第四章 光 单元检测 -2025-2026学年高二假期物理作业

高中物理选择性必修第一册假期作业 第四章《光》答案 1、 单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　) A．白炽灯发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片P以光传播方向为轴转动45°，光束Ⅲ将消失 答案　B 解析　光是一种横波，A错误；白炽灯发出的光经过偏振片P后就成为偏振光，又经与P透振方向平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏作用，B正确；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向不可能垂直，C错误；将偏振片P以光传播方向为轴转动45°，光束Ⅲ将会减弱但不会消失，D错误。 2.很多公园的水池底部都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光，从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是(　　) 答案　C 解析　光线射到水面时一定发生反射，所以反射光中红光和蓝光都有，故D图不可能；由于红光的频率比蓝光的小，红光的折射率比蓝光的小，由临界角公式sin C＝知，红光的临界角比蓝光的大，所以在水面上若蓝光不发生全反射，则红光也一定不会发生全反射，故B图不可能；当两种色光都能折射到空气中时，根据折射定律n＝知，红光与蓝光的折射率不同，在入射角相等时，折射角一定不同，故A不可能；综上，只有C可能。 3.如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点(黑色为亮条纹，a图样的亮条纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽)可以得出的正确结论是(　　) A.a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样 B.a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样 C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短 D.在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大 答案　B 解析　双缝干涉图样的条纹是等间距的，而衍射条纹间距不相等，则知a、b是光的干涉图样，c、d是光的衍射图样，故A错误，B正确；根据Δx＝λ可知，光的波长越长，双缝干涉相邻条纹间距越大，则形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长，故C错误；波长越长，频率越小，折射率越小；形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长，则形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率小，故D错误。 4.一束含有两种单色光的光线P，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成图中的a、b两束光线，则下列说法中正确的是(　　) A.a光在玻璃砖中传播的速度比b光大 B.a光频率小于b光频率 C.玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 D.若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动，b光先消失 答案　C 解析　从O点射出时，a光偏折程度较大，折射率较大，频率较高，即na>nb，fa>fb，B错误，C正确；由n＝可知，a光在玻璃砖中传播的速度比b光小，A错误；由sin C＝可知，a光的临界角较小，若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动，a光先发生全反射，先消失，D错误。 5.如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　顶角A为30°，则光从AC面射出时，在棱镜中的入射角θ1＝30°。由于出射光线与AC的夹角为30°，所以折射角θ2＝60°。由光路可逆和折射率的定义可知n＝＝，C项正确。 6.1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，证实了光的波动性，在光的波动说中具有重要的地位和意义。图示为双缝干涉实验装置，单缝S在双缝S1、S2的中心对称轴上，实验中在屏上P点刚好得到的是中央亮条纹上方第3级亮条纹，现要使P处出现中央亮条纹上方第4级亮条纹，可采取的措施有(　　) A.适当增大屏到双缝的距离 B.适当增大单缝到双缝的距离 C.换用频率更低的单色光 D.换用波长更短的单色光 答案　D 解析　原来的第3级亮条纹变成第4级亮条纹，说明两相邻亮条纹的距离变小了，根据公式Δx＝λ，l为屏到双缝的距离，d为双缝之间的距离，λ为波长，可适当减小屏到双缝的距离，或增大双缝之间的距离，或换用波长更短的单色光，或换用频率更高的单色光，故D正确。 7.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　　) 答案　D 解析　从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其路程差为Δx＝2d，即路程差为薄膜厚度的2倍，当路程差Δx＝nλ时此处为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在题图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度变化率逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小，故选D。 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.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 答案　BC 解析　用鱼叉叉鱼时，从鱼身上发出的光，经水面出射到空气后会发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看去，看到鱼的位置比实际位置高，则应该瞄准人所看到鱼的下方，故A错误，B正确；用激光捕鱼时，因为光路是可逆的，将激光沿人看到鱼的光路射入水中，激光在水面同样会发生折射，从而正好射中鱼，故用激光捕鱼时，应该瞄准人所看到的鱼，故C正确，D错误。 9.如图(a)所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上、下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，红光波长大于蓝光波长，则(　　) A．完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹 B．完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹 C．完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 D．