(15)光-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（S）

高三一轮复习单元检测卷/物理 (十五)光 (考试时间75分钟，满分100分) 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.周村古商城有一件古代青铜“鱼洗”的复制品，在其 中加入适量清水后，用手有节奏地摩擦“鱼洗”的双 耳，会发出嗡嗡声，并能使盆内水花四溅，如图甲所 示。如图乙所示为某时刻相向传播的两列同频率 水波的波形图，A、B、C、D四个位置中最有可能“喷 出水花”的位置为 A.A位置 B.B位置 C.C位置 D.D位置 2.北斗卫星导航系统(BDS)是我国自行研制的全球卫星导航系统。BDS利用时间测距方法进行导 航定位。时间测距是通过定位卫星向用户发出信号和接收到返回信号的时间差计算出用户与卫 星间的距离，为了准确测定用户的三维空间坐标，这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实时定 位，需处理3颗卫星同一时刻的信息，这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息， 卫星中会搭载高精度的原子钟，目前BDS中使用的氢原子钟由我国自主研制，其精度可达到 3000万年的误差在1秒以内。BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星 和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成，同时，加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用 户终端实现导航。通常导航信号传输使用的是频率范围为1.56~1.59GHz的L波段电磁波，光 速c=3×108m/s。根据以上材料，下列说法正确的是 A.只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位 B.地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样 C.为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，可更换成频率范围为1×10~1×105GHz的远红外线波 段电磁波 D.10ns(1ns=1×109s)左右的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级 3.一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上的救援人员发射激 岸上救援人员 光信号，设激光光束与水面间的夹角为α，如图所示。他发现只有当aα 水面 大于41°时，救援人员才能收到他发出的激光光束，则水的折射率为 1 A.sin 41 1 B.sin 49 潜水爱好者一激光器 c大于S D.小于sin4T 1 4.假设航天员用同一装置对同一单摆分别在地球和月球上做受迫振动实验，得到如图所示的共振曲 线，共振频率分别为∫1、∫2。将月球视为密度均匀、半径为r的球体，引力常量为G,地球表面的重 力加速度为g,已知月球的重力加速度小于地球的重力加速度，不考虑星球自转的影响。下列说 法正确的是 A.该单摆在月球上的共振频率为f2 B.月球表面的重力加速度为g C月球的质量为广s G D.月球的密度为，3g 4πGrf 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 5.某实验小组利用如图所示的实验装置探究光的干涉现象。单色点光源S发出的光的波长为入，平 面镜M水平放置，光源S到平面镜的竖直距离为α，到平面镜左端的水平距离为b,平面镜左端到 光屏的水平距离为c。光源S发出的光和由光源S发出且经过平面镜反 射的光照在竖直放置的光屏上，形成明暗相间的条纹，则相邻两条亮条纹 间的距离为 单色光源S A.-9 以面镜M 2a B.bca a C. D.A 6.一列沿x轴传播的横波，t=0.4s时刻的波形如图甲所示，质点P从t=0时刻开始的振动图像如 图乙所示。下列说法正确的是 A.该波沿x轴负方向传播 B.Q点的振动方程y=2sin(2πt)cm C.该波沿x轴传播距离20km所需的时间为5s D.该波与频率为0.5Hz的简谐横波相遇，一定能形成干涉图样 7.如图所示，将一块平凹形玻璃板倒扣在另一块平板玻璃之上，从而在两块玻璃之间形成一层空气 薄膜，平板玻璃的一边沿x方向，用平行单色光向下垂直照射平凹形玻璃板，观察到的干涉条纹形 状可能正确的是 空气薄膜 x A B x 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个 以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.如图所示为两种单色光α、b以相同的入射角从玻璃斜射向空气的光路图， 关于两种单色光a、b,下列说法正确的是 空气 A.增大人射角，单色光b先发生全反射 玻璃 B.单色光a的光子能量比单色光b的光子能量大 C.用同一装置进行双缝干涉实验，单色光b在屏上的干涉条纹的间距较大 D.单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时，单色光a的中央亮条纹更宽 9.单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的平面镜把来自镜头的图像 投射到对焦屏上，对焦屏上的图像通过五棱镜的反射后进人人眼中。 D 如图所示为单反相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面， AB⊥BC。一束红光垂直于AB射人，分别在CD、EA上发生全反射， E 五棱镜 至人眼 且两次全反射的人射角相等，最后光线垂直于BC射出，则下列说法正 确的是 A.红光从空气进人五棱镜后传播的速度变小 平面镜 B.若将红光改为绿光，则在EA上不能发生全反射 -- C.若将红光改为白光，则人眼通过BC观察到彩色光束 至感光部件 D.该五棱镜折射率的最小值为sin22.5 1 一轮复习单元检测卷十五 物理第2页（共4页） S 10.如图甲所示为某同学收集的一个中央有“足球”的玻璃球，该同学学习了光的折射后想用激光对 该球进行研究。某次实验过程中该同学将激光水平向右照射到过球心的竖直截面，其正视图如 乙所示，AB为沿水平方向的直径，当光束从C点射人时，能从右侧B点射出，已知真空中的光速 AB的距离h三今R,玻璃球的半径为R,且球内的“足球”是不透光体， 的情况下，下列说法正确的是 A.B点的出射光相对C点的人射光方向偏折了60 B.该“足球”的最大直径为R C.继续增加h(h<R),则光将会在右侧发生全反射 D.该激光在玻璃球中传播的时间为3迟 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 三、非选择题（本题共5小题，共54分。请按要求完成下列各题） 11.(6分)在测量玻璃的折射率的实验中，某实验小组做了如下操作： (1)如图甲所示，先将方格纸平铺在木板上 并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上， 然后在方格纸中画出玻璃砖与空气的两个 界面aa'和bb',在相应位置插上P1、P2两 枚大头针，插上大头针P,使P3挡住 ,再插上大头针P4,使P,挡住 P1、P2的像和P3。 (2)该实验小组的同学通过插针法确定了 甲 四枚大头针的位置，请根据实验原理在图甲中补全光路图，并标注出界面aa'的人射角i和折射 角r。 (3)测得该玻璃砖的折射率n= (结果保留三位有效数字)。 (4)另一小组同学在做实验时，选用一横截面为三角形的玻璃砖，放置在如图乙所示实线位置并 画出玻璃砖的轮廓后，不小心使玻璃砖向右发生了微小的平移（移至图乙中虚线位置，底边仍然 沿原直线)，然后用插针法依次确定了四枚大头针的位置，测量玻璃砖的左侧边界的入射角和折 射角，得到折射率，则玻璃砖折射率的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 12.(8分)如图甲所示为利用双缝干涉测量光的波长的实验装置，光源发出的光经滤光片（装在单缝 前)成为单色光，把单缝照亮，单缝相当于一个线光源把双缝照亮，来自双缝的光在双缝右边的遮 光筒内发生干涉，遮光筒的另一端装有毛玻璃屏，可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量 的物理量计算出光的波长。 光源滤光片A双缝 遮光简 毛玻璃屏 30 35 5 -20 5 25 乙 丙 (1)图甲中仪器A为 ,仪器B为 。 (填写仪器的名称) (2)用刻度尺测量双缝到毛玻璃屏的距离L=1m。 (3)用测量头测量条纹间的宽度，先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条 纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻 物理第3页（共4页）】 衡水金卷·先享题·高三 线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，图乙中，读数为 mm,图丙 中，读数为 mm (4)已知双缝间距d=0.4mm,根据以上实验数据，测得光的波长为 nm。 13.(10分)如图所示为某种透明介质材料制成的截面为直角梯形的柱体，其中∠A和∠B均为直 角，∠BCD=60°。一细光束由AB边的左侧与AB边间的夹角为30°由O点斜射人该介质，该光 束在BC边的E点发生全反射，最后从CD边的F点射出，且出射光线与CD边垂直，E、F两点 在图中均未标出。已知BC=3OB=30cm,光在真空中传播的速度c=3×108m/s。求：（结果保 留根号) (1)该介质材料的折射率； (2)该光束由O点经E点到F点所需的总时间。 60 14.(14分)光导纤维是一种利用全反射规律使光线沿着弯曲路径传播的光学元件。如图所示为某 一光导纤维（可简化为圆柱形长玻璃丝）的示意图，玻璃丝的长度L=50km,直径d=2m,折射 率n=1.25。已知光在真空中传播的速度c=3×108m/s,sin37°=0.6，sin53°=0.8。 (1)要使从玻璃丝左侧横截面的圆心O点射人的激光在玻璃丝中发生全发射，求入射角0的正弦 值的取值范围； (2)若从玻璃丝左侧横截面的圆心O点射人的激光在玻璃丝中恰好发生全发射，求激光在玻璃 丝中传播所用的时间及发生反射的次数。（结果保留两位有效数字） 15.(16分)如图所示，一工件由透明材料制作而成，其横截面ABCD为边长为a的正方形，以CD的 中点O为圆心半径为的内切半圆部分被挖出。O点有一单色点光源，从正方形ABCD的 AB、AD、BC边射出光线的区域的总长度为(W3+1)a。已知光在真空中传播的速度为c,光线发 生折射时不考虑光的反射。求： (1)该材料对单色光的折射率； (2)从光源直接射到正方形ABCD边界的光线，传播所用的最长时间； (3)在正方形ABCD边界恰好发生全反射的光线，能够从边界射出时的出射角0的正弦值。 一轮复习单元检测卷十五 物理第4页（共4页）高三一轮复习S ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（十五） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： ,理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) I ⅡⅢ ① ② ③④ 档次 系数 1 单项选择题 4 机械波的叠加 易 0.85 2 单项选择题 4 电磁波与卫星的特点 中 0.75 3 单项选择题 4 光的折射 中 0.75 受迫振动、单摆、星体的质量和 4 单项选择题 4 中 0.75 密度 5 单项选择题 4 干涉条纹间距与波长的关系 中 0.70 6 单项选择题 4 机械振动和机械波 中 0.65 7 单项选择题 4 薄膜干涉现象及原理 难 0.55 全反射的条件、干涉条纹间距与 8 多项选择题 6 波长的关系、衍射图样、光子 中 0.70 能量 全反射的条件、光路图、各种色 9 多项选择题 6 中 0.65 光的折射率的大小关系 10 多项选择题 6 光的折射定律 难 0.55 11 非选择题 6 测量玻璃的折射率 中 0.70 12 非选择题 8 利用双缝干涉测量光的波长 中 0.65 13 非选择题 10 光的折射定律的应用 中 0.65 14 非选择题 14 全反射在光导纤维中的应用 中 0.65 15 非选择题 16 光的折射定律的综合应用 难 0.55 香考答案及解折 一、单项选择题 峰与波峰发生了相遇，使振动加强，由图乙可知，两列 1.B【解析】由题意知“喷出水花”是因为两列波的波 波的波峰传到B位置所需的时间相等，故B位置是 ·69· ·物理· 参考答案及解析 振动加强点，最有可能“喷出水花”，B项正确。 缝到光屏的距离L=b十c,根据相邻两条亮条纹间的 2.D【解析】根据题意，在时间校准卫星上搭载氢原子 距离公式：有4=宁=点，A项正确。 钟且至少需要3颗定位卫星，才可实现对用户实时定 6.C【解析】由图乙可知质点P在t=0.4s时刻向上 位，A项错误；地球静止轨道卫星的周期相同，轨道半 振动，根据平移法可知该波沿x轴正方向传播，A项 径必须一样，但质量可以不同，B项错误：电磁波的波 错误：该波沿x轴正方向传播，则Q点在t=0,4s时 长越长，越容易发生衍射，能减少障碍物对信号的遮 刻向上振动，由图乙可得振动周期T=1$,振动方程 挡，根据∫一无，可知电磁波的波长越长，电磁波的频 y=2sin[开(t-0.4)]cm=2sin(2xt-0.8)cm,B项 率越低，故为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，不可 错误；由图甲、乙可知波长为4km,周期为1s,则该 以更换成频率范围为1×10~1×105GHz的远红外 线波段电磁波，C项错误；10s左右的时间偏差会造 波的波速=产=4km/s,沿x轴传播距离20km所 成用户和卫星间的距离测量误差约为s=ct=10× 需的时间1=工=5s,C项正确；该波的频率f=一 10-9×3×108m=3m,D项正确。 3.B【解析】潜水爱好者发现只有当a大于41时，救 =1Hz,与频率为0.5Hz的简谐横波相遇，不能形成 援人员才能接收到他发出的激光光束，则说明α=41 干涉图样，D项错误。 时激光恰好发生全反射，则sin(90°一41°)=1，则n 7.B【解析】由题意可知，当用平行单色光向下垂直照 射平凹形玻璃板时，观察到的干涉条纹是由于空气薄 sin49,B项正确。 膜的上下表面所反射的光发生了干涉产生的，由牛顿 环原理可知，干涉条纹宽窄的差异是空气薄膜厚度的 4.D【解析】根据单摆周期公式可得T=2π√ ,可 变化率的不同所导致的，变化率越大，光程差半波长 得了广宁=安√臣，由于月球的重力加速度小于地 的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从 而使条纹看起来更窄，即空气薄膜厚度变化率越大， 球的重力加速度，所以该单摆在月球上的共振频率为 条纹也随之变密变窄，由本题空气薄膜的形状可知， f;设月球表面的重力加速度为g月，有f= 薄膜的厚度越大的地方，薄膜厚度的变化率越小，条 ,联立可得月球表面的重力加 纹间距越大，条纹越宽；薄膜的厚度越小的地方，薄膜 厚度的变化率越大，条纹间距越小，条纹越窄，B项 速度g别=片 8，A,B项错误；物体在月球表面上，有 正确。 GM。m=mg1,解得月球的质量M=,根据 二、多项选择题 r G 8.BC【解析】由图可知，单色光a的偏折程度较大，单 4 3gf Mg=p阴·子，可得月球的密度P用一4Cr .C 色光a的折射率较大，根据smC=分可知单色光a 项错误，D项正确。 的临界角较小，增大入射角，单色光a先发生全反射， 5.A【解析】光源S发出的光通过平面镜反射到光屏 A项错误；单色光a的折射率较大，则单色光a的频 上，可看作是由光源S经平面镜所成的虚像发出的光 率较大，根据E=w,单色光a的光子能量比单色光b 沿直线传播到光屏上，这样光源S和其虚像可看作是 的光子能量大，B项正确：单色光a的频率较大，则波 双缝干涉的双缝，光源S和其虚像之间的距离，即等 效为双缝的间距d=2a,光源S到光屏的距离，即双 长较小，根据△r=合入，用同一装置进行双缝干涉实 ·70· 高三一轮复习S ·物理· 验，单色光b在屏上的干涉条纹的间距较大，C项正 60°，r=30°，可知光束进入玻璃球时，光沿顺时针偏 确；单色光a的波长较小，单色光a、b分别通过同 折了30°，由光的折射定律可知，从B点射出时，光 单缝发生衍射时，单色光b的中央亮条纹更宽，D项 束沿顺时针又偏折了30°，因此B点的出射光相对C 错误。 点的入射光方向偏折了60°，A项正确；由儿何关系 9.AD【解析】设介质的折射率为n,则光在介质内传 可知，“足球”的最大直径满足d=2 Rsin r=R,B项 播的速度=斤，由于n>1,可知光线垂直于AB射 正确；由于光束从C点射入玻璃球中的折射角等于 从B点射出时的入射角，离开玻璃球的折射角等于 入五棱镜后，传播的速度变小，A项正确；由于虹< 射入玻璃球时的入射角，因此继续增加h(h<R),光 绿，将红光改为绿光，折射率变大，根据临界角公式 不会在右侧发生全反射，C项错误；由折射定律可得 sinC=1可知，绿光的临界角小，因此绿光在EA上 玻璃球的折射率n=m上-C=B,光束从C 能发生全反射，B项错误；由于其他色光的折射率都 sin r sin 30 比红光的折射率大，临界角都小于红光的临界角，都 点射入玻璃球中，从B点射出，在玻璃球中传播的 在同一点发生全反射，各色光不会发生色散，因此将 距离x=2 Rcos r=√3R,光束在玻璃球中传播的速 红光改为白光，人眼通过BC不能观察到彩色光束， 度二二c该激光在玻璃球中传播的时间士 仍然为白光，C项错误；由题意画出光路图如图所示： 工一3迟，D项正确。 三、非选择题 0 至人眼 11.(1)P、P2的像(1分) 五棱镜 B (2)如图所示(1分) 平面镜 至感光部件 根据光路图和反射定律可知40=90°，则0=22.5°，光 线在CD和AE界面上恰好发生全反射时，对应五棱 镜折射率的最小值n,则sing= ,解得n= 1 1 sin22.5,D项正确。 (3)1.50(1.30~1.60,2分) 10.ABD【解析】设入射角为i,折射角为r,法线与直 (4)小于(2分) 径AB间的夹角为，由几何关系可知，光束从C点 【解析】(1)根据插针法测定玻璃的折射率的实验操 射入玻璃球的光路图如图所示： 作可知，插上大头针时，要反复调节大头针的位置， 使P挡住P、P2的像。 (2)根据插针法得到的点迹，得出的光路图如答案图 所示。 (3)根据数学知识，入射角的正弦值sini= 3 √/32+2 3 2 由图可知，8=i,08=2r,sim0=f-5 ,联立解得i ,折射角的正弦值sinr= 2 2 w13 √3+2/ ·71· ·物理· 参考答案及解析 根据折射定律可知n=sm1=1,50。 (2)该光束在该介质材料中传播的速度=￡=√3 sin r (4)玻璃砖平移后，光路图如图所示： ×108m/s (1分) 由几何关系可知OE=2OB=20cm 则BE=OBtan60°=l0√3cm EF=(BC-BE)sin 60=(153-15)cm (1分) 该光束由O点经E点到F点的路程s=OE十EF= 根据光路图可知，入射角不会发生变化，但折射角 (15√3+5)cm (1分) 大于实际的折射角a;根据折射定律n=smi可知， sin r 则上述过程所用的时间一合 (1分) 玻璃砖折射率的测量值小于真实值。 12.(1)单缝(1分)目镜(1分) 解得t=(15+5y5)X10-10s 3 (1分) (3)1.750(2分)9.300(2分) 14.(1)0<sin0≤0.75(2)2.6×10-4s1.9×10次 (4)604(2分) 【解析】(1)光线进入玻璃丝后，设在玻璃丝与空气 【解析】(1)根据利用双缝干涉测量光的波长的实验 的分界面恰好发生全反射时的临界角为C,光路图 装置可知仪器A为单缝，仪器B为目镜。 如图所示 (3)根据螺旋测微器读数规则，由图乙可知， 1.5mm+25.0×0.01mm=1.750mm,由图丙可 a 知，x%=9mm十30.0×0.01mm=9.300mm。 (4)相邻两条亮条纹间距的表达式△x=5,二马，根 n-1 有sinC=1=0.8 (1分) n 据△-宁，医立解得=气名，根据愿意可 解得C=53 (1分) 知n=6,代入数据解得λ=604nm。 由几何关系可知此时在左侧截面处的折射角α=90° 13.15(2)(15+5Y -)X10-10s 53°=37 (1分) 3 由折射定律得n=sin旦 sin a (1分) 【解析】(1)该光束在该介质中的光路图如图所示 D 入射角0的正弦值的取值范围为0<sin≤0.75 (2分) (2)光在玻璃丝中传播的速度u=￡=0.8c(1分) 60 11 它沿玻璃丝中轴线的速度分量=vcos a=0.64c (1分) (1分) 由儿何关系知入射角i=90°-30°=60 (1分) 所用的时间：=兰≈26X10s (1分) 折射角r=30° (1分) 第一次全反射前沿玻璃丝中轴线传播的长度= 由折射定律n=sini (1分) sin r 2 解得n=√3 (1分) tan 37-3 ×10m (1分) ·72· 高三一轮复习S ·物理· 后面相邻两次全反射沿玻璃丝中轴线传播的长度2 折射率m=1=2 (2分) m7=号×10-m d sinr 3 (1分) (2)从光源出射的光线，在真空中传播的时间相同， 假设反射次数为n,有L=l1十(-1)lg (1分) 在该材料中传播路程最长的是直接射到A、B两点 解得n≈1.9×10“次 (2分) 的光线，光在该材料中传播的速度=。 (1分) n 15.125(②是+点。(3停 3c OA=5 (1分) 【解析】(1)根据题意，若光线在P点恰好发生全反 射，光路图如图所示 a 则传播所用的最长时间t= 2 0A-号 (1分) U 解得t=+⑤- 2c 3c (2分) (3)在正方形ABCD边界恰好发生全反射的光线， 在P点发生全反射后，从AB边出射时的入射角a =30°609 (2分) 根据折射定律n=sin日 (2分) PD=/a sin a 2 (1分) - (2分) an-品 可得出射角9的正弦值sin0= 3 (1分) 则全反射的临界角r=60 (1分) ·73·