第四章 光 单元能力提升综合检测训练（B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 单元能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．一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． 2．如图甲所示，每年夏季我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。在天空出现的半透明薄云里，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中，当太阳光射在一个六角形冰柱上，就会发生折射现象。设一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射，其光路图如图乙所示，a、b为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，a光的折射率较大 B．在冰晶中，b光的传播速度较大 C．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大 D．a、b光在真空中传播时，b光的波长较长 3．如图，某同学观察肥皂膜干涉现象，将有肥皂膜的铁丝圈竖直挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同金属元素，火焰会呈现不同的颜色，在肥皂膜向光的一面上出现火焰的像，像上有明暗相间的条纹，关于这个现象，下列说法正确的是（　　） A．条纹形状是相互平行的竖直线 B．从上向下，条纹的间距越来越小 C．紫光的条纹数比黄光要少一些 D．干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的 4．如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S,可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,则在光屏P上可观察到 （ ） A．红光和蓝光两套干涉条纹 B．红、蓝相间的条纹 C．两种色光相叠加,但不出现干涉条纹 D．屏的上部为红光,下部为蓝光,不发生叠加 5．在单缝衍射实验中，下列说法不正确的是（　　） A．仅将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹变窄 B．仅使单缝宽度变小，衍射条纹变窄 C．衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果 D．仅增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽 6．小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是（　　） A．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用 B．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用 C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用 D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用 7．两束细平行光a和b相距为d，从空气中互相平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率小于对b的折射率。当它们从玻璃砖的下表面射出后，有（　　） A．两束光仍平行，间距等于d B．两束光仍平行，间距大于d C．两束光仍平行，间距小于d D．两束光不再相互平行 8．沙漠里经常会出现下现蜃景，这是由于不同高度的空气层温度不同，折射率也不同，光线被不断折射，人们逆着光就看到了蜃景现象。此过程简化的模型如图所示，一束红光从第一层空气入射，在第三层和第四层界面发生了全反射，下列说法正确的是（　　） A．上层空气的折射率大于下层空气的折射率 B．红光在上层空气的传播速度大于在下层空气的传播速度 C．反射角一定等于红光在3、4两层空气间发生全反射的临界角 D．月球表面几乎为真空状态，其最高温度高达127℃，宇航员在月球上也有可能看到明显的蜃景 9．某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为∆x1与∆x2.，当介质为矿泉水时，屏上P点处是P0上方的第4条亮条纹（不包括P0点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，则（　　） A．∆x2大于∆x1 B．该矿泉水的折射率为 C．当介质为矿泉水时，来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为 D．仅将S0水平向左移动的过程中，P点仍能观察到亮条纹 10．如图甲所示为研究光的干涉现象的实验装置，狭缝的间距可调。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中在屏上得到了图乙所示图样（图中黑色部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（    ） A．若用复色光投射则看不到条纹 B．图乙中双缝干涉图样的亮条纹，经过半个周期后变成暗条纹 C．仅减小狭缝的间距，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大 D．若到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则P点处是亮条纹 二、多选题 11．下列说法正确的是（　　） A．只有频率相同、相位差恒定的两束光才能产生明显的衍射现象 B．两只完全相同的灯泡发出的两束光能产生稳定的干涉现象 C．如果光的波长与障碍物的尺寸相差不多，则能产生明显的衍射现象 D．泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽 12．下列说法中正确的是（　　） A．图甲所示为一单摆在地球表面做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力的频率f的关系），则此单摆的摆长约为1m B．图乙所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于声源频率变化引起的 C．图丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的 D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 13．某同学将两种不同的单色光a、b互相平行地斜射到同一平行玻璃砖的上表面，调整两束光的间距及光线的倾斜程度，结果能使两束光从玻璃砖的下表面射出后，能照射到地面上的同一点，则下列说法正确的是（　　） A．若a光是蓝光，则b光可能是紫光 B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大 C．在真空中，a光的频率比b光的频率低 D．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度和波长都变小 14．如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知，玻璃球对该激光的折射率为，（c为真空中的光速）则下列说法中正确的是（　　） A．出射光线的频率变小 B．改变入射角的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射 C．此激光束在玻璃中穿越的时间为 D．激光束的入射角为=60° 15．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（　　）    A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．增大双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 16．某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第一条亮条纹中心与第六条亮条纹中心间距为，下列说法正确的是（　　）    A．中央亮纹最亮最宽 B．测得单色光的波长 C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 D．将屏向靠近双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 三、填空题 17．如图所示，两束单色光a、b从水中射向A点，光线经折射后合成一束光c，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的折射率______（填“大于”或“小于”）b光的折射率；a光的干涉条纹间距______（填“大于”或“小于”）b光的干涉条纹间距；若a光与b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是______（填“a”或“b”）光；若用c光做单缝衍射实验，中央亮条纹的边缘为______（填“a”或“b”）光的颜色；a、b两种色光中，______（填“a”或“b”）光在水中传播的速度更快。 18．如图所示是一条光线从A媒质射入B媒质并到达B媒质与C媒质界面时发生的现象，由此可判定A，B，C三种媒质的折射率，，间的关系是______． 19．（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是_____现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是_____现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是_____现象； （2）要使光产生明显的衍射，条件是_____； （3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是_____； （4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明_____。 20．如图所示为双缝干涉实验的原理图，光源S到缝、的距离相等，为、连线中垂线与光屏的交点。用波长为500nm的光实验时，光屏中央处呈现中央亮条纹（记为第0条亮条纹），P处呈现第2条亮条纹。当改用波长为400nm的光实验时，P处呈现第___________条__________（填“明条纹”或“暗条纹”）。为使P处呈现第2条亮条纹，可把光屏适当________（填“向左平移”或“向右平移”）。 四、计算题 21．某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如所示，其中纤芯材料的折射率n1=2，包层折射率n2=，光纤长度为6km.已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足：n1sinθ1=n2sinθ1）。求包层分界面上全反射临界角C。 22．双缝干涉实验原理如图所示，光源S到双缝S1、S2的距离相等，S1、S2连线平行于光屏，O点为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经S1、S2传播到光屏上P点的时间差为∆t，其中S1P垂直于光屏，P为某亮条纹中心，OP之间还有m条亮条纹。已知光在真空中的传播速度为c，玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射。 （1）求光在玻璃片中的传播速度； （2）求单色光在真空中的波长； （3）若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片，光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等，求玻璃片的厚度。    23．如图所示是半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光从A点以的入射角由真空从OD面射入玻璃，a光和b光的折射光分别射到半圆弧的B、C点，其中C点是半圆弧的中点。已知a、b两种单色光的折射率之比为，光在真空中传播的速度为c。求： （1）a光的折射率； （2）b光在玻璃砖中传播的时间。    24．如图所示，一束激光在P点以入射角θ=45°射入一个直角棱镜ABC，在另一直角边上的Q点恰好发生全反射，已知BP间距离为l，光速为c、求： （1）棱镜的折射率n； （2）激光从P到Q的传播时间t。 