暑假培优：专题03 光 专题训练（提升卷）-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 聚焦光的传播与波动特性，通过分层题型构建从现象辨析到实验探究再到综合应用的完整认知链，强化科学思维与科学探究素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|单选7题/多选3题|辨析折射、衍射、偏振等现象，结合规律判断（如双缝干涉明暗条纹条件）|从光的直线传播（折射）到波动特性（干涉、衍射），逐步深化对光本质的认识| |实验探究|填空2题|测量折射率（大头针法）、双缝干涉测波长（数据处理）|通过实验操作与误差分析，落实科学探究要素，衔接理论与实践| |综合应用|解答3题|三棱镜光路计算、光导纤维全反射、玻璃球折射与反射综合|以几何光学模型为核心，运用折射率公式、全反射条件解决复杂情境问题，体现模型建构与科学推理|

暑假培优：专题03 光 专题训练(提升卷） ( 条形码 粘贴 区 域 ) 学校： 试卷类型：A B 缺考标记(考生禁止填涂) 班级： ( ) 姓名： 考号： ( 注 意 事 项 1 、答题前，考生须准确填写自己 的 姓名、准考证号，并认真核准条形码上的姓名、 准考证号。 2 、 第一部分选择题必须使用2B铅笔填涂，第二部分非选择题必须用0.5毫米黑色 墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰。 3、按照题号在对应的答题区域内作答，超出各题答题区域的答案无效，在草稿纸、 试卷上作答无效。 4、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 填 涂 样 例 正确填涂 ■ ) ( 选择题 1 [A] [B] [C] [D] 6 [A] [B] [C] [D] 2 [A] [B] [C] [D] 7 [A] [B] [C] [D] 3 [A] [B] [C] [D] 8 [A] [B] [C] [D] 4 [A] [B] [C] [D] 9 [A] [B] [C] [D] 5 [A] [B] [C] [D] 10 [A] [B] [C] [D] 非选择题 三．填空题（共2题，共1 5 分） 11. 12. ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 13 （1 0 分） 14.（ 14 分） 15.（ 18 分） ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 暑假培优：专题03 光 专题训练(提升卷） 考试范围：选择性必修第一册 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的。从大气外射来一束阳光，如图所示的四个图中，能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是(　　) 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，下列说法正确的是(　　) A．甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆板衍射 B．乙图的亮斑是“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确实有这个亮斑 C．不管是圆孔衍射还是圆板衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的 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，即光绕到障碍物的影子里 3．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10－7 m，如果用频率为6.0×1014 Hz的单色光照射双缝，则(已知光速c＝3×108 m/s)(　　) A．单色光的波长是2×10－7 m，P点出现暗条纹 B．单色光的波长是2×10－7 m，P点出现亮条纹 C．单色光的波长是5×10－7 m，P点出现暗条纹 D．单色光的波长是5×10－7 m，P点出现亮条纹 4.用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　) A.白炽灯发出的光是纵波 B.偏振片Q起到检偏的作用 C.光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直 D.将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失 5.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是(　　) A.单缝S太窄 B.单缝S太宽 C.S到S1和S2距离不相等 D.阳光不能作为光源 6.如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　) A. B. C. D. 7.一束激光以入射角i＝30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如图所示，如果反射光斑位置向左移动了2 cm，说明液面可能(　　) A.上升了 cm B.上升了 cm C.下降了 cm D.下降了 cm 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.已知白光中含有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中，如果(　　) A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹 D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹 9.在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是(　　) 10.截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是(　　) A.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 B.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 C.若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大 D.若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小 三、填空题（共计2题，共计15分） 11.(6分)如图所示，某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1像和P2像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。 (1)画出对应的光路图； (2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB作为分界面，需要测量的量是______和______，在图上标出它们； (3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝______。 12.（9分）1801年，托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。在托马斯·杨的双缝干涉实验中，利用双缝干涉可以测量光波的波长。