高中物理单元测试——第四章光（适中版01）

**基本信息** 高中物理第四章“光”单元测试（适中版01），通过钢勺弯折、立体电影等生活情境，双缝干涉、插针法测折射率等实验及光导纤维、三棱镜光路综合题，全面考查折射、干涉等核心知识，适配单元复习，培养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| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|光的折射（钢勺弯折）、偏振（立体电影）、双缝干涉（条纹分析）|生活情境与基础概念结合，梯度覆盖核心知识点| |多选题|3/18|光的色散（a、b光波长比较）、衍射（条纹宽度与波长关系）|多角度辨析物理量关系，强化科学推理| |实验题|2/15|双缝干涉测波长（数据处理）、插针法测折射率（操作要点）|科学探究与实验技能结合，注重证据获取与解释| |解答题|3/39|圆柱体宝石折射（折射率计算）、三棱镜光路（全反射判断）、半球形玻璃砖（临界入射点）|模型建构与综合应用，体现真实问题解决能力|

高中物理单元测试 —— 第四章 光（适中版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）如图所示，从水杯外看到杯中的钢勺好像在水面处折断了，产生这种现象的原因是（　　） A．光的折射 B．光的反射 C．光的干涉 D．光的衍射 【答案】A 【详解】水杯中的钢勺好像在水面处折断了，是由于光在水面处发生折射而形成的。 故选A。 2．（本题4分）在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了，这是利用了光的（　　） A．全反射 B．衍射 C．偏振 D．干涉 【答案】C 【详解】观众戴上特制眼镜观看立体电影时，利用了光的偏振现象。 故选C。 3．（本题4分）如图甲所示，一顶角较大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的条纹；如图乙所示，用一个曲率半径很大的凸透镜与一个平面玻璃接触，单色光从上方垂直射向凸透镜的上表面时，可看到一些明暗相间的单色圆，下列说法正确的是（　　） A．甲图是干涉现象，乙图是衍射现象 B．甲图的条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀 C．乙图的条纹是由透镜的上、下表面的反射光干涉产生的 D．乙图的条纹疏密均匀，若把乙图的入射光由红色换成紫色，则观察到的条纹数会减小 【答案】B 【详解】A．甲、乙两图的本质均是薄膜干涉现象，故A错误； B．甲图中圆锥形玻璃体与标准板的距离是均匀变化的，所以条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，故B正确； C．乙图的条纹是由夹在透镜和平面玻璃间的空气层的上、下表面的两束反射光线干涉产生的，故C错误； D．乙图的条纹中间疏、边缘密，若把乙图的入射光由红色换成紫色，波长减小，则条纹间距减小，条纹变密集，条纹数会增多，故D错误。 故选B。 4．（本题4分）如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样。下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　） A．甲光的波长小于乙光的波长 B．甲光的频率大于乙光的频率 C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度 【答案】D 【详解】AB．由 可知，甲光的干涉条纹间距较大，故波长较大，频率较低，AB错误； C．甲光频率较低，折射率较小，C错误； D．由 可知，甲光在水中的传播速度较大，D正确。 故选D。 5．（本题4分）如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，O点出现中央亮条纹，光屏上的P点到双缝的距离之差，已知光速为c，从O点向上数，P点应出现（　　）    A．第一条亮条纹 B．第三条亮条纹 C．第二条暗条纹 D．第四条暗条纹 【答案】C 【详解】由题意可知单色光的波长为 则有 可知P点应出现第二条暗条纹。 故选C。 6．（本题4分）如图所示，AB为圆柱形有机玻璃棒，A、B之间距离为s，一光脉冲信号从有机玻璃棒A端中间射入，在有机玻璃棒与空气的交界面上恰好发生全反射，由A端传输到B端所用的时间为t。已知光在真空中的传播速度为c，则有机玻璃棒的折射率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设有机玻璃棒的折射率为n，则有sinα=sinC= 根据折射率与速度的关系有n= 传播时间 联立以上各式解得 故选B。 7．（本题4分）光导纤维可简化为长玻璃丝，只有几微米到一百微米，由于很细，一定程度上可以弯折。如图所示将一半径为r的圆柱形光导纤维，做成外半径为R的半圆形，一细光束由空气中从纤维的左端面圆心O1点射入，入射角，已知光导纤维对该光的折射率为， ，。要使从左端面射入的光能够不损失的传送到半圆形光导纤维的另一端，外半径R需满足的条件为（　　） A．R≥4r B．R≥16r C．R≤16r D．R≤4r 【答案】B 【详解】 由 代入数据得 设在光导纤维中发生全反射的临界角为，若光不损失应满足 即 如图所示，由正弦定理可得 联立解得 故选B。 二、多选题 8．