第四章 光的折射和全反射 阶段测试 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

**基本信息** 本单元卷聚焦“光的折射和全反射”，通过生活现象（如海市蜃楼、彩虹）、科技应用（侧发光光纤、光导纤维）及实验探究题，覆盖光的干涉、衍射、偏振等核心知识点，适配高中物理单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|8题24分|双缝干涉（第1题）、单缝衍射（第3题）|结合高考真题（第7题），基础概念辨析| |多选|4题16分|海市蜃楼（第9题）、彩虹色散（第10题）|生活情境分析，科学推理能力考查| |非选择|6题60分|测量折射率实验（第13题）、光导纤维传输计算（第18题）|实验探究与综合计算结合，科技情境（侧发光光纤）应用|

光的折射和全反射 （考试时间：90分钟，分值：100分。） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写 在本试卷上无效。 第Ⅰ卷 1、 单项选择题：本题共8个小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．（23-24高二下·辽宁·阶段检测）下列有关光学现象的说法不正确的是（　　） A．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大 B．在单缝衍射现象中，缝越窄，照射光频率越高，则衍射现象越明显 C．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹，属于光的干涉现象 D．光的偏振现象表明光是横波 2．（24-25高三上·湖南永州·开学考试）方形玻璃薄壁水槽内糖水的密度随着深度的增加而增大，且同一高度处糖水的密度基本相同。现一束激光沿着如图所示略向下的方向射入水槽，发现光线向下弯曲，则关于该现象的下列说法中正确的是（　　） 光线 A．这是光的反射现象，越深处糖水的折射率越小 B．这是光的折射现象，越深处糖水的折射率越大 C．这是光的偏振现象，越深处糖水的折射率越大 D．这是光的全反射现象，越深处糖水的折射率越小 3．（23-24高二下·上海嘉定·期末）如图所示的四种明暗相间的条纹，是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样，图中黑色部分代表亮条纹，对下列四幅图分析正确的是（　　） A．A是红光的衍射条纹 B．B是红光的衍射条纹 C．C图对应的色光频率更小 D．在同种介质中D图对应的色光波长更大 4．（23-24高二下·湖南张家界·期末）一半圆形玻璃砖的横截面如图所示，AB为直径，O为圆心，一束单色光垂直入射到AB面上的C点，在玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上的D点（图中未画出）出射，出射光线与入射光线平行，则玻璃砖对该单色光的折射率为（    ） A． B． C． D． 5．侧发光光纤是指在光传输过程中，整个光纤圆周面均匀发光的一种光纤，也被称为全周发光光纤。这类光纤属于非通信光纤类别，其构造与常规光纤相似，是汽车内饰氛围灯经常采用的导光材料，甲、乙两图分别是传统光纤和侧发光光纤的示意图。下列关于这两种材料的说法不正确的是（　　）包层 微孔 乙 甲 纤芯 A．不管是普通光纤还是侧发光光纤包层折射率都比纤芯折射率小 B．光在侧发光光纤中除了发生全反射还会发生折射 C．同一束光经过普通光纤比经过侧发光光纤的损耗更小 D．侧发光光纤同样适合用来长距离传输网络信号 6．（25-26高三上·河北石家庄·开学考试）如图甲所示装置可以用来检查精密光学平面的平整程度。当单色光a垂直入射后，从上往下看到的条纹如图乙所示；当单色光b垂直入射后，从上往下看到的条纹如图丙所示。该检测方法是利用光的干涉原理，下列说法正确的是（　　） A．a光的频率大于b光的频率 B．在相同透明玻璃介质中a光的传播速度小于b光的传播速度 C．若增加一张纸片，观察到的条纹将变疏 D．若增加一张纸片，观察到的条纹将变密 7．（2024·贵州·高考真题）一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　） A． B． C． D． 8．（23-24高二下·福建福州·期末）随着科技的不断发展，光纤通讯技术已成为现代通信领域中最重要的技术之一，光纤通信利用光信号还传递数据，具有高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势、在电话、互联网、电视、移动通信等领域得到广泛应用，如图所示，一条长直光导纤维的长度为d，一束单色光从右端面中点以的入射角射入时，恰好在纤芯与包层的分界面发生全反射，且临界角为C。