完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹 答案　AD 解析　题图(b)中的条纹为等间距的明暗相间条纹，是干涉图样。题图(c)为中间最宽且不等间距的明暗相间条纹，是衍射条纹。操作1是双缝干涉实验，故条纹间距相等，光屏上出现题图(b)图案，由图案知甲的波长大于乙的波长，故甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确；操作2是单缝衍射，条纹间距不相等，光屏上为题图(c)图案，再结合波长关系可知D正确。 10.小刚同学用光电传感器研究光的波动现象，实验装置如图甲所示，某次实验中，得到了如图乙所示的光照强度分布图，则下列说法正确的是(　　) A．该同学观察到的是光的干涉图样 B．该同学观察到的是光的衍射图样 C．若仅减小单色光光源和中间缝屏的距离，则观察到的条纹的宽度将不变 D．若换用光强度更大、频率更低的激光，则观察到的条纹的宽度将变大 答案　BCD 解析　由题图乙可知，条纹宽度中间宽、两边窄，是衍射图样，选项A错误，B正确；单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度、缝到光屏的距离以及光的波长有关，故仅减小单色光光源和缝屏的距离，观察到条纹间距将不变，若单色光的频率降低，其波长增大，条纹宽度会变大，选项C、D正确。 3、 填空题（共计2题，共计16分） 11.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、________、________、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮； ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用刻度尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意___________________________________________和 ____________________________________________________________________。 答案　(1)E　D　B　(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行　单缝、双缝间的距离要适当 解析　(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以表示各光学元件的字母排列顺序为C、E、D、B、A。 (2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的轴线上。 12.如图所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学先把方格纸固定在木板上。在方格纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。再把玻璃砖放到方格纸上，使其上边界与aa′重合，画出玻璃砖的下界面bb′的位置。在直线AO上插两枚大头针P1和P2，再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。确定光路后利用折射定律计算折射率。 (1)(2分)关于本实验，下列说法正确的是__________； A．实验时入射角越大越好 B．插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距稍大一些，可以减小误差 C．插大头针时，大头针应垂直纸面插放 D．该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率 (2)(3分)利用上述方格纸上的实验记录，计算此玻璃砖的折射率为__________；(可以用分数或根号表示) (3)(3分)某同学在画好玻璃砖的上下边界之后，插针之前，不小心碰到了玻璃砖，使其向上平移了一小段距离，该同学并没有发现，则该同学测出的折射率与真实值相比__________。(填“偏大”“偏小”或“不变”) 答案　(1)BC　(2)　(3)不变 解析　(1)实验时入射角应适当大些可以减小误差，但不是越大越好，故A错误；为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距适当大一些，故B正确；为了便于观察，插大头针时，大头针应垂直纸面插放，故C正确；该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率，也可以测两面不平行的，故D错误。 (2)光路图如图甲所示 在光路图中利用方格构造三角形，由图知，sin θ1＝，sin θ2＝，根据折射定律，有n＝＝ (3)如图乙所示，实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律知，测得的折射率将不变。 四、解答题（共计3题，共计41分） 13.如图所示为安全防盗门上的观察孔(俗称“猫眼”)，直径为d，为了扩大向外观察的范围，在孔中完全嵌入折射率为n的透明材料，透明材料由圆柱体和顶角为60°的球冠组成，猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐，门的厚度为d，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。若要让房间里的人通过移动位置能看到门外全部的景象，求该透明材料折射率n的最小值。 答案　 解析　若要让房间里的人能看到门外全部的景象，则沿平行门方向射向C处的光折射后能经过A点即可。光路如图所示 在△ABC中，tan ∠ACB＝＝ 可得∠ACB＝60° 由几何关系知 β＝30°，α＝60° i＝∠ACB－β＝30° 由折射定律得 n＝＝＝。 14.一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝。试求光在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路图。 答案　30°　见解析图 解析　设光由AB面上的O点射入，由折射定律得， sin r＝＝＝，所以折射角r＝30°。 设光线射到AE面上的D点，由几何关系得OD∥BE， 由几何知识可知光线在AE面上的入射角为θ＝45°。 又sin C＝＝＝，所以C＝45°。 因为θ＝45°，故光线在AE面上发生全反射，由几何知识可知，光线将垂直于BE面射出，其光路图如图所示。 15.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，结果保留3位有效数字) 答案　(1)　(2)0.69 m 解析　(1)设光线PB射到水面上的点为O，光路图如图所示，设入射角为α，折射角为θ 由几何关系得tan α＝＝ 得α＝53°，sin α＝ tan θ＝＝＝＝ 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，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 $ 高中物理选择性必修第一册假期作业 第四章《光》试卷 1、 单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　) A．白炽灯发出的光是纵波 B．偏振片Q起到检偏的作用 C．光束Ⅱ中光的振动方向与透振方向垂直 D．