第四章 光 单元复习卷 -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》单元复习卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题（每小题3分，共30分） 1．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是 A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的 B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的 C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45° D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45° 2．与光的偏振原理有关的是（    ） A．泊松亮斑 B．3D电影 C．小孔成像 D．海市蜃楼 3．下列有关光现象的说法中正确的是（　　） A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象 B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄 C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D．光的偏振现象说明光是一种纵波 4．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　） A．在真空中，a光的传播速度比b光的大 B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小 C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小 D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小 5．为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（　　） A． B． C． D． 6．以下说法中正确的是（　　） A．同一束光，在光疏介质中传播速度较小 B．通过一个狭缝观察日光灯，可看到彩色条纹属于光的色散现象 C．当红光和蓝光以相同入射角从玻璃射入空气时，若蓝光刚好能发生全反射，则红光也一定能发生全反射 D．光的偏振现象说明光是横波 7．a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖。如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃对a光的折射率小于对c光的折射率 B．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄 C．a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小 D．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间短 8．如果透明介质中有个小气泡，看起来会特别明亮。一个半径为，折射率为的球形透明介质中有一个同心球形气泡，气泡半径为，为球形透明介质的球心，如图所示。一束单色光从外球面上的A点以与连线成角射入球中，若气泡内和透明介质周围空间均可看成真空，。则可能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值为（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　） A．射出c板后的两束单色光与入射光不再平行 B．射到Q点的光在玻璃中的折射率较大 C．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长 D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小 10．如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，入射角为β，进入玻璃砖后分成两束光分别经过玻璃砖截面边界上的b、c两点，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（　　） A．经过b、c两点的分别是红光和紫光 B．在同种玻璃中，红光的速率比紫光的速率大 C．增大β角，射到c点的光可能会发生全反射 D．光从M点传到c点的时间大于从M点传到b点的时间 二、多选题（每小题4分，共12分） 11．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡， A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为，a色光的偏向角为(C点出射光线与入射光线的夹角)，CD弧所对的圆心角为，则下列结论正确的是（  ） A．b色光的偏向角为 B．介质对a色光的折射率 C．b色光从介质射向空气的临界角正弦 D．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距 12．如图所示，ΔOMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN（两束可见单色光关于 OO′对称），在棱镜侧面 OM、ON 上反射和折射的完整光路如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束b更容易发生全反射 B．在玻璃棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度 C．若保持b光入射点位置不变，将光束b顺时针旋转，则NO面可能有光线射出 D．用a、b光在同样的装置做“双缝干涉”实验，a光的条纹间距大 13．如图所示，长为L的光导直纤维，AB代表光的入射端面。某种颜色的光以任何角度从AB端面进入光导纤维后，均能全反射地从AB端面传播到另一端面。则下列说法正确的是（　　） A．相对于该光，光导纤维的折射率最小为 B．相对于该光，光导纤维的折射率最小为 C．若光导纤维相对该光的折射率为1.5，则光从一端传播到另一端的最长时间为 D．