物理选修光学试题及答案详解
物理高中光学试题答案及解析
物理高中光学试题答案及解析一、选择题1. 光的折射现象是指光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
以下哪个选项正确描述了光的折射定律？A. 折射角总是大于入射角B. 折射角总是小于入射角C. 入射光线、折射光线和法线在同一平面内D. 折射角与入射角成正比答案：C解析：光的折射定律包括三个主要方面：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；折射光线与入射光线分居法线两侧；入射角与折射角的正弦之比是一个常数，与介质的性质有关。
选项C正确描述了第一个方面。
2. 以下哪个现象不是光的干涉现象？A. 薄膜干涉B. 双缝干涉C. 单缝衍射D. 光的衍射答案：D解析：光的干涉现象是指两个或多个相干光波在空间相遇时，光强分布出现增强或减弱的现象。
薄膜干涉、双缝干涉和单缝衍射都是光的干涉现象。
而光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，波前发生弯曲和扩展的现象，与干涉现象不同。
二、填空题1. 光的偏振现象是指光波的振动方向在传播过程中被限制在某一特定方向的现象。
偏振光可以通过_________来实现。
答案：偏振器2. 光的全反射现象发生在光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时。
临界角的大小由_________决定。
答案：两种介质的折射率三、简答题1. 请简述光的色散现象及其产生的原因。
答案：光的色散现象是指不同波长的光在介质中传播速度不同，导致折射角不同，从而使光波分离的现象。
产生色散的原因是由于介质对不同波长的光具有不同的折射率，即色散率。
这种现象在彩虹的形成和棱镜分光中尤为明显。
四、计算题1. 已知某介质的折射率为 1.5，光从真空进入该介质，求光的临界角。
答案：根据公式\[ \sin(C) = \frac{1}{n} \]，其中C为临界角，n为折射率。
代入数值得\[ \sin(C) = \frac{1}{1.5} = 0.6667 \]，所以临界角C可以通过取正弦的反函数求得，即\[ C =\arcsin(0.6667) \]。
(7)物理光学——【选修3-4】2022届高考物理二轮复习选修
（7）物理光学—【选修3-4】2022届高考物理二轮复习选修 1.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图1所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图2所示。
他改变的实验条件可能是( )。
A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源2.下列说法正确的是( )。
A.在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大B.日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景象更清晰，这是利用了光的干涉原理C.我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应3.双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝1S 和2S 与单缝S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.屏上O 点距双缝1S 和2S 的距离相等，P 点处出现距O 点最近的第一条亮条纹，如果将入射的绿光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )A.O 点出现红光的暗条纹B.O 点上方距O 点最近的红光的第一条亮条纹在P 点的上方C.O 点不出现蓝光的亮条纹D.O 点上方距O 点最近的蓝光的第一条亮条纹在P 点的上方4.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是( )A.甲是单缝、乙是双缝B.乙是双缝、丙是小圆孔C.丙是小圆孔、丁是小圆板D.丁是小圆孔、甲是双缝5.每年夏季，我国多地会出现如图甲所示日晕现象.日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的.如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a b、为其折射出的光线中的两种单色光.下列说法正确的是( )A.在冰晶中，b光的传播速度比a光小B.通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距大C.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小D.a光的频率较大6.关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是( )甲：单色光通过劈尖产生明暗条纹乙：单色光通过牛顿环产生明暗条纹丙：单色光通过双缝产生明暗条纹丁：单色光通过单缝产生明暗条纹A.四个实验产生的条纹均为干涉条纹B.甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹C.丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大D.丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹7.下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断，下列说法正确的是( )。
高中物理精品试题：选修3-4 第三章 光学 第3节 实验
测定玻璃的折射率用双缝干涉测量光的波长1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为()A．手电筒射出的光是单色光B．干涉图样太细小看不清楚C．周围环境的光太强D．这两束光为非相干光2．在杨氏双缝干涉实验中，如果()A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．若仅将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距一定变大D．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹3．用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是()A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C．频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D．尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象4．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是() A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同5．如图所示，在双缝干涉实验中，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，其中央亮条纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移6．关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是()A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象C．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹D．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹E．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹7．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光8．如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法正确的是(λ绿>λ红)()A．图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较长B．图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较长C．图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较短9.用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则()A．O到达a、b的路程差为零B．M、N到达b的路程差为λC．O到达a、c的路程差为4λD．M、N到达e的路程差为2λ11．某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于()A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B．没有安装滤光片C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强12．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是()A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动14.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示．双缝间的距离d＝3 mm.(1)若测量红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示．则可求出红光的波长λ＝________m.15．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0 cm，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条亮条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数x1＝________ mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条亮条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图己所示，则游标卡尺的读数x2＝________ mm，由以上已知数据和测量数据，可得该单色光的波长是________ mm.(保留2位有效数字)16．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，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：甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．17．在用插针法测定玻璃折射率的实验中，某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O点为圆心，10 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交线段OO′的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示．用刻度尺量得OB＝8 cm，CD＝4 cm，由此可得出玻璃砖的折射率n＝________.1．D 2.B 3.BD 4.A 5.D 6.AD 7.C 8.A9.BD11. AC 12.ABC14.解析 (1)要测量红光的波长，应用红色滤光片．由Δx ＝l dλ可知要想测λ必须测定双缝到屏的距离l 和条纹间距Δx .(2)由测量头的数据可知a 1＝0，a 2＝0.640 mm ，所以Δx ＝a 2－a 1n －1＝0.6404 mm ＝1.60×10－4 m ， λ＝d Δx l ＝3×10－3×1.60×10－40.70m ≈6.86×10－7 m.15.答案 0.3 9.5 6.1×10－4解析 由游标卡尺读数规则读出x 1＝0.3 mm ，x 2＝9.5 mmΔx ＝x 2－x 1n －1＝9.24 mm ＝2.3 mm λ＝Δx ·d l＝2.3×0.20750 mm ≈6.1×10－4 mm.16.答案 偏小 不变解析 用题图①测定折射率时，玻璃砖中折射光线偏折变大了，所以折射角增大，所测折射率减小；用图②测定折射率时，只要操作正确，折射率的测定值与玻璃砖的形状无关．17.答案 1.5解析 由题图可知sin ∠AOB ＝AB OA ，sin ∠DOC ＝CD OC ，OA ＝OC ＝R ，根据n ＝sin θ1sin θ2知，n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝102－824＝1.5.。
高考物理【选修3-4：光学】专练80题Word版含答案及解析
①该光在介质中发生全反射的临界角 ；
② 的长度 。（可能用到 或 ）
【答案】（1） =450（2）
（1）该单色光在玻璃和水中传播的速度
（2）水面形成的圆形光斑的半径（不考虑两个界面处的反射光线）
【答案】（1）
（2）
【解析】
试题分析：（1）由 得光在水中的速度为 ，光在玻璃中的速度为
（2）如图所示：光恰好在水和空气的分界面发生全反射时：
在玻璃与水的分界面上，由 得
则光斑的半径 。
考点：光的折射定律
D．双缝干涉时，根据 知，用a光照射得到条纹间距小，故D正确；
E．根据光路可逆知光线一定能从下表面射出，不会发生全反射，故E错误。
7、下列说法正确的是_____________。
A. 红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
B. 光纤通信是利用了光的全反射原理
C. 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，是光的干涉现象
由几何知识得：
由 得：
所以
【点睛】本题的解题关键是正确作出光路图，要知道当光从光密介质射入光疏介质时要考虑能否发生全反射，根据几何知识和折射定律求解入射角和折射角。
6、a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出，如图所示。则下列判断正确的是________
高考物理【选修
1、下列说法正确的是____
A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的折射的结果，这一现象叫做光的色散
【单元练】(必考题)高中物理选修1第四章【光】习题(答案解析)
一、选择题1．下列说法中正确的是（）A．紫光的波长比红光的波长大B．频率越高的电磁波在真空中传播速度越快C．光的偏振现象说明光是纵波D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理D解析：DA．紫光的波长比红光的波长短，A错误；B．所有电磁波在真空中传播速度都是8310m/s⨯，B错误；C．光的偏振现象说明光是横波，C错误；D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理，D正确。
故选D。
2．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，∠=，ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。
此玻璃的折射率为1.5。
P为一贴45ABC近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。
若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（）A．从BC边折射出一束宽度比BC边长度小的平行光B．从BC边折射出一束宽度比BC边长度大的平行光C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度D解析：D根据临界角公式1=sin Cn可知122C==<sin1.532所以C＜45°则光在BC面上发生全反射，光经BC面全反射后垂直AC面由ADC进入空气，折射角大于入射角，故所有从曲面ADC 射出的光线都向ADC 的中央方向偏折，如图所示屏上亮区宽度小于AC 边长度，又AB 边与AC 边长度相等，当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，一旦越过，折射光线的交点后，亮区渐渐变大。
故选D 。
3．某玻璃三棱镜的截面如图所示，其折射率为2，该三棱镜的AB 边竖直放置，60BAC ∠=︒，45B ∠=︒，当一束水平单色光照射在三棱镜AB 边上时，光在AC 边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）（ ）A ．30B ．45︒C ．60︒D ．75︒B解析：B【分析】 已知三棱镜的折射率为2，根据1sin C=n可求得全反射的临界角θ，判断出光在BC 边恰好发生全反射，作出光路图。
高中物理 选修3-4 第13章 光 单元综合试题(含答案解析)3
第13章光单元综合试题（含答案解析）3说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、本题共10小题，每小题4分，共40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.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.1.关于点光源的说法正确的是（）A.夜间我们看到的恒星都可以看作点光源B.发光的萤火虫一定能看作点光源C.发光的白炽灯泡一定不能看作点光源D.通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作点光源的解析本题考查点光源模型.点光源像质点一样是一个理想化模型，是把光源看作一个能发光的点.恒星离我们很远，可以看作点光源；萤火虫虽然小，但研究它自身大小范围内的光学问题时，不能看作点光源；研究的光学问题离灯泡很远时，可以把它看作点光源，但研究的光学问题离灯泡很近时，不能把灯泡看作点光源；通常我们用日光灯做光学实验时，是把它看作线光源的.故A正确.答案A2.关于光线的概念，下列正确的理解是（）A.光线是从光源直接发出的，是客观存在的B.光线的作用类似于电场线，但前者是具体的，后者是抽象的C.光线是用来表示光束传播方向的有向直线D.光束是真实存在的,光线是人为画上的解析本题考查对光线的理解.人们为了形象地研究电场，引入了电场线，但电场中并不真实存在“电场线”.同理，光线是人们为了研究光的传播而引入的物理模型，光在传播中并不存在“线”.光束是真实存在的，我们用光线表示光束时，光线的箭头表示光的传播方向.故正确选项为C、D.答案CD3.在我国古代学者沈括的著作《梦溪笔谈》中有如下记载：“若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东.”意思是说，若鹞鹰在空中飞翔，它的影子随鹞鹰而移动；如鹞鹰和影子中间被窗户孔隙所约束，影子与鹞鹰做相反方向移动，鹞鹰向东则影子向西移，鹞鹰向西则影子向东移.这里描述的是光的（）A.直线传播现象B.折射现象C.干涉现象D.衍射现象解析本题考查光的直线传播及形成的现象.前段鹞鹰的影子，是光沿直线传播形成的；后段所说的“影子”实际是鹞鹰经小孔所成的像，即小孔成像，这也是光直线传播形成的现象.故A正确.答案A4.傍晚，太阳从西边落下，在人们观察到日落的时刻（太阳刚落在地平线上），太阳的实际位置（）A.完全在地平线下方B.