高考物理一轮复习配套单元检测第十一章 第3单元 课下综合提升

高考物理一轮复习配套单元检测第十一章 第3单元 课下综合提升

(时间：45 分钟，满分：100 分) 1．用如图 1 所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的 酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线 圈。将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( ) A．当金属线圈旋转 30°时，干涉条纹同方向旋转 30° B．当金属线圈旋转 45°时，干涉条纹同方向旋转 90° C．当金属线圈旋转 60°时，干涉条纹同方向旋转 30° D．干涉条纹保持不变 图 1 解析：薄膜干涉现象的条纹与薄膜厚度有关；金属线圈缓慢旋转薄膜厚度情况仍然是 沿竖直方向自上而下逐渐变厚，所以条纹形状不变，故 D 正确。 答案：D 2．光的偏转现象说明光是横波。下列现象中不能反映光的偏振特性的是( ) A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度 发生变化 B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是 90°时，反射光是偏振光 C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰 D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 解析：通过手指间的缝隙观察日光灯看到的彩色条纹是光的衍射现象，故 D 不能反映 光的偏振特性。 答案：D 3．如图 2 所示，一束光从空气中射向折射率 n＝ 2的某种玻璃的表 面，θ1 表示入射角，则下列说法中不．正确的是( ) A．当θ1＞45°时会发生全反射现象 B．无论入射角是多大，折射角θ2 都不会超过 45° 图 2 C．欲使折射角θ2＝30°，应以θ1＝45°的角度入射 D．当入射角θ1＝arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 解析：发生全反射的条件之一是：光必须从光密介质射向光疏介质，题中光是从空气 射向玻璃，所以不可能发生全反射，A 项错误；sinθ1 sinθ2 ＝n＝ 2，θ1 最大等于 90°，所以折射 角不会超过 45°，当θ2＝30°时，θ1＝45°，B、C 项正确；θ1＝arctan 2，θ2＝arcsin 3 3 ，sin2θ1 ＋sin2θ2＝( 2 3 )2＋( 3 3 )2＝1，θ1＋θ2＝90°，所以进一步分析可得反射光线跟折射光线恰好垂 直，D 项正确。 答案：A 4．光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图 3 所示，其 中内芯的折射率为 n1，外套的折射率为 n2，下列说法正确的是( ) ①内芯和外套的折射率应满足 n1＞n2 ②内芯和外套的折射率应满足 n1＜n2 ③从左端面入射的光线，其入射角θ必须大于某值，全部光才能被传导 图 3 ④从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，全部光才能被传导 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 解析：光纤通信是利用光的全反射原理来工作的，光只有从光密介质进入光疏介质中 时，才能发生全反射，因而内芯和外套的折射率应满足 n1＞n2。从图中看由左端面入射的 光线，其入射角越小，进入介质后，在 n1 与 n2 的界面上入射角越大，越易发生全反射。 答案：C 5．对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光在玻璃中传播时( ) A．其速度比在水中的大，其波长比在水中的长 B．其速度比在水中的大，其波长比在水中的短 C．其速度比在水中的小，其波长比在水中的短 D．其速度比在水中的小，其波长比在水中的长 解析：由光在介质中的波速与折射率的关系式 v＝c n 可知，n 玻＞n 水，所以 v 玻＜v 水，光 的频率与介质无关，只由光源决定，即光在玻璃及水中传播时ν不变，据 v＝λν，知λ玻＜λ水。 C 项正确。 答案：C 6．如图 4 所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A 为直 角。此截面所在平面内的光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，进入 棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射 率为( ) 图 4 A. 6 2 B. 2 C.3 2 D. 3 解析：根据折射率定义有，sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知 ∠1＝45°，又∠2＋∠3＝90°，解得：n＝ 6 2 。 答案：A 7．在单缝衍射实验中，下列说法错误的是( ) A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹变窄 B．使单缝宽度变小，衍射条纹变窄 C．衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果 D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽 解析：在单缝衍射实验中，单缝越窄，入射光的波长越长，衍射现象越明显，表现为 衍射条纹越宽，所以 B 错误，因黄光的波长比绿光长，故 A 正确；可将单缝视作几组双缝 的组合，所以衍射现象中的明暗条纹同样是光相遇叠加的结果，C 正确；与双缝干涉相似， 增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故 D 正确。 答案：B 8．如图 5 所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝 S 从双缝 S1、S2 的中央对称轴位置处稍微向上移动，则( ) A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹 P 的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P 的位置略向上移 图 5 D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P 的位置略向下移 解析：本实验中单缝 S 的作用是形成频率一定的线光源，双缝 S1、S2 的作用是形成相 干光源，稍微移动 S 后，没有改变传到双缝的光的频率，由 S1、S2 射出的仍是相干光，由 单缝 S 发出的光到达屏上 P 点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移。 答案：D 9．如图 6 所示，A、B 为一直光导纤维，A、B 之间距离为 s， 使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的 界面上恰好发生全反射，由 A 点传输到 B 点所用时间为 t，光导纤维 所用材料的折射率 n＝________。 图 6 解析：光信号由 A 点进入光导纤维后，沿 AO 方向照射到 O 点，此时入射角α恰好等于 临界角。光在此介质中的速度为 v，而沿水平方向的分速度为 vsinα，沿水平方向传播的距 离为 s。 设介质的折射率为 n，则有 sinα＝sinC＝1 n ，① n＝c v ，② t＝ s vsinα ，③ 由①②③三式解得 t＝ s c n·1 n ＝sn2 c ， 所以 n＝ ct s 。 答案： ct s 10．用氦氖激光器发出的红光进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距 d＝0.1 mm，双 缝到屏的距离 l＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是 3.8 mm，求： (1)氦氖激光器发出的红光的波长λ＝________； (2)假如把整个装置放入折射率是 4/3 的水中，这时屏上的条纹间距Δx′＝________。 解析：(1)由Δx＝l dλ可以得出红光的波长为 λ＝d lΔx＝0.1×10－3×3.8×10－3 6.0 m≈6.3×10－8 m 激光器发出的红光的波长是 6.3×10－8 m。 (2)如果把整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′ λ′＝λ n ＝6.3×10－8×3 4 m≈4.7×10－8 m 这时屏上条纹的间距是 Δx′＝l dλ′＝6.0×4.7×10－8 0.1×10－3 m≈2.8×10－3 m。 答案：(1)6.3×10－8 m (2)2.8×10－3 m 11．如图 7 所示，真空中有一个半径为 R＝0.1 m、质量分布均匀的玻璃球，频率为 f ＝5.0×1014 Hz 的细激光束在真空中沿直线 BC 传播，在玻璃球表面 的 C 点经折射进入小球，并在玻璃球表面的 D 点又经折射进入真空 中。已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为 3。求： (1)此激光束在真空中的波长。 图 7 (2)此激光束进入玻璃时的入射角α。 (3)此激光束穿越玻璃球的时间。 解析：(1)λ＝c f ＝ 3×108 5×1014 m＝6.0×10－7 m。 (2)设激光束在玻璃球中折射角为θ， 则 n＝sinα sinθ ， 由图知θ＝30°， 所以 sinα＝nsinθ＝ 3 2 ， 故α＝60°。 (3)t＝x v ， x＝2Rcosθ＝ 3 10 m。 v＝c n ＝3×108 3 m/s ＝ 3×108 m/s。 所以 t＝1.0×10－9 s。 答案：(1)6.0×10－7 m (2)60° (3)1.0×10－9 s 12．如图 8 所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水 平截面图，FD 为1 4 圆周，圆心为 O，光线从 AB 面入射，入射角θ1 ＝60°，它射入棱镜后射在 BF 面上的 O 点并恰好不从 BF 面射出。 (1)画出光路图； (2)求该棱镜的折射率 n 和光线在棱镜中传播的速度大小 v(光 图 8 在真空中的传播速度 c＝3.0×108 m/s)。 解析：(1)光路图如图所示。 (2)设光线在 AB 面的折射角为θ2，折射光线与 OD 的夹角为 C，则 n ＝sinθ1 sinθ2 。 由题意，光线在 BF 面恰好发生全反射，sinC＝1 n ， 由图可知，θ2＋C＝90° 联立以上各式解出 n≈1.3(或 7 2 ) 又 n＝c v ，故解出 v≈2.3×108 m/s(或6 7 7 ×108 m/s)。 答案：(1)见解析图 (2)1.3(或 7 2 ) 2.3×108 m/s(或6 7 7 ×108 m/s)