第四章 光 章末练习卷三-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

光章末练习卷 本试卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡上。 2.答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．光导纤维在通信技术中发挥着重要作用。光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图如图所示，一束激光从玻璃丝左端面的中心点以的入射角射入，在玻璃丝的侧面以入射角多次反射后，从另一端射出。则激光从玻璃丝左端面射入玻璃丝时的折射角和玻璃丝对该束激光的折射率分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 2．如图所示，水平桌面上放置一个半圆形透明砖，为圆心，半径为。光在透明砖内的传播速度为。光线从点垂直界面入射后，在透明砖表面点恰好发生全反射。已知真空中的光速为，则（    ） A．透明砖的折射率为 B．光从透明砖到空气的临界角为 C．之间的距离为 D．光从到的时间为 3．1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（　　） A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距变大 C．若，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D．若，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 4．如图（a）所示为单缝衍射示意图，如图（b）所示为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样。下列说法正确的是（　　） A．在同种均匀介质中，乙光的波长较长 B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度较小 C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多 D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射 5．关于以下现象及其应用下列说法不正确的是（　　） A．图甲是干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍 B．图乙中若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的 D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 6．一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为，激光器离水面的竖直距离为h。他发现只有当大于时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（　　） A．水的折射率为 B．救援人员感觉到激光器处于水面以下的位置 C．当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角等于 D．当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 7．1834年，洛埃通过实验也得到了杨氏双缝干涉实验的结果（称洛埃镜实验），基本装置如图所示，S为单色光源，M为水平放置的平面镜，S发出的光一部分直接照射到光屏上，一部分通过平面镜反射，在光屏上呈现出干涉图样。已知光在通过平面镜反射时存在半波损失，相当于光的路程减少了。下列说法正确的是（　　） A．将平面镜向左平移一小段距离，可使条纹间距变大 B．将平面镜向下平移一小段距离，可使条纹间距变大 C．光屏与镜面延长线相交点O位置处于亮纹中心 D．将S换为白色光源，光屏上仍然能够呈现干涉图样 8．如图所示，点为一质地均匀的半球形玻璃的球心，一束平行单色光垂直入射到半球的底面上，射向球面的单色光被全反射的百分比为（只考虑首次射向球面的光，忽略玻璃对光能的吸收），若仅将单色光换用另一种单色光，发现变大，关于两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃对单色光的折射率大于玻璃对单色光的折射率 B．单色光在玻璃中传播的速率小于单色光在玻璃中传播的速率 C．若单色光用同一装置分别进行双缝干涉实验，则单色光产生的干涉条纹间距较大 D．若单色光恰好能使某种金属发生光电效应，则单色光也能使该金属发生光电效应 9．如图所示，真空中有一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC传播，于玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空。已知∠COD=120°，玻璃球对该激光的折射率为，c为光在真空中的传播速度，则下列说法正确的是（　　） A．激光束在C点的入射角α=60° B．此激光束在玻璃中从C到D传播的时间为 C．改变入射角α的大小，激光束不可能在玻璃球表面发生全反射 D．改变入射角α的大小，激光束可能在玻璃球表面发生全反射 10．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象 B．a光的频率比b光的频率大 C．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失 D．若让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（6分）小明想测量一块平行玻璃砖的折射率； (1)如图所示，该玻璃砖的、面粗糙，、面光滑，下列说法正确的是_____； A．面不宜直接用手去触碰 B．面边缘有缺损不会影响到折射率的测量 C．使用铅笔沿着面画出边界 (2)经过一系列正确的操作（如图），作图得到如图所示的图样，并测得，，则该玻璃砖的折射率为________（保留3位有效数字）。 