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第四章 光及其应用--素养形成性达标训练卷
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（23-24高二下·广东广州·期中）下列关于光的说法正确的是（ ）
A．图甲中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的折射现象
B．图乙中，激光切割主要利用了激光的相干性
C．图丙中，双螺旋结构的发现利用了衍射图样
D．图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的干涉现象
2．（23-24高二下·广东深圳·阶段练习）如图，一同学用侧面开孔的透明塑料瓶和激光器演示“水流导光”实验。瓶内装有清水。水从小孔中流出后形成了弯曲的水流。让激光水平射向小孔，发现激光束并没有完全被限制在水流内传播，下列操作有助于光束更好地沿水流传播的是（ ）
A．增大激光强度
B．改用频率更大的激光
C．改用波长更长的激光
D．改用折射率更小的液体
3．（23-24高二下·北京·期中）某位同学用下面的方法测量某种液体的折射率。如图所示，他在一个烧杯中装满了某种透明液体，紧贴着杯口竖直插入一根直尺AB，眼睛从容器边缘的P处斜向下看去，观察到A经液面反射所成的虚像恰好与B经液体折射形成的虚像重合。他读出直尺露出液面的长度AC、没入液体中的长度BC，量出烧杯的直径d。由此求出这种透明液体的折射率为（ ）
A． B． C． D．
4．（23-24高二上·广东深圳·期末）一束复色光由空气斜射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光、，已知光的折射率小于光的折射率，下列光路图正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．（23-24高二下·甘肃临夏·期末）图甲为发光二极管，其发光帽是一个透明体。为简化问题，设它由一个半径为R的半球体与一个半径为R的圆拄体组成，过半球球心的纵截面如图乙所示，若二极管的发光部分视为点光源且位于圆柱体内轴轴线上与半球球心相距R的O点，光线恰好能从半球体的全部表面射出，不考虑光线在透明体内反射。则透明体的折射率为（ ）
A． B． C．2 D．
6．（24-25高二上·广东深圳·阶段练习）光的干涉现象在生活中有许多应用。图甲所示是利用干涉现象检查平面平整度的装置，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变疏
C．若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检查的平面在此处出现了凸起
D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，单色光从上方竖直射下，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的同心圆环
7．（24-25高二上·广东深圳·阶段练习）固定的半圆形玻璃砖横截面，O点为圆心，为直径MN的垂线。一足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大θ角，当时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则（ ）
A．玻璃砖对A光的折射率比对B光的小
B．A光在玻璃砖中传播速度比B光的小
C．时，反射光和折射光在光屏上总共形成1个光斑
D．时，反射光和折射光在光屏上总共形成2个光斑
8．（24-25高二上·全国·课后作业）旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角称“旋光角”，与糖溶液浓度有关，测量值与标准值比较能确定含糖量。如图，自然光源S与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则（ ）
A．O处光强减弱
B．O处光强不变
C．B转一角度使O处光强最强，B转过角度
D．A转一角度使O处光强最强，A转过角度
9．（23-24高二下·湖北·期中）利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板（样板）放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的左端垫薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时可观察到图乙或图丙的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．当稍向左移动图甲中的薄片时，条纹间距会变小
B．干涉条纹是样板的上下两个表面的反射光干涉形成的
C．当换用频率更低的单色光照射时，条纹间距变大
D．图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的
10．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图是由折射率的材料制作的光学器件的切面图，内侧是O以为圆心，R为半径的半圆，外侧为矩形，其中。一束单色光从BC的中点射入器件，入射角为α，满足，光线进一步射到内侧圆面时恰好发生全反射，不计光线在器件内的多次反射，已知光在真空中的速度为c。则（ ）
A．光线在折射后的折射角为 B．光在器件中的传播速度
C．光在器件中传播的时间 D．内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线恰好垂直
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（6分）（23-24高二下·广东汕尾·期末）在利用 “插针法” 测定玻璃砖的折射率实验中， 如图甲所示， 实验时， 先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，贴着玻璃砖前后两个面在纸上描点后画出直线 和 ，然后在白纸上竖直插上两枚大头针 。
(1)准备插第三枚大头针时，应在 （选填 “ ” 或 “ ”）侧观察；
(2)插第三枚大头针时，这枚大头针______；
A．挡住 的像即可