（本题6分）一束太阳光射到空气中的小水珠发生色散，形成的光路如图所示，a、b分别为两束从小水珠中射出的单色光，下列说法中正确的是（    ） A．a光的波长大于b光的波长 B．水对a光的折射率大于水对b光的折射率 C．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 【答案】AD 【详解】AB．由图中光线从空气射入小水珠的偏折程度可知，a光的折射角较大，根据折射定律 可知水对a光的折射率小于水对b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A正确，B错误； C．在真空中a光的传播速度等于b光的传播速度，均为光速，故C错误； D．根据 由于水对a光的折射率小于水对b光的折射率，可知在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度，故D正确。 故选AD。 9．（本题6分）如图所示，甲乙两幅图分别是a、b两束单色光经过同一狭缝后的衍射图样，则下列说法正确的是（　　） A．在真空中，a光的波长比b光大 B．在同一介质中传播，a光的传播速度比b光快 C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多 D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射 【答案】ABC 【详解】A．根据波长越长的，衍射条纹间距越宽，知a图条纹间距大，则a光的波长较长，故A正确； B．依据可知，a光的频率较小，那么a光的折射率较小，根据知，则在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光快，故B正确； C．条纹间距大的，光屏上亮纹的条数少，故b光亮纹的条数更多，故C正确； D．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角，故两束光从空气中射向玻璃时，均不发生全反射，故D错误． 10．（本题6分）如图所示，一个长方体透明薄壁容器PQMN，PQ=3m，PN＝1m，O为PQ边的中点，在O点有一个激光源，可以在纸面内沿各个方向发出光线。现在容器中加入某种液体，该液体的折射率为，不考虑容器壁对光的折射作用，下列说法正确的是（　　） A．若入射角合适，光线有可能在MN界面发生全反射 B．光线从液体中射出时，折射角一定大于入射角 C．MN边界上能够有光射出的长度为2m D．光在液体中的传播速度比真空中的大 【答案】AC 【详解】A．当入射角大于等于全反射临界角时，光线在MN界面发生全反射，故A正确； B．当光线垂直MN界面射出时，入射角、折射角均为，故光线从液体中射出时，折射角不一定大于入射角，故B错误； C．根据题意作出光路图 全反射的临界角 MN边界上能够有光射出的区域为，MN边界上能够有光射出的长度为 故C正确； D．液体的折射率较大，根据可知，光在液体中的传播速度比真空中的小，故D错误。 故选AC。 三、实验题 11．（本题6分）“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图所示。 (1)下列说法中正确的一个选项是（　　） A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏的中心时，应放上单缝和双缝 B．通过调节拨杆（图中没有画出），使单缝和双缝平行，且通过目镜可以观察到干涉条纹 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出条亮纹间的距离，求出相邻两条亮纹间距 (2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为_____mm； (3)若相邻亮纹的间距为，双缝与屏的距离为，双缝间距为，则求得光的波长_____m。（结果保留三位有效数字） 【答案】(1)B (2)13.870 (3) 【详解】（1）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏的中心时，不需放上单缝和双缝，故A错误； B．通过调节拨杆（图中没有画出），使单缝和双缝平行，且通过目镜可以观察到干涉条纹，故B正确； C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出条亮纹间的距离，求出相邻两条亮纹间距，故C错误。 故选B。 （2）螺旋测微器的精确值为，由图乙可知示数为 （3）图甲中螺旋测微器读数为 则有 根据双缝干涉条纹的间距公式，可得 12．（本题9分）如图所示，在使用“插针法测量玻璃折射率”的实验中，某同学发现一个顶角为θ的直角三角形，于是，她设计了一下实验来测定该三角形玻璃砖的折射率。 ①将白纸固定在木板上，并在其上画一条直线PQ，并画出其垂线MN，交于O点。 ②将三角形直角长边AB沿PQ放置，并确定侧面AC的位置。 ③在MN上AB左侧隔适当距离竖直插上大头针和，从侧面AC透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住______（选填“”、“和”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，测得出射光线与三角形侧边AC的夹角为α，则玻璃砖折射率n=______。 ⑥在某次实验中，该同学将大头针、插在玻璃砖BC边外侧并使、连线与BC边垂直，发现在AC边一侧始终找不到出射光线（不考虑反射回来的光线），其原因是______。 【答案】 和的虚像 不需要 光发生了全反射 【详解】[1]插上枚大头针时，要求能挡住和的虚像。 [2]过和的光线与AB垂直，即BC⊥AB，由于光垂直入射时传播方向不变，因此可确定AC边出射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大头针； [3]光路图如图所示 光线从AC边射出时，入射角为，折射角为，则玻璃砖折射率 [4]在AC边一侧始终找不到出射光线（不考虑反射回来的光线），其原因是光发生了全反射。 四、解答题 13．（本题10分）如图，某圆柱体宝石的横截面是以O为圆心，以R为半径的圆形。一单色光在横截面所在平面内，从圆周上的A点射入宝石，从B点射出，，。已知真空中的光速为c，不考虑光在玻璃球内的反射。 （1）求宝石对该单色光的折射率； （2）求该单色光在宝石中传播的时间。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）如图所示，画出光路图 由几何关系知，则折射率为 （2）由折射率与光速关系知 代入得 由几何关系知 则，单色光在宝石中传播的时间为 14．（本题13分）如图所示，一由折射率1.6的材料制作的三棱镜水平放置，其横截面为直角三角形ABC，，BC边长为a，。一束与水平方向成角且斜向上的平行光射到AC边并从AC边射入棱镜，只考虑光线在AB边的第一次反射，不计光线在棱镜内的其他反射光，，光在真空中的传播速度为c。 （1）计算说明在三棱镜的AB边是否有光线透出？ （2）求射到AC中点D的光线在棱镜内的传播时间t； （3）求三棱镜BC边上有光射出区域的长度。 【答案】（1）没有；（2）；（3） 【详解】（1）由题意可知，从AC边射入的光线，在AC面上的入射角为 如图所示，由 解得 可知在棱镜中的光线DE平行与BC，则在AB面上的入射角为，由全反射的临界角公式可得 可知在棱镜中产生全反射的临界角大于37°小于53°，因此光线在AB界面产生全反射。 （2）由几何关系可得 ， 光线由D点射入在棱镜中传播的长度为 光线在棱镜中传播的速度为 射到AC中点的光线在棱镜内的传播时间 （3）光线EF在BC面上射出，BC边上有光射出区域的长度为BG，由几何关系可知，是等腰三角形 则有 解得 15．（本题16分）如图所示，半圆为半球形玻璃砖的截面，半径为、圆心为，为水平直径。一束单色光斜射到边上的点，点到点距离为，入射角，折射光线刚好射到半圆的最低点。 (1)求玻璃砖对该单色光的折射率； (2)保持入射光的方向不变，将入射点从点水平向右移动，至折射光线在面上刚好发生全反射，求入射点移动的距离。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设折射角为，在中，，，因此 解得 根据折射定律 代入，，解得 （2）光线在面上刚好发生全反射时，入射角等于临界角，满足 入射方向不变，因此折射角仍为 即折射光线与竖直法线夹角恒为，与水平直径夹角为。设移动后入射点为，在右侧，为折射光线与弧面交点，在中，，， 由正弦定理，得 联立解得 原入射点在左侧，因此入射点移动的距离 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 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第四章 光（适中版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）如图所示，从水杯外看到杯中的钢勺好像在水面处折断了，产生这种现象的原因是（　　） A．光的折射 B．光的反射 C．光的干涉 D．光的衍射 2．（本题4分）在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了，这是利用了光的（　　） A．全反射 B．衍射 C．偏振 D．干涉 3．（本题4分）如图甲所示，一顶角较大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的条纹；如图乙所示，用一个曲率半径很大的凸透镜与一个平面玻璃接触，单色光从上方垂直射向凸透镜的上表面时，可看到一些明暗相间的单色圆，下列说法正确的是（　　） A．甲图是干涉现象，乙图是衍射现象 B．甲图的条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀 C．乙图的条纹是由透镜的上、下表面的反射光干涉产生的 D．乙图的条纹疏密均匀，若把乙图的入射光由红色换成紫色，则观察到的条纹数会减小 4．（本题4分）如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样。下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　） A．甲光的波长小于乙光的波长 B．甲光的频率大于乙光的频率 C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度 5．（本题4分）如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，O点出现中央亮条纹，光屏上的P点到双缝的距离之差，已知光速为c，从O点向上数，P点应出现（　　）    A．第一条亮条纹 B．第三条亮条纹 C．第二条暗条纹 D．