若光导纤维相对该光的折射率为1.6，则光从一端传播到另一端的最长时间为 三、实验题（共14分） 14．如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有__________ A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图1中角和的大小。则玻璃砖的折射率__________。 (3)该同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面时，不自觉地碰了玻璃砖使它向方向平移了少许，如图2所示。若其他操作正确，则折射率的测量值__________准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 15．在“用双缝干涉测定光波波长的实验”中，实验装置如图．回答以下问题： （1）光源发出的光经过滤光片、单缝、双缝，是为了让进入遮光筒的光是____(填序号)． A．相干光      B．单色光源      C． 偏振光源      D．线性光源 （2）某次实验中，双缝间距d＝0.2 mm，双缝到光屏间的距离L＝0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数分别如如图乙、丙所示，图乙中游标卡尺读数为xA＝______mm，此光波的波长是______m． 四、解答题（第16题8分，第17题11分，第18题12分，第19题13分，共44分） 16．如图所示为半圆柱形玻璃砖的横截面，O为圆心，AB为直径，半径为R，其折射率为。现有一束平行光以i＝45°的入射角射向AOB平面，经折射后，有部分光能从半圆（弧）上射出，不考虑光在圆弧面的二次反射。 （1）求光发生全反射的临界角； （2）求半圆弧上有光射出的范围所对应的圆心角； （3）若在AOB平面贴一黑纸可以让光都不能从半圆弧上射出，求黑纸沿AOB的最小宽度。 17．如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体横截面，一束细光束由真空沿着径向与PQ成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，发现时才有折射光射出。图乙是这种材料制成的另一透明体的横截面，三角形ABC为等腰直角三角形，AB=BC，半圆弧AC的半径为R，AC连线水平，平行细光束从面AB和面BC竖直射入该透明体。求： （1）这种材料的折射率； （2）光在乙透明体中从弧AC直接射出的弧长范围。 18．如图，ABC是横截面为直角三角形的玻璃三棱镜，一平行于CB边的细激光束从AC边上的某点射入棱镜后，在边上的D点部分反射、部分折射，其中反射光刚好与AC边平行。已知，，，空气中的光速为c。 ①试通过计算，判断光束第一次射到BC边时是否发生全反射； ②求光束自进入棱镜到第一次从AC边射出所经历的时间。 19．折射率为n的某种透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是内径的k（k＞1）倍，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入。 （1）当k=2时，从A点射入的光线经折射后恰好与内球面相切，求光在介质中的传播时间（已知光速为c）； （2）当k1=3和k2=4时，从A点射入的光线经折射后恰好在内球面发生全反射，求两种情况下A点入射角的正弦之比。 20．在双缝干涉实验中，人们不但关注干涉条纹的静态分布，而且关注它们的移动，而使干涉条纹移动的因素有三方面：一是光源移动，二是装置结构的改变，三是光路中介质的改变。某实验小组选择移动光源实现中心干涉条纹的移动。实验装置如图所示，建立xOy直角坐标系，光源S位于原点，双缝到y轴的距离为R，光屏到y轴的距离为R+D。在光源S小角度移动时，存在关系式，且本次实验中光源移动时均为小角度移动。 （1）求当光源S向y轴负方向移动到达时，中心条纹P0移动的距离。 （2）要使条纹移回到的中点，需要水平向左还是向右移动，移动的距离为多少？ 试卷第8页，共9页 试卷第7页，共9页 学科网（北京）股份有限公司 《第四章《光》单元复习卷》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B C C B D B B D B 题号 11 12 13 答案 CD ACD AC 1．D 【详解】A.若前窗玻璃的透振方向竖直，车灯玻璃的透振方向水平的话，从车灯发出的照射到物体上反射的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误； B.若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误； C.若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后不能进入本车的车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错误． D.若使对面的车灯不进入玻璃,则车玻璃的透振方向和对面车灯的透振方向必须垂直,前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，符合垂直条件，D正确 2．B 【详解】A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误； B．3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象，故B正确； C．小孔成像利用的是光沿直线传播，故C错误； D．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生折射造成的，故D错误。 故选B。 3．C 【详解】A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误； B．在光的双缝干涉实验中若仅将入射光由绿光改为黄光，因黄光的波长大于绿光，根据 可知，则条纹间距变宽，选项B错误； C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确； D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．