高中物理单元测试——第四章光（较易版02）

**基本信息** 高中物理第四章光单元复习卷，覆盖折射、干涉、衍射等核心知识点，通过选择、实验、解答题梯度设计，强化物理观念与科学思维，适配单元基础巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|折射成因、偏振现象、双缝干涉条纹间距|基础概念辨析，如光的横波判断（偏振）| |多选题|3/18|折射率与波长关系、圆孔衍射、虹霓形成|科学推理，如通过三棱镜色散比较波长| |实验题|2/15|双缝干涉测波长、插针法测折射率|科学探究，注重实验操作与数据处理| |解答题|3/39|玻璃全反射、三棱镜折射、半球体光线射出|模型建构，结合几何关系计算折射率|

高中物理单元测试 —— 第四章 光（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知（　　） A．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 B．光总会分为反射光和折射光 C．折射光与入射光的传播方向总是不同的 D．折射现象的出现说明光是纵波 【答案】A 【详解】A．根据惠更斯原理，由于光在不同的介质中传播的速度不同，所以在介质分界面处光的传播方向会发生改变。故A正确； B．当光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角，则会发生全反射，只有反射光，没有折射光。故B错误； C．当入射光的入射角为零时，折射角也为零，即垂直界面入射，传播方向不变。故C错误； D．光波是一种横波，故D错误。 故选A。 2．（本题4分）下列有关光的现象中，能说明光是横波的是（　　） A．泊松亮斑 B．阳光下的油膜呈现彩色 C．光的偏振 D．太阳光经过三棱镜呈现彩色 【答案】C 【详解】A．泊松亮斑，是光的衍射现象，不能说明光是横波，A错误； B．阳光下的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，不能说明光是横波，B错误； C．光的偏振，能说明光是横波，C正确； D．太阳光经过三棱镜呈现彩色，是光的色散现象，不能说明光是横波，D错误。 故选C。 3．（本题4分）如图所示，某同学在阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹。下列说法正确的是（　　） A．肥皂膜厚度是均匀的 B．彩色条纹是光的衍射产生的 C．彩色条纹是光的干涉产生的 D．如果换成单色光则观察不到条纹 【答案】C 【详解】A．因受重力的作用肥皂膜厚度上部较薄，A错误； BC．彩色条纹是光的干涉产生的，B错误，C正确； D．如果换成单色光则可观察到明暗相间的条纹，D错误； 故选C。 4．（本题4分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（　　） A．改用红色激光 B．改用蓝色激光 C．增大双缝间距 D．将屏幕向靠近双缝的位置移动 【答案】A 【详解】AB．根据双缝干涉条纹间距公式 红色激光的波长比绿色激光长，蓝色激光的波长比绿色激光短，则改用红色激光，干涉图样中两相邻亮条纹的间距增大，改用蓝色激光，干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小，故A正确，B错误； C．增大双缝间距，干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小，故C错误； D．将屏幕向靠近双缝的位置移动，减小，干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小，故D错误。 故选A。 5．（本题4分）下图是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，由和发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝和的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则处的亮纹恰好是20号亮纹。设直线的长度为，的长度为，则等于（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】据干涉发生条件，当光到达光屏的光程差等于波长的整数倍时在光屏上产生亮条纹，0号亮纹是两束光同时到达的位置，光程差为0，1级亮纹是两束光相差一倍波长，依此类推，所以有 故选C。 6．（本题4分）如图所示，同种色光以相同的入射角从空气射入三种折射率不同的平行玻璃砖中，已知平行玻璃砖的大小相同，入射点在玻璃砖上的位置相同，则 A．①玻璃砖对该种色光的折射率最大 B．光线在③玻璃砖中的传播速度最大 C．入射光线都能从三块玻璃砖的下表面射出 D．只要增大入射角，其中一块玻璃砖的下表面肯定会发生全反射 【答案】C 【详解】AB．因为③光的偏折程度大，则③光的折射率较大，根据，可得，在玻璃砖中③光的传播速度最小。故AB错误。 CD．光线通过玻璃砖发生了两次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根据光路可逆性原理可知，光不可能在下表面发生全反射，一定能从下表面射出玻璃砖，故C正确D错误； 故选C。 7．（本题4分）如图是网络信号在一段光纤中传播的示意图，则下列说法正确的是（　　） A．纤芯的折射率应小于外包层的折射率，才能使光信号在二者之间的界面处发生全反射 B．