单元检测卷（四）　光及其应用-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

单元检测卷（四）　光及其应用 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．下列说法正确的是(　　) A．光的偏振现象说明光是纵波 B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的 C．在单缝衍射实验中，缝越宽得到的中央亮条纹也越宽 D．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播 答案：B 解析：偏振是横波特有的现象，光能发生偏振说明光是横波，A错误；太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的，B正确；在单缝衍射实验中，缝越窄得到的中央亮条纹越宽，C错误；波长越短的电磁波，越不容易发生衍射，越不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，D错误。 2．(2024·江苏扬州高二期末)关于物理知识在科技和生活中的应用，下列说法正确的是(　　) A．甲图中照相机镜头呈现蓝紫色是光的衍射现象 B．乙图中戴3D眼镜观看立体电影是利用光的全反射 C．丙图中交警所用雷达测速仪测速是利用波的多普勒效应 D．丁图中海市蜃楼是光在空气中发生色散形成的光学幻景 答案：C 解析：照相机的镜头呈现蓝紫色是光的干涉现象，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，在可见光中看到的镜头反光颜色就是蓝紫色，因为反射光中已经没有了绿光，A错误；立体电影是应用了光的偏振现象，所以戴3D眼镜观看立体电影是利用光的偏振，B错误；雷达测速主要是利用多普勒效应，其原理是当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射的频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射的频率，如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，C正确；海市蜃楼是由光在经过密度不均匀的空气时发生折射形成的，D错误。 3.(2024·广东惠州期末)如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形玻璃缸底有一发光小球，则(　　) A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B．小球所发的光能从水面任何区域射出 C．小球所发的光从水中进入空气不会发生全反射 D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 答案：D 解析：只要发光小球在缸底发出的光能从侧面发生折射，就可以从侧面看到发光小球，故A错误；发光小球由水中射向水面的光，存在一个全反射临界角，当入射角大于或等于临界角时，不能从水面射出，故B、C错误；由于n＝，而n>1，则c>v，故D正确。 4.为了测定某上表面平整的透明胶状介质的折射率，往该介质中垂直插入一长h＝4 cm的细铁丝，在介质上表面以细铁丝为圆心，用墨水涂出一个半径r＝3 cm的圆，从上表面恰好看不见细铁丝，如图所示。胶状介质的折射率为(　　) A．2 B． C． D． 答案：B 解析：光路如图所示，胶状介质的折射率为n＝＝＝，故B正确。 5．(2024·辽宁沈阳模拟)如图所示，一束激光在长度为l＝3 m的光导纤维中传播。激光在光导纤维中的折射率n＝，若激光由其左端的中心点以α＝60°的入射角射入光导纤维，已知光在真空中的传播速度为3×108 m/s，则下列说法错误的是(　　) A．该束激光在左端面的折射角为30° B．激光在左端面的入射角过大，则不能在侧壁发生全反射 C．激光在光导纤维中的速度为×108 m/s D．激光在光导纤维中传播的时间为2×10-8 s 答案：B 解析：激光在光导纤维中的光路如图所示。根据折射定律可得n＝，则β＝30°，故A正确，不符合题意；设激光在光导纤维中的临界角为C，则sin C＝＝，sin 45°>，即C<45°，当入射角为α′且0°<α′<90°时，左端面的折射角β ′的取值范围为0°<β ′<C(C为临界角)，由几何关系可知在侧壁的入射角θ的范围为C<θ<90°，此时从光导纤维左端面射入的光均可在侧壁发生全反射，故B错误，符合题意；激光在光导纤维中的速度为v＝＝×108 m/s，故C正确，不符合题意；光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端面，故光线在光导纤维中传播的距离为s＝，因此该激光在光导纤维中传播的时间为t＝＝2×10-8 s，故D正确，不符合题意。 6.(2024·辽宁大连月考)如图所示，某种材料制成的扇形透明砖(已知其半径为R)放置在水平桌面上，光源S(图中未画出)发出一束平行于桌面的光线从OA的某点垂直射入透明砖，经过三次全反射(每次都是恰好发生全反射)后垂直OB射出，并再次回到光源S。已知∠AOB＝90°，光在真空中传播的速率为c，则该过程中，光在材料中传播的时间为(　　) A． B． C． D． 答案：A 解析：光路如图所示，由图中几何关系可知C＝45°，由临界角公式sin C＝得n＝，光在介质中传播的路程s＝R×6＝3R，光在介质中传播的时间t＝＝＝，B、C、D错误，A正确。故选A。 7.(2024·山东济南期末)如图所示，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱，玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为，不考虑反射光的影响，则半圆柱面有光线射出的区域(　　) A.是连续的一部分，面积为 B．是连续的一部分，面积为 C．是分隔的两部分，总面积为 D．是分隔的两部分，总面积为 答案：B 解析：光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图所示，设光线恰好发生全反射时的临界角为C，由sin C＝＝，解得C＝45°，所以有光线射出的是半圆柱面的上侧连续部分，对应的圆心角为90°，则有光线射出的部分半圆柱面的面积为S＝·2πR·L，解得S＝，故选B。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，部分选对的得3分，有选错的得0分) 8．关于光的现象，下列说法正确的是(　　) A．某单色光从空气射入普通玻璃，传播速度一定减小 B．发生全反射时，反射光的能量几乎等于入射光的能量 C．光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象 D．在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光，就可以比较清楚地拍摄玻璃橱窗内的物品 答案：ABD 解析：光从空气射入普通玻璃是从光疏介质射入光密介质，依据v＝可知，光传播速度一定减小，A正确；发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，B正确；光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象，而全息照相利用的是光的干涉现象，C错误；加偏振片的作用是减弱玻璃反射光的强度，D正确。 9．对于以下的光学现象说法正确的是(　　) A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝S1、S2间的距离d，两相邻亮条纹间距离Δx将减小 B．图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上图对应狭缝较宽 C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的 D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波 答案：AD 解析：根据Δx＝λ可知，只增大挡板上两个狭缝的距离，相邻两亮条纹间距将减小，故A正确；根据发生明显衍射现象的条件可知，狭缝越窄，衍射现象越明显，若只在狭缝宽度不同的情况下，上图对应狭缝较窄，故B错误；题图丙所示的干涉图样表明检测图样此处是凸起的，故C错误；只有横波才能产生偏振现象，因此光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。 10．(2024·山东省临朐中学高二月考)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图，三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是(　　) A．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 B．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 C．若DE发出的单色光频率变大，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大 D．若DE发出的单色光频率变大，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小 答案：AD 解析：由题可知sin C＝＝，临界角为45°，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA′C′C平面上有一半的面积有光线射出，故A正确，B错误；由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变大时，折射率也会变大，导致临界角会减小，出射光线区域的面积将减小，故C错误，D正确。 三、非选择题(本题共6小题，共54分。按题目要求作答。计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 11．(6分)在完成“用双缝干涉测量光的波长”实验时。 (1)实验需测量的相邻条纹间距Δx指的是图中的________。 (2)实验中，目镜中心刻线对齐第n条条纹中心和第(n＋10)条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图甲和图乙所示，图甲中游标卡尺的读数为________ mm。已知双缝间距d＝0.4 mm，双缝到屏的距离l＝1.0 m，所测单色光的波长为________ nm。 答案：(1)C　(2)8.60　634 解析：(1)实验需测量的相邻条纹间距Δx指的是相邻亮(或暗)条纹中心间的距离，即图中的C。 (2)题图甲中游标卡尺的读数为8 mm＋30×0.02 mm＝8.60 mm 题图乙中游标卡尺的读数为24 mm＋23×0.02 mm＝24.46 mm 相邻条纹的间距为Δx＝ mm＝1.586 mm 根据公式Δx＝λ 解得λ≈634 nm。 12．(10分)某同学在做“测量玻璃的折射率”的实验时已经画好了部分图，如图甲所示，并在入射光线AO上插上大头针P1、P2，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上大头针P3和P4，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。 (1)确定P3位置的方法正确的是________； A．透过玻璃砖，P3挡住P2的像 B．先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置 C．透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像 (2)作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并标出玻璃砖中光线的折射角θ2。 (3)经过多次测量作出sin θ1­sin θ2的图像如图乙所示，玻璃砖的折射率为________(保留3位有效数字)。 (4)若该同学在确定P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把P4位置画的偏左了一些，则测出来的折射率________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 (5)该同学突发奇想，用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验，如图丙所示，两者的AC面是平行放置的，插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是________。 A．P3、P6 B．P3、P8 C．P5、P6 D．P7、P8 答案：(1)C　(2)见解析图　(3)1.49　(4)偏小　(5)C 解析：(1)确定P3位置的正确方法是：透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像，故选C。 (2)光路及折射角如图所示。 (3)根据n＝可知，图像sin θ1­sin θ2的斜率等于折射率，由图像可知玻璃砖的折射率为n＝≈1.49。 (4)若该同学在确定P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把P4位置画的偏左了一些，则P4、P3的连线与bb′的交点偏右，测得的折射角θ2偏大，则根据n＝可知，测出来的折射率偏小。 (5)根据折射定律画出的光路如图所示 根据光路图可知，经过P1、P2的光线经两块玻璃砖间的空隙处向下偏转，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，所以在题图丙中右边的插针应该是P5、P6，故选C。 13．(6分)电脑、手机屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距d＝0.10 mm，双缝到屏的距离l＝1.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹中心间距Δx＝4.5 mm。 (1)求被测短波蓝光的波长λ； (2)若选用薄膜材料的折射率为n＝1.25，要消除该短波蓝光，则制作“增反膜”眼镜时“增反膜”的最小厚度为多少？ 答案：(1)450 nm　(2)180 nm 解析：(1)根据Δx＝λ，代入数据解得λ＝450 nm。 (2)当路程差等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d′＝nλ′ (n＝1，2，3，…)时，则出现明条纹，因此膜的厚度至少是短波蓝光在膜中波长的一半，短波蓝光在膜中的波长为λ′＝＝360 nm 故膜的厚度至少为＝180 nm。 14．(8分)(2024·山东潍坊高二期末)一半径为R的球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束平行于水平面射到球体表面上的光线，该光线位于过球心O的竖直平面内，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与水平面的距离为R。求： (1)光线射到球体表面的折射角； (2)光线在球体竖直表面的出射角。 答案：(1)30°　(2)60° 解析：(1)设入射光线与球体的交点为C，连接OC，OC即为入射点的法线。如图所示，图中的α为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。 依题意，∠COB＝α，在△OBC中sin α＝＝＝ 设光线在C点的折射角为β，由折射定律得n＝＝ 可得sin β＝＝＝ 则β＝30°。 (2)由几何知识知，光线在球体的竖直表面上的入射角r＝30° 由折射定律得＝n＝ 解得sin θ＝ 则θ＝60°。 15．(12分)(2024·江西南昌期末)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，位于截面所在平面内的一束光线以角i从O点入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为。求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的传播速度为c，可能用到：sin 75°＝或tan 15°＝2－)。 答案：(1)45°　(2)L 解析：(1)光线在AB面上P点恰好发生全反射，根据全反射规律可知，入射角等于临界角C，如图所示，由临界角与折射率的关系有sin C＝ 代入数据解得C＝45° 设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得r＝30° 由折射定律有n＝ 代入数据解得i＝45°。 (2)如图所示，在△OPB中，根据正弦定理得＝ 设光线在介质中的速度为v，从入射到发生第一次全反射的时间为t，则有OP＝vt，v＝ 代入数据解得t＝L。 16.(12分)如图所示，在一个足够大的水池中有一名潜水员在水面下E处潜泳，E离水面的距离为hDE＝1 m，与岸边的水平距离为sDF＝1.95 m，潜水员在E处恰好看不到离岸边sAB＝4 m、高出岸边hPA＝3 m的标志物P，岸边离水面的高度hBF＝0.9 m(已知≈2.6)。 (1)求水的折射率； (2)若此时潜水员打开自身携带的一个点光源，同时竖直下潜，若要使水面上能出现一个最大的完整的圆形透光区域，则潜水员再下潜多大距离？(不考虑光的多次反射) 答案：(1)　(2)0.69 m 解析：(1)设光线PB射到水面上的点为O，光路如图甲所示，设入射角为α，折射角为θ 由几何关系得 tan α＝＝ 可得α＝53°，sin α＝ tan θ＝＝＝＝ 可得θ＝37°，sin θ＝ 由折射定律得n＝，解得n＝。 (2)设潜水员离水面深度为h，光在水面发生全反射的临界角为C，光路如图乙所示 则sin C＝＝ 则tan C＝ h＝＝0.65 m≈1.69 m 则潜水员再下潜的距离 Δh＝h－hDE＝1.69 m－1 m＝0.69 m。 学科网（北京）股份有限公司 $