完全在地平线上方C.恰好落在地平线上D.部分在地平线上方，部分在地平线下方解析本题考查的是光线在大气层中的折射.由于太阳光从真空进入地球大气层时要发生折射，使我们看到的太阳位置比实际位置要高，因此当人们观察到太阳还在地平线上时，太阳的实际位置已在地平线以下.故正确选项为A.答案A5.光纤通信的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强.2008年北京奥运会将全部使用光纤通信,为各项比赛提供清晰可靠的服务.光导纤维由内芯和包层两层介质组成.下列说法正确的是( )A.光纤通信依据的原理是光的全反射B.内芯和包层的折射率相同C.内芯比包层的折射率大D.包层比内芯的折射率大解析本题考查光的全反射的应用.光纤通信依据的原理是光的全反射.A 对.为了使光在光纤内以全反射的方式传播,内芯的折射率应该比包层大,C 对.答案AC6.在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最浅的是 （ ）A.紫色球B.蓝色球C.红色球D.三个球同样深解析本题考查的是光的折射的一个推论，即视深公式.在视深公式h ′=hn 中，h ′为看到的深度，h 为实际深度，n 为折射率，因为水对紫光的折射率最大，所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A.答案A7.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的构造如图所示.下面说法中正确的是 （ ）A.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射解析本题考查全反射在生活中的应用.光线应该从右边入射，在左边两个直角边上连续发生两次全反射，利用全反射棱镜的原理使入射光线偏折180°.所以正确选项为C.答案C8.两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射,临界角分别为1θ、2θ,且1θ>2θ.1n 、2n 分别表示玻璃对这两种单色光的折射率,1v 、2v 分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度,则( )A. 1n <2n ,1v <2vB. 1n <2n ,1v >2vC. 1n >2n ,1v <2vD. 1n >2n ,1v >2v解析本题考查折射率与临界角、折射率与传播速度的关系.根据:sin θ=n 1,n =θsin 1.因1θ>2θ,故1n <2n ;又v =nc ,1n <2n ,所以1v >2v .只有B 正确. 答案B9.一束白光通过三棱镜后发生了色散现象,如图所示.下列说法正确的是 ( )A.玻璃对红光的折射率最小,红光的偏折角最小B.玻璃对紫光的折射率最小,紫光的偏折角最小C.红光在玻璃中的传播速度比紫光大D.屏幕上各色光在光谱上由上到下的排列顺序为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫解析本题考查介质对不同色光的折射率不同及不同色光在同一介质中的传播速度不同.实验表明,A 、D 正确,B 错.根据v =nc 知,C 正确. 答案ACD10.如左下图所示，AB 为一块透明的光学材料左侧的端面，建立直角坐标系如右下图，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小.现有一束单色光a 从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的 （ ）解析本题考查光的折射及全反射和微元思想.如图所示，由于该材料折射率由下向上均匀减小，可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时，射入上一层后折射角大于入射角，光线偏离法线.到达更上层的界面时，入射角更大，当入射角达到临界角时发生全反射，光线开始向下射去,直到从该材料中射出.故正确选项为D.答案D第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上.11.在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时，则1θ和2θ中为入射角的是 ；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是 ；从图线可知玻璃砖的折射率是 .解析本题考查测定玻璃折射率实验数据的处理及临界角的概念.1θ比2θ的正弦值大，所以1θ为入射角.由图线知玻璃砖的折射率为n =21sin sin θθ=1.50 则临界角的正弦值为sin C =5.111=n =0.67. 答案1θ 0.67 1.5012.如图所示,a 、b 两束平行单色光从空气射入水中时,发生了折射现象.由光路图可以看出,a 光的折射率比b 光 ,a 光在水中的传播速度比b 光 .若两平行光束由水射向空气,随着入射角的增大, 光先发生全反射.解析本题考查折射率、临界角及折射率与速度的关系.由图可知,a 光的折射角大,a 光的折射率比b 光小,故a 光在水中的传播速度比b 光大;由sin C =n 1知,b 光的折射率大,临界角小,故随着入射角的增大,b 光先发生全反射.答案小 大 b13 .1027 m 这个距离通常称为 ，它是人类所能观察到的宇宙的最大半径.若一光线刚进入哈勃太空望远镜的视野，则它传播到太空望远镜处约用 年.解析本题考查哈勃太空望远镜的作用和光的传播速度.答案哈勃半径1×111014.一束光从某介质射向真空，当入射角为θ时，折射光恰好消失.已知光在真空中的传播速度为c ,则此光在该介质中的传播速度为 .解析本题考查临界角及折射率.由临界角的概念，知sin θ=n 1 又n =vc 由以上两式解得，此光在介质中的传播速度为v =c sin θ.答案c sin θ15.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A 城阳光与铅直方向成7.5°角下射，而在A 城正南方，与A 城地面距离为L 的B 城，阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球上的太阳光可视为平行光.据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R = .解析本题设计新颖，灵活考查了光的直线传播.关键是作出示意图，示意图如图所示.由题意得L =2πR ×3607.5 可得R =π24L . 答案π24L 三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位. 16.（8分）在一个半径为r 的圆形轻木塞中心插一大头针，然后把它倒放在液体中，调节大头针插入的深度，当针头在水面下深度为d 时，观察者不论在液面上方何处，都刚好看不到液体下方的大头针.求液体的折射率.解析本题考查光的全反射.观察者在水面上任何位置都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射.由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得sin C =22d r r+又sin C =n1 由以上两式解得液体的折射率为n =rr 22d +. 答案rr 22d + 17.(10分)如图所示,一等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC =d ,一束单色光以60°的入射角从AB 侧面的中点入射,折射后从侧面AC 折射出.已知三棱镜的折射率n =26,单色光在真空中的光速为c ,求此单色光通过三棱镜的时间.解析本题考查光的折射.(1)单色光在AB 面上发生折射,光路如图.根据折射定律:n =αsin 60sin ︒,n=26 由以上两式得:α=45°.(2)因α=45°,故光在棱镜内传播的路径DE 与BC 平行,且DE =21BC =21d . (3)光在棱镜中的速度:v =n c =62c 所以,t =vDE =c d 46. 答案cd 46 18.（10分）（激光液面控制仪）如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光AO 以入射角i 照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s 的距离射到B '点，则液面是升高了还是降低了？变化了多少？解析本题考查学生利用所学知识解决实际问题的能力.因反射的光点B 右移到B '，所以液面降低.但因入射的激光束方向不变，所以液面降低后的入射角不变，光路图如图.由几何关系知，四边形OM B 'B 是平行四边形，OM =B 'B =s ,三角形NO O '是直角三角形.设液面降低的高度是h ，则h =NO ·cot i =2s ·cot i =2cot i s 即液面降低的高度是s cot i /2.答案降低s cot i /219.（12分）为从军事工事内部观察外面的目标，在工事壁上开一长方形孔,如图所示.设工事壁厚d =34.64 cm ，孔的宽度L =20 cm ，孔内嵌入折射率n =3的玻璃砖.（1）嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？（2）要想使外界180°范围内的景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析本题为光的折射和全反射在军事上的应用，应作出光路图，利用光学规律和几何关系解答.（1）光路图如图所示，由折射定律得n =21sin sin θθ 由几何关系得sin 2θ=22d L L+由以上两式解得1θ=60°2θ=30°则视野的最大张角为θ=21θ=120°.(2)为使外界180°范围内的景物全被观察到，则当1θ=90°时, 2θ=30°应是光线在该玻璃砖中的临界角,即sin30°=n '1 解得玻璃砖的折射率应为n '=2.答案（1）120° (2)2。
高二物理选修4《光学、电磁场和电路分析》练习题及答案
高二物理选修4《光学、电磁场和电路分
析》练习题及答案
1. 光学题目
1.1. 问题：一束光从空气射入玻璃，其入射角为45度。
如果玻璃的折射率为1.5，计算反射角和折射角。
答案：根据斯涅尔定律，反射角等于入射角，折射角由正弦关系计算得出，折射角约为29.1度。
1.2. 问题：一束光通过凹透镜聚焦。
如果物距为30厘米，凹透镜的焦距为10厘米，计算像距和放大率。
答案：根据薄透镜公式，1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
代入数值计算，得到像距为20厘米，放大率为2。
2. 电磁场题目
2.1. 问题：一根长直导线通电，产生的磁场强度如何随距离变化？
答案：根据安培定律，距离直线导线越远，磁场强度越弱。
2.2. 问题：一个平行板电，两板间的电场强度如何随距离变化？
答案：根据电场的定义，两平行板间的电场强度与距离成反比
关系。
3. 电路分析题目
3.1. 问题：一个由电阻、电容和电感串联的电路，如何计算电流？
答案：根据欧姆定律和基尔霍夫定律，可以通过计算电路中的
总电阻，以及应用电压和总电阻的关系计算电流。
3.2. 问题：一个并联电路中，两个电阻的等效电阻如何计算？
答案：在并联电路中，两个电阻的等效电阻可以通过公式1/R
= 1/R1 + 1/R2 计算得出。
以上是《光学、电磁场和电路分析》的一些练题及答案，希望
能对您的研究有所帮助。
新人教版高中物理选修一第四章《光》测试题(含答案解析)(2)
一、选择题1．(0分)[ID ：127982]光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。
如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L ，它的玻璃芯的折射率为1n ，外层材料的衍射率为2n ，光在空气中的传播速度为c ，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t ，则下列说法中正确的是（ ）A ．1122n Ln n t n C >=，B ．21122n Ln n t n C >=，C ．1122n Ln n t n C=<，D ．21122n Ln n t n C<=，2．(0分)[ID ：127975]彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。
彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L 由左侧射入水滴，a 、b 是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a 、b 是单色光）。
下列关于a 光与b 光的说法正确的是（ ）A ．水滴对a 光的折射率小于对b 光的折射率B ．a 光在水滴中的传播速度大于b 光在水滴中的传播速度C ．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a 光相邻的亮条纹间距小于b 光的相邻亮条纹间距D ．a 、b 光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长3．(0分)[ID ：127964]如图所示，在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四个灯泡，一人站在这四盏灯斜上方离水面有一定距离处观察，他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是（ ）A．红光B．黄光C．蓝光D．紫光4．(0分)[ID：127957]如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c进入空气，则下列说法中错误的是（）A．在水中a光的临界角比b光的临界角大B．在水中a光的速度比b光的速度大C．a光的频率比b光的频率大D．b光的折射率比a光的折射率大5．(0分)[ID：127956]如图所示，三角形ABC 为某透明介质的横截面，O 为BC 边的中点，∠BAO 为θ。
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物理选修光学试题及答案详解Prepared on 22 November 2020光学单元测试一、选择题（每小题3分，共60分）130°，则入射角等于（）°°°°2．红光和紫光相比，（）A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小3．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。
设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b，a、b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b，则（）A．n a>n b B．n a<n b C．v a>v b D．v a<v b4．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2。
用n1、n 2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度（）A . n l＜n2、v1＜v2＜n2、v1>v2>n2、v1＜v2 >n2、v1>v25．如图所示，一束细的复色光从空气中射到半球形玻璃体球心O点，经折射分为a、b两束光，分别由P、Q两点射出玻璃体。
PP’、QQ’均与过O点的界面法线垂直。
设光线a、b在玻璃体内穿行所用时间分别为t a、t b，则t a: t b等于（）（A）QQ’:PP’ （B）PP’:QQ’（C）OP’:OQ’ （D）OQ’:OP’6．图示为一直角棱镜的横截面，︒=∠︒=∠60,90abcbac。
一平行细光束从O 点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n=2，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）A．从ab面射出B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交D．从bc面射出，且与bc面垂直7．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。
已知a光的频率小于b光的频率。
下列哪个光路图可能是正确的（）8．如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（）Ａ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小Ｂ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大Ｃ．玻璃对红光的折射率比紫光大Ｄ．玻璃中紫光的传播速度比红光大9．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（）b caoA.光的折射现象、色散现象B.光的反射现象、干涉现象C.光的衍射现象、偏振现象D.光的直线传播现象、光电效应现象 10．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．光纤通信利用光作为载体来传播信息 Ｂ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 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11．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。
为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d /n ，其中n >1。
已知普朗克常量h 、电子质量m 和电子电荷量e ，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（ ）A 222med h n B 313222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛e n h md C 2222men h d D 2222med h n12．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m=1．67x10—27kg ，普朗克常量h=6．63x10—34J ·s ，可以估算德布罗意波长λ=1．82x10-10m 的热中子动能的数量级为（ ）(A)10—17J (B)10—19J (C)10—21J (D)10—24 J13．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为υ0，A 当用频率为2υ0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B 当用频率为2υ0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h υ0C 当照射光的频率υ大于υ0时，若υ增大，则逸出功增大14． 水的折射率为n ，距水面深h 处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为h tan(arc sinn 1) h tan(arc sin n) h tan(arc cos n 1) h cot(arc cos n)15. 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜，下列说法中正确的是（ ）A 、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射B 、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射C 、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射D 、电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射16．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。
下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（A ）牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的． （B ）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性． （C ）麦克斯韦预言了光是一种电磁波． （D ）光具有波粒两象性性．17．空气中两条光线 a 和 b 从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如 图 1所示。
方框内有两个折射率 n=的玻璃全反射棱镜。
图 2给出了两棱镜四种放 置方式的示意图，其中能产生图 1效果的是18．两束不同频率的单色光a 、b 从空气射入水中，发生了图所示的折射现象（α>β）。
下列结论中正确的是 A ．光束b 的频率比光束a 低B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小D ．若光束从水中射向空气，则光束b 的临界角比光束a 的临界角大19．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为c b a λλλ>>.用b 光束照射某种金属时，恰能发生光电效应.若分别用a 光束和c 光束照射该金属，则可以断定 光束照射时，不能发生光电效应 光束照射时，不能发生光电效应 光束照射时，释放出的光电子数目最多光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小 20.△OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面。
a 、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM 、ON 上反射和折射的情况如题20图所示，由此可知 A.棱镜内a 光的传播速度比b 光的小 B.棱镜内a 光的传播速度比b 光的大 光的频率比b 光的高光的波长比b 光的长题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案二、计算题（共40分）21．人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律。
请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律已知锌的逸出功为eV 34.3，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为s m /106，求该紫外线的波长λ（电子质量kg m e 311011.9-⨯=，普朗克常量s J h ⋅⨯=-341063.6，J eV 191060.11-⨯=）22．如图所示，一路灯距地面的高度为h ，身高为l 的人以速度v 匀速行走．(1)试证明人头顶的影子做匀速运动； (2)求人影长度随时间的变化率。
23．如图所示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率n =2的透明液体，容器底部正中央O 点处有一点光源S ，平面镜MN 与底面成45°角放置，若容器高为2dm ，底边半径为（1+3）dm ，OM = 1dm ，在容器中央正上方1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺，求光源 S 发出的光线经平面镜反射后，照射到刻度尺的长度。
（不考虑容器侧壁和液面的反射）24．一种用于激光治疗的氦分子激光器，输出波长的激光，激光脉冲的时间约为10 -9s，输出脉冲时的功率为106W，每秒输出的脉冲个数是100个。
（1）这种激光的频率是多少属于电磁波谱中的哪个波段（2）这种激光器的平均输出功率是多少25．如图所示，透明介质球球心位于O，半径为R，光线DC平行于直径AOB射到介质的C点，DC与AB的距离H=3R/2，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，并算出介质的折射率。
26．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜．试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域．(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹．写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式．答案：题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B AD B A BD B B C AD 题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D C AB A A BCD B C A BD21．3．23*10-7m22、(1)设t＝0时刻，人位于路灯的正下方O处，在时刻t，人走到S处，根据题意有OS＝vt ①过路灯P和人头顶的直线与地面的交点M 为t时刻人头顶影子的位置，如图l所示，OM 为头顶影子到0点的距离．由几何关系，有解式①、②得。
因OM 与时间t成正比，故人头顶的影子做匀速运动。
(2)由图l可知，在时刻t，人影的长度为SM，由几何关系，有SM=OM－OS ③由式①～③得因此影长SM与时间t成正比，影长随时间的变化率。
解：光路如图，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=isin i= H/R =3R/2R = 3/2i=600，折射角r = i/2 = 300sin r= 1/2折射率 sin i/ sinr = 323、解：作图找出发光点S在平面镜中的像点S’，连接S’M延长交直尺于H 点，MH沿竖直方向，连接S’P，在RtΔPR S’中，R S’=3dm ， PR=3 dm ，∴∠ r =300 由折射定律可得：sin i/sin r = n 解得sin i = 2/2 ，∠i = 450，刻度尺上被照亮的范围QH = 1 dm+ 3dm = （1+3）dm24、解：（1）f= c/λ= 3×108 / ×10-9 HZ=×1014 HZ ，属于紫外线（2）P=100×10-9×106W=。