寒假作业09 光 巩固分层练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

寒假作业09 光 巩固分层练习 分层一：夯实基础练 一、单选题 1．光在某种玻璃中的传播速度是，要使光由玻璃射入空气时折射光线与反射光线成，则入射角应是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是（　　） A．B． C．D． 3．下列说法正确的是（　　） A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象 B．光导纤维丝外套材料的折射率比内芯材料的折射率大 C．关于双缝干涉实验，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 D．介质的密度越大，对同一种单色光的折射率越大 4．利用如图所示的实验装置，研究双缝干涉现象并测量出光的波长，下列说法正确的是（　　） A．双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源 B．若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况 C．若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况 D．若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，干涉条纹会变宽 5．下列属于光的衍射现象的是(   ) A． B． C． D． 6．下列说法正确的是（　　） A．光照射细金属丝，在其后的阴影中有亮线，这是光的干涉现象 B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象 C．看立体电影时需要戴特制的眼镜，这是利用了光的偏振现象 D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的全反射现象 7．一束光线从空气射向某种液体时，入射角为45°，反射光线和折射光线之间的夹角为105°，则光在该液体中的折射率为（　　） A． B．2 C． D． 8．如图所示的现象中，解释成因正确的是（　　） A．单摆中摆球运动到平衡位置时，合力为零 B．水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光的全反射引起的 C．两个扩音器放在主席台左右两侧，在操场上有些位置声音大，有些位置声音小，是因为两处声源产生的波发生了衍射。 D．疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于声波的振幅变化引起的 分层二：能力提升练 二、多选题 9．光的干涉现象在技术中有重要应用．例如,在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度．如图所示,在被测平面上放一个透明的样板,在样板的一端垫一个薄片,使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层．用单色光从上面照射,在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹．如果被测表面是平整的,干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲),下列说法正确的是（    ） A．这是空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉 B．空气层厚度相同的地方,两列波的路程差相同,两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同 C．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,就表明被测表面弯曲对应位置向下凹 D．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,就表明被测表面弯曲对应位置向上凸 10．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是（　　） A．O点是红光的亮条纹 B．红光的第一条亮条纹在P点的上方 C．O点不是蓝光的亮条纹 D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方 11．如图所示，一束复色光经三棱镜后分成a、b两束单色光，用这两种单色光作为光源，分别在相同的装置上进行双缝干涉实验以及单缝衍射实验，则（   ） A．a光产生的干涉条纹间距更大 B．b光产生的干涉条纹间距更大 C．a光产生的单缝衍射条纹中央亮纹更宽 D．b光产生的单缝衍射条纹中央亮纹更宽 12．关于光现象及其应用，下列说法正确的有（　　） A．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象 C．激光医学是应用了激光的方向性和高能量特点 D．拍摄玻璃橱窗中的物品时，为消除玻璃表面反射光的干扰，需要在照相机镜头前加装偏振片，该装置利用的是薄膜干涉原理 三、填空题 13．如图所示，把一个上表面为平面、下表面为球面的凸透镜放在水平玻璃板上。现用单色光垂直于透镜的上表面向下照射，从上向下观察，可以看到一系列明暗相间的同心圆环状条纹，这些同心圆环状条纹叫做牛顿环。此干涉条纹是由 反射光和 反射光叠加形成（选填序号：①凸透镜上表面，②凸透镜下表面，③玻璃上表面，④玻璃下表面）；由内向外条纹间距 （选填序号：⑤越来越大，⑥越来越小，⑦不变）    14．如图所示，AB为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，则光脉冲在光导纤维中传播的速度为 (图中α未知)，光导纤维所用材料的折射率n等于 (已知光在真空中的传播速度为c) 15．如图所示，白光通过三棱镜后被分解为由红到紫按顺序排列的彩色光带（光谱），这种现象叫做光的色散．其原因是由于玻璃对各种色光的折射率不同．根据图我们可以得到： ①紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小； ②由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率最 ，对红光的折射率最 ； ③根据光速与折射率的关系可以推理得：紫光在玻璃中的速度 ，红光在玻璃中的光速最 ．    四、解答题 16．在一演示大厅观察双缝干涉实验时，采用λ=632.8nm的氦氖激光器作光源，光通过双缝在20m远处的屏幕上出现干涉条纹。 （1）试讨论，当分别将屏幕移近，缝距变小、当用白光照射波长变长时、干涉条纹变化情况 。 （2）当双缝间距为时，屏上第一暗纹与第二暗纹的间距为多少？ 17．在学校科技节的物理魔术环节，小明准备表演“隐形的大头针”节目。先准备了一个半径的圆形薄软木片，并在其中心垂直插入一枚大头针，将软木片平稳放入盛满清水的透明水箱中，使软木片漂浮于水面，如图所示。调整大头针插入的深度后，小明发现：只有当大头针末端离水面的距离时，才能在水面上任何位置都看不到大头针，从而实现“隐形”效果。已知光在空气中的传播速度，请你根据这一现象，求： (1)水的折射率； (2)大头针末端反射光射到圆形薄软木片边缘界面处的时间。 18．由哪些现象或实验结果可以说明： (1)光是一种波； (2)光是横波； (3)与水波的波长相比较，光波的波长非常短； (4)绿光的波长比红光的波长短。 19．如图所示，一个储水用的圆柱形的水桶的底面直径为，高为。当桶内没有水时，从某点恰能看到桶底边缘的某点，当桶内注满水时，仍沿方向看去，恰好看到桶底上的点，、两点相距。已知光在真空中的传播速度。求： （1）水的折射率。 （2）光在水中传播的速度。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《寒假作业09 光 巩固分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D C A A C C B ABC AB 题号 11 12 答案 AC AC 1．A 【详解】依题意做出光路图，如下图所示 折射率为 设入射角为，则有 解得 故选A。 2．D 【详解】A．当光由空气斜射进入半圆形玻璃砖时，既有反射又有折射，折射角小于入射角，是可能发生的， A不符合题意； B．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射又有折射，是可能发生的， B不符合题意； C．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角时，会发生全反射，光线就不能进入空气，这种情况是可能发生的， C不符合题意； D．当光由空气射入半圆形玻璃砖折射时，折射角应小于入射角，所以这种情况不可能发生，D符合题意。 故选D。 3．C 【详解】A．光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉，不同色光干涉条纹的间距不同，从而形成彩色花纹，所以这是光的干涉现象，故A错误； B．光导纤维是利用光的全反射现象制成的，根据全反射的条件可知，光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B错误； C．双缝干涉实验，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果,故C正确； D．折射率的大小与介质的密度并无直接联系，主要由介质的性质及光的频率决定，故D错误。 故选C。 4．A 【详解】A．通过单缝的光被双缝一分为二，可知，双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源，故A正确； B．根据 可知，若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距不会变化，故B错误； C．根据 若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，则条纹间距变大，可知，干涉条纹间距将会从b图变为a图所示情况，故C错误； D．根据 可知，若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，即L减小，则干涉条纹会变窄，故D错误。 故选A。 5．A 【详解】A图中单色光通过狭缝后产生衍射现象；B是光的干涉现象；C是薄膜干涉；D是光的色散；故选A. 6．C 【详解】A．光照射细金属丝，在其后的阴影中有亮线，说明光能够绕过细金属丝，这是光的衍射现象，故A错误； B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝，由于此时缝隙的尺寸与光波长相近，所以能够发生衍射现象，且由于白光是复色光，其包含了不同波长的光，这些不同波长的光衍射形成的中央亮条纹宽度不一，所以会观察到彩色条纹，故B错误； C．放映立体电影时，两架放映机射出的光通过偏振片后形成偏振光，左右两架放映机前的偏振片的透振方向相互垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也相互垂直，这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众席时偏振方向不变，此时观众用通过佩戴透振方向相互垂直的偏振眼镜，使得左眼只看到左侧放映机放出的画面，右眼只看到右侧放映机放出的画面，从而产生立体感，所以这是利用了光的偏振现象，故C正确； D．通常而言，不同位置的肥皂膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹。由于不同颜色的光波长不同，导致从肥皂膜的前后两面反射的光在不同位置相互加强，所以从肥皂膜上看到的亮条纹的位置也会不同，薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相互交错，看上去呈彩色，所以这是薄膜干涉中的色散现象，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】由反射定律可知，反射角为45°，由几何关系可知，折射角为30°，故光在该液体中的折射率为 C正确。 故选C。 8．B 【详解】A．单摆中摆球运动到平衡位置（最低点）时，摆球做圆周运动，有向心加速度，合力不为零，故A错误； B．光线从水中（光密介质）射向气泡（光疏介质）时由于光线发生全反射导致水中的气泡看上去特别明亮，故B正确； C．两个扩音器放在主席台左右两侧，在操场上有些位置声音大，有些位置声音小，是因为声波的干涉现象，因为这两个扩音器是两个相干波源，各自发出的声波在空间发生干涉，故C错误； D．疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的，故D错误。 故选B。 9．ABC 【详解】（1）在标准样板平面和被测平面间形成了很薄的空气薄膜，用单色光从标准平面上面照射，从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光波频率相等，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A正确； （2）在空气层厚度d相等的地方，两列波的波程差均为2d保持不变，叠加时相互加强和削弱的情况是相同的，属于同一条纹，故薄膜干涉也较等厚干涉，B正确； （3）薄膜干涉条纹，又叫等厚条纹，厚度相同的地方，应该出现在同一级条纹上．图中条纹向左弯曲，说明后面较厚的空气膜厚度d，在左面提前出现，故左方存在凹陷现象，C正确，D错误． 故本题选ABC 10．AB 【详解】AC．O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光，O点均为亮条纹，故A正确，C错误； B．由可知，红光的波长比绿光的大，条纹间距也比绿光大，因此，红光的第一条亮条纹在P点的上方，故B正确； D．同理，蓝光的波长比绿光的小，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，故D错误。 故选AB。 11．AC 【详解】由图可知，b光折射率大，则b光频率大，根据 可知b光波长小，a光波长大。 AB．根据 可知a光产生的干涉条纹间距更大，A正确、B错误； CD．波长越大，单缝衍射条纹中央亮纹更宽，可知C正确、D错误。 故选AC。 12．AC 【详解】A．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率，选项A正确； B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象，选项B错误； C．激光医学是应用了激光的方向性和高能量特点，选项C正确； D．拍摄玻璃窗内的物品时，反射光的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同，所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响，该装置利用的是光的偏振原理，故D错误。 故选AC。 13． ② ③ ⑥ 【详解】[1][2]凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故选②③。 [3]因为圆面是曲面不是平面，所以光程差不是均匀增加的，所以从凸透镜中心向外，圆环半径不是均匀增大，而是越来越密集，由内向外条纹间距越来越小，故选⑥。 14． 【详解】[1][2]光信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角恰好等于临界角。光在此介质中的速度为v，而沿水平方向的分速度为vsin，沿水平方向传播的距离为s，则 得 设介质的折射率为n，则有 得 15． 大 小 小 大 【分析】紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小，玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小，由公式分析光在玻璃砖中的速度大小． 【详解】①由图知紫光的偏折角最大，红光的偏折角最小； ②由折射定律可以推理得：玻璃对紫光的折射率最大，对红光的折射率最小； ③根据光速与折射率的关系可以推理得：紫光在玻璃中的速度最小，红光在玻璃中的光速最大． 【点睛】从光的色散实验发现可见光是复色光，知道在介质中，紫光的折射率最大，红光的折射率最小．紫光在玻璃中的速度最小，红光在玻璃中的光速最大 16．（1）见解析；（2）2.5cm 【详解】 （1）由双缝干涉条纹间距公式：当λ和d不变时，屏幕移近（L变小），则Δx变小，条纹变密集；当λ和L不变时，缝距d变小，则Δx变大，条纹变稀疏；当L和d不变时，λ变长，则Δx变大，在同一级条纹，波长较长的离中心位置远。 （2）由双缝干涉条纹间距公式，可得屏上第一暗纹与第二暗纹的间距为 17．(1) (2) 【详解】（1）由题意知，从大头针末端射向软木片的光线恰好发生全反射。 此时的入射角等于临界角，，根据 可得 （2）设光线在水中的传播速度为， 则大头针末端反射光射到圆形薄软木片边缘界面处的时间 解得 18．(1)光的干涉和衍射现象说明光是一种波； (2)光的偏振现象说明光是横波； (3)水波容易发生衍射，而光波很难发生衍射； (4)双缝干涉实验说明绿光的波长比红光波长短。 【详解】(1)光能发生干涉和衍射现象，干涉和衍射是波特有的现象，说明光是一种波； (2)光能发生偏振现象，说明光是横波； (3)水波能绕过较大的障碍物发生衍射，而光波不能绕过较大的障碍物发生衍射，说明与水波的波长相比较，光波的波长非常短； (4) 实验室使用双缝干涉演示仪器器，看到红光或绿光的干涉条纹，由条纹间距公式 其中L是双缝到观察屏的距离，d为双缝间距，λ为入射光的波长，可知在L、d相同的条件下绿光的明条纹间距比红光的明条纹间距窄，从而证明绿光的波长比红光的波长短。 19．（1）；（2） 【详解】（1）根据题意，作出光路图 根据几何关系可得 根据折射定律，水的折射率为 （2）光在水中的速度为 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $