第四章 光 单元检测一-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第四章 光 单元检测一 第I卷（选择题） 一、选择题（共46分，本题共10小题，1-7题每小题4分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，8-10题每小题6分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）。 1．光学技术作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是（　　） A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率小于外套的折射率 B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波 C．让激光束通过一个狭缝，可能观察到光屏上出现丙图且波长越大，条纹间距越大 D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更小的液体，则实验现象更明显 2．如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是（　　） A．气泡表面有折射没有全反射 B．光射入气泡衍射形成“亮斑” C．气泡表面有折射和全反射 D．光射入气泡干涉形成“亮纹” 3．如图所示是双缝干涉实验装置，用绿色激光照射双缝时，光屏上有明暗相间的条纹。若其他条件不变，则下列说法正确的是（　　） A．减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小 B．减小光源到双缝的距离，条纹间距变大 C．换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变大 D．换用红色激光照射双缝，条纹间距变小 4．一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（　　） A． B． C． D．2 5．如图所示，两束相互平行的单色光a、b射入平行玻璃砖上表面，已知单色光a在玻璃砖中的折射率大于单色光b在玻璃砖中的折射率。若不考虑光束在平行玻璃砖下表面反射后的情况，下列说法正确的是（　　） A．两束单色光线穿过平行玻璃砖后出射光不可能重合 B．若单色光b能使某金属发生光电效应，则单色光a不能使该金属发生光电效应 C．单色光a可能是红光，单色光b可能是绿光 D．单色光a在玻璃砖下表面可能发生全反射 6．如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（   ） A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动 7．如图所示，由某种新型材料制成的截面为半圆形的透明材料板。若用激光（光束a）从底面中心O点垂直底面射入材料板，将从Q点射出；若将该激光以与AP成37°角从P点射入材料板（光束b），恰好也从Q点射出。已知，光在真空中传播的速度为c，则以下说法正确的是（　　） A．该材料对光束的折射率为 B．该材料对光束的折射率为 C．光束在材料板中的传播速度为 D．光束从点射出后的光线与光束平行 8．下列所示的图片、示意图或实验装置都来源于课本，则以下说法正确的是（    ） A．甲图是太阳通过小圆孔成的像 B．乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度 C．丙图是双缝干涉的原理图，若P处光程差等于光的波长的整数倍，则P处是亮条纹 D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现竖直干涉条纹 9．光导纤维在现代通信网络中发挥着重要作用。如图所示，长为L的直光导纤维由内芯和外套两层介质组成，一束激光从端面AB以某一入射角射向内芯，在内芯的内侧面入射角为，此时恰好发生全反射。设内芯的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则（　　） A． B．激光在内芯中的传播路程为 C．若，则激光在内芯中传播的时间为 D．若增大，激光在内芯中仍能发生全反射 10．雨过天晴，空气中悬浮着大量小水滴，若太阳光从背后近乎水平入射，观察者便会看到彩虹（如图）。有时能够同时观察到两道彩虹，内层彩虹被称为“虹”，外层彩虹被称为“霓”。这是由于阳光在小水滴内部反射次数不同而导致的。彩虹现象形成时，阳光在小水滴中的大致光路图如图所示。关于彩虹现象，下列说法中正确的有（　　） A．“虹”对应光路图中1级光，色序表现为“内红外紫” B．“霓”对应光路图中2级光，色序表现为“内红外紫” C．对同一束入射日光，产生“虹”现象时红光在水滴内传播时间小于紫光 D．对同一束入射日光，产生“虹”现象时紫光在水滴内传播时间小于红光 第II卷（非选择题） 本题共5小题，共54分。 二、实验题 11．（8分） (1)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是___________。 A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B．透镜的作用是使光更集中 C．单缝的作用是获得线光源 D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多 (2)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A和B、顶角大小为θ）的折射率。 ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点； ②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef ③在cd上竖直插上大头针和，从侧面B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； ④确定出射光线的位置__________（选填“需要”或“不需要”）第四枚大头针； ⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为，则玻璃砖折射率___________。 12．（6分）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________； A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）。 三、解答题 13．（10分）一束光从空气沿半圆形玻璃砖半径方向射入，玻璃砖的折射率，已知真空中的光速。求： (1)光在玻璃砖内的传播速度； (2)从玻璃砖中射向空气时， （ⅰ）发生全反射时临界角的正弦值； （ⅱ）若反射光线与折射光线垂直，则入射角为多大。 14．（14分）如图为半圆形玻璃砖的截面，O为半圆的圆心，半径为R。在半圆的对称轴上有一点光源P，沿PA方向射出一束单色光，已知，，光在A点的折射光线照射到圆弧面上的B点，OB与AP平行，光在真空中的传播速度为c，求： (1)半圆形玻璃砖对该光的折射率； (2)光从A点传播到B点所用的时间。 15．（16分）小恺同学想估测水的折射率。他找来一个不透明的方形水槽ABCD并装满水。如图，用直尺零刻度线朝下并紧贴着水槽内壁放置，零刻度线与A点重合。视线沿着水槽另一边C观察A点，同时用一支铅笔沿着直尺上部分上下移动，直到笔尖在水里的倒影与零刻度线等高为止，记为E点。全过程观察位置保持不动。已知水槽深为8cm，宽6cm，E点刻度为12.5cm。 （1）求水的折射率； （2）若水面下降1.8cm，求眼睛能看到刻度的最小值。      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 单元检测一》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A C A A D BC AC BC 1．B 【详解】A．如图甲使光信号在光导纤维中发生全反射，内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误； B．观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜，此过程利用了光的偏振现象，光是横波，故B正确； C．图丙是双缝干涉图样，让激光束通过一个狭缝，不可能观察到光屏上出现丙图，故C错误； D．在丁图中激光束沿液流传播，若改用折射率更大的液体，光发生全反射时，临界偏角越小，光在液体中的路程更长，实验现象更明显，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。 故选C。 3．A 【详解】根据条纹间距公式 其中为双缝到光屏的距离，为双缝的宽度： A．根据条纹间距公式可知减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小，故A正确； B．根据条纹间距公式可知减小光源到双缝的距离，条纹间距不变，故B错误； C．蓝光的波长绿光的波长短，根据条纹间距公式可知换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变小，故C错误； D．红光的波长绿光的波长长，根据条纹间距公式可知换用红色激光照射双缝，条纹间距变大，故D错误。 故选A。 4．C 【详解】如图所示 根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角为     根据全反射的临界条件可得 解得 故选C。 5．A 【详解】A．因为玻璃砖上下表面平行，光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角，根据光路可逆原理可知，第二次折射光线与第一次入射光线平行，所以从玻璃砖下表面射出的两束光仍然平行且间距增大，两束单色光线穿过平行玻璃砖下表面后不可能重合，故A正确； B．单色光a折射率大，则单色光a频率更高，若单色光b可使某金属发生光电效应，单色光a必定可以，故B错误； C．根据题意可知，单色光a的折射率大于单色光b，由于绿光的折射率大于红光的折射率，则单色光a可能是绿光，单色光b可能是红光，故C错误； D．根据题意，由光路的可逆性可知，单色光a在平行玻璃砖下表面不可能发生全反射，故D错误。 故选A。 6．A 【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。 故选A。 7．D 【详解】AB．材料对光的折射率由材料和光的频率决定，材料和入射光相同，折射率相同，材料板对激光的折射率，AB错误； C．光束在材料板中的传播速度为，C错误； D．出射点Q所在的切线与AB平行，由几何关系和折射定律可得，出射光线与光束b平行，D正确。 故选D。 8．BC 【详解】A．甲图是小孔衍射的图样，太阳通过小圆孔成的像属于光的直线传播，故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。若干涉条纹是相互平行的直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确； C．图是双缝干涉原理图，根据叠加原理可知，若P处光程差等于光的波长的整数倍，则P处是亮条纹，故C正确； D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。 故选BC。 9．AC 【详解】A．根据折射定律得 可得 故A正确； B．由几何关系可知激光在内芯中的传播路程 故B错误； C．由 解得激光在内芯中传播的速度 若，则激光在内芯中传播的时间 故C正确； D．若增大，则折射角增大，激光在内芯的内侧面入射角减小，小于临界角，则激光不会发生全反射，故D错误。 故选AC。 10．BC 【详解】A．如图所示为“虹”的光路，即为光路图中1级光，色序表现为“内紫外红”，故A错误； B．“霓”的产生和“虹”类似，但日光在水滴中反射两次，则对应光路图中2级光，色序排列次序与“虹”相反，表现为“内红外紫”，故B正确； CD．对同一束入射日光，产生“虹”现象时，设折射角为，球形水滴的半径为，有 光传播的路程为 则光的传播时间为 红光和紫光有相同的入射角，而紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光的传播时间大于红光的传播时间，故C正确，D错误。 故选BC。 11．(1)C (2) P1和P2 不需要 【详解】（1）A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误； B．透镜的作用是使光变成平行光，故B错误； C．单缝的作用是获得线光源，故C正确； D．根据干涉条纹间距公式可知，双缝间距越小，条纹间距就越大，测量头中观察到的条纹数目越少，故D错误。 故选C。 （2）③[1]从侧面B透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住和的虚像； ④[2]因为垂直于,光线垂直入射，垂直射出，大头针与O的连线就是出射光线所在直线，故不需要第4枚大头针； ⑤[3]做出对应的光路图，如图所示 根据几何关系可得在ef界面的入射角等于，折射角为，根据折射定律可得，折射率 12． B 630 【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确； （2）[2]由 得 （3）[3]所测单色光的波长 13．(1) (2)（ⅰ）；（ⅱ） 【详解】（1）光在玻璃砖内的传播速度 解得 （2）（ⅰ）光从玻璃砖射入空气发生全反射时 解得 （ⅱ）光从玻璃砖射入空气，设折射角为r，由折射定律 反射光线与折射光线垂直，则有 解得 即 14．(1) (2) 【详解】（1）如图所示 设光在A点的入射角为i，根据几何关系 解得 由B点作半圆对称轴的垂线BC，则 根据几何关系， 设折射角为r，根据几何关系 解得 则折射率 （2）根据几何关系 光从A点传播到B点所用的时间 又 解得 15．（1）；（2） 【详解】（1）如图    对水入射角和折射角的正弦值 折射率 （2）由于全过程观察位置保持不动，因此光从射入到人眼的入射角和折射角不变；水面下降1.8cm后，光路图如图所示：    设入射点到水槽右边的距离为x，F′到水面的竖直距离为y，根据数学知识 代入数据解得 x=2.4cm 根据数学知识 代入数据解得 F′点的坐标 所以眼睛能看到刻度的最小值是1.4cm。 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 $