12．（8分）如图甲所示，在利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距为d，双缝到光屏的距离为L。 (1)实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，使分划板的中心刻度线对准第1条亮条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，则对准第1条时示数x1=________mm；分划板的中心刻度线对准第6条亮条纹的中心时，手轮上的示数x2；计算波长的表达式为λ=________（用题目中所给符号表示）。 (2)某同学观察到如图丙所示图像，应调节图中的________（填“单缝”或“测量头”）；若没有调节，会导致波长的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。 四、解答题 13．（10分）如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为。当桶内没有油时，一束光从点恰能照到桶底边缘的点；当桶内油的深度为时，光线沿方向射入，恰好照到桶底上的点，、两点相距，真空中的光速为。求： (1)油的折射率； (2)到达点的光线在油中传播的时间。 14．（12分）某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯。如图所示，彩灯为一个正方形水平的小光带MNPQ（PQ未标注），其边长为a，离水面的高度差为h，灯带发出绿光时，绿光在水中的折射率为n，真空中的光速为c，水池面积足够大。求： （1）绿光射出水面的最短时间； （2）若在水面上方垂直于水面向下看，灯带的视深； （3）有绿光直接射出水面的面积。 15．（18分）如图，有一均匀透明球体，球体的半径为，点光源位于的中点，已知点光源发出光线均能从球体射出，其中射出光线射出的时间差最大为，为与垂直的直径，真空中光速为。求： (1)玻璃的折射率； (2)所有射出光线的最大折射角。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 光章末练习卷 本试卷满分100分，考试时间75分钟。 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡上。 2.答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．光导纤维在通信技术中发挥着重要作用。光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图如图所示，一束激光从玻璃丝左端面的中心点以的入射角射入，在玻璃丝的侧面以入射角多次反射后，从另一端射出。则激光从玻璃丝左端面射入玻璃丝时的折射角和玻璃丝对该束激光的折射率分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【详解】根据题意，由几何关系可得，激光从玻璃丝左端面射入玻璃丝时的折射角 则玻璃丝对该束激光的折射率。故选B。 2．如图所示，水平桌面上放置一个半圆形透明砖，为圆心，半径为。光在透明砖内的传播速度为。光线从点垂直界面入射后，在透明砖表面点恰好发生全反射。已知真空中的光速为，则（    ） A．透明砖的折射率为 B．光从透明砖到空气的临界角为 C．之间的距离为 D．光从到的时间为 【答案】C 【详解】A．透明砖的折射率为，故A错误； B．由临界角公式为 解得，故B错误； C．由题意，光线从点垂直界面入射后，在透明砖表面点恰好发生全反射，则有 根据几何关系有，故C正确； D．由题意可得 所以光从到的时间为，故D错误。 故选C。 3．1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（　　） A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距变大 C．若，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D．若，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 【答案】C 【详解】CD．若，根据题意画出光路图，如图甲所示 S发出的光与通过平面镜反射的光（可以等效成虚像发出的光）是相干光，可以发生“双缝”干涉，设S到光屏的距离为l，光源S与平面镜间的竖直距离为a，S与的距离为d，则 根据双缝干涉条纹间距公式，可得干涉条纹间距，沿OA向右（或沿AO向左）略微平移平面镜，对l和a均没有影响，则干涉条纹间距不变，分析知干涉条纹也不会移动，故C正确，D错误； B．若，且保持θ不变时，画出光路图如图乙所示 沿OA向右略微平移平面镜，可看出S与的距离d增大，S与到光屏的距离l近似不变，则干涉条纹间距减小，故B错误； A．沿AO向左略微平移平面镜，S与的距离d减小，S与到光屏的距离l近似不变，则干涉条纹间距增大，又平面镜延长线与光屏的交点沿光屏向上移动，则干涉条纹向上移动，故A错误。 故选C。 4．如图（a）所示为单缝衍射示意图，如图（b）所示为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样。下列说法正确的是（　　） A．在同种均匀介质中，乙光的波长较长 B．在同种均匀介质中，甲光的传播速度较小 C．用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多 D．当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射 【答案】C 【详解】A．经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽，条纹间距越大，由图可知甲光的中央亮纹宽，则甲光的波长较长，故A错误； B．由于甲光的波长较长，则甲光的频率较小，甲光的折射率较小，根据知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大，故B错误； C．根据条纹间距公式可知，甲光的干涉条纹间距大，则在同一光屏上亮条纹的条数少，乙光的亮条纹总数更多，故C正确； D．由于甲光的折射率较小，根据可知，甲光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。 故选C。 5．关于以下现象及其应用下列说法不正确的是（　　） A．图甲是干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍 B．图乙中若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小 C．图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的 D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 【答案】D 【详解】A．图甲是干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍，A正确，不符合题意； B．根据，图乙中若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小，B正确，不符合题意； C．同一条亮条纹或者暗条纹所对应的空气膜的厚度相同。弯曲处的空气膜厚度与右侧较厚的空气膜厚度相同，说明此处是凹下的，C正确，不符合题意； D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波，D错误，符合题意。 故选D。 6．一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为，激光器离水面的竖直距离为h。他发现只有当大于时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（　　） A．水的折射率为 B．救援人员感觉到激光器处于水面以下的位置 C．当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角等于 D．当他以向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 【答案】D 【详解】A．由题意，发现只有当大于时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明时激光恰好发生全反射，则根据临界角公式有 所以可以求得折射率，故A错误； B．根据折射定律，救援人员感觉到激光器的深度比实际深度浅，故深度应小于h，故B错误； CD．当他以向水面发射激光时，在水面的入射角，则根据折射定律有 折射角约为大于，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于，故C错误，D正确。 故选D。 7．1834年，洛埃通过实验也得到了杨氏双缝干涉实验的结果（称洛埃镜实验），基本装置如图所示，S为单色光源，M为水平放置的平面镜，S发出的光一部分直接照射到光屏上，一部分通过平面镜反射，在光屏上呈现出干涉图样。已知光在通过平面镜反射时存在半波损失，相当于光的路程减少了。下列说法正确的是（　　） A．将平面镜向左平移一小段距离，可使条纹间距变大 B．将平面镜向下平移一小段距离，可使条纹间距变大 C．光屏与镜面延长线相交点O位置处于亮纹中心 D．将S换为白色光源，光屏上仍然能够呈现干涉图样 【答案】D 【详解】ABC．根据作图法可得下图 其中阴影部分为发生干涉的区域，光屏与镜面延长线相交点O位置没有光叠加，即O点不是亮纹位置，设光源到光屏的距离为，光源到平面镜竖直距离为a，从S发出的光经过平面镜反射后射到屏上的光，相当于从S关于平面镜的像点S'发出的光射到屏上，也就相当于一个间距为2a的双缝，则在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 若将平面镜左移一小段距离，光源S到S平面镜中虚像的间距看作双缝的间距不变，光屏上的条纹间距不变；将平面镜向下平移一小段距离，则a增大，相邻两条亮纹（或暗纹）间距离减小，故ABC错误； D．将S换为白色光源，光屏上仍然能够呈现干涉图样，故D正确。 故选D。 8．如图所示，点为一质地均匀的半球形玻璃的球心，一束平行单色光垂直入射到半球的底面上，射向球面的单色光被全反射的百分比为（只考虑首次射向球面的光，忽略玻璃对光能的吸收），若仅将单色光换用另一种单色光，发现变大，关于两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃对单色光的折射率大于玻璃对单色光的折射率 B．单色光在玻璃中传播的速率小于单色光在玻璃中传播的速率 C．若单色光用同一装置分别进行双缝干涉实验，则单色光产生的干涉条纹间距较大 D．若单色光恰好能使某种金属发生光电效应，则单色光也能使该金属发生光电效应 【答案】CD 【详解】AB．若仅将单色光换用另一种单色光，发现变大，说明单色光的临界角大于单色光的临界角，根据临界角计算公式有，故玻璃对单色光的折射率小于玻璃对单色光的折射率。 根据折射定律有，故单色光在玻璃中传播的速率大于单色光在玻璃中传播的速率，A错误，B错误； C．玻璃对单色光的折射率较小，故单色光的频率较小，波长较大，根据可知，在其他条件相同的情况下进行双缝干涉实验，单色光产生的干涉条纹间距较大，故C正确； D．单色光的频率较大，临界角较小，若单色光恰好能使某种金属发生光电效应，则单色光也能使该金属发生光电效应，故D正确。 故选CD。 9．如图所示，真空中有一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC传播，于玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空。已知∠COD=120°，玻璃球对该激光的折射率为，c为光在真空中的传播速度，则下列说法正确的是（　　） A．激光束在C点的入射角α=60° B．此激光束在玻璃中从C到D传播的时间为 C．改变入射角α的大小，激光束不可能在玻璃球表面发生全反射 D．改变入射角α的大小，激光束可能在玻璃球表面发生全反射 【答案】AC 【详解】A．激光束在C点的折射角为 激光束在C点的入射角为 解得α=60°，A正确； B．此激光束在玻璃中的速度为 从C到D传播的时间为 解得，B错误； CD．发生全反射的条件之一是光从光密介质射向光疏介质。 激光束从真空射向玻璃球，是从光疏介质射向光密介质，不符合全反射条件，所以激光束射向玻璃球表面时，不可能在玻璃球表面发生全反射，C正确，D错误。 故选AC。 10．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象 B．a光的频率比b光的频率大 C．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失 D．若让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大 【答案】ABC 【详解】A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象，故A正确； B．由题图知，两种色光射向气泡时，玻璃对a光的偏折程度较大，因此a光的折射率较大，则a光的频率比b光的频率大，故B正确； C．因a光的折射率较大，由 sinC＝ 知，a光的全反射临界角较小，由图可知，a光从玻璃砖射向气泡的入射角与b光相同，若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先达到全反射的条件，从而a光最先消失，故C正确； D．让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，因a光的折射率较大，其波长较短，根据干涉条纹间距公式 则b光形成的干涉条纹的间距更大，D错误。 故选ABC。 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．（6分）小明想测量一块平行玻璃砖的折射率； (1)如图所示，该玻璃砖的、面粗糙，、面光滑，下列说法正确的是_____； A．面不宜直接用手去触碰 B．面边缘有缺损不会影响到折射率的测量 C．使用铅笔沿着面画出边界 (2)经过一系列正确的操作（如图），作图得到如图所示的图样，并测得，，则该玻璃砖的折射率为________（保留3位有效数字）。 【答案】(1)B (2) 【详解】（1）A．手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的粗糙面或棱，不能触摸光洁的光学面，面粗糙，可以触碰，故A错误； B．面边缘有缺损也能测出折射率，不会改变光线在两个平行光学面的传播规律，不会直接影响到折射率的测量，故B正确； C．不可以用铅笔沿着面玻璃砖的边画线，防止划伤和污染玻璃砖光学面，应采用描迹法（利用大头针标记边界点）绘制，故C错误。 故选B。 （2）根据折射定律得 由几何关系得， 联立可得 12．（8分）如图甲所示，在利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距为d，双缝到光屏的距离为L。 (1)实验得到明暗相间的条纹，转动手轮，使分划板的中心刻度线对准第1条亮条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，则对准第1条时示数x1=________mm；分划板的中心刻度线对准第6条亮条纹的中心时，手轮上的示数x2；计算波长的表达式为λ=________（用题目中所给符号表示）。 (2)某同学观察到如图丙所示图像，应调节图中的________（填“单缝”或“测量头”）；若没有调节，会导致波长的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。 【答案】(1) 9.812/9.811/9.813 (2) 测量头 大于 【详解】（1）[1] 对准第1条时示数，由于读数误差，在9.811mm~9.813mm范围内均可。 [2]由，则波长的表达式为 （2）[1][2]条纹倾斜，与刻线没有平行，则应调节图中的测量头。若没有调节，则导致条纹间距Δx偏大，进而导致波长的测量值大于其实际值。 四、解答题 13．（10分）如图所示，一个储油桶的底面直径与高均为。当桶内没有油时，一束光从点恰能照到桶底边缘的点；当桶内油的深度为时，光线沿方向射入，恰好照到桶底上的点，、两点相距，真空中的光速为。求： (1)油的折射率； (2)到达点的光线在油中传播的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据光路可逆性，光线如图所示 底面直径与桶高相等，所以图中折射角为，入射角为，则有     折射角     油的折射率 （2）光在油中传播速度为     光在油中传播距离为     光在油中传播时间为 14．（12分）某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯。如图所示，彩灯为一个正方形水平的小光带MNPQ（PQ未标注），其边长为a，离水面的高度差为h，灯带发出绿光时，绿光在水中的折射率为n，真空中的光速为c，水池面积足够大。求： （1）绿光射出水面的最短时间； （2）若在水面上方垂直于水面向下看，灯带的视深； （3）有绿光直接射出水面的面积。 【答案】 （1）（2）（3） 【详解】（1）从灯带发出的竖直向上的光垂直穿出水面，所用路程最短为h，用时最短。因为 则最短时间 解得 （2）如图所示 作出两条从绿色灯带发出的折射光线，一条垂直射出水面，一条入射角小于5°，这两条折射光线的延长线的交点就是看到的M的像，像的深度变浅了。在图中 所以 由于两个角度都小于5°，所以取 联立得 （3）如图所示 设N端绿光在水面上的A点发生全反射 由几何关系有 解得 能射出绿光的水面形状如图所示 扇形的半径为 R=NB 总面积为 代入数据解得面积为 15．（18分）如图，有一均匀透明球体，球体的半径为，点光源位于的中点，已知点光源发出光线均能从球体射出，其中射出光线射出的时间差最大为，为与垂直的直径，真空中光速为。求： (1)玻璃的折射率； (2)所有射出光线的最大折射角。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光线从和射出时间差最大，， 联立得 （2）从垂直方向射出的光线入射角最大（正弦定理），折射角最大 解得 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $