PQ与入射光线DC平行，则：‎ ‎∠POA＝∠COA＝i sin i＝＝ 解得：i＝60°‎ 由图可知，折射角r＝＝30°‎ 所以sin r＝ 折射率n＝＝.‎ 答案：如图乙所示