某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、屏。 (1)M、N、P三个光学元件依次为________。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图所示，下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是________。 A．仅转动双缝 B．仅转动手轮 C．仅转动测量头 (3)通过调整，该同学从目镜中看到如图甲所示的图像，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1＝1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图乙所示，x2＝________mm。 (4)若已知双缝间距d＝2.0×10－4 m，双缝到屏的距离l＝1.0 m，则待测光的波长为________nm(结果保留三位有效数字)。 四、解答题（共计3题，共计42分） 13.（10分）一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝。试求光在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路图。 14．（14分）如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的内芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入，经全反射后从另一端射出，所需的最长时间为t，求： (1)n1和n2的大小关系； (2)最长时间t的大小。(图中标的ic为全反射的临界角，其中sin ic＝) 15.(18分）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝ 30°。光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃的折射率； (2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 暑假培优：专题03 光 专题训练(提升卷）答案 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的。从大气外射来一束阳光，如图所示的四个图中，能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是(　　) 答案　B 解析　由题意知，高度下降，空气对光的折射率变大，所以当光从大气外射来时，入射角大于折射角，故选B。 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，下列说法正确的是(　　) A．甲图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆板衍射 B．乙图的亮斑是“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确实有这个亮斑 C．不管是圆孔衍射还是圆板衍射，影像的边缘轮廓都是清晰的 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，即光绕到障碍物的影子里 答案　D 解析　乙图的亮斑是“泊松亮斑”，属于圆板衍射，故A错误；“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，后来阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误；不管是圆孔衍射还是圆板衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C错误；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。 3．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10－7 m，如果用频率为6.0×1014 Hz的单色光照射双缝，则(已知光速c＝3×108 m/s)(　　) A．单色光的波长是2×10－7 m，P点出现暗条纹 B．单色光的波长是2×10－7 m，P点出现亮条纹 C．单色光的波长是5×10－7 m，P点出现暗条纹 D．单色光的波长是5×10－7 m，P点出现亮条纹 答案　C 解析　根据c＝λf，则有波长λ＝＝ m＝5×10－7 m，P点到双缝的路程差跟光的波长之比为n＝＝＝1.5，即路程差为光的半波长的奇数倍，因此P点出现暗条纹，故C正确，A、B、D错误。 4.用图示实验装置演示光的偏振现象，白炽灯O发出的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，通过偏振片前后的光束分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示，下列说法正确的是(　　) A.白炽灯发出的光是纵波 B.偏振片Q起到检偏的作用 C.光束Ⅱ中光振动方向与透振方向垂直 D.将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将消失 答案　B 解析　白炽灯的光通过两个透振方向平行的偏振片P、Q照到光屏上，不能说明白炽灯发出的光是纵波，A错误；白炽灯光经偏振片P后就成为偏振光，又经与P平行的偏振片Q照到光屏上，所以偏振片Q起到检偏的作用，B正确；光束Ⅱ中的光是经偏振片P透射来的，所以光束Ⅱ中光振动方向与透振方向平行，C错误；将偏振片P以光传播方向为轴转过45°，光束Ⅲ将会减弱，但不会消失，D错误。 5.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是(　　) A.单缝S太窄 B.单缝S太宽 C.S到S1和S2距离不相等 D.阳光不能作为光源 答案　B 解析　双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源。故选项B正确。 6.如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　顶角A为30°，则光从AC面射出时，在棱镜中的入射角θ1＝30°。由于出射光线与AC的夹角为30°，所以折射角θ2＝60°。由光路可逆和折射率的定义可知n＝＝，C项正确。 7.一束激光以入射角i＝30°照射液面，其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B，如图所示，如果反射光斑位置向左移动了2 cm，说明液面可能(　　) A.上升了 cm B.上升了 cm C.下降了 cm D.下降了 cm 答案　A 解析　如图所示，光斑左移2 cm，则液面上升了 h＝ cm＝ cm，B、C、D错误，A正确。 2、 多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.已知白光中含有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中，如果(　　) A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹 D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹 答案　BD 解析　用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误，D正确；用红光作为光源，屏上将呈现相间的红色条纹与暗条纹(即黑条纹)，B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。 9.在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间亮斑的情况(图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况)，便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是(　　) A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的衍射现象 C．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上条纹变宽，表明细丝细了 答案　BD 解析　由题意知明暗相间亮斑的形成是单缝衍射现象，故A错误，B正确；缝变窄，则条纹宽度变宽，如果屏上条纹变宽，表明细丝变细，故C错误，D正确。 10.截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是(　　) A.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 B.光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 C.若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大 D.若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小 答案　AC 解析　由全反射临界角与折射率的关系sin C＝＝可知，临界角为45°，即光线垂直BC方向射出在AC面恰好发生全反射，由几何知识可知光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的，所以A项正确，B项错误；若DE发出的单色光频率减小，则折射率n减小，由sin C＝可知，其临界角增大，所以AA′C′C面有光出射的区域面积将增大，C项正确，D项错误。 三、填空题（共计2题，共计15分） 11..(6分)如图所示，某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1像和P2像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。 (1)画出对应的光路图； (2)为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB作为分界面，需要测量的量是______和______，在图上标出它们； (3)三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝______。 答案　(1)见解析图　(2)入射角θ1　折射角θ2　见解析图　(3) 解析　(1)(2)由折射定律n＝知要测量折射率，需要测量入射角θ1、折射角θ2，光路图如图所示。 (3)三棱镜玻璃的折射率的计算公式是n＝。 12.（9分）1801年，托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。在托马斯·杨的双缝干涉实验中，利用双缝干涉可以测量光波的波长。某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长，该同学所使用的装置如图所示，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、屏。 (1)M、N、P三个光学元件依次为________。 A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图所示，下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是________。 A．仅转动双缝 B．仅转动手轮 C．仅转动测量头 (3)通过调整，该同学从目镜中看到如图甲所示的图像，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数x1＝1.002 mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图乙所示，x2＝________mm。 (4)若已知双缝间距d＝2.0×10－4 m，双缝到屏的距离l＝1.0 m，则待测光的波长为________nm(结果保留三位有效数字)。 答案　(1)A　(2)C　(3)9.762　(4)438 解析　(1)由图可知，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。故选A。 (2)当分划板的中心刻线与亮条纹不平行时，应该转动测量头，将图中分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行。故选C。 (3)由图可得，读数为x2＝9.5 mm＋26.2×0.01 mm＝9.762 mm (4)由Δx＝得，波长表达式为λ＝，由题意得Δx＝＝×10－3 m ＝2.19×10－3 m 所以波长为λ＝＝ m＝4.38×10－7 m＝438 nm。 四、解答题（共计3题，共计42分） 13.（10分）一束光以45°的入射角从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝。试求光在AB面的折射角，并在图中画出该光束在棱镜中的光路图。 答案　30°　见解析图 解析　设光由AB面上的O点射入，由折射定律得， sin r＝＝＝，所以折射角r＝30°。 设光线射到AE面上的D点，由几何关系得OD∥BE， 由几何知识可知光线在AE面上的入射角为θ＝45°。 又sin C＝＝＝，所以C＝45°。 因为θ＝45°，故光线在AE面上发生全反射，由几何知识可知，光线将垂直于BE面射出，其光路图如图所示。 14．（14分）如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的内芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入，经全反射后从另一端射出，所需的最长时间为t，求： (1)n1和n2的大小关系； (2)最长时间t的大小。(图中标的ic为全反射的临界角，其中sin ic＝) 答案　(1)n1>n2　(2) 解析　(1)要使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需使内芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1>n2 (2)光在内芯中传播的最长路程为s＝ 传播速度为v＝ 又sin ic＝， 故最长时间t＝＝。 15.(18分）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝ 30°。光在真空中的传播速度为c。求： (1)玻璃的折射率； (2)从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。 答案　(1)　(2) 解析　(1)根据题意将光路图补充完整，如图所示 根据几何关系可知 θ1＝θ＝30°，θ2＝ 60° 根据折射定律有 n＝ 解得n＝ (2)设全反射的临界角为C，则 sin C＝＝，则C<45° 光在玻璃球内的传播速度有v＝ 根据几何关系可知当θ＝ 45°，即光路为圆的内接正方形时，从S发出的光线经多次全反射回到S点的时间最短，则正方形的边长x＝R 则最短时间为t＝＝。 1 学科网（北京）股份有限公司 $