所有光在真空中有相同的速度，选项A错误； B．在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由 知，b光在棱镜里的速度小，选项B错误； C．由折射定律 知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确； D．a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由 知，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误； 故选C。 5．B 【详解】 光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，由几何关系可知入射角为，反射角为有则 所以B正确；ACD错误； 故选B。 6．D 【详解】A．光的传播速度与介质的折射率之间的关系为 光疏介质的折射率相对较小，所以同一束光，在光疏介质中传播速度较大，所以A错误； B．通过一个狭缝观察日光灯，可看到彩色条纹属于光的衍射现象，所以B错误； C．光的频率越高，在同种介质中的折射率越大，根据光的全反射可得 折射率越大，全反射的临界角越小。由于红光比蓝光频率低，所以在同种介质中，红光的折射率比蓝光的折射率小，发生全反射的临界角红光比蓝光大，即相比较，蓝光较容易发生全反射。所以若蓝光刚好能发生全反射，则红光不一定能发生全反射，所以C错误； D．光的偏振现象说明光是横波，所以D正确。 故选D。 7．B 【详解】A．由图可知，光从空气中射入玻璃，a光的偏折程度大，所以玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率；故A错误； B．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，可知a光的波长短，根据双缝干涉公式 故在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的波长短，a光的条纹间距比c光窄；故B正确； C．光发生全反射时临界角 因为玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，所以a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较大，故C错误； D．光在玻璃中的传播速度 因为玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，a光在玻璃中的速度小，由图可知，a光在玻璃中光程大，所以a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故D错误； 故选B。 8．B 【详解】光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示 有 则 对由正弦定理可得 则有 光在外球面折射时 故有 解得 光在内球面上发生全反射时，折射角最大为，光路如图所示 由几何关系得 又 解得 故能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值范围为。 故选B。 9．D 【详解】A. 光经过均匀的介质后，射入光线与射出光线平行，即射出c板后的两束单色光与入射光平行，A错误； B. 射到Q点的光在玻璃中折射后的偏角较小，折射率较小，B错误； C. 射到P点的光的折射率大，在玻璃中的传播速度较小，波长较短，C错误； D. 若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，由 则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小，D正确。 故选D。 10．B 【详解】A．因为紫光的频率大于红光的频率，所以对于同一介质，紫光折射率大于红光折射率，由折射定律可知，对不同颜色的光线，当入射角相同时，光的折射率越大，折射角应越小，则经过b、c两点的分别是紫光和红光，故A错误； B．由公式，真空中，紫光和红光速率相等，而在同种玻璃中，紫光折射率大于红光折射率，则红光的速率比紫光的速率大，故B正确； C．如图所示 设射到c点的光在M点的折射角为，在c点发生折射，光从玻璃到空气中的入射角为，折射角为。 则由光的折射率公式可得 由图和题意可得 将以上两式对比可得 即光线从c点射出时折射角小于，所以即使增大，射到c点的光在c点也不会发生全反射，故C错误； D．如图所示 设截面半圆半径为R，以c光为研究对象，由几何关系可得，光从M点到c点的路程为 由折射率公式 且 联立可得，光从M点传到c点的时间 其与折射角、折射率无关，则同理可得，光从M点传到b点的时间，故D错误。 故选B。 11．CD 【详解】光线在A点的入射角为，折射角分别为、，偏向角为、 A．由a色光的偏向角为，根据几何关系有 AC弧所对圆心角为 又有CD弧所对的圆心角为，则AD弧所对圆心角为，则 则b色光的偏向角为 故A错误； B．介质对a色光的折射率 故B错误； C．b色光从介质射向空气的临界角正弦为 故C正确； D．由上述分析可知 则 根据 可知 故D正确。 故选CD。 12．ACD 【详解】A．光路图看出，入射角相同，b光束在NO面上发生了全反射，而a光束在MO面上没有发生全反射，说明光束b更容易发生全反射，A正确； B．光束b更容易发生全反射，b光的临界角小于a光的临界角，由 分析得知，玻璃对a光束的折射率小于b光束的折射率，由 得知，在玻璃砖中a光的传播速度比b光大， B错误； C．若保持b光入射点位置不变，将光束b顺时针旋转，在NO面上的入射角减小，入射角可能小于临界角，根据 则NO面可能不发生全反射有光线射出，C正确； D．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，根据 所以a光束的条纹间距大，D正确。 故选ACD。 13．AC 【详解】AB．设入射角为，折射角为r，光线到达上界面的入射角为α，全反射的临界角为C，由折射定律得 由几何关系有 所以 由题意知，入射角增大到时，时，折射率最小，因为 所以 综上折射率至少为 故A正确，B错误； CD．光在玻璃介质中的传播速度 由于光的折射率为1.5，当时，光不会侧漏，此时侧面的入射角最小，时间最长。 故C正确，同理分析可知，D错误。 故选AC。 14．(1)BD (2) (3)大于 【详解】（1）该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像；确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像。 故选BD。 （2）根据折射定律得：玻璃砖的折射率为 （3）由题意可知，将玻璃砖界面和的间距画得过窄但仍平行，而其他操作正确，则会导致角偏小，根据 可知，折射率的测量值将偏大。 15． A 19.3 6×10-7 【详解】(1)[1]滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，故A正确，BCD错误； (2)[2][3]图乙中游标卡尺读数为 丙的读数为 故 根据 可得 16．（1）45°；（2）90°；（3） 【详解】（1）玻璃砖的临界角为C，则 sinC=      解得 C=45°    （2）在AOB表面，光线进入玻璃砖的折射角为r，则        解得 要使光线在圆弧面射出，在圆弧处的入射角需小于临界角C，由几何关系知平行光以i＝45°入射角射向AOB平面时，O点左侧的入射光在圆弧上有光射出的范围所对应的圆心角φ2=15°；O点右侧的入射光在圆弧上有光射出的范围所对应的圆心角φ3=75°；故 φ2+φ3= 90°   （3）设最小宽度为NM，由几何关系知射在AOB面上O点左侧宽度ON 解得 同理 OM= 故最小宽度 MN= 17．（1）；（2） 【详解】（1）有题意可知，当时才有折射光射出，说明此时刚好发生全反射，即该透明材料的临界角为 根据全反射临界角公式 解得 （2）作出光路图如下图 由图示位置入射时恰好发生全反射，则入射点上移就一定有光射出，因 所以 由几何关系得 所以 由对称性可知 所以 所以有光从弧AC直接射出的弧长为 18．①会发生全反射；② 【详解】①设光在AC边的入射点为E，在BC边的反射点为F，在AC边的出射点为G，光路图图下图所示 由图结合题意可知，在D点的反射角为 为等边三角形，在E点折射时，入射角 折射角 根据折射定律 得 设发生全反射的临界角为C，则有 在F点，入射角为，因 故该处会发生全反射； ②光射至G点发生折射进入空气，由几何关系得 故光在棱镜中通过的路程 光在棱镜中的速度 由 联立解得 19．（1）；（2）4:3 【详解】（1）当k=2时，光束经折射后到达内球面上B点恰好与内球面相切，光路图如图所示: 由几何关系可知 AB=R 光在介质中的传播速度 光在介质中的传播时间 联立解得 t= （2）入射角为i′时光束经折射到达内球面上的C点如图所示，恰好发生全反射，由sin∠DCA= 由正弦定理得： 又 解得 sin∠CAO= 由折射定律得 解得 当k1=3和k2=4时 20．（1）；（2）向左移动 【详解】（1）中心条纹P0处亮纹的产生原因是光源S发出的经过S1、S2的光线到P0点的光程差为零，因此对于中心条纹，光源发出的经过S1、S2的光线到点的光程差也为零，即图中存在几何关系 整理得 根据小角度移动公式 同理 联立解得 （2）当条纹移回到的中点时，根据公式 则需减小，根据公式，光源到双缝的水平距离需增大。 因此光源需要向左移动 联立解得 答案第10页，共15页 答案第11页，共15页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章《光》单元复习卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题（每小题3分，共30分） 1．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中可行的是 A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的 B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的 C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45° D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45° 【答案】D 【详解】A.若前窗玻璃的透振方向竖直，车灯玻璃的透振方向水平的话，从车灯发出的照射到物体上反射的光线将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误； B.若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误； C.若前窗玻璃透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后不能进入本车的车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错误． D.若使对面的车灯不进入玻璃,则车玻璃的透振方向和对面车灯的透振方向必须垂直,前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，符合垂直条件，D正确 2．与光的偏振原理有关的是（    ） A．泊松亮斑 B．3D电影 C．小孔成像 D．海市蜃楼 【答案】B 【详解】A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误； B．3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象，故B正确； C．小孔成像利用的是光沿直线传播，故C错误； D．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生折射造成的，故D错误。 故选B。 3．下列有关光现象的说法中正确的是（　　） A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象 B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变窄 C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D．光的偏振现象说明光是一种纵波 【答案】C 【详解】A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误； B．在光的双缝干涉实验中若仅将入射光由绿光改为黄光，因黄光的波长大于绿光，根据 可知，则条纹间距变宽，选项B错误； C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确； D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。 故选C。 4．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　） A．在真空中，a光的传播速度比b光的大 B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小 C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小 D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小 【答案】C 【详解】A．所有光在真空中有相同的速度，选项A错误； B．在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由 知，b光在棱镜里的速度小，选项B错误； C．由折射定律 知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确； D．a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由 知，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误； 故选C。 5．为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】 光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，由几何关系可知入射角为，反射角为有则 所以B正确；ACD错误； 故选B。 6．以下说法中正确的是（　　） A．同一束光，在光疏介质中传播速度较小 B．通过一个狭缝观察日光灯，可看到彩色条纹属于光的色散现象 C．当红光和蓝光以相同入射角从玻璃射入空气时，若蓝光刚好能发生全反射，则红光也一定能发生全反射 D．光的偏振现象说明光是横波 【答案】D 【详解】A．光的传播速度与介质的折射率之间的关系为 光疏介质的折射率相对较小，所以同一束光，在光疏介质中传播速度较大，所以A错误； B．通过一个狭缝观察日光灯，可看到彩色条纹属于光的衍射现象，所以B错误； C．光的频率越高，在同种介质中的折射率越大，根据光的全反射可得 折射率越大，全反射的临界角越小。由于红光比蓝光频率低，所以在同种介质中，红光的折射率比蓝光的折射率小，发生全反射的临界角红光比蓝光大，即相比较，蓝光较容易发生全反射。所以若蓝光刚好能发生全反射，则红光不一定能发生全反射，所以C错误； D．光的偏振现象说明光是横波，所以D正确。 故选D。 7．a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖。如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃对a光的折射率小于对c光的折射率 B．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比c光窄 C．a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小 D．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间短 【答案】B 【详解】A．由图可知，光从空气中射入玻璃，a光的偏折程度大，所以玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率；故A错误； B．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，可知a光的波长短，根据双缝干涉公式 故在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的波长短，a光的条纹间距比c光窄；故B正确； C．光发生全反射时临界角 因为玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，所以a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较大，故C错误； D．光在玻璃中的传播速度 因为玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率，a光在玻璃中的速度小，由图可知，a光在玻璃中光程大，所以a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故D错误； 故选B。 8．如果透明介质中有个小气泡，看起来会特别明亮。一个半径为，折射率为的球形透明介质中有一个同心球形气泡，气泡半径为，为球形透明介质的球心，如图所示。一束单色光从外球面上的A点以与连线成角射入球中，若气泡内和透明介质周围空间均可看成真空，。则可能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示 有 则 对由正弦定理可得 则有 光在外球面折射时 故有 解得 光在内球面上发生全反射时，折射角最大为，光路如图所示 由几何关系得 又 解得 故能使光在内球表面上发生全反射的入射角的取值范围为。 故选B。 9．如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　） A．射出c板后的两束单色光与入射光不再平行 B．射到Q点的光在玻璃中的折射率较大 C．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长 D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小 【答案】D 【详解】A. 光经过均匀的介质后，射入光线与射出光线平行，即射出c板后的两束单色光与入射光平行，A错误； B. 射到Q点的光在玻璃中折射后的偏角较小，折射率较小，B错误； C. 射到P点的光的折射率大，在玻璃中的传播速度较小，波长较短，C错误； D. 若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，由 则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小，D正确。 故选D。 10．如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由红、紫两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，入射角为β，进入玻璃砖后分成两束光分别经过玻璃砖截面边界上的b、c两点，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是（　　） A．经过b、c两点的分别是红光和紫光 B．在同种玻璃中，红光的速率比紫光的速率大 C．增大β角，射到c点的光可能会发生全反射 D．光从M点传到c点的时间大于从M点传到b点的时间 【答案】B 【详解】A．因为紫光的频率大于红光的频率，所以对于同一介质，紫光折射率大于红光折射率，由折射定律可知，对不同颜色的光线，当入射角相同时，光的折射率越大，折射角应越小，则经过b、c两点的分别是紫光和红光，故A错误； B．由公式，真空中，紫光和红光速率相等，而在同种玻璃中，紫光折射率大于红光折射率，则红光的速率比紫光的速率大，故B正确； C．如图所示 设射到c点的光在M点的折射角为，在c点发生折射，光从玻璃到空气中的入射角为，折射角为。 则由光的折射率公式可得 由图和题意可得 将以上两式对比可得 即光线从c点射出时折射角小于，所以即使增大，射到c点的光在c点也不会发生全反射，故C错误； D．如图所示 设截面半圆半径为R，以c光为研究对象，由几何关系可得，光从M点到c点的路程为 由折射率公式 且 联立可得，光从M点传到c点的时间 其与折射角、折射率无关，则同理可得，光从M点传到b点的时间，故D错误。 故选B。 二、多选题（每小题4分，共12分） 11．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡， A为入射点，之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为，a色光的偏向角为(C点出射光线与入射光线的夹角)，CD弧所对的圆心角为，则下列结论正确的是（  ） A．b色光的偏向角为 B．介质对a色光的折射率 C．b色光从介质射向空气的临界角正弦 D．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距 【答案】CD 【详解】光线在A点的入射角为，折射角分别为、，偏向角为、 A．由a色光的偏向角为，根据几何关系有 AC弧所对圆心角为 又有CD弧所对的圆心角为，则AD弧所对圆心角为，则 则b色光的偏向角为 故A错误； B．介质对a色光的折射率 故B错误； C．b色光从介质射向空气的临界角正弦为 故C正确； D．由上述分析可知 则 根据 可知 故D正确。 故选CD。 12．如图所示，ΔOMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN（两束可见单色光关于 OO′对称），在棱镜侧面 OM、ON 上反射和折射的完整光路如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束b更容易发生全反射 B．在玻璃棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度 C．若保持b光入射点位置不变，将光束b顺时针旋转，则NO面可能有光线射出 D．用a、b光在同样的装置做“双缝干涉”实验，a光的条纹间距大 【答案】ACD 【详解】A．光路图看出，入射角相同，b光束在NO面上发生了全反射，而a光束在MO面上没有发生全反射，说明光束b更容易发生全反射，A正确； B．光束b更容易发生全反射，b光的临界角小于a光的临界角，由 分析得知，玻璃对a光束的折射率小于b光束的折射率，由 得知，在玻璃砖中a光的传播速度比b光大， B错误； C．若保持b光入射点位置不变，将光束b顺时针旋转，在NO面上的入射角减小，入射角可能小于临界角，根据 则NO面可能不发生全反射有光线射出，C正确； D．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，根据 所以a光束的条纹间距大，D正确。 故选ACD。 13．如图所示，长为L的光导直纤维，AB代表光的入射端面。某种颜色的光以任何角度从AB端面进入光导纤维后，均能全反射地从AB端面传播到另一端面。则下列说法正确的是（　　） A．相对于该光，光导纤维的折射率最小为 B．相对于该光，光导纤维的折射率最小为 C．若光导纤维相对该光的折射率为1.5，则光从一端传播到另一端的最长时间为 D．若光导纤维相对该光的折射率为1.6，则光从一端传播到另一端的最长时间为 【答案】AC 【详解】AB．设入射角为，折射角为r，光线到达上界面的入射角为α，全反射的临界角为C，由折射定律得 由几何关系有 所以 由题意知，入射角增大到时，时，折射率最小，因为 所以 综上折射率至少为 故A正确，B错误； CD．光在玻璃介质中的传播速度 由于光的折射率为1.5，当时，光不会侧漏，此时侧面的入射角最小，时间最长。 故C正确，同理分析可知，D错误。 故选AC。 三、实验题（共14分） 14．如图1所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直地插上、两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有__________ A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住的像和的像 C．插上大头针，使仅挡住 D．插上大头针，使挡住和、的像 (2)过、作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图1中角和的大小。则玻璃砖的折射率__________。 (3)该同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面时，不自觉地碰了玻璃砖使它向方向平移了少许，如图2所示。若其他操作正确，则折射率的测量值__________准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】(1)BD (2) (3)大于 【详解】（1）该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像；确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像。 故选BD。 （2）根据折射定律得：玻璃砖的折射率为 （3）由题意可知，将玻璃砖界面和的间距画得过窄但仍平行，而其他操作正确，则会导致角偏小，根据 可知，折射率的测量值将偏大。 15．在“用双缝干涉测定光波波长的实验”中，实验装置如图．回答以下问题： （1）光源发出的光经过滤光片、单缝、双缝，是为了让进入遮光筒的光是____(填序号)． A．相干光      B．单色光源      C． 偏振光源      D．线性光源 （2）某次实验中，双缝间距d＝0.2 mm，双缝到光屏间的距离L＝0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数分别如如图乙、丙所示，图乙中游标卡尺读数为xA＝______mm，此光波的波长是______m． 【答案】 A 19.3 6×10-7 【详解】(1)[1]滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，故A正确，BCD错误； (2)[2][3]图乙中游标卡尺读数为 丙的读数为 故 根据 可得 四、解答题（第16题8分，第17题11分，第18题12分，第19题13分，共44分） 16．如图所示为半圆柱形玻璃砖的横截面，O为圆心，AB为直径，半径为R，其折射率为。现有一束平行光以i＝45°的入射角射向AOB平面，经折射后，有部分光能从半圆（弧）上射出，不考虑光在圆弧面的二次反射。 （1）求光发生全反射的临界角； （2）求半圆弧上有光射出的范围所对应的圆心角； （3）若在AOB平面贴一黑纸可以让光都不能从半圆弧上射出，求黑纸沿AOB的最小宽度。 【答案】（1）45°；（2）90°；（3） 【详解】（1）玻璃砖的临界角为C，则 sinC=      解得 C=45°    （2）在AOB表面，光线进入玻璃砖的折射角为r，则        解得 要使光线在圆弧面射出，在圆弧处的入射角需小于临界角C，由几何关系知平行光以i＝45°入射角射向AOB平面时，O点左侧的入射光在圆弧上有光射出的范围所对应的圆心角φ2=15°；O点右侧的入射光在圆弧上有光射出的范围所对应的圆心角φ3=75°；故 φ2+φ3= 90°   （3）设最小宽度为NM，由几何关系知射在AOB面上O点左侧宽度ON 解得 同理 OM= 故最小宽度 MN= 17．如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体横截面，一束细光束由真空沿着径向与PQ成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，发现时才有折射光射出。图乙是这种材料制成的另一透明体的横截面，三角形ABC为等腰直角三角形，AB=BC，半圆弧AC的半径为R，AC连线水平，平行细光束从面AB和面BC竖直射入该透明体。求： （1）这种材料的折射率； （2）光在乙透明体中从弧AC直接射出的弧长范围。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）有题意可知，当时才有折射光射出，说明此时刚好发生全反射，即该透明材料的临界角为 根据全反射临界角公式 解得 （2）作出光路图如下图 由图示位置入射时恰好发生全反射，则入射点上移就一定有光射出，因 所以 由几何关系得 所以 由对称性可知 所以 所以有光从弧AC直接射出的弧长为 18．如图，ABC是横截面为直角三角形的玻璃三棱镜，一平行于CB边的细激光束从AC边上的某点射入棱镜后，在边上的D点部分反射、部分折射，其中反射光刚好与AC边平行。已知，，，空气中的光速为c。 ①试通过计算，判断光束第一次射到BC边时是否发生全反射； ②求光束自进入棱镜到第一次从AC边射出所经历的时间。 【答案】①会发生全反射；② 【详解】①设光在AC边的入射点为E，在BC边的反射点为F，在AC边的出射点为G，光路图图下图所示 由图结合题意可知，在D点的反射角为 为等边三角形，在E点折射时，入射角 折射角 根据折射定律 得 设发生全反射的临界角为C，则有 在F点，入射角为，因 故该处会发生全反射； ②光射至G点发生折射进入空气，由几何关系得 故光在棱镜中通过的路程 光在棱镜中的速度 由 联立解得 19．折射率为n的某种透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是内径的k（k＞1）倍，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入。 （1）当k=2时，从A点射入的光线经折射后恰好与内球面相切，求光在介质中的传播时间（已知光速为c）； （2）当k1=3和k2=4时，从A点射入的光线经折射后恰好在内球面发生全反射，求两种情况下A点入射角的正弦之比。 【答案】（1）；（2）4:3 【详解】（1）当k=2时，光束经折射后到达内球面上B点恰好与内球面相切，光路图如图所示: 由几何关系可知 AB=R 光在介质中的传播速度 光在介质中的传播时间 联立解得 t= （2）入射角为i′时光束经折射到达内球面上的C点如图所示，恰好发生全反射，由sin∠DCA= 由正弦定理得： 又 解得 sin∠CAO= 由折射定律得 解得 当k1=3和k2=4时 20．在双缝干涉实验中，人们不但关注干涉条纹的静态分布，而且关注它们的移动，而使干涉条纹移动的因素有三方面：一是光源移动，二是装置结构的改变，三是光路中介质的改变。某实验小组选择移动光源实现中心干涉条纹的移动。实验装置如图所示，建立xOy直角坐标系，光源S位于原点，双缝到y轴的距离为R，光屏到y轴的距离为R+D。在光源S小角度移动时，存在关系式，且本次实验中光源移动时均为小角度移动。 （1）求当光源S向y轴负方向移动到达时，中心条纹P0移动的距离。 （2）要使条纹移回到的中点，需要水平向左还是向右移动，移动的距离为多少？ 【答案】（1）；（2）向左移动 【详解】（1）中心条纹P0处亮纹的产生原因是光源S发出的经过S1、S2的光线到P0点的光程差为零，因此对于中心条纹，光源发出的经过S1、S2的光线到点的光程差也为零，即图中存在几何关系 整理得 根据小角度移动公式 同理 联立解得 （2）当条纹移回到的中点时，根据公式 则需减小，根据公式，光源到双缝的水平距离需增大。 因此光源需要向左移动 联立解得 试卷第16页，共23页 试卷第21页，共23页 学科网（北京）股份有限公司 $