物理选修3-4第四章《光的折射与全反射》单元测试

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．假设在地球表面不存在大气层，那么白昼时间将会（ ） A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定

2．关于日食和月食,以下说法正确的是（ ） A．在月球的本影区里能看到日全食 B．在月球的半影区里能看到日偏食

C．在月球进入地球的半影区时,可看到月偏食 D．在月球全部进入地球的本影区时,可看到月全食 3．对下列自然现象描述正确的是（ ）

A．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中．同样，在沙漠中也能观察到同样的现象

B．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影．同样，在海面上也能观察到同样的现象

C．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影

D．在海面上，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影．在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中

4．如图所示，一细束红光与一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一点M．若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是 （ ）

A． n1＜n2，a为蓝光，b为红光 B． n1>n2，a为蓝光，b为红光

C．a光在玻璃中的传播速度比b光大 D．a光在玻璃中的传播速度比b光小 5．用薄玻璃片制成一个密闭而中空的三棱镜放入水中,当一束白光从其一个侧面斜射入并通过三棱镜时,下述正确的是 （ ）

A．各色光都向顶角偏折 B．各色光都向底角偏折 C．紫光的偏向角比红光小 D．紫光的偏向角比红光大

6．潜水员在折射率为2的海水下h深处，向上观察水面，能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S的区域内．关于圆面积S和深度h的关系，正确的说法是（ ）

A．S与水深h成正比 B．S与水深h成反比

C．S与水深h的平方成正比 D．S与水深h的平方成反比 7．用相同玻璃制成的厚度为a的正方体A和半径为r=a的半球体B放在报纸上,半球体的凸面向上．从正上方分别观察A、B中心处报纸上的文字,下面的观察记录,哪一项是正确的（ ）

A．A中的字比B中的高 B．B中的字比A中的高 C．A、B中的字一样高 D．无法比较

8．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯．在晚上观察不同颜色的彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是 （ ）

A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小 B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小 C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大 D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大

9．一束复色光由空气射到一块平行玻璃砖上,经两次折射后分成两束单色光a、b．已知a光在玻璃中的传播速度比b光大,则下列哪个光路图是正确的（ ）

10．如图所示，用透明材料做成一长方体形的光学器材，要求

从上表面射入的光线能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足（ ）

A．折射率必须大于2 B．折射率必须小于2 C．折射率可取大于1的任意值 D．无论折射率是多大都不可能

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或按题目要求作图． 11．公路交通标志牌是由基板和附着在基板上的反光膜组成,反光膜一般由镀在玻璃微珠上的银层组成,夜间能将汽车射来的灯光反射回去,使司机看清交通标志．交通标志牌的结构示意图如下,这种交通标志牌的原理是 ．

12．如图所示是一块用折射率n=2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，∠aOc=60°．当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的．那么黄亮部分的弧长为．

13．一半圆形玻璃砖，玻璃的折射率为3，AB为其直径，长度为D，O为圆心，一束宽度恰等于玻璃砖半径的单色平行光束垂直于AB从空气射入玻璃砖，其中心光线P通过O点，如图所示．M、N为光束边界光线．则M、N射出玻璃砖后的相交点距O点的距离为 ．

14．在日落很久以后，常能在高空中看到明亮的人造卫星．有一颗在地球赤道上方飞行的人造卫星，日落2 h后仍能在正上方看到它，它的最低高度（地球半径为6．38×10m)为

． 15．某同学在测一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上画一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2,在另一侧按正确方法再插两枚大头针P4，移去大头针和圆形玻璃后，得3和P图如下：

（1）从P3和P4一侧观察时，P1、P2、P4应满足的3、P关系为 ；

（2）完成光路图，并标明入射光线、玻璃内传播的光线、出射光线；

（3）用α和β表示出光线从玻璃射入空气时的入射角和折射角，并用它们表示出玻璃的折射率为 ．

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)如右图所示,平面镜MN绕垂直于纸面的轴以角速度ω=

62π rad/s匀速转动,AB3为一段圆心在O点的圆弧形屏幕,弦角∠AOB=60°．有一束来自频闪光源的平行光束通过狭缝S射向平面镜MN上的O点,已知光源每秒闪动12次,则屏幕AB上每秒内出现的光斑次数最多是多少?

17．（10分）湖边有一高塔，两同学不登塔而估测出了塔高．他们有两只小船、几只浮标和长卷尺．请简述他们的测量原理、步骤和需要测量的物理量，并用所测的物理量表示塔高．

18．（10分）光导纤维长l，其折射率为n，光从一个端面进入，从另一端面射出，光在光纤中运动的最长时间是多少？

19．（12分）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象．在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路．一束细光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d．水的折射率为n．

（1）在图上画出该束光线射入水珠内，经一次反射后，又从水珠中射出的光路图；

（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度．

参考答案

1． 解析本题考查太阳光线在大气层中的折射．由于地球大气层对太阳光线的折射，当人们看到太阳位于地平线上时，太阳的实际位置在地平线以下，因此假设地球表面不存在大气层时，白昼时间将会变短．故正确选项为B。

2． 解析本题考查日食和月食形成的原因。

从图甲可以看出,在月球的本影区①里,太阳的光线不能到达,故在①区里可以看到日全食;在月球的半影区②里,有部分太阳光线到达,故在半影区②里可以看到日偏食,A、B项是正确的．在月球的半影区③里,只有太阳边缘的光线能射到,故在③区里能看到日环食．由图乙可以看到,当月球进入地球的半影区a、c时,由于仍有部分光线射到整个月球,

整个月球仍是亮的,故在地球上不会看到月食,只有当月球一部分进入地球的本影区b时,才可看到月偏食．在月球全部进入地球的本影区时,才可看到月全食,C错D对

答案ABD。

3． 解析本题考查两种不同的全反射现象。

夏天海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折射率也大，远处景物发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以至于发生全反射．人们逆着光线看去，就会看到远处景物悬在空中．夏天沙漠里接近沙面的空气温度高，因而密度比上层的小，折射率也小，远处景物射向地面的光线进入折射率小的下层热空气层时被折射，入射角不断增大，也能发生全反射．人们逆着反射的光线看去,就会看到远处景物的倒影．故C正确。

4． 解析本题考查光的折射．由光路图可知,a光线经三棱镜折射后的偏折角大,因此a光的折射率较大,所以a光为蓝光,b光为红光, n1

c,a光的折射率比b光n大,所以a光在玻璃中的传播速度比b光小,故D正确。

5． 解析光在两介质中传播发生折射时,如果从光密介质传到光疏介质,入射角小于折射角;如果从光疏介质传到光密介质,入射角大于折射角．所以可判断出在水中光通过中空三棱镜后,各色光都向顶角偏折,并且紫光的偏向角最大,所以A、D正确。

6． 解析本题考查光的全反射．由题意可知最大入射角为90°，此时折射角等于临界角，

sinC=

12则∠C=45° ?n222如图所示，可知R=h 所以S=πR=πh．

由上式可知正确选项为C。

7． 解析本题考查折射成像．光路图如图所示．图甲中的字P发出的光线PD垂直界面射出,方向不变;光线PC射出时,偏离了原来的方向,两条折射光线反向延长线的交点P?,就是人眼看到的字的位置．所以A中看到的字比实际位置高．B中的字P发出的光线都沿半径方向,即沿法线方向射出,传播方向不变,故在B中看到的字位置不变．A对