第四章 光 单元检测卷（培优）-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第四章《光》单元检测卷（培优）-人教版高中物理选择性必修一 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示，则该介质的折射率约为(　　) A．1.50 B．1.41 C．0.71 D．0.67 2．蚌壳内表面上有一薄层珍珠质，在自然光照射下常会呈现美丽的色彩，这是因为（　　） A．光在折射时产生色散 B．光在干涉时产生色散 C．光在全反射时产生色散 D．蚌壳凹面对光有汇聚作用 3．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P为第二条亮条纹，改用频率较高的单色光再做实验（其他不变）时，则第二个亮条纹的位置 A．仍在P点 B．在P点上方 C．在P点下方 D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹 4．如图所示，一救生员面向泳池坐在池边的高凳上。他的眼睛距离地面的高度为1.8m，眼睛距离他正前方池边缘O点的水平距离为2.4m，当泳池注满水时，水深度可达2.0m。此时救生员可观察到他正前方池底离池边缘最近的点为P，P点到池底边缘的垂直距离为1.5m。下列说法正确的是（　　）    A．水的折射率为1.25 B．光在水中的速度为2.5×108m/s C．随着泳池水位下降，P点靠近池边缘 D．当水位下降0.4m，P点到池边缘的距离为1.73m 5．一柱状容器的高为，底面是边长为的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的红光经过容器内部相应光路后有两束相互垂直的光从液体上表面的点射出，则（　　） A．该透明液体对红光的折射率为 B．红光在透明液体中的传播速度为 C．红光从空气到透明液体的临界角为 D．将红光改为紫光后从点射出的两束光夹角为锐角 6．一底面半径为R的半圆柱形透明体的折射率为 ，其横截面如图所示，O表示半圆柱形横截面的圆心。一束极窄的光束从AOB边上的A点以与竖直方向成60°角入射，已知真空中的光速为c，则光从进入透明体到第一次离开透明体所经历的时间为（　　） A．   B．   C．   D．   7．光刻机利用光源发出的紫色光，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为1.65，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后（　　） A．紫色光进入液体后频率变小 B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的 C．紫色光在液体中比在空气中更容易发生明显衍射，能提高分辨率 D．在液体中的曝光波长约为117nm 8．如图所示为一块环形玻璃砖的俯视图，图中是过环心的一条直线，一束光线与平行射入玻璃砖，它与之间的间距为，已知玻璃砖的内圆半径为，内部视为真空，外圆半径为，折射率为，光在真空中传播速度为c，不考虑反射光线在玻璃砖内的传播，下列关于该光线的说法正确的是（    ） A．当时，光线恰好在内圆表面上发生全反射 B．当时，光线从外圆射出方向与图中入射光线的夹角为 C．当时，光线从内圆通过的时间为 D．无论多大，光线都会进入内圆传播 9．对于光现象及其应用，下列说法正确的是（　　） A．用偏振片制作的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振特性 B．医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光相干性好的特点 C．在光导纤维束内传送图像是利用光的衍射现象 D．泊松亮斑与小孔成像原理相同 10．光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成．在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输．引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n1，外套折射率为n2．在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt＇，  Δt＇>Δt。下面正确的是（    ） A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n1<n2 B．内芯材料的折射率n1越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出 C．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该选用波长更短的光 D．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该减小光纤的直径 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．氢原子从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射出频率为的光子，从n＝5跃迁到n＝2能级时辐射出频率为的光子．下列说法正确的是(　　) A．频率为的光子的频率较大 B．频率为的光子的能量较大 C．做双缝干涉实验时，频率为的光产生的条纹间距较大 D．做光电效实验时，频率为的光产生的光电子的最大初动能较大 12．现有a、b两束光通过同一狭缝，分别产生了如图甲和乙所示的衍射图样，则下列说法正确的是（　　） A．a光的波长小于b光 B．若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定会产生光电效应 C．将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，条纹间距较大的是a光 D．将分别能发出a光和b光的两个点光源安装在水下同一深度，水面上的人从光源的正上方看下去，感觉到a光的深度大 13．如图所示是1834年爱尔兰物理学家劳埃德观察到光的干涉现象的原理图。线光源S发出波长为600nm的光有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉，劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，则（　　） A．若改为紫光照射，条纹间距会增大 B．相邻的两条明条纹间距约为5.7×10-4m C．屏D上出现干涉亮条纹的条数约为13条 D．屏D上出现干涉条纹的区域长度约为6.3×10-3m 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．在“测定玻璃的折射率”实验中 ①下列给出的实验器材中，本实验需要用到的有________ ②实验中，下列做法正确的是__________(填选项前的字母) A．入射角不宜太小 B．为了测量的准确性，必须选用平行玻璃砖来测量 C．在白纸上放好玻璃破后，可以用铅笔贴着光学面画出界面 D．为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次，然后将几次测量的不同入射角、折射角求平均值，代入公式计算折射率 ③实验中，已画好玻璃砖边界ab，cd后，放置玻璃砖时不小心向下稍平移了一点，如图所示．其他振作正确，则测得玻璃的折射率将_____(选填“变大”、“不变”或“变小“”) 15．如图1是某同学进行杨氏双缝干涉实验的装置，实验以白炽灯泡（12V，21W）作为光源，该同学利用学生电源“直流12V”挡为白炽灯泡供电，闭合开关瞬间，电源显示过载自动断电（即通过电源的电流超过电源的额定电流），再次闭合开关均显示过载。 （1）为了检测过载的原因，该同学进行如下操作： ①用多用电表欧姆 × 1挡测白炽灯泡电阻，正确操作后表盘指针如图2所示，则灯泡的状况可能是________（选择“短路”、“断路”或“正常”）。 ②将多用电表选择开关拨至直流电压“50V”挡，直接测量学生电源两极电压，正确操作后表盘指针如图3所示，则电压为________V； ③为进一步准确分析灯泡与电源情况，利用该电源与其他必须的实验器材，测绘出了小灯泡的伏安特性曲线，如图4所示： ④经过综合分析，判断电源过载的可能原因及解决的办法，下列说法最合理的是________ A．连接电源时误选择了交流电压挡，可以通过更换为直流电压挡来解决 B．电源内阻过小，导致电流过大，可以通过串联一个保护电阻来解决 C．刚通电时灯丝温度低，电阻小，电流过大，可以通过将电压由小逐渐增大到12V来解决 （2）解决问题后，该同学利用红色滤光片进行双缝干涉实验，发现获得的干涉图样条纹间距过密，测量误差较大，下列选项中能够进行有效调整的是________ A．改用绿色滤光片 B．适当增大单缝与双缝之间的距离 C．换用间距较小的双缝 （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为________nm（结果保留三位有效数字）。 16．如图所示为一个透明球体的横截面，其半径为R，AB是一直径，现有一束圆环形平行细光沿AB方向射向球体（AB直径为圆环光线的中心轴线），所有光线经折射后恰好经过B点而在右侧光屏MN上形成一圆亮环，已知光屏到B点的距离为L=2R，透明球体的折射率，光在真空中的传播速度为c，求： （1）圆环形平行细光在入射前的半径r； （2）光从入射点传播到光屏所用时间。 17．△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角∠A=30°，P为垂直于直线BCO的光屏。现有一束宽度等于AB的平行单色光垂直射向AB面，结果在屏P上形成一条宽度等于AB的光带。 （1）作出光路图，并确定光屏上出现的光带的范围； （2）求棱镜的折射率。 18．如图所示，一束激光沿与墙面成30°角的方向射到竖直墙壁上，形成一光点P。现紧贴墙面放上一块厚度d = 3cm、折射率的玻璃砖，让光束通过玻璃砖后再射到墙上形成一光点P′。试求： （1）光在玻璃中的折射角； （2）光在玻璃砖中的传播速度； （3）P′与P的距离。 19．如图所示，一棱镜的截面为等腰直角三角形，∠A=90°，AB=AC=a．已知该棱镜对光的折射率为，现有平行于BC的平行光照射到直角边AB上， (1)试在图中标出从AC边及BC边上出射光的范围， (2)分别求出AC和BC边出射光的范围．（结果可保留根号，且假设光线射向界面时，如果能够透射，即全部射出．） 试卷第6页，共8页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 《第四章《光》单元检测卷（培优）-人教版高中物理选择性必修一》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B C D A D D A A B 题号 11 12 13 答案 ABD BCD BD 1．B 【详解】由题单色光从空气射向该介质时，入射角i=45°，折射角r=30°，则该介质的折射率为，故选B． 点睛：折射率公式是几何光学基本知识，要注意适用的条件是光从真空射入介质发生折射． 2．B 【详解】薄层珍珠质相当于薄膜，在薄层珍珠质的前后表面反射的两列光发生干涉现象。即是光在干涉时产生色散。 故选B。 3．C 【详解】ABC．频率增大，则波长变小，根据双缝干涉条纹的间距公式 可知，相邻条纹的间距变小，则第二条暗纹的中点在P点的下方．故AB错误，C正确； D．当改用频率较高的单色光，则波长变小时，出现明（暗）条纹的间距宽度变小，若将屏向双缝方向远离一些即可看到第二个亮条纹的位置，故D错误． 故选C． 4．D 【详解】A．根据题意做出光路图如图所示    根据几何关系可得 ， 即 ， 可得折射率 故A错误； B．根据 可知光在水中传播的速度 故B错误； C．根据光路图可知，随着水位的下降，P点远离泳池边缘，故C错误； D．根据几何关系可得 ，到泳池边的距离为 联立解得 故D正确。 故选D。 5．A 【详解】A．设从光源出发的光直接照射到D点的光线的入射角为，折射角为，在剖面图内做光源相对于镜面的对称点C，连接CD，交镜面与E点的光线反射后，由ED射向D点，设入射角为，折射角为，设液体的折射率n，如图所示 由折射定律可得 由题意可得 由几何关系可得 联立可得 A错误； B．由折射定律可得 解得 B错误； C．由全反射临界角公式可得 ＞ 红光从透明液体到空气的临界角大于，C错误； D．紫色光的折射率大于红色光的折射率，则将红光改为紫光后，从D点射出的两束光的折射角r1和r2都增大，所以从D点射出的两束光的夹角为钝角，D错误。 故选A。 6．D 【详解】设此透明物体的临界角为C，有 得 当入射角为时，由折射定律有 得到折射角 即此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点的入射角为，大于临界角C，会发生全反射，往后光线水平反射至圆弧上的D点并在D点发生全反射，再反射至B点，从B点第一次射出。则光线在透明体内通过的路径长为 光在透明体内的速度为 经历的时间 联立解得 故选D。 7．D 【详解】A．单色光从真空或空气中进入介质，频率不变，A错误； D．紫色光在液体中的波长 D正确； B．设传播L距离，在真空中的时间，在液体中所需的时间 B错误； C．紫色光在液体中波长变短，更不容易发生明显衍射，C错误。 故选D。 8．A 【详解】A．当时，光路图如图 由几何关系可得 根据折射率的定义式，有 由正弦定理可得 联立，可得 设该玻璃砖的临界角为C，则有 解得 易知光线恰好在内圆表面上发生全反射。故A正确； B．当时，光路图如图 根据折射率的定义式，有 由几何关系可得 解得 结合光路图可得，玻璃砖里面的折射光线与小圆相切，由对称性可知 由几何知识可知光线从外圆射出方向与图中入射光线的夹角小于。故B错误； C．当时，光路图如图 由几何分析可知 又 根据折射定律可得 由于较小，可得 可得 光线从内圆通过的路程为 光线从内圆通过的时间为 故C错误； D．由A选项分析可知，无论多大，光线都会进入内圆传播。故D错误。 故选A。 9．A 【详解】A．用偏振片制作的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振特性，A正确； B．医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光能量大的特点，B错误； C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错误； D．泊松亮斑是光的衍射现象，小孔成像是光的直线传播现象，泊松亮斑与小孔成像原理不相同，D错误。 故选A。 10．B 【详解】A．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故，A错误； B．根据,可知内芯材料的折射率n1越大，全反射的临界角C越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，B正确； CD．设光纤的长度为L，则光通过光纤轴线传输用时最短，光在光纤中的速度 则最短时间有 设光从左端面以θ1入射，折射角为θ2，在侧面发生全反射时的入射角和反射角为θ3，如图所示： 如果θ3就是光在光导纤维全反射的临界角C，则光在介质中的传播时间为最长 所以光通过光导纤维所用的最长时间为 故 所以选用波长更短的光时，频率越大，折射率越大，越大，而的表达式与光纤的直径无关，CD错误。 故选B。 11．