已知光在空气中的传播速度等于真空光速c，若改变单色光的入射方向，则从右端射入的光能够传送到左端，光在光导纤维内传输的最长时间为（　　） A． B． C． D． 二、多项选择题：本题共4个小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分。 9．（25-26高二上·安徽阜阳·期中）如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它做了不科学的解释，认为是海中蛟龙（蜃）吐出的气结成的，因而叫作“海市蜃楼”，也叫蜃景。下列有关蜃景的说法正确的是（　　） A．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率小 B．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 10．（2026·内蒙古兴安·二模）《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是（　　） A．彩虹是雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成 B．水滴对a光的临界角大于对b光的临界角 C．在水滴中，a光的波长小于b光的波长 D．在水滴中，a光的传播速度大于b光的传播速度 11．（22-23高二上·山东枣庄·期末）2003年全美物理学家的一项调查中评选出“十大最美物理实验”，图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示，下列说法正确的是（　　） A．屏上亮条纹处到双缝的距离一定相等 B．丙图样比乙图样中光的频率小 C．若只增大挡板与屏间的距离l，相邻亮条纹间的距离将增大 D．若挡住挡板上其中一个狭缝，屏上将无亮暗条纹呈现 12．（23-24高二下·浙江嘉兴·期中）如图甲是半径为的质量均匀透明水晶球，过球心的截面如图乙所示，为过圆心的水平直线，一单色光从点射入球内，并从点射出，出射光线与平行，且折射角为，光在真空中的传播速度为，则（　　） A．该光束在点的折射角为 B．水晶对该单色光的折射率为 C．光在水晶球中的传播时间为 D．增大光束在点的入射角，光线在玻璃球内有可能会发生全反射 第Ⅱ卷 三、非选择题（本题共6小题，共60分。） 13．（4分）（2025·北京大兴·模拟预测）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。 (1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是___________。（填正确答案标号） A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′ B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2 C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差 (2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射率___________（填“大”或“小”） 14．（6分）（23-24高二下·重庆沙坪坝·期末）物理兴趣小组的同学们用双缝干涉测量光的波长，实验装置如图甲所示。 (1)图甲中，双缝是______（填“A”或“B”）； (2)当分划板的中心刻线对准某亮条纹中心时，手轮示数如图乙所示，其读数为______mm； (3)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，分划板在图中两处位置时，手轮的读数分别为，则单色光的波长______。 15．（8分）鱼鹰（鸬鹚）是捕鱼高手，其视觉系统演化出了适应水陆两栖的特殊能力。如图所示，平静的水面下有一条鱼位于 A点，鱼鹰在水面上方 P点观察。由于光的折射，鱼鹰看到的鱼（虚像）位置比实际位置更浅，这要求鱼鹰必须具备精准的视觉修正能力。已知水的折射率 ，空气折射率近似为 1，鱼的实际深度 H=1.2 m，鱼鹰视线与竖直法线的夹角 θ=53°（ sin53°= 0.8, cos53°= 0.6）。 （1）求光线在水面处的折射角 r ； （2）计算鱼鹰看到的像的深度 h（即视深）。 16．（8分）（23-24高二上·江苏徐州·期中）为研究冰块对某单色激光的折射率，某同学先用双缝干涉装置测量该激光的波长，激光通过间距为的双缝后，投射到光屏上得到如图甲所示的干涉条纹，图甲中两亮纹中心间距，双缝到光屏间的距离。然后，如图乙所示，将该激光从点水平射入一立方体形状的冰块内，入射角为，光线在面上的点射出，光线的延长线与交于点，。求： (1)该激光的波长； (2)该激光在冰块中的折射率。 17．（16分）（22-23高二上·江苏南京·阶段检测）如图所示，截面为半圆形玻璃砖，一束波长λ=5×10-7m的激光从沿圆心O与直径成45°射入半圆形玻璃砖，在O点恰好发生全反射，从圆面水平射出后，进入双缝干涉装置，已知R=0.3m，双缝间距d=2×10-4m，光屏离双缝l=1m，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s，求： （1）玻璃砖的折射率n； （2）光线在玻璃砖中传播的时间t； （3）光屏上相邻亮条纹的间距∆x。 18．（18分）（24-25高二上·江西景德镇·期末）水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。如图是一种钻石型吊坠的剖面图，∠N=∠P=90º，∠O=120º，N O边和PO边长为2L，在该剖面所在平面内有一束单色光从MN边上的A点射入吊坠，经折射后恰好射到NO中点，已知AN=L，入射角i=45º，光在真空中传播速度为c．求： (1)吊坠对该单色光的折射率； (2)通过计算，判断该束光在NO面是否会发生全反射； (3)光在吊坠中传播的时间（当光在界面发生折射时，不考虑其反射光线）。 2 / 8 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $ 《泉州高二物理下学期阶段测试（鲁科版选择性必修一第四章）》答案及解析 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D D D D A D AC AC 题号 11 12 答案 BC BC 1．B 【详解】A．红光的波长比紫光的长，由公式可知，做双缝干涉实验时，由于红光波长大于紫光波长，用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大，故A正确； B．在单缝衍射现象中，当缝越窄时衍射现象越明显，对光波而言，照射光频率越高，波长越短，而波长越长的光，其衍射现象越明显，故B错误； C．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线相互叠加产生的现象，这是光的薄膜干涉造成的，故C正确； D．偏振是横波特有的现象，光的偏振现象表明光是横波，故D正确。 本题选择不正确的，故选B。 2．B 【详解】这是光的折射现象，在光线经过的区域任意画一条水平分界线，由于光线向下弯曲，可知入射角大于折射角，根据光的折射定律可知，越深处糖水的折射率越大。 故选B。 3．D 【详解】AB．干涉图样为等间距的，紫光的间距较小，所以图样A为红光的干涉条纹，图样B为紫光的衍射条纹，图样C为紫光的干涉条纹，图样D为红光的衍射条纹，故AB错误； C．红光的频率小于紫光的频率，所以C图对应的色光频率更大，故C错误； D．红光的波长大于紫光的波长，在空气中D图对应的色光波长更大，故D正确。 故选D。 4．D 【详解】由题意，光线垂直射入玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上出射，且出射光线与入射光线平行，可作出光路图如图所示 由几何知识求得临界角 则玻璃砖对该单色光的折射率为 故选D。 5．D 【详解】A．不管是普通的光纤还是侧发光光纤，中心纤芯的折射率都比包层的大，故A正确； B．侧发光光纤主要的特点就是除了能够在纤芯和包层之间发生全反射，还能够在有空隙的部分发生折射，故B正确； C．若改用折射率更小的液体，临界角变大，更不容易发生全反射，故C错误； D．增大激光器与小孔之间的水平距离不能改变液体的折射率或激光束的入射角，现象不会改变，故D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．薄膜干涉的光程差Δr=2d（d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，而相邻两亮纹之间的厚度之差等于，相邻亮纹间距越小，则对应的光的波长越小，频率越大，可知a光的频率小于b光的频率，A错误； B．因a的频率较小，则折射率较小，根据可知，在相同透明玻璃介质中a光的传播速度大于b光的传播速度，B错误； CD．若增加一张纸片时，同一厚度的空气膜向远离纸片方向移动，故条纹向着远离纸片移动，导致条纹间距变小，条纹变密，C错误，D正确。 故选D。 7．A 【详解】由图可知光从棱镜进入液体中时，入射角小于折射角，根据折射定律可知 根据折射率的速度表达式 可得 故选A。 8．D 【详解】光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，则有 又 得 光在内芯的传播速度为 当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为 则最长时间 故选D。 9．AC 【详解】AB．海面上，下层空气的温度比上层的低，则下层空气的密度比上层的大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率大，故A正确，B错误； CD．由于人眼认为光是沿直线传播的，故A是蜃景，B是景物，故C正确，D错误。 故选AC。 10．AC 【详解】A．雨后太阳光入射到水滴中发生折射时，不同颜色光折射率不同，偏折程度不同而形成彩虹，即发生色散而形成彩虹，A正确； B．第一次折射时，入射角相同，a光的折射角较小，根据可知，a光的折射率较大，根据可知，水滴对a光的临界角小于对b光的临界角，B错误； C．因为a光的折射率较大，所以a光频率较大，波长较短，C正确； D．a光的折射率较大，根据可知，a光的传播速度小于b光的传播速度，D错误。 故选AC。 11．BC 【详解】A．根据公式，屏上亮条纹处到双缝的距离与光的波长、双缝之间的距离有关，故A错误； B．根据图乙和图丙可知，丙图的亮条纹间距更大，根据公式可知丙图样的光波长更大，则频率更短，故B正确； C．根据上述分析可知，若只增大挡板与屏间的距离l，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，故C正确； D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则发生单缝衍射，仍出现亮暗条纹，但亮暗条纹之间的间距不相等，故D错误； 故选BC。 12．BC 【详解】A．光从点射出，出射光线与平行，根据几何关系可知，该光束在点的折射角为，故A错误； B．根据几何关系可知，光在M点的折射角为，入射角为，则水晶对该单色光的折射率，故B正确； C．根据折射率与光速关系有 光在水晶球中传播的距离 光在水晶球中的传播时间 解得，故C正确； D．增大光束在点的入射角，根据几何关系可知，光在P点的折射角始终等于光在M点的入射角，根据光路可逆原理可知，光在水晶球内不可能会发生全反射，故D错误。 故选BC。 13．(1)B (2)大 【详解】（1）A．在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和，故A错误； B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确； C．实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大，以减小实验误差，故C错误。 故选B。 （2）绿光频率大于红光，由图乙，绿光折射角比红光折射角小，故有 故对于同一种介质，折射率与光的频率有关，频率大，折射率大。 14．(1)B (2)7.870 (3) 【详解】（1）图甲中，按照实验器材安装顺序，单缝是A，双缝是B； （2）手轮读数为 7.5mm+37.0×0.01mm=7.870mm （3）条纹间距为 根据 可得 15．（1） ；（2） 【详解】（1）在鱼正上方向的水面上看到鱼时，光路如图所示 由折射定律可知 由几何关系可知 解得 （2）当从S发出的光在N点处发生全反射时，有 则 解得 16．(1) (2)1.3 【详解】（1）相邻两亮条纹间的距离 由 可得 （2）设光线从空气射入冰块的入射角为时，折射角为，则激光在冰块中的折射率 由几何关系得： 所以 17．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据临界角与折射率的关系可得 （2）光线在玻璃中的传播时间为 根据光在介质中的传播速度 解得 （3）根据条纹间距与波长的关系可得 18．(1) (2)会在NO面发生全反射 (3) 【详解】（1）设该单色光进入吊坠的折射角为r，则 可得r=30° 吊坠对该单色光的折射率 （2）该单色光在吊坠中的临界角为C，则 可得C=45° 而单色光射到NO面的入射角为60°，所以该束光会在NO面发生全反射。 （3）设该光在吊坠中的传播速度为v，则 可得 由几何关系可知，该单色光将在MP面上关于OM轴与A点对称的A′点处射出吊坠，光在吊坠中传播的路径长度 光在吊坠中传播的时间 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 $