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 《第四章 光 单元能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C B C B B B A D C 题号 11 12 13 14 15 16 答案 CD AC ACD CD BC CD 1．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。 2．C 【详解】A．设入射角为，折射角为，由图乙可知，a光和b光入射角相同，a光折射角大于b光折射角，根据 可知，a光折射率小于b光折射率，A错误； B．b光折射率大，又因为 所以a光在冰晶中的传播速度大，B错误； C．根据临界角公式 b光折射率大，所以a光的临界角大于b光的临界角，C正确； D．由于a光折射率小于b光折射率，因此a光频率小于b光频率,根据 可知a光的波长大于b光的波长，D错误。 故选C。 3．B 【详解】AD．膜前后表面的两列反射光在前表面发生叠加，所以在薄膜的左侧出现条纹，由于同一水平面上厚度相同，则条纹是水平平行的，故AD错误； B．由于重力的重力，越向下，肥皂膜增加的厚度越来越大，那么越往下，条纹间距越来越小，故B正确； C．紫光的波长比黄光短，所以紫光的条纹密，条纹数多，故C错误。 故选B。 4．C 【详解】在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一蓝色滤光片（只能透过蓝光），由于蓝光和红光的频率不同，则不能发生干涉，但可以相互叠加，因此屏上仍有光亮．故C正确，ABD错误． 5．B 【详解】A．在单缝衍射实验中，当单缝宽度一定时，光波波长越长，频率越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距越宽，而黄光的波长比绿光的波长长，故A正确，不符合题意； B．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越宽，故B错误，符合题意； C．衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果，故C正确，不符合题意； D．当光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．B 【详解】发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。 故选B。 7．B 【详解】作出两种光线在平行玻璃砖的光路图如下 根据折射率公式有 na=，nb= 由题意知 na<nb 则 ra>rb 由几何关系得 >d 光线经两侧面平行的玻璃砖后方向不变，折射光线平行。故ACD错误，B正确。 故选B。 8．A 【详解】A．由题意，一束红光从第一层空气入射，在第三层和第四层界面发生了全反射，而光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，则下层为光疏介质，折射率小，上层为光密介质，折射率大，且沙漠高温会将沙土晒得非常灼热，此时温度就会快速上升，造成上层空气的温度小于下层空气温度，下层空气温度高，密度变小，折射率小，上层空气密度非常大，折射率大，故A正确； B．由A可知，上层空气的折射率大于下层空气的折射率，又 其中v是光在折射率为n的介质中的传播速度，c为光速，即折射率越大，速度越小，则红光在上层空气的传播速度小于在下层空气的传播速度，故B错误； C．由于光发生反射时的反射角等于入射角，所以反射角等于光在3、4两层空气间传播的入射角，若要发生全反射，只要入射角大于等于发生全反射的临界角即可，即大于等于全反射临界角，故C错误； D．看到蜃景的前提之一是光发生折射，而光的折射现象是光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向改变，就会在两个介质交界处发生偏折的现象，月球表面最高温度高达127℃，几乎为真空状态，无法发生折射，故无法看到明显的蜃景，故D错误。 故选A。 9．D 【详解】A．根据杨氏双缝干涉相邻条纹间距的公式有 当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距d与双缝与屏之间的距离L相同，所以∆x2小于∆x1，故A错误； B．设光在真空中的波长为、在介质中的波长为，依题意有 则可知 故B错误； C．P点处是P0上方的第4条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的4倍，则来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为 故C错误； D．将S0水平向左移动的过程中，P点与双缝光程差不会改变，据题仍是光在介质中波长的四倍，所以仍能观察到亮条纹，故D正确。 故选D。 10．C 【详解】A．若用复色光投射，在屏上可以看到彩色条纹，A错误； B．图乙中双缝干涉图样的亮条纹，为振动加强的点，经过半个周期后仍亮条纹。B错误； C．根据双缝干涉公式 可知仅减小狭缝S1、S2的间距d，乙中相邻亮条纹的中心间距增大，C正确； D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即P点处为暗条纹，D错误。 故选C。 11．CD 【详解】A．频率相同、相位差恒定是光发生干涉的条件，不是发生明显衍射的条件，A错误； B．即使是同一光源上不同部分发出的光，也不一定能发生稳定的干涉，更不用说是两个独立的灯泡发出的光了，B错误； C．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不太大，或者比光的波长小，当光的波长比障碍物或孔的尺寸大时，衍射会更明显，因此C正确； D．由泊松亮斑图样知D正确。 故选CD。 12．AC 【详解】A．由共振曲线可知，当驱动力频率为0.5Hz时振幅最大，此时产生共振现象，故单摆的固有频率 单摆的周期为 根据单摆的周期公式可知 解得 A正确； B．疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是因为人接收到的频率减小，这是由于多普勒效应引起的，声源频率不变。B错误； C．图丙所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的，C正确； D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏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。 故选AC。 13．ACD 【详解】A．由题意知，在玻璃砖的上表面a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律知，玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，则若a光是蓝光，则b光可能是紫光，故A正确； B．真空中，a光和b光的传播速度相同，都是，故B错误； C．a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率比b光的频率低，故C正确； D．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度都变小，频率都不变，根据 知波长变小，故D正确。 故选ACD。 14．CD 【详解】A．光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误； B．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，故B错误； C．此激光束在玻璃中的波速为 CD间的距离为 则光束在玻璃球中从到传播的时间为 故C正确； D．由几何知识得到激光束在在点折射角，由 可得入射角，故D正确。 故选CD。 15．BC 【详解】BCD．通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有 因此可以使双缝到光屏之间的距离l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，可以达到要求，故BC正确，D错误； A．与光源到单缝的距离无关，故A错误。 故选BC 16．CD 【详解】A．干涉条纹是平行等间距的，故A错误； B．相邻明条纹中心间距为 根据相邻明条纹中心间距公式 解得 故B错误； C．换一个两缝之间距离较大的双缝，根据相邻明条纹中心间距公式可知干涉条纹间距变窄，故C正确； D．将屏向靠近双缝的方向移动，根据相邻明条纹中心间距公式可知干涉条纹间距变窄，可以增加从目镜中观察到的条纹个数，故D正确。 故选CD。 17． 小于 大于 b a a 【详解】[1][2]由折射光路可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距。 [3]折射率越大，临界角越小，越容易发生全反射，则若a光和b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是b光。 [4]a光的波长大于b光的波长，做单缝衍射实验时，a光的中央亮条纹更宽，因此用两种色光的复色光做单缝衍射实验，中央亮条纹的边缘应当为a光的颜色。 [5]a光的折射率小于b光的折射率，由可知，a光在水中传播的速度更快。 18． 【详解】光线从A进入B时，折射角小于入射角，因此，光线从B进入C时，发生全反射，因此B相对A为光密介质，故，根据光路可逆，对A和C，相同的入射角，C的折射角相比A的折射角大，因此A的折射率大于C的折射率，故。 19． 干涉 光的色散 光的衍射 障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象 红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远 光是一种横波 【详解】(1)[1][2][3]肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；而露珠在阳光下呈现的彩色，是光的色散现象；对于通过狭缝观察太阳也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象 (2)[4]光波发生明显的衍射现象的条件是为当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小； (3)[5]根据干涉条纹公式 可知，波长越长的，中间条纹较宽，且条纹间距也越大；也可知，当发生光的衍射时，则波长越长的，衍射条纹越宽，因此红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远； (4)[6]纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了。而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象。 20． 3 暗条纹 向右平移 【详解】[1][2]由波的干涉规律，P处呈现第2条亮条纹 当改用波长为的光实验时 可知P处呈现第3条暗条纹 [3]由条纹间距公式 可知 当改用波长为的光实验时，则有 因 所以应有 即光屏应向右平移。 21． 【详解】由题意知在纤芯和包层分界面上全反射的临界角C满足 解得 22．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）光在介质中的传播速度为 （2）根据题意，有 联立可得 （3）若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片，光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等，则 解得 23．（1）；（2）见解析 【详解】（1）根据题意做出a、b两种单色光的入射光路图，如图所示 C点是半圆弧的中点，可知 由折射定律可知b光的折射率为 由题意可知 解得a光的折射率为 （2）b光发生全反射的临界角为 可知b光在C点不发生全反射，则b光在C点即会发生反射也会折射射出玻璃砖；b光在玻璃砖中的传播速度为 ①b光在C点折射射出玻璃砖，则b光在玻璃砖中传播的时间为 ②b光在C点反射，根据对称性可知b光将从D点射出玻璃砖，则b光在玻璃砖中传播的时间为 24．（1）；（2） 【详解】（1）设折射角为r，由折射定律可得 在Q点恰好发生全反射则有 sinC= 由几何关系可得 r+C= 联立三式可得 （2）由几何关系的 光在介质中的传播速度 光线从P点传到Q点需要的时间 代入数值解得 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 $