章末达标检测4 光（Word练习）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

**基本信息** 本练习通过基础单选、提升多选、综合非选择三层设计，实现光现象从概念辨析到实验探究、复杂计算的递进，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|光的干涉/衍射、全反射条件等单一知识点|8道单选直接考查基础概念，如第1题光纤通信原理，夯实物理观念| |提升层|折射率与光速/临界角关系、双缝干涉波长计算等综合考点|4道多选进行多选项辨析，如第9题比较两束光频率与速度，培养科学推理| |综合层|折射率测量实验、复杂光路计算等应用能力|6道非选择结合实验操作（如第13题）和情境问题（如第15题液体亮斑），体现科学探究与模型建构|

(本卷满分100分) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24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) 1．以下说法正确的是(　　) A．真空中蓝光的波长比红光的波长长 B．天空中的彩虹是由光的干涉形成的 C．光纤通信利用了光的全反射原理 D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变 解析　红光的频率小于蓝光的频率，在真空中红光和蓝光的传播速度相同，由λ＝，得红光波长比蓝光波长长，故选项A错误；天空中的彩虹是水滴对不同色光的折射程度不同造成的，选项B错误；光纤通信利用了光的全反射原理，选项C正确；机械波在不同介质中传播时，其频率不变，但传播速度不同，由v＝λf知，波长也不同，选项D错误。 答案　C 2．单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹(　　) A．干涉、衍射条纹间距都是均匀的 B．干涉、衍射条纹间距都是不均匀的 C．干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀 D．干涉条纹间距均匀，衍射条件间距不均匀 解析　干涉条纹间距均匀，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽。D正确。 答案　D 3．光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是(　　) A．b是光密介质，a是光疏介质 B．光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度 C．光的入射角必须大于或等于临界角 D．必须是单色光 解析　光从介质a射向介质b，要在a、b介质的分界面上发生全反射，则a是光密介质，b是光疏介质，故A错误。由上分析得知，a的折射率大于b的折射率，由v＝得知，光在介质a中的速度小于在介质b中的速度，故B错误。要发生全反射，则光的入射角必须大于或等于临界角，故C正确。此光可以是单色光，也可以是复色光，故D错误。故选C。 答案　C 4.(2024·重庆卷)某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略汽壁厚度，由该方案可知(　　) A．若h＝4 cm，则n＝ B．若h＝6 cm，则n＝ C．若n＝，则h＝10 cm D．若n＝，则h＝5 cm 解析　根据几何关系画出光路图，如图所示，标注入射角θ1、折射角θ2，根据折射定律可得n＝＝＝，若h＝4 cm，则n＝2，故A错误；若h＝6 cm，则n＝，故B正确；若n＝，则h＝ cm，故C错误；若n＝，则h＝ cm，故D错误。 答案　B 5．直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图所示，a、b光相比(　　) A．玻璃球对a光的折射率较小 B．玻璃球对a光的临界角较小 C．b光在玻璃球中的传播速度较大 D．b光在玻璃球中的传播时间较短 解析　由题图知，光线通过玻璃球后，b光的偏折角大，则玻璃球对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，故A正确。因为a光的折射率较小，根据sin C＝知，玻璃球对a光的临界角较大，故B错误。因为b光的折射率较大，根据v＝知，b光在玻璃球中的传播速度较小，故C错误。b光在玻璃球通过的路程较大，传播速度较小，由t＝知，b光在玻璃球中的传播时间较长，故D错误。 答案　A 6．如图，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形abc，∠a为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于bc边的方向射到ab边，进入棱镜后直接射到ac边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为(　　) A．　　　　　　　　 B． C． D． 解析　设三棱镜的折射率为n，如图所示，由折射定律得n＝，又n＝，θ1＝45°，θ2＋C＝90°，联立以上各式解得n＝，A对。 答案　A 7．如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带，a、b是其中的两单色光。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。下面说法正确的是(　　) A．紫光最先消失 B．红光最先消失 C．a光在玻璃中的传播速度小于b光在玻璃中的传播速度 D．通过同一双缝发生干涉，a光相邻条纹间距小于b光相邻条纹间距 解析　玻璃对紫光的折射率最大，由sin C＝可知，紫光发生全反射的临界角最小，故紫光最先消失，选项A对，B错；由题图可知，玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小，由n＝得v＝，故a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度 ，选项C错；由题图可知，玻璃对a光的偏折程度较小，故a光波长较长，若通过同一双缝发生干涉，a光相邻条纹间距大于b光相邻条纹间距，选项D错。 