第四条暗条纹 6．（本题4分）如图所示，AB为圆柱形有机玻璃棒，A、B之间距离为s，一光脉冲信号从有机玻璃棒A端中间射入，在有机玻璃棒与空气的交界面上恰好发生全反射，由A端传输到B端所用的时间为t。已知光在真空中的传播速度为c，则有机玻璃棒的折射率为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）光导纤维可简化为长玻璃丝，只有几微米到一百微米，由于很细，一定程度上可以弯折。如图所示将一半径为r的圆柱形光导纤维，做成外半径为R的半圆形，一细光束由空气中从纤维的左端面圆心O1点射入，入射角，已知光导纤维对该光的折射率为， ，。要使从左端面射入的光能够不损失的传送到半圆形光导纤维的另一端，外半径R需满足的条件为（　　） A．R≥4r B．R≥16r C．R≤16r D．R≤4r 二、多选题 8．（本题6分）一束太阳光射到空气中的小水珠发生色散，形成的光路如图所示，a、b分别为两束从小水珠中射出的单色光，下列说法中正确的是（    ） A．a光的波长大于b光的波长 B．水对a光的折射率大于水对b光的折射率 C．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度 D．在水珠中a光的传播速度大于b光的传播速度 9．（本题6分）如图所示，甲乙两幅图分别是a、b两束单色光经过同一狭缝后的衍射图样，则下列说法正确的是（　　） A．在真空中，a光的波长比b光大 B．在同一介质中传播，a光的传播速度比b光快 C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多 D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射 10．（本题6分）如图所示，一个长方体透明薄壁容器PQMN，PQ=3m，PN＝1m，O为PQ边的中点，在O点有一个激光源，可以在纸面内沿各个方向发出光线。现在容器中加入某种液体，该液体的折射率为，不考虑容器壁对光的折射作用，下列说法正确的是（　　） A．若入射角合适，光线有可能在MN界面发生全反射 B．光线从液体中射出时，折射角一定大于入射角 C．MN边界上能够有光射出的长度为2m D．光在液体中的传播速度比真空中的大 三、实验题 11．（本题6分）“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图所示。 (1)下列说法中正确的一个选项是（　　） A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏的中心时，应放上单缝和双缝 B．通过调节拨杆（图中没有画出），使单缝和双缝平行，且通过目镜可以观察到干涉条纹 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出条亮纹间的距离，求出相邻两条亮纹间距 (2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为_____mm； (3)若相邻亮纹的间距为，双缝与屏的距离为，双缝间距为，则求得光的波长_____m。（结果保留三位有效数字） 12．（本题9分）如图所示，在使用“插针法测量玻璃折射率”的实验中，某同学发现一个顶角为θ的直角三角形，于是，她设计了一下实验来测定该三角形玻璃砖的折射率。 ①将白纸固定在木板上，并在其上画一条直线PQ，并画出其垂线MN，交于O点。 ②将三角形直角长边AB沿PQ放置，并确定侧面AC的位置。 ③在MN上AB左侧隔适当距离竖直插上大头针和，从侧面AC透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住______（选填“”、“和”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，测得出射光线与三角形侧边AC的夹角为α，则玻璃砖折射率n=______。 ⑥在某次实验中，该同学将大头针、插在玻璃砖BC边外侧并使、连线与BC边垂直，发现在AC边一侧始终找不到出射光线（不考虑反射回来的光线），其原因是______。 四、解答题 13．（本题10分）如图，某圆柱体宝石的横截面是以O为圆心，以R为半径的圆形。一单色光在横截面所在平面内，从圆周上的A点射入宝石，从B点射出，，。已知真空中的光速为c，不考虑光在玻璃球内的反射。 （1）求宝石对该单色光的折射率； （2）求该单色光在宝石中传播的时间。 14．（本题13分）如图所示，一由折射率1.6的材料制作的三棱镜水平放置，其横截面为直角三角形ABC，，BC边长为a，。一束与水平方向成角且斜向上的平行光射到AC边并从AC边射入棱镜，只考虑光线在AB边的第一次反射，不计光线在棱镜内的其他反射光，，光在真空中的传播速度为c。 （1）计算说明在三棱镜的AB边是否有光线透出？ （2）求射到AC中点D的光线在棱镜内的传播时间t； （3）求三棱镜BC边上有光射出区域的长度。 15．（本题16分）如图所示，半圆为半球形玻璃砖的截面，半径为、圆心为，为水平直径。一束单色光斜射到边上的点，点到点距离为，入射角，折射光线刚好射到半圆的最低点。 (1)求玻璃砖对该单色光的折射率； (2)保持入射光的方向不变，将入射点从点水平向右移动，至折射光线在面上刚好发生全反射，求入射点移动的距离。 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 2 / 2 $