B．挡住 的像即可
C．应同时挡住 和 的像
(3)插完所需的大头针，补全光路。 图乙为光路的一部分， 均为光路上的点，分别过 作直线 的垂线，垂足分别为 ，测得 ， ，则玻璃砖的折射率
12．（9分）（23-24高二下·广东·期末）某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时，光源正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)该同学在测量相邻亮条纹的间距△x时，并不是直接测量某相邻亮条纹的间距，而是先测量多个亮条纹的间距再求出Δx。下列测量采用了类似方法的有___________
A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
(2)该同学转动手轮，使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示：然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数，如图丙所示为 mm，求得相邻亮纹的间距△x为 mm（计算结果保留三位有效数字）。
(3)若相邻亮条纹的间距为Δx、单缝与屏的距离为Δx，双缝与屏的距离为L ，单缝宽为d ，双缝间距为d ，则光的波长用上述部分物理量可表示为
(4)关于此实验，下面几种说法正确的是___________
A．仅撤掉滤光片，光屏仍能观察到干涉图样
B．仅将单缝移近双缝，光屏上观察到的条纹数变少
C．单、双缝相平行，两缝与光屏上的条纹相垂直
D．仅撤掉双缝，在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
13．（8分）（2024高二·全国·专题练习）如图所示，自行车的尾灯虽然本身不发光，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，用以警示后面车上的司机；在夏天晴天高温下，从车内会看到远处的沥青路面像是有一摊“水”，而实际上路面是没有水的。请思考上述现象是什么原理？
14．（13分）（23-24高二下·湖北·阶段练习）为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔。假定坦克壁厚20cm，孔左右两边的距离为30cm。孔内安装一玻璃，厚度与坦克壁厚相同，ABCD为玻璃的截面，如图所示。用一束激光从A点与水平方向成37°射入玻璃，恰好从CD边中点射出，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s。求：
（1）光线在玻璃中由A点传播至CD边中点所需的时间；
（2）坦克内的人从AB中点向外观察能看到的外界角度范围。
15.（18分）（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示，现有一块玻璃砖，上半部分为半圆形，半径为R，下半部分为等腰直角三角形，∠ACB=90°，O点为上半部分的圆心，M为上半部分边界上一点，MO连线与AO的夹角为30°。一束光线从M点在纸面内沿着与AC垂直的方向射入玻璃砖，已知玻璃砖的折射率为。求：
(1)光线在M点的折射角；
(2)光线在玻璃砖表面射出的位置。
答案和解析
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B D C A B B ACD CD AC
1．C
【详解】A．图甲中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，选项A错误；
B．激光频率单一，相干性非常好；平行度高；激光的强度大，亮度高，激光切割是利用了激光的能量集中性，故B错误；
C．图丙中，DNA双螺旋结构的发现利用了衍射图样；X射线衍射技术极大地推动了DNA结构的研究进程，富兰克林对DNA进行了X射线衍射分析并获得了高清图象，沃森和克里克利用了查哥夫关于碱基含量的研究数据，进而修正并构建了正确的DNA双螺旋结构模型，故C正确；
D．图丁中，戴特制的眼镜观看立体电影，是利用了光的偏振现象，选项D错误。
故选C。
2．B
【详解】若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光在液体内发生全反射现象，根据全反射的临界角满足
可知应该增大折射率或则增大激光束的入射角。
A．增大激光强度，不能改变液体的折射率或激光束的入射角，现象不会改变，故A错误；
B．改用频率更大的激光，即改用折射率更大的激光就有助于光速更好的沿液流传播，故B正确；
C．改用波长更长的激光，则频率变小，即改用折射率更小的激光，临界角变大，更不容易发生全反射，故C错误；
D．若改用折射率更小的液体，临界角变大，更不容易发生全反射，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】如图所示
根据几何知识可得
，
所以透明液体的折射率为
故选D。
4．C
【详解】根据题意，由折射定律可知，光线经平行平面玻璃砖两次折射后，出射光线与入射光线平行，光从玻璃砖上表面进入玻璃砖时，折射角小于入射角，由于光的折射率小于光的折射率，则光的折射角大于光的折射角，即在玻璃砖内光在光的右侧。
故选C。
5．A
【详解】当O点发出的光线射到半球体最右端（或最左端）恰好发生全反射时，整个半球体上均有光线射出，如图所示
由几何关系可得
光线发生全反射时有
联立解得透明体的折射率为
故选A。
6．B
【详解】A．题图甲中上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A错误；
B．相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，根据条纹间距公式
若换用波长更长的单色光，其他条件不变，则题图乙中的干涉条纹变疏，故B正确；
C．题图丙中条纹向左弯曲，说明亮条纹提前出现，应是被检查的平面在此处出现了凹陷，故C错误；
D．空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，光程差是光的半个波长的偶数倍为明条纹，是光的半个波长的奇数倍为暗条纹，空气膜的厚度变化从中心向周围越来越快，则可以看到内疏外密的明暗相间的同心圆环，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】A．根据题意，当θ角逐渐增大时，A光的光斑先消失，则表明A光在MN界面发生了全反射，A光发生全反射的临界角较小，根据