答案　A 8．光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图所示。设此玻璃管长为L，折射率为n。已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射出。设光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为(　　) A． B． C． D． 解析　用C表示临界角，则有sin C＝，则光在玻璃管中的传播速度为v＝。光在沿玻璃管轴线的方向上做匀速传播。所用时间为t＝＝＝。故A正确。 答案　A 二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9．两束不同频率的平行单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α＞β)。下列结论正确的是(　　) A．光束b的频率比光束a的频率高 B．在水中的传播速度，光束a比光束b慢 C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小 D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大 解析　由题图可知na＝，nb＝，由于α＞β，故na＜nb，选项C正确；单色光的频率越高，水对单色光的折射率就越大，故光束b的频率比光束a的频率高，选项A对；由n＝可知v＝，故在水中的传播速度，光束a比光束b快，选项B错；由sin C＝可知，若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角小，选项D错。 答案　AC 10．在用双缝干涉实验测量光的波长时，选用波长为6.0×10－7 m的橙光，光屏上P点恰好出现亮纹，如图所示，现仅改用其他颜色的可见光做实验，P点是暗纹。已知可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×1014 Hz，则入射光的波长不可能是(　　) A．8.0×10－7 m　　　　　 B．4.8×10－7 m C．4.0×10－7 m D．3.4×10－7 m 解析　光源发射波长为6.0×10－7 m的橙光时，光屏上的P点恰是距中心条纹的第二亮纹，当路程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，则有光程差Δd＝2×6.0×10－7 m＝12×10－7 m，现改用其他颜色的可见光做实验，路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹，光屏上的P点是暗条纹的位置，那么·n＝Δd＝12×10－7 m，(n＝1,3，5，…) 当n＝1时，则λ1＝24×10－7 m，由f＝可知， f1＝1.25×1014 Hz； 当n＝3时，则λ2＝8×10－7 m，由f＝可知， f2＝3.75×1014 Hz； 当n＝5时，则λ3＝4.8×10－7 m，由f＝可知，f3＝6.25×1014 Hz； 当n＝7时，则λ4＝3.42×10－7 m，依据f＝可知，f4＝8.77×1014 Hz，故B可能，A、C、D不可能。 答案　ACD 11．平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体，射向其圆弧面的光只有图中所示圆心角为θ的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)。已知当入射光为a光时，θ＝60°，当入射光为b光时，θ＝90°，则(　　) A．该玻璃对a光的折射率为2 B．该玻璃以b光的折射率为 C．在该玻璃中a光的速度比b光的速度大 D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小 解析　由题知a光全反射临界角为30°，由临界角公式sin C＝得该玻璃对a光的折射率na＝＝2，故A正确；由题知b光全反射临界角为45°，由临界角公式sin C＝得该玻璃对b光的折射率nb＝＝，故B错误；该玻璃对b光的折射率较小，根据v＝分析知，在该玻璃中b光的速度比a光的速度大，故C错误；该玻璃对a光的折射率较大，可知a光的频率较大，波长较短，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小，故D正确。 答案　AD 12．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一立方体玻璃砖的上表面，得到三束平行光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法正确的是(　　) A．光束Ⅰ为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光 B．光束Ⅲ的频率大于光束Ⅱ的频率 C．改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行 D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束Ⅲ的速度 解析　两种色光都在玻璃砖的上表面发生反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束Ⅰ是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，故A正确；由图知，光束Ⅱ的偏折程度大于光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ的折射率，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ的折射率，故B错误；一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射入，经过折射、反射、再折射后，光线仍平行，这是因为光反射时入射角与反射角相等，改变α角，光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行，故C正确；在真空中，所有光的速度都相等，故D正确。 答案　ACD 三、非选择题(本题共6小题，共60分) 13．(6分) (2025·海南卷)测量某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下： Ⅰ.在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放白纸上，玻璃砖直径与直线重合，描出直径两端点A和B，取走玻璃砖，用刻度尺求圆心O点，过O点作AB垂线CO，放回玻璃砖，将光屏垂直AB贴近玻璃砖A点放置。 Ⅱ.沿玻璃砖由C向B缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆心O，从玻璃砖射出的激光在AB下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点D，取走玻璃砖，过D点作CO的垂线DE。 (1)步骤Ⅱ中，当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时是光的________。(填字母) A．色散现象 B．衍射现象 C．全反射现象 (2)用刻度尺测得OB＝4.00 cm、DE＝2.50 cm，则玻璃砖的折射率n＝________。 解析　(1)当激光从D点入射到O点在AB面下方光屏上恰好消失时，此时光线在AB面发生全反射，故为光的全反射现象，故选C。 (2)根据上述分析可知，此时入射角等于临界角，即∠DOE＝C，故可得sin C＝＝＝，根据sin C＝，可得玻璃砖的折射率n＝1.6。 答案　(1)C　(2)1.6 14．(8分)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲)，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。 (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm。 (2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________mm，这种色光的波长λ＝________nm。 解析　(1)x2＝15.02 mm。 (2)Δx＝＝ mm＝2.31 mm。 Δx＝λ，则λ＝＝×10－3 m＝6.6×10－7 m＝660 nm。 答案　(1)15.02　(2)2.31　660 15．(10分)一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部放一点光源S，其中一条光线以30°入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为90°，如图所示。求： (1)液体的折射率； (2)液体表面亮斑的面积。 解析　(1)由几何关系r＝180°－30°－90°＝60° 则n＝＝。 (2)因为sin C＝＝，则tan C＝，则r＝H， 面积S＝πr2＝πH2。 答案　(1)　(2)πH2 16．(8分) (2025·甘肃卷)已知一圆台容器，高H＝15 cm，上口半径R＝13 cm，容器底部中心有一质点，未装入水时，人眼从容器边缘无法观测到该质点，装入某种液体后，恰好可以看到，此时液面高度h＝12 cm，人眼观测角度α满足sin α＝，人眼到入射处距离为5 cm。光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求： (1)该液体的折射率； (2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。 解析　(1)根据题意，画出光路图，如图所示。 由几何关系可得sin i＝，O′B＝H－h＝3 cm 则有O′A＝4 cm，AB＝5 cm sin r＝＝＝ 由折射定律可得该液体的折射率为n＝＝。 (2)根据题意，由图可知，光在空气中传播的距离为s1＝10 cm 光在液体中的传播距离为s2＝OB＝＝15 cm 光在液体中的传播速度为v＝＝ 则光从底部质点反射至人眼全过程的时间t＝＋＝ s＋ s＝1×10-9s。 答案　(1)　(2)1×10-9s 17．(14分)如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为。求： (1)入射角i； (2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c，可能用到：sin 75°＝或tan 15°＝2－)。 解析　(1)根据全反射定律可知，光线在AB面上P点的入射角等于临界角C，由折射定律得 sin C＝① 代入数据得C＝45°② 设光线在BC面上的折射角为γ，由几何关系得γ＝30°③ 由折射定律得n＝④ 联立③④式，代入数据得i＝45°。⑤ (2)在△OPB中，根据正弦定理得 ＝⑥ 设所用时间为t，光线在介质中的速度为v，得 ＝vt⑦ v＝⑧ 联立⑥⑦⑧式，代入数据得t＝L。 答案　(1)45°　(2)L 18．(14分)如图所示，某透明介质的截面为直角三角形ABC，其中∠A＝30°，AC边长为L，一束单色光从AC面上距A为的D点垂直于AC面射入，恰好在AB面发生全反射。已知光速为c。 (1)求出该介质的折射率n； (2)画出该光束从射入该介质到穿出该介质的光路并求出相应的偏转角； (3)求出该光束从射入该介质到第一次穿出该介质经历的时间t。 解析　(1)由于光线垂直于AC面射入，故光线在AB面上的入射角为30°，由题意知，光线恰好在AB面上发生全反射，所以入射角等于临界角，则全反射临界角C＝θ＝30°，由全反射条件可求得n＝＝＝2。 (2)如图所示光路图，原光线垂直于AC面射入，即DF方向(EO方向)，光线在BC面出射时与BC面垂直，即EG方向，所以偏转角为∠OEG＝60°。 (3)由图可知DF＝ADtan 30°＝，FE＝2DF＝，DE＝AD＝，则EC＝，EG＝ECcos 30°＝， 故光在介质中的传播距离为s＝DF＋FE＋EG＝，光在介质中的传播速度v＝＝ 光在介质中的传播时间t＝＝。 答案　(1)2　(2)光路图见解析　60°　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $