湖北黄梅县第一中学2025-2026学年高二下学期周测物理试题 光学（4.1）

高二年级光学周测试题（4.1） 一、单选题：本大题共8小题，每空3分，共24分。 1.关于四幅图像，下列说法正确的是(    ) A. 甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，丙为薄膜干涉图样，丁为小孔衍射图样 B. 双缝干涉实验中，波长越长亮条纹越窄 C. 同一个单缝做衍射实验，紫光的中央亮条纹比红光的宽 D. 从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凹处、为凸处 2.激光雷达是集“激光”“全球定位系统”和“惯性导航系统”三种技术于一身的系统，它是无人驾驶和低空经济快速发展的基石。下列关于激光和雷达等的说法错误的是(    ) A. 科学家利用激光技术测量月球与地球间的距离，误差精确到厘米级，这里用到了激光平行度好的特性 B. 在双缝干涉实验中，只将入射光由绿光变为红光，两相邻亮条纹的中心间距会变窄 C. 激光雷达信号从空气射入折射率为的液体，速度大小变为原来的 D. 光纤通信是利用激光在光纤中全反射来实现远距离信号传输的 3.对于以下光学现象的说法中正确的是(    ) A. 图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝、间的距离，两相邻亮条纹间距离将增大 B. 图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上图对应狭缝较宽 C. 图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D. 图丁中的、是偏振片，当固定不动，缓慢转动时，只有当、的透振方向完全相同时光屏上才是明亮的，当、的透振方向不完全相同时光屏上都是黑暗的 4.如图所示，用频率为的单色光激光垂直照射双缝，在光屏的点出现第条暗条纹，已知光速为，则到双缝、的距离之差应为(    ) A. B. C. D. 5.如图所示，两束单色光、从水下面射向点，光线经折射后合成一束光。则下列说法正确的是(    ) A. 用同一双缝干涉实验装置分别以、光做实验，光的干涉条纹间距小于光的干涉条纹间距 B. 光在水中的传播速度比光慢 C. 用、光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的 D. 若光与光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是光 6.光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为，其侧截面如图所示，一复色光以入射角从轴心射入光导纤维后分为、两束单色光，两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出，已知内芯材料对光的折射率为，真空中的光速为。下列说法正确的是(    ) A. 内芯材料对光的折射率大于 B. 在内芯中光传播速度比光小 C. 若光恰好发生全反射，则在这段光纤中的传播时间为 D. 当逐渐增大到时，开始有光从纤维侧壁射出 7.如图所示部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆弧面圆心，构成正方形，在处有一点光源。若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，从点光源射入圆弧的光中，有一部分不能从、面直接射出，已知这部分光照射圆弧的弧长为，则(    ) A. 该材料的折射为 B. 该材料的临界角为 C. 光在该材料中传播速度为 D. 点光源发出的光射到面上的最长时间为 8.如图所示，横截面为圆环的柱形容器由折射率为的玻璃制成，其外径为，内径为，为一条直径。有两束光线，其中光线在纸平面内传播，从点射向容器，经一次折射后，恰好与容器内壁相切，另一束光线平行于射向容器，经过一次折射后，恰好在容器内壁发生全反射，则 A. 光线入射角的正弦值 B. 光线射入柱形容器后折射出去的时间为 C. 光线的入射角的正弦值 D. 光线到的距离等于 二、多选题：本大题共5小题，每空4分，对而不全2分，共20分。 9.如图所示，把一个上表面是平面、下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，则(    ) A. 圆环状条纹是光在凸透镜上下两个玻璃表面的反射光的干涉造成的 B. 圆环状条纹是平面玻璃和凸透镜之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的 C. 如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其他条件保持不变，则圆环状条纹的亮纹间距变大 D. 如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，则圆环状条纹的亮纹间距变小 10.对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是(    ) A. 