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

选择性必修第一册《光》单元检测 1、 单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求 1．以下关于光的应用场景描述中，对应原理错误的是（　　） A．利用激光测量地球到月球的距离，是因为激光平行度好，能量集中，能传播很远距离且能量损耗小 B．光导纤维通信——利用光在光纤内的全反射实现光信号的长距离传输 C．增透膜提高镜头透光率——利用光的折射原理减少反射光 D．3D眼镜呈现立体视觉是利用光的偏振原理，让左右眼分别看到不同偏振方向的画面，从而形成立体效果<< 2．某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是（　　） A．图甲属于圆孔衍射 B．图乙的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑 C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的 D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到了障碍物的影子里 3．如图所示装置研究偏振现象，P₁、P₂是两块完全相同的偏振片。A、B两点和偏振片的中心共线，且偏振片与 AB 连线垂直，两偏振片可绕 AB 连线转动。下列说法正确的是（　　） A．固定 P₁，转动 P₂，A、B处光强均发生变化 B．固定 P₂，转动P₁，A、B处光强均不发生变化 C．同时转动 P₁和P₂，A处光强不变，B处光强可能变化 D．同时转动 P₁和P₂，A、B处光强均发生变化 4．在适宜的条件下，水结成的冰晶呈六角形的晶体结构，一束太阳光照射在冰晶上，其中红光a和紫光b在冰晶中的折射光路可能正确的是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示为一横截面为直角三角形ABC的玻璃棱镜，其中∠A=30°，D点在AC边上，A、D间距为L，AB=2L。一条光线平行于AB边从D点射入棱镜，经AB边反射后垂直BC边射出，已知真空中的光速为c，则（　　） A．玻璃对光线的折射率为 B．玻璃对光线的折射率为 C．光线在棱镜中传播的路程为2L D．光线在棱镜中传播的时间为 6．有以下说法：其中正确的是（　　） ①火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁； ②通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度； ③光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯要大； ④光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象． A．①④ B．①② C．②③ D．②④ 7．一柱状容器的高为3l，底面是边长为2l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、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，从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光，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0.6c C．红光从透明液体到空气的临界角为37° D．将红光改为紫光后从D点射出的两束光夹角为锐角 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8．用甲图所示的装置可以检测微小的温度变化。平凸透镜放在固定框架上，平整玻璃板固定在金属柱上，平凸透镜和玻璃板间留有空气隙。用波长为的激光从上方垂直于玻璃板照射，可观察到“牛顿环”干涉图样如乙图。当环境温度变化时，因为热胀冷缩效应金属柱的高度会有微小变化而其他部分的尺寸变化可忽略不计，于是干涉图样将发生相应变化。下列说法中正确的是（　　） A．当环境温度升高时，干涉图样中的环形条纹将向外移动 B．当环境温度升高时，干涉图样中的环形条纹将向内移动 C．若从图样中心新产生10个完整亮纹，则金属柱的高度变化了 D．若从图样中心新产生10个完整亮纹，则金属柱的高度变化了 9．下列现象中，属于光的衍射现象的是（　　） A．相机镜头表面镀增透膜，使膜前后表面的反射光叠加后相互抵消，提高成像清晰度 B．用氦氖激光照射微小金属圆盘，圆盘后方光屏呈现同心圆环，且圆环中心有一个亮斑 C．佩戴偏光眼镜看立体电影 D．将两支铅笔并拢夹出一条细小狭缝，眼睛紧贴狭缝正对光源，观察到明暗相间的条纹 10．一透明材料的截面如图所示，其中AOC为四分之一圆，AOB为等腰直角三角形，AB长为l。一束宽度为l的平行光从AB边垂直射入，若此材料对该光的折射率，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．光线在透明材料中发生全反射时的临界角 B．射向O点的光线在透明材料中传播的时间为 C．从圆弧面AC出射的光线其传播方向一致 D．若改用形状相同折射率更小的材料，则从圆弧面AC出射的光束范围会增大 三．非选择题：本题共5小题，共54分 11．在“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针、，使挡住、的像，挡住和、的像。如图所示，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针和的光线，该光线与界面交于O点，MN表示法线。 (1)请将光路图画完整________，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角和折射角； (2)该玻璃砖的折射率可表示为__________。（用和表示） (3)下列说法正确的是________。 A．玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中与间的距离大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针、及、之间的距离应适当大些 D．如果某同学将玻璃界面和的间距画得过宽了，如图所示，其他操作正确，折射率的测量值将偏大 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 12．如图所示，在做《用双缝干涉测量光的波长》的实验时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，用直尺量得双缝到屏的距离为80.00cm，由双缝上的标识获知双缝间距为0.200mm，光波波长为6.00×10-7m.若调至屏上出现了干涉图样后，用测量头上的螺旋测微器去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐，如图所示，此时螺旋测微器的读数为________mm，此明条纹的序号定为1，其右侧的明纹序号依次为第2、第3、……条明纹．从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为________mm. 13．如图所示，一个半径为的玻璃砖浸在某种液体中，玻璃砖表面略高于液面，一束光从液体底部的A处竖直到玻璃砖B处，入射角为75°，在玻璃砖内经过折射后，从C点与水平方向成30°角射向D点。已知玻璃砖的折射率为，光在真空中的速度为c，，。求：     （1）该液体的折射率n1； （2）光从A到D所经历的时间。 14．图示是一透明的圆柱体的横截面，其半径R=20cm，折射率为，AB是圆柱体的一条直径， 今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体。求： (1)在圆柱体中的传播速度； (2)入射光线MN折射后恰好经过B点，求光线MN到通过AB光线的距离d是多少？ 15．如图所示是爱尔兰物理学家劳埃德于1834年观察光的干涉现象的原理图（为讨论问题方便，图中线段长度与数据不成比例）。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反射到屏上（这些光对镜面的入射角接近）。这两部分光重叠产生干涉，在屏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。 (1)用作图法标出光发生干涉的区域； (2)相邻两条明条纹间距有多大？ (3)求屏D上出现干涉亮条纹的条数。 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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B C A A B A AD BD BD 1．C 【详解】A．激光平行度高、能量集中，适合长距离测距，故A正确，不符合题意； B．光纤通过全反射传输光信号，故B正确，不符合题意； C．增透膜利用干涉相消减少反射光，而非折射，故C错误，符合题意； D．偏振3D眼镜通过偏振方向分离画面，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．B 【详解】A．根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射，乙图是光线照射到圆板后的衍射图样，即图乙为著名的“泊松亮斑，故A正确； B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但泊松认为这是非常荒谬的，后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误； C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C正确； D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 3．C 【详解】AD．自然光沿着各个方向振动的光波强度均相同，故无论是否转动，A处光强不变，故AD错误； B．若转动，固定，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，故B错误； C．同时转动和，同理当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，故C正确。 故选C。 4．A 【详解】由于紫光的频率高，冰晶对紫光的折射率比对红光的折射率大，即紫光和红光折射时，紫光的折射程度大。 故选A。 5．A 【详解】AB．光路如图所示 因为光线垂直BC边射出，可知 β=30° 光线在E点发生反射，根据光的反射定律有 α=30° 根据几何关系可知 r=30° 光线平行于AB边从D点射入棱镜，入射角 θ=60° 由折射定律有 故A正确，B错误； C．△ADE为等腰三角形，由几何关系有 DE=AD=L 又由于 因此 光线在棱镜中传播的路程为 C错误； D．光线在棱镜中传播的速度 光线在棱镜中传播的时间为 D错误。 故选A。 6．B 【详解】①火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁，①正确； ②根据多普勒效应可以计算出物体相对运动的速度，所以通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，②正确； ③光导纤维有很多的用途，它由内芯和外套两层组成，外套的折射率比内芯要小，才能保证光信号在内芯中传播，③错误； ④光学镜头上的增透膜是利用光的薄膜干涉现象，④错误。 故选B。 7．A 【详解】设从光源发出的光直接照射到D点射出的光的入射角为i1，折射角为r1，经反光壁反射后从D点射出的光的入射角为i2，折射角为r2，在剖面图内作光源相对于反光壁的对称点C，连接CD，交反光壁于E点，则这两束光的光路图如图所示 A．设液体对红光的折射率为n，由折射定律可得 由题意可得 r1＋r2=90° 由几何关系可得 ， 联立可得 A正确； B．由折射定律可得 可得红光在透明液体中的传播速度 B错误； C．由全反射临界角公式可得 故红光从透明液体到空气的临界角大于37°，C错误； D．将红光改为紫光后，光的频率增大，液体对光的折射率变大，因为入射角不变，则折射角增大，故两条折射光线夹角为钝角，D错误。 ‍故选A。 8．AD 【详解】AB．温度升高时，金属柱热胀伸长，带动玻璃板向上移动，空气隙（空气薄膜）的整体厚度减小。所有位置的光程差都减小，条纹向外移动，故B错误，A正确； CD．薄膜干涉中，反射光的光程差为空气膜往返光程加半波损失，相邻亮纹对应的空气膜厚度差为（光往返一次，总光程差变化对应厚度变化）。 空气膜厚度的变化量等于金属柱高度的变化量。若中心新产生10个完整亮纹，说明总厚度变化满足， 故C错误，D正确。 故选AD。 9．BD 【详解】A. 相机镜头表面镀增透膜，使膜前后表面的反射光叠加后相互抵消，属于光的干涉现象，故A错误； B. 用氦氖激光照射微小金属圆盘，圆盘后方光屏呈现同心圆环，且圆环中心有一个亮斑，这是圆屏衍射的图样（泊松亮斑），属于光的衍射现象，故B正确； C. 佩戴偏光眼镜看立体电影，原理是光的偏振，故C错误； D. 将两支铅笔并拢夹出一条细小狭缝，眼睛紧贴狭缝正对光源，观察到明暗相间的条纹，是光通过狭缝时发生的单缝衍射现象，故D正确。 故选BD。 10．BD 【详解】A．根据可得，光线在透明材料中发生全反射时的临界角，故A错误； BC．射向O点的光线在透明材料中传播光路图如图所示 由几何关系可知 所以，该光在边发生全反射，光在透明材料中传播的路程为 光在透明材料中传播的速度为 则射向O点的光线在透明材料中传播的时间为 由图可知，从圆弧面AC出射的光线其传播方向垂直，故B正确，C错误； D．该光恰好可以从圆弧面AC出射的光线如图所示 其中圆弧为光线可以出射的部分。根据可知，若改用形状相同折射率更小的材料，则临界角增大，即临界点上移，下移，即圆弧变大，则从圆弧面AC出射的光束范围会增大，故D正确。 故选BD。 11． (1) (2) (3)AC 【详解】（1）光路如图所示 （2）根据折射定律可得玻璃砖的折射率 （3）A．实验中，为了便于准确作出光路图，应使玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中与间的距离大些，故A正确； B．实验中，为了便于测量折射角与入射角，入射角应尽量大些，故B错误； C．实验中，为了更加精准确定入射光线与折射光线，大头针、及、之间的距离应适当大些，故C正确； D．以实线作出实际光路图，用虚线作出测量光路图，如图所示 根据图像可知，光进入玻璃砖的入射角不变，测量时的折射角偏大，则折射率的测量值将偏小，故D错误。 故选AC。 12． 0.900 12.0 【详解】[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm，转动格数估读一位，读数为 0.5+0.01×40.0=0.900mm [2]相邻条纹的间距 则从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为 x=5=12.0×10-3m=12.0mm 13．（1） ；（2） 【详解】（1）由折射定律可知，光从液体射入玻璃砖时有 从玻璃砖射向空气时有 得 又 得 联立方程，可得 （2）光线在液体中运动的距离为 运动时间为 光线在玻璃砖内运动的距离为 运动时间为 光线在空气中运动的距离为 运动时间为 联立方程，可解得光运动的总时间为 【点睛】 14．(1)；(2)cm 【详解】(1)光在圆柱体中的传播速度为 (2)设光线MN经折射后经过B点，光路图如图所示 由折射定律有 又由几何关系有 α=2β 解得 α=60° 光线PC离直线AB的距离 CD=Rsinα=10cm 则距离直线AB 10cm的入射光线经折射后能到达B点． 15．．(1)见解析图 (2) (3)11条 【详解】（1）根据作图法可得如图，其中阴影部分为发生干涉的区域。 （2）相邻两条明条纹间距宽度为 （3）根据几何关系得，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 由（2）可知相邻两条明条纹间距为 所以屏D出现干涉亮条纹的数目为条。 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 $