可知玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，故A错误；
B．根据
玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，则A光在玻璃砖中传播速度比B光的小，故B正确；
C．当时，A光发生全反射，B光既有反射光也有折射光，光屏上有2个光斑，故C错误；
D．当时，A、B光均发生全反射，光屏上仅有反射光，所以光屏上只有1个光斑，故D错误。
故选B。
8．ACD
【详解】AB．不放样品时，转动B使O处光强最强，此时A、B的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使经过A的偏振光产生“旋光角”，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将减弱，故A正确，B错误；
CD．根据前面分析可知，放入样品后，穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向存在夹角，若B转一角度使O处光强最强，则B转过角度，同理可知若A转一角度使O处光强最强，则A转过角度，故CD正确。
故选ACD。
9．CD
【详解】B．干涉条纹是样板的下表面和被检查表面的上表面的反射光干涉形成的，B错误；
A．如下图所示，当稍向左移动图甲中的薄片时，A、B两点之间的距离减小，根据 ，相当于双缝之间的距离d减小，条纹间距Δx变大，A错误；
C．根据，当换用频率更低的单色光照射时，波长变长，条纹间距变大，C正确；
D．如下图所示，在A、B两点的光程差相等，经过A点的两列相干光产生的亮条纹与经过B点的两列相干光产生的亮条纹是同一条亮条纹，所以图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的，D正确。
故选CD。
10．AC
【详解】A．光线的传播路径如图所示
根据折射率的定义可知
解得
则
故A正确；
B．根据折射率与光速之间的关系，可得光在器件中的传播速度
故B错误；
C．光线射到内侧圆面时恰好发生全反射，入射角等于临界角C，则光在内侧圆面的入射角为，则
可得
由几何关系可知
且反射光线水平向右射出CD界面，则在光在器件中的路程为
光在器件中传播的时间为
故C正确；
D．内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线的夹角为
故D错误。
故选AC。
11．(1)
(2)C
(3)1.43
【详解】（1）先在白纸上放上玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，准备插第三枚大头针时，应在；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住 和 的像。
故选C。
（3）根据折射率
12．(1)C
(2) 11.652 2.28
(3)
(4)AD
【详解】（1）该同学在测量相邻亮条纹的间距△x时，并不是直接测量某相邻亮条纹的间距，而是先测量多个亮条纹的间距再求出Δx。使用了积累法，减小了测量误差，“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量，同样使用了积累法，减小了测量误差。
故选C。
（2）[1]螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图乙的读数为
图丙的读数为
[2]相邻亮纹的间距为
（3）根据干涉条纹间距公式有
整理得
（4）A．仅撤掉滤光片，通过单缝和双缝的是复色光，满足干涉条件，光屏仍能观察到干涉图样，故A正确；
B．根据干涉条纹间距公式有
光屏上观察到的条纹数与单缝移和双缝距离无关，故B错误；
C．单、双缝相平行，两缝与光屏上的条纹平行，故C错误；
D．仅撤掉双缝，光通过单缝发生衍射，在光屏上能观察到明暗相间的条纹，故D正确。
故选AD。
13．见解析
【详解】自行车的尾灯、沥青路面像是有一摊“水”，是由于光从光密介质射入光疏介质时，在分界面处发生全反射，即光的全反射原理。
14．（1）；（2）
【详解】（1）光线从A点射入时的光路图如图所示
光线从A点射入时的折射角为
则
在A点由光的折射定律可知
光在玻璃中的传播速度为
光的路程为
故光线在玻璃中由A点传播至边中点所需的时间
（2）坦克内的人从AB中点向外观察时，看到的范围如图所示
由几何关系得
由光的折射定律可知
解得
坦克内的人从中点向外观察时，则能看到的外界角度范围为
15．(1)30°
(2)距离B点
【详解】（1）一束光线从M点在纸面内沿着与AC垂直的方向射入玻璃砖，根据几何关系可知入射角为
根据折射定律
解得光线在M点的折射角
（2）根据题意作出光路图
根据几何关系有
，，，，
在中，根据正弦定理
解得
由于
光线在边发生全反射，根据几何关系有
，，
在中，根据正弦定理
解得
光线在玻璃砖表面射出的位置距离B点。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
第四章 光及其应用--真题重
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（23-24高二下·广东广州·期末）物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
B．如图乙，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．如图丙，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光产生了多普勒效应
D．如图丁，立体电影利用了光的干涉现象
2．（23-24高二上·山东济南·期末）小王同学将一肥皂膜摆放在酒精灯的火焰前，发现在肥皂膜上形成上疏下密的彩色条纹，如图所示。据此推测该肥皂膜在竖直方向的侧向截面图是（ ）
A． B．
C． D．
3．（23-24高二下·广东佛山·期中）如图所示为一半径R=6cm的透明半球体，PQ为半球体的直径，O为半球体的球心。现有一束激光垂直半球体的截面入射，入射点从P点沿直径PQ方向缓慢移动，移动2cm后，开始有光线从半球体射出（不考虑光线在半球体内多次反射），则该半球体的折射率为（ ）
A． B． C． D．
4．（22-23高二下·广西贵港·期末）半径为R的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直，一束与成θ角的光线在O点反射、折射后，在紧靠玻璃砖且与AB垂直的光屏上形成两个光斑C、D。已知反射光线与折射光线垂直，，此玻璃砖的折射率为（ ）
A． B． C． D．
5．（23-24高二下·江西上饶·期末）如图所示，为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半径为r的半圆柱形，O为半圆的圆心，MN为直径，A点为弧形面上的点，且。一细光束由空气从A点斜射入，入射角，CD为光传感器，用以探测光的强度。已知该透明介质的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A．光束在A点只发生折射现象，没有反射现象
B．光束在A点折射角为30°
C．光束射到MN时发生全反射
D．若仅将光束改为频率更大的光束，光束可能在MN发生全反射不能到达光传感器
6．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（ ）
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
7．（2024·山东·高考真题）检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是（ ）
A．滚珠b、c均合格
B．滚珠b、c均不合格
C．滚珠b合格，滚珠c不合格
D．滚珠b不合格，滚珠c合格
8．（22-23高二下·广东深圳·期末）如图所示，渔民在清澈的河水中用鱼叉叉鱼，可改用激光束捕鱼，关于两种捕鱼方法下列说法正确的有（ ）
A．用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的位置
B．用鱼叉叉鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方
C．用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到的鱼
D．用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到鱼的下方
9．（23-24高二上·重庆·期末）如图所示，在第十四届中国航展上空，歼穿云破雾、呈现了驾“七彩祥云”的壮观景象。因为飞机的发动机喷出高温尾流会使得飞机周围的空气经过机翼后膨胀降温，在飞机表面形成一层水雾。阳光照射到水雾上，由于不同颜色的光折射率不同，就会形成七彩光芒。如下图所示，将原理简化并作出光路图。已知光与界面的夹角为。光的折射率为，光与法线的夹角为，光在空气中的传播速度为，水雾半球的半径为。则下列说法正确的是（ ）
A．光在水雾半球中的传播时间为
B．光在水雾半球中的传播时间为
C．b光从水雾半球进入空气速度变快，波长变长
D．在水雾半球中a光的速度比b光的速度大
10．（23-24高二下·福建南平·期末）如图，平静的水面上漂浮一块保持静止且厚度不计的圆形木板，AB是直径。一条小鱼正好静止在A点正下方的C处。鱼沿着CB方向看向水面，恰好看不到水面上方的任何东西，水的折射率为，忽略小鱼的大小。则（ ）
A．木板直径为
B．木板直径为
C．若小鱼上浮到A点正下方处，随后以的水平速度匀速游过木板直径正下方，则在水面上任意位置看不到小鱼的时间为
D．若小鱼上浮到A点正下方处，随后以的水平速度匀速游过木板直径正下方，则在水面上任意位值看不到小鱼的时间为
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（7分）（23-24高二下·广东肇庆·期末）某同学想通过光的双缝干涉实验来测量单色光的波长。请按照题目要求回答下列问题。
(1)用双缝干涉仪进行实验操作，将表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上，用此装置测量红光的波长。
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为C、 （填写元件代号）。
(2)已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在图乙中A位置时记下游标卡尺读数为111.10mm，转动手轮，当分划板中心刻线在B位置时记下游标卡尺读数为 mm，算出相邻两亮条纹中心间距 mm。由以上数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长 m。（后两空均保留两位有效数字）
(3)若该同学利用图甲中装置研究双缝干涉现象时撤去了滤光片，则他 （选填“能”或“不能”）在光屏上观察到干涉条纹。
12．（8分）（23-24高二下·广东清远·期末）如图所示，用插针法测定玻璃砖折射率：
(1)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （填“大”或“小”）的玻璃砖来测量；
(2)该实验小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图甲所示，则玻璃的折射率 （用图中线段的字母表示）；
(3)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与玻璃砖位置的关系分别如图乙中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”）．
13．（9分）（23-24高二上·山东日照·期末）如图所示，正三角形AOB为透明介质的横截面，P点为界面OA的中点。一束平行于角平分线OM的单色光由界面OA上的P点射入介质，经界面OA折射的光线恰平行于界面OB射入介质AOB中。已知光速（，不考虑光线在介质内的反射。
（1）画出光线从射入到射出介质的光路图；
（2）求介质的折射率；
（3）求光在介质中的传播速度（结果保留三位有效数字）。
14．（14分）（23-24高二下·浙江湖州·期末）如图甲所示是某款汽车前挡风玻璃的智能雨刮器原理示意图。不下雨时，激光光源发出的红外线在玻璃内斜射到点时刚好发生全反射，然后被接收器（其位置可移动）接收；下雨时，点的外侧有水滴，接收器接收到的光照强度发生变化，从而启动雨刮器。已知光在真空中的传播速度为，前挡风玻璃的厚度为，该玻璃的折射率为。（可能用到的三角函数：）
（1）当点的外侧有水滴时，接收器接收到的光照强度变大还是变小？
（2）求图甲中光由点传播到接收器的时间；
（3）如图乙所示，若前挡风玻璃内有一半径为的球形空气气泡，与玻璃内侧界面相切于点的距离为2R，光从点射向空气泡上与球心等高处的点，穿出空气泡后在外侧界面的点处反射并直接被接受器接收，请在答卷上的图乙中画出光由到再到的光路图（标出光入射到点和点的入射角大小），并求此时接收器到点的距离（不考虑多次反射）。
15.（16分）（23-24高二下·湖南·期末）为了能在紧急情况下从内部观察外面的目标，某地下室墙壁上开有一长方形对外观察孔，设墙壁厚度为，孔的宽度d，孔内嵌入某种型号的玻璃砖，俯视图如图甲所示。（已知），试问：
（1）若地下室的人通过移动位置刚好要能观察到外界范围内的景物，则嵌入的玻璃砖折射率最小为多大？
（2）现保持墙壁厚度不变，且用与第（1）问中相同折射率的玻璃材料，设计嵌入玻璃的俯视图如图乙所示，玻璃平面部分MN正好和墙壁内表面平齐，球冠的边缘恰好和墙壁外表面平齐，EF是半径为R的一段圆弧，圆弧的圆心为O，，如果通过改变墙壁观察孔的左右宽度，使地下室的人通过移动位置刚好也能观察到外界范围内的景物，则此时墙壁观察孔左右宽度至少应该为多大？
答案和解析
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B B B B C BC AC BC
1．B
【详解】A．如图甲，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的，故A错误；
B．如图乙，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B正确；
C．如图丙，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易发生明显的衍射，故C错误；
D．如图丁，立体电影就利用了光的偏振现象，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成的干涉条纹，在入射光为复色光时，出现彩色条纹，因为重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，由于干涉条纹的间距上疏下密，故越向下肥皂膜厚度变化越来越大。
故选D。
3．B
【详解】由题意作出光路图如图所示
入射点移动2cm，该入射点位置为A，此时光从半球体出射时的入射角为C，由几何关系可知
由全反射临界角公式可得
可得该半球体的折射率为
故选B。
4．B
【详解】根据题意作出光路图如图所示
已知反射光线与折射光线垂直，根据几何关系可知折射角为
根据折射定律可得此玻璃砖的折射率为
故选B。
5．B
【详解】A．光束在A点既发生折射现象，又有反射现象，故A错误；
B．设光束在A点折射角为，如图所示
由折射定律
得
故
故B正确；
C．该光束发生全反射的临界角的正弦值
因为
故光束射到MN时入射角小于临界角，不会发生全反射，故C错误；
D．若仅将光束改为频率更大的光束，则折射率更小，由
但是当
时，才等于发生全发射的临界角，因为
一定小于临界角，若仅将光束改为频率更大的光束，光束不可能出现在MN发生全反射不能到达光传感器的现象，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在面，入射角相同，根据折射定律
可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；
B．根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与面的交点左移过程中，在面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；
C．在面，光是从光疏介质到光密介质，无论多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；
D．根据折射定律可知逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠c不合格。
故选C。
8．BC
【详解】AB．用鱼叉叉鱼时，从鱼身上发出的光，经水面出射到空气中后会发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看去，会看到鱼的位置比实际高了，则应该瞄准人所看到鱼的下方，故A错误，B正确；
CD．用激光捕鱼时，因为光路可逆，所以光线会沿同路径折射回去，人看到鱼的位置就是实际位置，则应该瞄准人所看到的鱼，故C正确，D错误。
故选BC。
9．AC
【详解】AB．对b光根据折射定律
则
i=30°
则a光的折射率
光在水雾半球中的传播速度
传播时间为
选项A正确，B错误；
C．b光从水雾半球进入空气速度变快，根据
可知，周期不变，波长变长，选项C正确；
D．根据
因a光的折射率大于b光，可知在水雾半球中a光的速度比b光的速度小，选项D错误。
故选AC。
10．BC
【详解】AB．依题意，做出小鱼恰好看不到水面上方的任何东西的光路图，如图所示
根据几何关系，可得
又
联立，解得
故A错误；B正确；
CD．若小鱼上浮到A点正下方处，随后以的水平速度匀速游过木板直径正下方，则在水面上任意位置看不到小鱼的时间为
根据题意可知，当小鱼反射的光在木板边缘水面上发生全反射时，则在水面上看不到小鱼，光路图如图所示
根据
可得
则在水面之上看不到小鱼运动的位移可表示为
又
联立，解得
故C正确；D错误。
故选BC。
11．(1)EDBA
(2) 115.60 0.64
(3)能
【详解】（1）为获取单色线光源，并形成相干光发生干涉，白色光源需依次通过透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏，各光学元件的排列顺序应为EDBA。
（2）[1] 分划板中心刻线在B位置时记下游标卡尺读数为
[2] 双缝干涉条纹间距为
[3]根据双缝干涉条纹间距公式
可得
此干涉图样的单色光的波长为
（3）撤掉滤光片后，光屏上能看到由同种色光干涉形成的彩色条纹。
12．(1)大
(2)
(3) 偏小 不变
【详解】（1）为了减小折射角的测量误差，应使折射光线适当长些，即应选用宽度大的玻璃砖来测量。
（2）根据折射定理