将偏振片P以光传播方向为轴转动45°，光束Ⅲ将消失 2.很多公园的水池底部都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光，从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是(　　) 3.如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点(黑色为亮条纹，a图样的亮条纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽)可以得出的正确结论是(　　) A.a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样 B.a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样 C.形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短 D.在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大 4.一束含有两种单色光的光线P，沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成图中的a、b两束光线，则下列说法中正确的是(　　) A.a光在玻璃砖中传播的速度比b光大 B.a光频率小于b光频率 C.玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 D.若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动，b光先消失 5.如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　) A. B. C. D. 6.1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，证实了光的波动性，在光的波动说中具有重要的地位和意义。图示为双缝干涉实验装置，单缝S在双缝S1、S2的中心对称轴上，实验中在屏上P点刚好得到的是中央亮条纹上方第3级亮条纹，现要使P处出现中央亮条纹上方第4级亮条纹，可采取的措施有(　　) A.适当增大屏到双缝的距离 B.适当增大单缝到双缝的距离 C.换用频率更低的单色光 D.换用波长更短的单色光 7.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　　) 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.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.如图(a)所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上、下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，红光波长大于蓝光波长，则(　　) A．完成操作1后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹 B．完成操作1后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹 C．完成操作2后，光屏上出现的是图(b)图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 D．完成操作2后，光屏上出现的是图(c)图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹 10.小刚同学用光电传感器研究光的波动现象，实验装置如图甲所示，某次实验中，得到了如图乙所示的光照强度分布图，则下列说法正确的是(　　) A．该同学观察到的是光的干涉图样 B．该同学观察到的是光的衍射图样 C．若仅减小单色光光源和中间缝屏的距离，则观察到的条纹的宽度将不变 D．若换用光强度更大、频率更低的激光，则观察到的条纹的宽度将变大 3、 填空题（共计2题，共计16分） 11.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、________、________、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮； ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用刻度尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意___________________________________________和 ____________________________________________________________________。 12.如图所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学先把方格纸固定在木板上。在方格纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。再把玻璃砖放到方格纸上，使其上边界与aa′重合，画出玻璃砖的下界面bb′的位置。在直线AO上插两枚大头针P1和P2，再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。确定光路后利用折射定律计算折射率。 (1)(2分)关于本实验，下列说法正确的是__________； A．实验时入射角越大越好 B．插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距稍大一些，可以减小误差 C．插大头针时，大头针应垂直纸面插放 D．该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率 (2)(3分)利用上述方格纸上的实验记录，计算此玻璃砖的折射率为__________；(可以用分数或根号表示) (3)(3分)某同学在画好玻璃砖的上下边界之后，插针之前，不小心碰到了玻璃砖，使其向上平移了一小段距离，该同学并没有发现，则该同学测出的折射率与真实值相比__________。(填“偏大”“偏小”或“不变”) 四、解答题（共计3题，共计41分） 13.如图所示为安全防盗门上的观察孔(俗称“猫眼”)，直径为d，为了扩大向外观察的范围，在孔中完全嵌入折射率为n的透明材料，透明材料由圆柱体和顶角为60°的球冠组成，猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐，门的厚度为d，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。若要让房间里的人通过移动位置能看到门外全部的景象，求该透明材料折射率n的最小值。 14.一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝。试求光在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路图。 15.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，结果保留3位有效数字) 学科网（北京）股份有限公司 $