甲图中的“泊松亮斑”是小孔衍射的结果 B. 乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度 C. 丙图是双缝干涉示意图，若到、的路程差是半波长的偶数倍，则处出现亮条纹 D. 丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在铁丝圈上的肥皂膜上出现的是竖直条纹 11.下列说法正确的是(    ) A. 图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小 B. 图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大 C. 图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出为凹处、为凸处 D. 图丁为大蓝闪蝶在显微镜下其翅膀的光学结构示意图，显现蓝色光泽的原因是上下鳞片间的距离的倍近似等于蓝光在空气中半波长的奇数倍 12.用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示。光屏上某点到双缝、的路程差为，如图乙所示。已知真空中的光速为，如果用频率为的黄光照射双缝。则下列说法正确的是(    ) A. 该黄光的波长是 B. 点出现暗条纹 C. 点出现亮条纹 D. 仅将黄光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变小 13.如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源，它发出不同颜色的光和光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色见图乙。设水对光的折射率为，则下列说法正确的是(    ) A. 在真空中，光的传播速度比光的大 B. 在水中，光的波长比光的长 C. 复色光圆形区域的面积为 D. 由点光源垂直水面发出的光，光在水中的传播时间比光长 三、实验题：本大题共2小题，每空2分，共14分。 14.现有毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长． 下列说法中正确的是          填选项前的字母 A.去掉滤光片后，干涉现象消失 B.将单缝和双缝之间的距离加大，干涉条纹间距不变 C.将滤光片由绿色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮条纹中心对齐图乙中手轮上的示数为          ，求得相邻亮条纹的间距为          保留到小数点后三位． 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示则在这种情况下波长的测量值          实际值填“大于”“小于”或“等于” 15.如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖侧面分别记为和、顶角大小为的折射率。 在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于点； 将侧面沿放置，并确定侧面的位置 在上坚直插上大头针和，从侧面透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住          选填“”、“”或“和”的虚像； 确定出射光线的位置          选填“需要”或“不需要”第四枚大头针； 撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线的夹角为，则玻璃砖折射率          。 四、计算题：本大题共5小题，共42分（8+8+8+8+10） 16.一底面半径为的半圆柱形透明体，横截面如图所示，表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从边上的点以为界面以的入射角入射，该束光线进入半圆形透明体后第一次到达圆弧面的位置与点的距离为，求： 该透明体的折射率； 该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间已知真空中的光速为，计算结果用、表示。 17.如图所示，半径为，上表面水平的半球形为球心玻璃砖悬空水平放置，其下方水平放置着面积足够大的光屏，直径与光屏间距为一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入，恰好布满玻璃砖的上表面，其中部分光经玻璃砖折射后能够照到光屏上已知玻璃砖对该光的折射率，求光屏上被光照亮的面积不计光在玻璃砖内的反复反射 18.如图所示，玻璃砖的横截面由等腰直角三角形和圆弧组成，为的中点。一平行光束垂直面射入。已知玻璃砖的折射率，不考虑面上的二次反射。求： 从点射入的光，射出玻璃砖时折射角的正弦值 从面上射出的光对应的入射光在面上所占的比例。 19.如图所示，工匠师傅打磨一款棱长为的正立体透明玻璃砖，将玻璃砖放置在水平桌面上，在其底面中心处固定点光源，从玻璃砖正上方向下看，其上表面刚好全部被照亮，不考虑光的反射，光在真空中的传播速度，求： 玻璃砖的折射率及光在玻璃中传播的最长时间 从一个侧面看到发光区域的面积。 20.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成长为的细圆柱棒，如图甲所示。让一束平行激光从圆柱棒的一个底面垂直射入，历时在另一端接收到该光束，已知光在真空中的速度为。现将这种新材料制成一根半径的光导纤维束弯成半圆形暴露于空气中假设空气中的折射率与真空相同，半圆形外半径为，如图乙所示。 求这种新材料的折射率 用同种激光垂直于光导纤维的端面射入，若该束激光恰好不从光导纤维的侧面外泄，求半圆形的半径。 高二年级光学周测试题（4.1）参考答案 1D 2B 3C 4D 5D 6A 7D 8C 9BC 10BC 11AC 12 AB 13 BC 14. 【答案】 大于 15.【答案】和 不需要 4.【答案】 【解析】双缝到光屏上点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，，而，故第三条暗条纹距离之差为。故D正确。故选D。 5.【答案】 【解析】A.根据光的折射定律  可知，、的折射角相等，而光的入射角小于光的入射角，故光的折射率大于光的折射率，因此光的波长大于光的波长，根据  可知，  光的干涉条纹间距大于  光的干涉条纹间距，A错误； B.根据折射率  ，结合上述结论可知，  光在水中的传播速度比  光快，B错误； C.根据  可知，用  、  光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是均匀的，C错误； D.根据题意，由公式  可知，由于光的折射率小于光的折射率，则在水中光的临界角大于光的临界角，若光与光以相同入射角从水射向空气时，则光先发生全反射，故首先消失的是光，D正确。 6.【答案】 【解析】A.设折射角为  ，根据  由于光的折射角大于光的折射角，因此内芯材料对  光的折射率大于对的折射率，故A正确； B.根据  由于内芯对光的折射率小于对光的折射率，因此在内芯中  光传播速度比  光大，B错误； C.若  光恰好发生全反射，光线的临界角为，有  则在这段光纤中的传播时间为  故C错误； D.光线由内芯进入外套时得临界角为，如图 设外套得折射率为  ，内芯对外套得相对折射率为  ，则     随着入射角  逐渐增大，光线与边界间的夹角逐渐减小，恰好达到临界角时， 根据几何关系     而     整理得  则当  还未增大到  时，开始有光从纤维侧壁射出，故D错误。故选A。 7.【答案】 【解析】、设弧长为的圆弧所对的圆心角为，根据几何知识，全反射的临界角为，根据全反射条件，解得，AB错误 C、由公式可知，光在材料中传播速度，C错误 D、由题意可知，沿方向到达面上的光在材料中的传播距离最大，时间最长，做出如图所示光路图， 有几何关系可知光从光源到面的传播距离为，材料中的传播距离为， 在材料中的传播时间为， 光在空气中传播的时间为， 点光源发出的光射到面上的最长时间为，D正确。 8.【答案】  【解析】A、光线与容器内壁相切，光路图如图所示， 设光线在点的入射角为，折射角为，由折射定律得： ，由几何关系得，解得，故A错误； B、光线在柱形容器中通过的距离为，光线在柱形容器中传播速度为，则光线射入柱形容器后折射出去的时间为，故B错误； C、平行于的光线射向容器，在容器外壁的入射角为，折射角为，如图所示， 由折射定律得：， 光线恰好在容器内壁发生全反射，入射角等于临界角，则， 根据正弦定理可得：，解得，而，即，故C正确； D、设光线到的距离为，根据几何关系可得：，故D错误。故选：。 9.【答案】 【解析】当单色光垂直照射到凸透镜上表面时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，当这两列光的光程差为波长的整数倍时形成亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时形成暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，故A错误，B正确；若换一个曲率半径更大的凸透镜，则空气膜从内到外厚度变化变缓，所以观察到的圆环状条纹的亮纹间距变大，故C正确；若改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，则观察到的圆环状条纹的亮纹间距变大，故D错误。 10.【答案】 【解析】【分析】本题考查了光的衍射、薄膜干涉、双缝干涉等光学现象，对于这些现象要深刻理解原理。 【解答】“泊松亮斑”是小圆盘产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”，A错误； B.乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，B正确； C.丙图是双缝干涉示意图，若到、的路程差是半波长的偶数倍，则处出现亮条纹，若到、的路程差是半波长的奇数倍，则处出现暗条纹，C正确； D.丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在铁丝圈上的肥皂膜上出现的是水平干涉条纹，D错误。故选BC。 11.【答案】 【解析】【分析】该题考查多普勒效应、薄膜干涉、光导纤维等相关知识。熟知相关概念并能灵活应用，逐项分析解题即可。 【解答】A.根据多普勒效应规律可知，图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小，故A正确； B.光从光密介质进入光疏介质，当入射角大于临界角时，在界面上发生全反射，图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小，故B错误； C.图丙检验工件平整度的操作中，从左往右空气膜层的厚度逐渐增大，根据薄膜干涉的原理有 ，处条纹往左侧厚度较小位置前移，表明  为凹处，处条纹往右侧厚度较大位置后移，表明为凸处，故C正确； D.图丁为大蓝闪蝶在显微镜下其翅膀的光学结构示意图，显现蓝色光泽的原因是出现了干涉亮条纹，可知，上下鳞片间的距离的倍近似等于蓝光在空气中波长的整数倍，故D错误。 12.【答案】 【解析】解：该黄光的波长是，故A正确； 光屏上某点到双缝、的路程差为可知点出现暗条纹，故B正确，C错误； D.仅将黄光换成红光，由于红光的波长较大，根据干涉条纹间距公式，可知光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大，故D错误。故选：。 根据波长、频率和光速的关系计算判断；根据计算光程差和半波长的关系判断；根据干涉条纹间距公式判断。 本题关键掌握用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验原理和产生明暗条纹的条件。 13.【答案】 【解析】A.在真空中，光和光的传播速度都为光速，故A错误； B.光在水面上有光射出的区域面积较大，知光的临界角较大，根据  知光的折射率和频率都较小，再由 可知，在水中，光的波速比光的大，由  可得光的波长比光的长，故B正确；C.设复色光区域的半径为，根据  结合几何关系，可知 故复色光圄形区球的面和为 故C正确； D.根据  可知，光在水中的传播速度较大，所以由点光源垂直水面发出的光，光在水中的传播时间比光短，故D错误。故选BC。 14.【答案】大于 【解析】去掉滤光片，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故A项错误 根据可知，将单缝和双缝之间的距离加大，干涉条纹间距不变，故B项正确 将滤光片由绿色的换成红色的，波长变大，根据可知，干涉条纹间距变宽，故C项正确． 故选B、两项． 图乙中手轮上的示数为 图乙中手轮上的示数为 相邻亮条纹的间距． 条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值 为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故由，可知测量值大于实际值． 15.【答案】和 不需要 【解析】要求和在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过，故要能挡住和的虚像； 与垂直，则过和的光线与垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大头针； 光路图如图所示： 根据几何关系可知入射角为  ，折射角为  ，故 。 16.【答案】解：由折射定律知 其中  解得 临界角 在  点入射角为  ，发生全反射，水平反射到  点，再次发生全反射，最终从  点射出，  ，  解得 答： 该透明体的折射率为  该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间为 【解析】解析请参考答案文字描述 17.【答案】根据题设作出光路图如图所示： 设光在玻璃中的临界角为，则， 对应的临界光线的折射角为 由几何关系可以知道三角形为等腰直角三角形 ， 由几何关系知． 光屏上被光束照亮的部分是圆形，其半径： ， 圆形面积为．【解析】略 18.【答案】解：设全反射的临界角为  ，则有  光在  面上的入射角为  ，因为  ，  ，所以光在  面上发生了全反射，如图 设从  点射入的光在  面上的入射角和折射角分别为  和  ，由几何关系可知  根据折射定律有  解得  设从  点射入的光在  面的入射角恰好等于临界角  ，根据几何关系有  从  上入射的光都能从  面射出，故能从  面上射出的光所占的比例    【解析】详细解答和解析过程见【答案】 19.【答案】解：上表面恰好全部被照亮，即光从光源射到上表面四个顶点时对应的入射角为全反射的临界角，有 由几何关系有 则 光在玻璃中的速度 光在玻璃中传播的最长距离 光在玻璃中传播的最长时间。 从一个侧面看发光区域为半圆，设半圆半径为，由几何关系有，得 则从一个侧面看到发光区域的面积。  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 20.【答案】光在细圆柱棒中传输有 解得传播速度为 材料的折射率为 解得 当入射光线越接近点时，则光在光纤中的入射角越大，就越容易发生全反射， 因此激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在光导纤维束内侧面发生全反射， 临界光路图如图所示： 根据几何关系可得又因为 联立解得  【解析】详细解答和解析过程见【答案】 学科网（北京）股份有限公司 $