（3）[1]甲同学所作折射光线与实际折射光线如图所示，此时所测折射角比实际折射角偏大，所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小。
[2]虽然乙同学所用的是梯形玻璃砖，但在操作正确的情况下不影响入射角和折射角的测量，所以乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）光路图如图所示
（2）由几何知识可知，入射角，折射角
根据折射定律得
代入得
（3）根据折射率与光速关系
代入得
14．（1）变小；（2）；（3）见解析图；
【详解】（1）当点的外侧有水滴时，外侧介质折射率变大，则光线射到N点时不能再发生全反射而从玻璃中折射出去，则接收器接收到的光照强度变小；
（2）由
光线在玻璃中的速度
则光由点传播到接收器的时间
解得
（3）光路如图，光线在B点的入射角为i=45°，则根据光的折射定律
解得折射角为
r=60°
则射到C点的光线的入射角为60°，折射角为45°，由几何关系可知从C点射到M点的光线与竖直方向夹角为15°，即射到M点的光线的入射角为15°，则
15．（1）2；（2）2.5d
【详解】（1）光路图如图所示
在B点，根据折射定律有
根据几何关系有
解得
（2）光路图如图所示
在F点，根据折射定律有
其中
，
又
解得
即此时墙壁观察孔左右宽度应该增加为。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第四章 光及其应用--重难点突破卷
(考试时间：75分钟 满分：100分)
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
第Ⅰ卷 选择题
一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。）
1．（22-23高二下·福建泉州·期末）如图为物理老师将熏黑的铁球放入水中演示实验图。铁球看上去变得锃亮，是因为光的（ ）
A．干涉 B．衍射
C．全反射 D．偏振
2．（24-25高三上·广东潮州·阶段练习）某广场喷泉，在喷泉底部水平安装有五颜六色的圆形彩灯。如图所示，若所有彩灯均为圆盘状，直径均为，灯面到水面的距离均为。已知红光在水中的折射率为，水池面积足够大。则下列说法正确的是（ ）
A．每个灯盘在水面上的发光形状为环形
B．红光灯盘在水面上的发光面积为
C．红光灯盘在水面上的发光面积比绿光灯盘的大
D．灯盘在水中的深度越大，其在水面上的发光面积就越小
3．（23-24高二下·广东·期中）如图所示，ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率比b光的频率大
B．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
C．在真空中，a光的传播速度比b光的传播速度大
D．在棱镜中，a光的传播速度比b光的传播速度大
4．（23-24高二下·贵州遵义·期末）某工厂研发了一种室内光纤照明系统，如图甲所示，主要材料为塑料光纤。这种光纤由聚苯乙烯等作为芯层材料，氟塑料等作为皮层材料，具有质轻、柔软、光传导能力大的特点。图乙是光纤中光传导的原理示意图。下列说法正确的是（ ）
A．光在该光纤中的传播速率大于在真空中的速率，以便于快速传播
B．光在该光纤中利用全反射现象减小传输中的损耗，实现良好照明效果
C．为保证光全被约束在纤芯中，芯层材料的折射率需小于皮层材料的折射率
D．为保证光全被约束在纤芯中，光进入光纤时的入射角只能是90°
5．（23-24高二下·浙江·阶段练习）2024年3月20日，内蒙古扎兰屯市出现“幻日”景观。幻日是一种大气光学现象，称为“双太阳”。图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则在冰晶中（ ）
A．a的折射率比b的大 B．a的频率比b的大
C．在冰晶a的传播速度比b的小 D．真空中a的波长比b的大
6．（24-25高二上·全国·单元测试）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成和两条彩色光带，光路如图所示。下列关于照到点的单色光的说法中正确的是（ ）
A．点的光的颜色分别为紫、红、红、紫
B．M点的光的折射率比N点的光小
C．在同一双缝干涉装置上做实验，用P点的光得到的干涉图样的亮条纹宽度比用Q点的光得到的干涉图样的亮条纹窄
D．水中相同深度处有两个光源，其颜色分别与两点的光同色，在其正上方的水面上，同等条件下观测，与Q点光同色的点光源在水下的像更深
7．（23-24高二上·江苏徐州·期末）在“测量玻璃的折射率”实验中，实验室提供了梯形玻璃砖，有四个面为光学面，某同学利用其中两个面设计了以下几种实验方案，光路图如图所示，其中不合理的是（ ）
A． B．
C． D．
8．（24-25高二上·陕西西安·阶段练习）如图1所示，等腰为一棱镜的横截面，；一平行于BC边的细光束从AB边射入棱镜，在BC边经过一次反射后从AC边射出，出射光分成了不同颜色的a、b两束光。如图甲所示将一矩形玻璃板水平固定，另一矩形玻璃板一端放在水平玻璃板M端上，另一端与水平玻璃板N端之间插入两张纸片。现将a、b两束光分别从上方竖直射入图甲，从上方可以观察到明暗相间的条纹如图乙、丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．a光对应丙图条纹，b光对应乙图条纹
B．乙、丙图条纹是由两块玻璃板上表面反射的光干涉形成的
C．少垫一张纸片，条纹间距变大
D．在同一介质中发生全反射时，b光比a光的临界角要大
9．（23-24高二下·江西赣州·期中）明代方以智在《物理小识》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色…”这描述的是光的色散现象。如图所示，一宝石的横截面为半圆，MN是其直径，P是圆弧上的一点。在横截面所在的平面，一束光自P点射入宝石，折射为a、b两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A．宝石对b光的折射率比对a光的折射率大
B．a光的频率比b光的频率大
C．在宝石中，a光的传播速度比b光的传播速度小
D．在真空中，a光的波长比b光的波长长
10．（24-25高二上·山西太原·阶段练习）如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与AB成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示.图丙是用这种材料制成的透明实体，左侧是半径为R的半圆柱体，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束该单色光从左侧A′点沿半径方向，且与长方体的长边成37°角射入透明实体.已知光在真空中传播的速度为c，以下说法中正确的是（ ）
A．该透明材料的临界角是37° B．该透明材料的临界角是53°
C．该透明材料的折射率为 D．光线在透明体中传播的总时间为
第Ⅱ卷 非选择题
二、非选择题
11．（8分）（23-24高二下·甘肃天水·期中）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图甲），双缝间距，双缝到光屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在光屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
D．为方便起见，可用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离，再根据求出波长
(2)正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为27.50mm，在图中B位置时游标卡尺读数如图丙所示。
①分划板在图乙中A、B位置时，相邻两条亮条纹中心间距 mm。
②该单色光的波长 m（保留两位有效数字）。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值 （选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
12．（7分）（24-25高二上·广东中山·阶段练习）某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率”实验中，画出的光路，如图甲所示。
(1)以下措施可以提高实验准确程度的是（ ）
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间距尽量大一些
D．图甲中不能太大，避免发生全反射
(2)该实验小组的同学在甲图的基础上，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、反射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃的折射率 （用图中线段的字母表示）。
(3)若该组的同学在正确画出两界面后，不小心将玻璃砖平移了一些，如图丙所示（虚线表示玻璃砖边界），其他操作无误，则他测得的折射率将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
13．（10分）（23-24高二下·广东广州·期末）道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分（如图甲），它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为。如图乙所示，现有一光源F发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像F'，已知真空中光速为c。
（1）求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角；
（2）通过计算判断光线1能否从BC边射出，并求出光线1在棱镜中的传播速度
（3）请在图乙中画出入射光线1、2到光屏的光路图及在光屏上所成的像F'。
14．（14分）（23-24高二下·广东清远·期末）光纤通信具有通信容量大、传输距离远等优点．现有一长为，直径为的长直光纤，一束单色平行光从该光纤左端沿光纤方向射入，经过在光纤右端接收到该光束．已知光在真空中传播的速度，求：
（1）光纤的折射率n；
（2）若改变平行光的入射方向使从左端射入的光能够传送到右端（无损失），求光在光导纤维内传输的最长时间；
（3）如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值．
15.（16分）（23-24高二下·广东惠州·阶段练习）如图所示，半径为R的透明球体静止于水平地面上，AOB为过球心且与水平面平行的一条直径，在直径的一端点B点处有一光源，某时刻从该光源处发出一光线，射到球面M点后经折射出来的光线恰好平行于水平地面。设由B点射到M点的光线与BOA之间的夹角为30°，光在真空中的速度为c。
(1)求出该透明材料的折射率；
(2)光线从B传播到M的时间。
答案和解析
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D B D A B AC AD BCD
1．C
【详解】碳粒层与水之间又形成了一空气层，光由空气进入水会发生折射现象，但是光线由水内部射向空气时，由于角度问题大部分光线发生了全反射，一般要经过2次或者更多次全反射之后才折射出来，即光线在经过很多路径才传播出来，由于这些光路重叠交织在一起，所以看起来会比较亮。这是光的全反射现象所形成的。
故选C。
2．C
【详解】A．因为彩灯为圆盘状，所以每个灯盘在水面上的发光形状为圆形，故A错误；
B．
设红光在水面发生全发射时临界角为
由得
即临界角
由几何关系可得，红光灯盘在水面上的发光面积直径为
红光灯盘在水面上的发光面积为
故B错误；
C．无论是何种光，灯盘在水面上的发光面积直径都满足上一选项中的
灯盘在水面上的发光面积为
又因为红光的频率小于绿光，所以红光的折射率小于绿光，即
又由公式得
即临界角
结合面积公式可得红光灯盘在水面上的发光面积比绿光灯盘的大。故C正确；
D．结合上一选项中的水面发光面积公式
可知，同一颜色灯盘在水中的深度越大，其在水面上的发光面积就越大，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．根据题意可知，两种光以相同的入射角射向面时，b光发生全反射，a光发生折射和反射，说明a光的临界角大于b光的临界角，根据
可知，a光在棱镜中的折射率小于b光的折射率，所以a光在介质中的折射率小，频率小，故A错误；
B．频率越大，波长越短，因此b光的波长比a光的短，所以a光比b光更容易发生衍射现象，故B错误；
C．不同频率的光在真空中的传播速度都相同，故C错误；
D．a光在介质中的折射率小，根据
可知，a光的传播速度比b光的传播速度大，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．由
可知光在该光纤中的传播速率小于在真空中的速率，故A错误；
B．光在该光纤中利用全反射现象减小传输中的损耗，实现良好照明效果，故B正确；
C．为保证光全被约束在纤芯中，芯层材料的折射率需大于于皮层材料的折射率，才能保证光从芯层材料射向皮层材料时，发生全反射，故C错误；
D．由C选项分析可知，光进入光纤时的入射角没有特殊要求，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】ABC．由图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，a的频率比b的小，a的波长比b的大；故ABC错误；
D．根据，可知a的传播速度比b的大。故D错误。
故选D。
6．A
【详解】AB．在白光色散成的七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据折射定律知白光进入玻璃球折射后红光的折射角较大，由玻璃球出来后将形成光带，而两端分别是红光和紫光，根据光路图可知点的光的颜色分别为紫、红、红、紫，A正确，B错误；
C．P点的光是红光，波长最长，则用P点的光得到的干涉图样的条纹宽度较Q点的光更宽，C错误；
D．在正上方的水面上，同等条件下观测，与P点的光同色的点光源在水面折射时的折射角最小，看到的像更深，D错误。
故选A。
7．B
【详解】空气相对玻璃是光疏介质，光从光疏介质到光密介质，折射角小于入射角。相反，光从光密介质到光疏介质，折射角大于入射角。但选项B光从玻璃射出到空气，入射角大于折射角，这是不合理的。
故选B。
8．AC
【详解】A．由题图1可知，b光的偏折程度大，由折射定律可知，b光的折射率大，因此b光的频率大，波长小，干涉条纹间距小，说明a光对应丙图条纹，b光对应乙图条纹，A正确；
B．乙、丙图条纹是由两块玻璃板间空气膜上、下表面反射的光干涉形成的，B错误；
C．产生干涉现象的两列光对应的光程差是空气膜厚度的2倍，少垫一张纸片，空气膜厚度减小，则条纹间距变大，C正确；
D．在同一介质中，频率大的光折射率大，b光折射率大于a光折射率，由全反射临界角公式可知，b光比a光的临界角要小，D错误。
故选AC。
9．AD
【详解】A．根据题图可知，在空气中的入射角相同的前提下，b光的偏折更大，其折射角较小，根据折射率的定义式可知，宝石对b光的折射率较大，故A正确；
B．折射率越大，频率越大，即a光的频率比b光的频率小，故B错误；
C．根据折射率与光速的关系式有
结合上述，宝石对b光的折射率较大，则在真空中，在宝石中，a光的传播速度比b光的传播速度大，故C错误；
D．折射率越大，频率越大，波长越小，结合上述可知，在真空中，a光的波长比b光的波长长，故D正确。
故选AD。
10．BCD
【详解】AB．由图乙可知，θ=37°时，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角C，即得
C=90°-37°=53°
故A错误，B正确。
C．根据全反射临界角公式
得该透明材料的折射率
故C正确；
D．因为临界角是53°，光线在玻璃砖中刚好发生3次全反射，光路图如图所示，
则光程为
光在该透明材料中的传播速度为
光线在透明长方体中运动的总时间
故D正确。
故选BCD。
11．(1)BC
(2) 0.60
(3)小于
【详解】（1）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，因为放了会无法调节光束沿遮光筒轴线照在屏中心，故A错误；
B．为减小测量误差，测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐。故B正确；
C．根据
将滤光片由紫色换成红色，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故C正确；
D．为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
再根据求出波长，故D错误。
故选BC。
（2）[1]在图中B位置时游标卡尺读数为
由图可知，A处为第1条暗条纹，B处为第7条暗条纹，相邻两条纹间距
[2]由
得该单色光的波长为
故填。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则测得的偏大，则真实值小于测量值。
12．(1)AC
(2)
(3)不变
【详解】（1）AC．采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大些，保证光线的直线度，故AC正确；
B．两光学表面是否平行不影响该实验的准确度，故B错误；
D．光从空气中射入玻璃中不会发生全反射，为了减小测量时的误差，入射角应适当偏大，故D误。
故选AC。
（2）玻璃的折射率为
（3）如图所示
实线表示玻璃砖平移后实际的光路，虚线表示实验中得到的光路，可知实验中得到的入射角、折射角与实际的入射角、折射角分别相等，由折射定律可知，测出的折射率不变。
13．（1）30°；（2）不能从BC边射出，2.1×108m/s；（3）
【详解】（1）根据折射定律得
解得
（2）光线射到BC边的入射角为
临界角为
解得
因为
在BC边发生全反射，不能从BC边射出；
光线1在棱镜中的传播速度为
（3）结合光可逆原理，光路图和像如图所示
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）光在长直光纤中传输
光纤的折射率
（2）当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为
又
则最长时间
（3）如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射
由几何关系可知
解得
15．(1)
(2)
【详解】（1）光在M点发生折射由几何关系可知，入射角为，折射角为，如图所示
所以折射率
（2）光在介质中传播的速度
光在球体中传播的时间为t
有几何关系有
解得
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