增大左端面的入射角，外包层与纤芯之间的界面处发生全反射的临界角随之增大 C．增大左端面的入射角，左端面的折射角随之增大 D．增大左端面的入射角，纤芯的折射率随之增大 【答案】C 【详解】A.纤芯的折射率应大于外包层的折射率，才能使光信号在二者之间的界面处发生全反射，故A错误； BD．根据全反射临界角公式 可知，全反射临界角由折射率决定，介质的折射率由介质本身性质有关，与入射角无关，增大左端面的入射角，纤芯的折射率不变，外包层与纤芯之间的界面处发生全反射的临界角不变，故BD错误； C.根据折射率公式 折射角 可知增大左端面的入射角，纤芯的折射率不变，左端面的折射角随之增大，故C正确。 故选C。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光、，波长分别为、，在该玻璃中的传播速度分别为、，该玻璃对单色光、的折射率分别为、，则下列说法中正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】BC 【详解】由题图可知，光线从空气射入玻璃三棱镜时，光的偏折程度小于光的偏折程度，则玻璃对光的折射率小于对光的折射率，即，可知光的频率小于对光的频率，根据可知，光的波长大于光的波长，即；根据可知，。 故选BC。 9．（本题6分）用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法中正确的是（　　） A．这个实验用事实证明了光具有波动性 B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C．圆孔变小，中央亮斑的亮度反而变大 D．不同波长的光对应衍射图样完全相同 【答案】AB 【详解】B．圆孔变小，衍射现象更明显，即衍射图样的范围反而变大，故B正确； C．圆孔变小时，光透过的能量会变小，而中央亮斑面积会变大，所以亮度会变暗，故C错误； D．用不同波长的光做实验，衍射图样不完全相同，相同孔径时，波长越长，则亮斑会越大，故D错误； A．衍射实验证实了光具有波动性，故A正确。 故选AB。 10．（本题6分）如图所示为虹和霓形成的简化模型：空中的水滴可简化为球形，太阳光射入后，在水滴内经过若干次折射和反射后射出，下列说法中正确的是（　　）    A．光线a、b可能分别为红光和紫光 B．光线c、d可能分别为红光和紫光 C．人看到空中的虹红光在顶端，紫光在底端 D．人看到空中的霓红光在顶端，紫光在底端 【答案】BC 【详解】AC．虹形成的原理如图所示    因为a光折射率大于b光折射率，所以a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，所以a光为紫光，b光为红光，人看到空中的虹红光在顶端，紫光在底端，故A错误，C正确； BD．同理可知因为d光折射率大于c光折射率，所以d光的频率大于c光的频率，d光的波长小于c光的波长，所以d光为紫光，c光为红光，人看到空中的霓紫光在顶端，红光在底端。故B正确，D错误。 故选BC。 三、实验题 11．（本题6分）用双缝干涉测量光的波长。实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮条纹中心间的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心（如图乙所示），记下此时的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心，再记下此时手轮上的读数。 (1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1=2.190mm、对准第4条时读数：x2=________mm； (2)某次实验时测得第2条亮条纹中心到第5条亮条纹中心距离为5.880mm，则可算出这种光的波长λ=________nm（保留三位有效数字）； (3)在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹间距变宽的是________。 A．改用波长较短的光（如紫光）作入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．减小双缝间距 【答案】(1)7.868/7.869/7.870 (2)700 (3)BC 【详解】（1）根据螺旋测微器的读数原则，条纹读数为 （2）双缝干涉条纹的间距公式为，其中代入数据后可得 （3）为了使条纹间距变宽，可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，或换用波长更长的光。 故选BC。 12．（本题9分）某同学用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射率。如图甲所示为该玻璃砖的截面图，三角形的顶角为且小于。 (1)主要实验步骤如下： ①水平放置的木板上铺一张白纸，在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于点； ②将较长的直角面沿放置，并确定玻璃砖的另外两个光学面，在白纸上描出玻璃砖的轮廓，俯视图如图乙所示； ③在面左侧的直线上竖直插上大头针，从侧透过玻璃砖观察、，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“必需”或“不必需”）插第四枚大头针； ⑤撤去玻璃砖和大头针时，测得出射光线与直线的夹角为，则玻璃砖折射率_____。 (2)描绘出玻璃砖轮廓后，玻璃砖的位置发生了微小的平移（移至图丙中的虚线处，底边仍重合），但是该同学并未发现，仍然按照操作步骤③插上大头针，在测量时他仍将作为实验中玻璃砖所处位置，则由此得到的该玻璃砖折射率的测量值_____（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】(1) 和 不必需 (2)小于 【详解】（1）③[1]要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要能挡住P1和P2的虚像； ④[2]过P1和P2的光线与AB垂直，即AB⊥P1P2，由于光垂直入射时传播方向不变，因此可确定AC边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要在的右侧插上第四枚大头针P4； ⑤[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 （2）作出光路图如下，根据图像可知，实验测量的折射角变小，折射率变小。 四、解答题 13．（本题10分）为了观察门外情况，在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直。从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。如图，ABCD为玻璃的截面，AD长为3cm，AB长为2cm，若用一束激光从A点与竖直方向成37°射入玻璃，恰好从BC边中点射出，已知：，。求： (1)玻璃的折射率。 (2)视场角的度数。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）画出光路图如图所示 根据几何关系可得 根据折射定律 （2）根据（1）分析可知视场角的度数 14．（本题13分）某种透明物质的直角三棱镜，其横截面如图所示，，AB边长为L，O为AB边中点．一条光线从O点垂直于AB面入射，接着入射光线绕O点逆时针旋转，入射角由0°逐渐增大，达到某一值时，观察到AC面恰好无光线射出，而在BC面有光线垂直BC射出．求 （1）该三棱镜折射率n； （2）入射光线逆时针旋转到与法线成45°过程中，AC边有光线折射出的区域的长度． 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面射出，光路图如图所示 透明物体的临界角为C，则 根据 得 （2）射向AC面的光线恰好发生全反射，光从AB面入射，入射角为 则折射角 根据 解得 则 当光线垂直于AB入射时，从AC面上D点射出，当光线以从AB面入射，在棱镜内沿OE射到AC面上E点，恰好发生全反射，继续增大入射角，射到AC面的光均发生全反射，因此，从AC边有光折射出的光的区域为DE段且 15．（本题16分）如图所示是一个半径为的半球形透明物体的侧视截面图，为球心，、间距离为，现在有一细束单色光从点沿半径方向垂直直径入射，保持入射方向不变，将细光束平移到点，此时透明物体左侧恰好不再有光线射出，不考虑光线在透明物体内部的多次反射。 （1）求透明物体对该单色光的折射率； （2）若细光束平移到距处，求出射光线与轴线的交点到点的距离。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）如图甲所示，光束从点处水平射入，在点处恰好发生全反射，由几何关系可知 全反射临界角满足 由临界角公式 解得 如图乙所示，光束从点处水平射入，在点处发生折射，入射角为，折射角为， 由折射定律 联立可得 ，， 由几何关系可知 ， 所以出射光线与轴线的交点到点的距离为 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（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知（　　） A．发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 B．光总会分为反射光和折射光 C．折射光与入射光的传播方向总是不同的 D．折射现象的出现说明光是纵波 2．（本题4分）下列有关光的现象中，能说明光是横波的是（　　） A．泊松亮斑 B．阳光下的油膜呈现彩色 C．光的偏振 D．太阳光经过三棱镜呈现彩色 3．（本题4分）如图所示，某同学在阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹。下列说法正确的是（　　） A．肥皂膜厚度是均匀的 B．彩色条纹是光的衍射产生的 C．彩色条纹是光的干涉产生的 D．如果换成单色光则观察不到条纹 4．（本题4分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（　　） A．改用红色激光 B．改用蓝色激光 C．增大双缝间距 D．将屏幕向靠近双缝的位置移动 5．（本题4分）下图是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，由和发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝和的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则处的亮纹恰好是20号亮纹。设直线的长度为，的长度为，则等于（　　） A． B． C． D． 6．（本题4分）如图所示，同种色光以相同的入射角从空气射入三种折射率不同的平行玻璃砖中，已知平行玻璃砖的大小相同，入射点在玻璃砖上的位置相同，则 A．①玻璃砖对该种色光的折射率最大 B．光线在③玻璃砖中的传播速度最大 C．入射光线都能从三块玻璃砖的下表面射出 D．只要增大入射角，其中一块玻璃砖的下表面肯定会发生全反射 7．（本题4分）如图是网络信号在一段光纤中传播的示意图，则下列说法正确的是（　　） A．纤芯的折射率应小于外包层的折射率，才能使光信号在二者之间的界面处发生全反射 B．增大左端面的入射角，外包层与纤芯之间的界面处发生全反射的临界角随之增大 C．增大左端面的入射角，左端面的折射角随之增大 D．增大左端面的入射角，纤芯的折射率随之增大 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光、，波长分别为、，在该玻璃中的传播速度分别为、，该玻璃对单色光、的折射率分别为、，则下列说法中正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 9．（本题6分）用如图1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图2所示，实验发现光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法中正确的是（　　） A．这个实验用事实证明了光具有波动性 B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大 C．圆孔变小，中央亮斑的亮度反而变大 D．不同波长的光对应衍射图样完全相同 10．（本题6分）如图所示为虹和霓形成的简化模型：空中的水滴可简化为球形，太阳光射入后，在水滴内经过若干次折射和反射后射出，下列说法中正确的是（　　）    A．光线a、b可能分别为红光和紫光 B．光线c、d可能分别为红光和紫光 C．人看到空中的虹红光在顶端，紫光在底端 D．人看到空中的霓红光在顶端，紫光在底端 三、实验题 11．（本题6分）用双缝干涉测量光的波长。实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮条纹中心间的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心（如图乙所示），记下此时的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准另一条亮条纹的中心，再记下此时手轮上的读数。 (1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1=2.190mm、对准第4条时读数：x2=________mm； (2)某次实验时测得第2条亮条纹中心到第5条亮条纹中心距离为5.880mm，则可算出这种光的波长λ=________nm（保留三位有效数字）； (3)在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹间距变宽的是________。 A．改用波长较短的光（如紫光）作入射光 B．增大双缝到屏的距离 C．减小双缝间距 12．（本题9分）某同学用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射率。如图甲所示为该玻璃砖的截面图，三角形的顶角为且小于。 (1)主要实验步骤如下： ①水平放置的木板上铺一张白纸，在白纸上画一条直线，并画出其垂线，交于点； ②将较长的直角面沿放置，并确定玻璃砖的另外两个光学面，在白纸上描出玻璃砖的轮廓，俯视图如图乙所示； ③在面左侧的直线上竖直插上大头针，从侧透过玻璃砖观察、，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“必需”或“不必需”）插第四枚大头针； ⑤撤去玻璃砖和大头针时，测得出射光线与直线的夹角为，则玻璃砖折射率_____。 (2)描绘出玻璃砖轮廓后，玻璃砖的位置发生了微小的平移（移至图丙中的虚线处，底边仍重合），但是该同学并未发现，仍然按照操作步骤③插上大头针，在测量时他仍将作为实验中玻璃砖所处位置，则由此得到的该玻璃砖折射率的测量值_____（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 四、解答题 13．（本题10分）为了观察门外情况，在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直。从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。如图，ABCD为玻璃的截面，AD长为3cm，AB长为2cm，若用一束激光从A点与竖直方向成37°射入玻璃，恰好从BC边中点射出，已知：，。求： (1)玻璃的折射率。 (2)视场角的度数。 14．（本题13分）某种透明物质的直角三棱镜，其横截面如图所示，，AB边长为L，O为AB边中点．一条光线从O点垂直于AB面入射，接着入射光线绕O点逆时针旋转，入射角由0°逐渐增大，达到某一值时，观察到AC面恰好无光线射出，而在BC面有光线垂直BC射出．求 （1）该三棱镜折射率n； （2）入射光线逆时针旋转到与法线成45°过程中，AC边有光线折射出的区域的长度． 15．（本题16分）如图所示是一个半径为的半球形透明物体的侧视截面图，为球心，、间距离为，现在有一细束单色光从点沿半径方向垂直直径入射，保持入射方向不变，将细光束平移到点，此时透明物体左侧恰好不再有光线射出，不考虑光线在透明物体内部的多次反射。 （1）求透明物体对该单色光的折射率； （2）若细光束平移到距处，求出射光线与轴线的交点到点的距离。 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 $