高中物理专题复习选修3-4
光单元过关检测
考试范围：光的折射、全反射；满分：100分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明 评卷人 得分 一、单选题
1．如图3－19所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则圆弧AB上有光透出部分的弧长为________。（ ）
图3－19
1
A.πR 61
C.πR 3
2．高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上的字特别醒
1B.πR 4D.5
πR 12
目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图3－16所示，反光膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为3，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是________。（ ）
图3－16
A．60° C．30°
3．（2014·浙江五校联考）如图3－15所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°，一束平行于角平
分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰好平行于OB，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是________。
B．45° D．15°
图3－15
A.3，不能发生全反射 C.
B.3，能发生全反射 D.
23
，能发生全反射 3
23
，不能发生全反射 3
4．如图所示，A、B、C为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射
入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（ ）
A．在真空中，a光光速大于b光光速 B．在真空中，a光波长大于b光波长
C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间
D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
5．0×10－7～7.69×10－7m.
A、D选项在此范围之外，应首先排除掉． 根据公式δ＝
nλ
（n为整数）可知，n为偶数的地方出现亮条纹，n为奇数的地方2
出现暗条纹．因此n＝4时，出现距中心条纹的第二条亮纹，所以A点到两条缝的光程差
6×10－7
δ＝4×m＝12×10－7m 2要想出现暗条纹，n需取奇数才行． 当入射光波长为4.8×10－7m时，
－74.8×10
12×10－7m＝nm，n＝5为奇数， 2
所以A点出现暗条纹，B选项正确． 当入射光波长为4.0×10－7m时，
－74.0×1012×10－7m＝nm，n＝6为偶数， 2
所以A点出现亮条纹，C选项错误． 答案：B
6．
7．（2011·浙江高考）“B超”可用于探测人体内脏的病变状况．如右图所示是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为
sinθ1v1
＝（式sinθ2v2
中θ1是入射角，θ2是折射角，v1，v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知v2＝0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为（ ）
9dsini
A. 2100－81sin2id81－100sin2iC.
20sini
d81－100sin2iB. 10sinid100－81sin2iD. 18sini
π
8．如图所示，平面镜MN以ω＝ rad/s的角速度绕垂直于纸面且过O点的轴转
3动. AB为一段圆弧形屏幕，它的圆心在O点，张角为60°.现有一束来自频闪光源的细平行光线，从一个固定方向射向平面镜的O点上，当光源每秒闪12次时，平面镜每转一周屏幕AB上出现的光点数最多可能是（ ）
A．3个 C．12个
B．6个 D．24个
评卷人 得分 二、多选题
9．光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知________。（ ） A．折射现象的出现不能说明光是纵波 B．光总会分为反射光和折射光
C．折射光与入射光的传播方向可能是相同的 D．光的反射光线、折射光线与入射光线不可能同线
10．（2013·丹阳模拟）如图3－14为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，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，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线________。
图3－14
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
11．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的 C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时的间距小 D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
12．如图所示，一束细光线a射到Ⅰ、Ⅱ两种介质的界面后，反射光束只有b，折射光束只有c.下列说法正确的是（ ）
A．若a是复色光，则b、c都一定是复色光 B．若a是单色光，则b、c都一定是单色光 C．若b是复色光，则a、c都一定是复色光 D．若b是单色光，则a、c都一定是单色光
评卷人 得分 三、计算题
13．(2014·河南三市联考)如图3－24所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其
顶角θ＝30°，P为垂直于直线光屏。现一宽 度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在光屏P上形成一条光带，已知棱镜的折射率为3，AB的长度为d，求光屏P上形成的光带的宽度。
图3－24
14．(2013·宝鸡检测)如图3－23所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点A。现将一块上下两
面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点P′与原来相比向左平移了3.46 cm ，已知透明体对光的折射率为3。
图3－23
(1)透明体的厚度为多大？
(2)光在透明体里运动的时间多长？
评卷人 得分 一、单选题
1．ABC
解析：解析：选B 作出如图所示的几何光路图，其中N点为从O点入射的折射光线，故圆弧NB段没有光线从AB圆弧射出，由折射定律
sin i
＝n可知sin r
sin 45°
＝2，即∠BON＝30°。若在圆弧AB上的M点，折射光线发生了全
sin ∠BON
1
反射，由sin C＝可得C＝45°，由几何关系则有∠AOM＝90°－45°－30°＝
n15°，所以圆弧AB上有光透出的长度为s＝
．
A
45°1
×2πR＝πR，正确选项为B。360°4
解析：解析：选A 设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示。因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i＝2θ，根据折射定律有3，所以θ＝30°，i＝2θ＝60°。
．
A
sin isin 2θ
＝＝sin θsin θ
解析：解析：选A 画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示，由图可知，介质的折射率n＝
sin 60°131
＝3；因为sin 30°＝＜＝＝sin C，所以
sin 30°23n
折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，选项A正确。
．
A
D
解析：解析：因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折c
射率na>nb，a光的频率νa>νb，光在真空中的传播速度相等，A错误；由λ＝得
νcs1
B错误；由v＝和t＝v得C正确；根据sinC＝得D错误． nn答案：C
．
无
6． 7．AD
解析：解析：画出波的传播示意图，如图所示，则有0.9sini.由几何关系得tanβ＝d
d
，即2h
0.9sini1－?0.9sini?2
siniv11
＝＝，得sinβ＝sinβv20.9d
，所以h＝2h
＝
100－81sin2i
，选项D正确． 18sini
答案：D
．
A
D
π2π
解析：解析：由ω＝rad/s可知平面镜转动周期T＝＝6 s. 反射光线射在AB
3ω上，反射光线角度变化60°，由于入射光线的方向不变，则平面镜只转30°，所需时间为个． 答案：B
1
T＝0.5 s．光源每秒闪12次，则AB上出现的光点数最多可能为612
评卷人 得分 二、多选题
．AD解析：解析：选AC 光属于电磁波，是一种横波，另外光的折射现象的出现不能说明光是纵波，故A选项正确；当光从光密介质射向光疏介质，且入射角足够大时，会在分界面处发生全反射现象，此时只有反射光线而折射光线消失，故B选项错误；当光垂直射到两种不同介质的分界面时，折射光线与入射光线的传播方向是相同的，光的反射光线、折射光线与入射光线同线，故C选项正确，D选项错误。
．
A
D
解析：解析：选BD 由棱镜材料的折射率n＝2可知，全反射临界角为45°，平行细光束在ab面上入射角为60°，大于临界角，发生全反射，反射光在ac面上入射角为30°，小于临界角，既有反射又有折射，光线在bc面上垂直出射，选项B、D正确。
．
A
D
解析：解析：要想产生干涉现象，必须有两列相干光源．在皂膜干涉中，薄膜前后两个表面反射的光正好是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以A选项正确．肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是变化的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的，所以B选项错误．
波长越短的光波，对同一个装置，干涉条纹越窄．绿光的波长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹的间距比黄光照射时的间距小，C选项正确．
出现明、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强，从而形成亮条纹．对暗条纹也是一样道理．竖直的肥皂膜，其厚度相等的位置在同一水平面上，因此干涉条纹基本上是水平的，所以D选项错误． 答案：AC
．
A
D
解析：解析：光射到两种介质界面上，一定有反射，但不一定有折射；不同频率的光入射角相同时，折射角一定不同．若a是复色光，b一定是复色光，而折射光线只有c，c一定是单色光，而且只有这种频率的光发生了折射，其余频率的光都发生了全反射．若b是复色光，说明a是复色光，但c只能是单色光．若b是单色光，说明a一定是单色光，因此c也一定是单色光． 答案：BD
评卷人 得分 三、计算题
13．解析：如图所示，图中θ1和θ2为AC面上入射角和折射角，根据折射定律，n＝
sin θ2，θ1＝θ， sin θ1
设出射光线与水平方向成α角，则θ2＝θ1＋α，tan α＝
C1C2AC2
，
AC2＝BC＝ABtan θ， 联立解得：C1C2＝d/3。 则光屏P上形成的光带的宽度为 A′C′＝CC1＝d－C1C2＝2d/3。 答案：2d/3
光的波动性__电磁波__相对论
14．解析：(1)由n＝得β＝30°
sin α
， sin β
设透明体的厚度为d，由题意及光路有2 d tan 60°－2 d tan 30°＝Δs 解得d＝1.5 cm
c(2)光在透明体里运动的速度v＝ n光在透明体里运动的路程s＝2
d
cos β
2×1.5×10－2×3s2dn
故光在透明体里运动时间t＝v＝＝ s＝2×10－10
ccos β3
3×108×
2s。
答案：(1)1.5 cm (2)2×10
－10
s
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