ABD 【详解】氢原子从n=6的能级跃迁到n=2的能级的能级差大于从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的能极差，根据Em-En=hγ，知，频率为v1的光子的能量大于频率为v2的光子的能量，频率为v1的光子大于频率为v2的光子，故AB正确；频率为v1的光子大于频率为v2的光子，所以频率为v1的光子的波长小，由干涉条纹间距公式△x=λ，频率为v1的光的波长小，产生的条纹间距较小，故C错误；做光电效应实验时，由光电效应方程，Ekm=hγ-W，频率越高的，光电子的最大初动能增大，因此频率为v1的光产生的光电子的最大初动能较大，故D正确；故选ABD． 点睛：解决本题的突破口是比较出频率为v1和频率为v2的能量的大小，然后又个公式得出频率大小，以及波长大小关系，并掌握干涉条纹间距公式，理解光电效应方程的应用． 12．BCD 【详解】A．由衍射图样可知，a光的衍射比较明显，则a光的波长较长，选项A错误； B．a光的波长较长，则频率较小，若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定会产生光电效应，选项B正确； D．a光频率较小，则折射率较小，折射率越小，则由水中射向空气时偏折程度越小，则视深越大，选项D正确； C．将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，根据 和a光波长长，可知条纹间距较大的是a光，选项C正确。 故选BCD。 13．BD 【详解】A．根据 若改为紫光照射，波长变小，条纹间距会减小，A错误； BC．屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，作出反射光的范围如图所示 根据相似三角形的几何关系得，区域中的最高点到镜面所在平面的距离为，有 解得 区域中的最低点到镜面所在平面的距离为，有 解得 区域的宽度为 条纹宽度为 亮条纹的数目为 B正确；C错误； D．屏D上出现干涉条纹的区域长度为 D正确。 故选BD。 14． BCD AD 不变 【详解】①在“测定玻璃的折射率”实验中，要用到大头针，利用光的折射原理，找出入射光线和出射光线；利用图钉固定白纸，再用刻度尺在白纸上画出光路图，故选BCD； ②A．入射角尽量大些，折射角也会大些，角度的相对误差会减小；故A正确； B．作插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故B错误； C．为了防止弄脏玻璃砖，不能铅笔贴着光学面画出界面，故C错误； D．改变入射角的大小，多做几次，然后将几次测量的不同入射角、折射角求平均值，可减小入射角和折射角的测量误差，故D正确。 故选AD。 ③如图所示，Ⅰ表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而Ⅱ是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，则由折射定律得知，该同学测得的折射率将不变。 15． 正常 12.0 C C 630nm 【详解】（1）①[1]如果欧姆表读数为零，说明灯泡短路；如果欧姆表读数为无穷大，则说明灯泡断路；由欧姆表的读数可知，灯泡有一定的阻值，说明灯泡正常。 ②[2]由图3可知，则电源电动势约为12.0V。 ④[3]A．交流电源使直流电压左右偏转，则连入后立即损坏，A错误； B．若是电源内阻过小，则每次闭合电路都将自动断电，B错误； C．灯丝电阻随温度的升高而增大，冷态灯丝电阻很小，电路中的电流很大，所以导致闭合时立即断电，C正确。 故选C。 （2）[4]根据公式 可知，在其他条件不变的情况下，要增大干涉图样条纹间距，可行的方法有：换用间距较小的双缝间距d、增大波长λ、增大双缝到光屏之间的距离l。 故选C。 （3）[5]根据公式 ， 代入数据有 λ = 630 × 10 - 9m = 630nm 16．（1）；（2） 【详解】（1）如图所示，设细光的入射角为，由几何关系可得 由折射定律可得 解得 圆环形平行细光在入射前的半径为 （2）光在介质中的传播速度为 光在介质中传播的时间为 光从B点进入空气中的折射角也为 光从B到MN的时间为 所以光从入射点传播到光屏所用时间为 17．（1）；（2） 【详解】（1）平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，光屏上出现的光带的范围为EF，如图所示； （2）图中α、β为AC面上的入射角和折射角，设出射光线与水平方向成θ角，由几何关系得 解得 θ=30° 又因为 β=θ+α=60° 光线在AC边折射，由折射定律有 18．（1）30°；（2）；（3） 【详解】（1）由题知入射角为 θ1= 60° 根据折射定律可知 得光在玻璃中的折射角 θ2= 30° （2）根据 得 （3）画出光路图如图所示 根据几何关系有 则 则 19．(1) (2)0.42a , 0.52a 【详解】(1)多条光线经过两次折射后的光路图如图所示： (2)分析从E点折射的光线，根据两次折射的对称性可知折射角为， 根据折射定律，可得 由几何关系可知 则 故从AC边出来的范围是 同理分析从F点折射出射的光线， 可得从BC边出来的范围是. 【点睛】本题是几何光学问题，画面出光路图是解题的基础，常常是折射定律和几何知识的综合应用． 答案第10页，共11页 答案第11页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $