高中物理单元测试——第四章光（较难版01）

**基本信息** 高中物理第四章光单元复习较难版测试卷，覆盖光的折射、偏振、干涉等核心知识点，通过生活情境与实验探究，强化物理观念与科学思维，适配单元综合能力提升。 **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、偏振、干涉条纹|以日落椭圆太阳等情境考查光现象辨析| |多选题|3/18|折射率、衍射、全反射|结合复色光折射实验，区分光的性质差异| |实验题|2/15|双缝干涉测波长、玻璃砖折射率|注重实验操作规范与误差分析，培养科学探究能力| |解答题|3/39|棱镜折射、光导纤维、LED光路|通过几何光学综合问题，考查模型建构与科学推理|

高中物理单元测试 —— 第四章 光（较难版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，日落时观察到椭圆状的太阳，该现象形成的原因是（　　） A．光的偏振 B．光的折射 C．光的衍射 D．光的全反射 【答案】B 【详解】日落时，太阳的光线穿过大气层，而大气层的密度不均匀，使得太阳光穿过大气层时偏折程度不一致，让太阳看起来在竖直方向被压缩，呈现椭圆状，故该现象形成的原因是光的折射。 故选B。 2．（本题4分）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．偏振片P起到起偏的作用 B．偏振片Q起到起偏的作用 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】A 【详解】AB．通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫偏振光，因此偏振片P有起偏的作用，A正确，B错误； C．通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，沿着与透振方向平行的方向振动，C错误； D．白炽灯发出的光沿轴线通过偏振片P后变成偏振光，使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中，光屏上光的亮度逐渐变暗，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则将偏振片P以光传播方向为轴转过45度，光束Ⅲ没有消失，D错误。 故选A。 3．（本题4分）如图所示，MN为平板玻璃，PQ为略带弯曲的弧形玻璃，现将两块玻璃上端紧靠后竖直放置。红光从左侧水平入射，从左往右可以观察到干涉条纹，则（　　） A．干涉条纹是等间距的水平条纹 B．干涉条纹是等间距的竖直条纹 C．干涉条纹是上疏下密的水平条纹 D．干涉条纹是上密下疏的水平条纹 【答案】C 【详解】两块玻璃之间形成的空气薄膜，左表面（PQ的右表面）和右表面（MN 的左表面）反射的红光会发生干涉。薄膜的厚度相同的位置，光程差相同，会形成同一条干涉条纹。因为玻璃竖直放置，厚度相同的位置在同一水平线上，所以干涉条纹是水平条纹。题图可知从上到下，空气薄膜的厚度变化越来越快，且条纹间距与厚度变化率成反比，因为下部厚度变化快，所以条纹上疏下密，综上可知C选项符合题意。 故选C。 4．（本题4分）如图所示，狭缝及平面镜M均与虚线所在水平面平行放置，用蓝光垂直照射狭缝，可以在光屏上看到明暗相间的条纹。下列判断正确的是（    ） A．看到的条纹是不平行的 B．看到的条纹间距不相等 C．若将蓝光换成红光，看到的条纹间距变小 D．若将平面镜M向上平移到虚线处，看到的条纹间距变大 【答案】D 【详解】AB．狭缝与其经平面镜所成的像关于平面镜对称，和等效为相干光源，在光屏上出现干涉条纹，条纹平行且等间距，AB错误； C．若将蓝光换成红光，光的波长变长，根据知，条纹间距变大，C错误； D．若将平面镜向上平移到虚线处，与之间的距离变小，则条纹间距变大，D正确。 故选D。 5．（本题4分）如图所示，为双缝连线的中垂线与屏的交点，处为第0级亮条纹中心，用波长的红光照射双缝，发现光屏上处为第6级亮条纹中心；现用波长的蓝光照射双缝，则处为蓝光的（　　） A．第9级亮条纹 B．第8级亮条纹 C．第7级亮条纹 D．第5级亮条纹 【答案】B 【详解】双缝干涉亮条纹条件：光程差 设处为蓝光的第级亮条纹，有 解得 故选B。 6．（本题4分）将两折射率分别为，的玻璃砖上下叠放，如图所示，一细光束以角从第一块玻璃砖射入，则（　　） A．细光束在两玻璃砖中的速度之比为 B．细光束射入第二块玻璃砖时的折射角满足 C．第二块玻璃砖的出射光线与第一块玻璃砖的入射光线平行 D．逐渐增大入射角（小于），第二块玻璃砖的出射光线可能会消失 【答案】C 【详解】A．由折射定律可知，，故该细光束在两玻璃砖中的速度之比为，故A错误； BC．由平行玻璃砖的折射特性可知，若光线射入和射出的两表面平行，则入射光和出射光彼此平行，故光线射出下面的玻璃砖时与法线夹角也为，由折射定律可知 解得，故错误；正确； D．根据全反射条件可知，若想要发生全反射需要光线从光密介质射向光疏介质、且射入光线与法线的夹角大于或等于临界角，因此只有当光线从下面的玻璃砖射向空气的时候才有可能发生全反射，而根据光路可逆原理，光能射入下面的平行玻璃砖则一定能够射出，故第二块玻璃砖的出射光线不会消失，故错误。 故选C。 7．（本题4分）如图所示，一段横截面为圆形的粗细均匀的光导纤维被弯成半圆形状，光导纤维的横截面直径为d，折射率为n，光导纤维外部可认为是真空区域。如果将一束平行光垂直于光导纤维的水平端面A射入，并使之全部从水平端面B射出，为保证光信号一定能发生全反射，光纤中心轴线的转弯半径R应不小于（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】光线的临界状态是光紧贴内表面入射时，在外表面刚好发生全反射，光路如图。 则有 由临界角与折射率的关系得 联立解得，故选A。 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一束由、两种单色光组成的复色光从水中射入空气中，并分成、两束，下列关于、两束单色光的说法正确的是（　　） A．光的折射率比光的折射率小 B．在真空中光的速度比光大 C．在水中光的传播速度比光的大 D．若水中入射光与水面夹角不断减小，则光先发生全反射 【答案】AC 【详解】A．两光束的入射角i相同，折射角 根据折射定律得知折射率 故A正确； B．光在真空中的传播速度都为光速，故B错误； C．由公式 可知，在水中光的速度比光的速度大，故C正确； D．由 可知，光的临界角较大，光的临界角较小，入射光与水面夹角不断减小，入射角不断增大，则光先发生全反射，故D错误。 故选AC。 9．（本题6分）如图所示为红光、蓝光经过狭缝装置得到的三个图样，下列说法正确的是（    ） A．三个图均为衍射图样 B．三个图均为干涉图样 C．入射光的频率相同，狭缝越窄，中央亮纹的宽度越宽 D．狭缝宽度不变，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽 【答案】ACD 【详解】AB．三个图均为衍射图样。故A正确；B错误； C．由前两个图样比较可知，入射光的频率相同，狭缝越窄，中央亮纹的宽度越宽。故C正确； D．红光的波长大于蓝光的波长，由第一个和第三个图样比较可知，狭缝宽度不变，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽。故D正确。 故选ACD。 10．（本题6分）一柱状容器的高为3l，底面是边长为2l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD'、垂直于左右两侧面的剖面如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的黄光经过容器内部相应光路后有两束相互垂直的光从液体上表面的D点射出，光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（　　） A．该透明液体对黄光的折射率为 B．黄光在透明液体中的传播速度为0.6c C．黄光从透明液体到空气的临界角小于37° D．将黄光改为红光后从D点射出的两束光夹角小于90° 【答案】AD 【详解】A．光路图如图所示 由折射定律可知 ， 根据题意可知 联立解得 由几何关系可知 联立解得 故A正确； B．黄光在透明液体中的传播速度为 故B错误； C．根据临界角公式知 说明黄光从透明液体到空气的临界角大于37°，故C错误； D．红光的频率小于黄光，折射角均减小，因此两束光夹角小于90°，故D正确。 故选AD。 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）在“测玻璃的折射率”实验中： (1)如图1所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法正确的是（　　） A．若P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 B．为减小测量误差，过P1、P2插点的直线与法线NN′的夹角应尽量小些 C．为减小作图误差，P3、P4间的距离应适当大些 (2)如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度___________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。 (3)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2所示，从图线可知玻璃砖的折射率为___________。 (4)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图3所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比___________，乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】(1)C (2)大 (3)1.5 (4) 偏小 不变 【详解】（1）A．根据光路可逆性原理结合几何关系可知，P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖也会看到P1、P2的像，故A错误； B．为减小误差，入射角应适当大一些，即过P1、P2插点的直线与法线的夹角应尽量大些，但也不能太大，故B错误； C．为了减小作图误差，P3、P4间的距离应适当取大些，故C正确。 故选C。 （2）为减小折射角的测量误差，应使折射光线适当长些，故如果有几块宽度不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选宽度大的玻璃砖来测量。 （3）根据折射定律可知，玻璃砖的折射率为 则图线斜率的倒数表示折射率，代入数据解得 （4）[1]甲同学测定折射率时，实验所得的折射光线为2，而实际的折射光线为1，如图所示 由图可知，实验所得的折射角偏大，由折射定律可知，甲同学测得的折射率与真实值相比偏小； [2]乙同学测折射率时，光路图如图所示 由图可知，乙同学测得的折射率与真实值一致，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示为某种透明材料制成的棱镜的横截面图，该截面由半径为R的圆和直角边为R的等腰直角三角形组成，O为圆心。一细光束平行AC射入棱镜，入射点S到BO的距离为，光束在S点折射后直接照射到C点，光在真空中的传播速度为c。求： (1)该材料的折射率； (2)光从S到C的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意做出光路图如下 因入射点S到BO的距离为，可知入射光线与法线的夹角 由可知折射光线与法线夹角 因此该材料的折射率 （2）由几何关系可知等腰三角形中的边长为 光从S到C的时间 14．（本题13分）如图所示，为直角三棱镜的横截面，，，AC边的长度为a，一束单色光从AC边的中点D沿与AC边成角方向斜向右下射入三棱镜，从AB边上的E点（图中未画出）射出，在BC边上没有光线射出，不考虑光的多次反射。已知光在真空中的传播速度为c，三棱镜对该光的折射率为，求： (1)光束从E点射出时的出射角和BE的长度； (2)光束从D点射入到从E点射出所用的时间。 【答案】(1)45°； (2) 【详解】（1）根据题意做图，如图所示 根据折射定律有 解得 根据几何关系可知 同理根据折射定律有 解得 根据几何关系可知 则 其中 解得 （2）光在介质中的传播速度为 传播时间为 15．（本题16分）新型照明光源LED灯外形由球冠和圆柱体组成，内部充满透明介质，其纵截面如图所示。被不透光材料包裹的圆柱体中心轴线上有一点光源O，光源发出的光通过透明介质，都从球冠表面射出。已知球冠的半径为R，高度为0.5R，球冠顶端到O点的距离为2R，光在真空中传播速度为c，不考虑光在圆柱体内表面的反射。 (1)若球冠表面任意位置都有光射出，求透明介质折射率的最大值； (2)若透明介质折射率为3，求从球冠射出的光在透明介质中的最短传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图所示 光线越靠近边缘，入射角越大，设球冠的球心为， 球冠的高 解得 又因为，故为等腰三角形 设，根据几何关系可得 要使光线从A点射出，则有临界角 又因为 解得折射率最大值为 （2）由题意知，光线越靠近球冠顶端，传播时间越长，设从D点恰好有光线射出，此时光传播时间最短，如图所示 可知此时光程为，根据几何关系有， 又 根据， 又传播速度为 传播时间为 联立解得 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（较难版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，日落时观察到椭圆状的太阳，该现象形成的原因是（　　） A．光的偏振 B．光的折射 C．光的衍射 D．光的全反射 2．（本题4分）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．偏振片P起到起偏的作用 B．偏振片Q起到起偏的作用 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 3．（本题4分）如图所示，MN为平板玻璃，PQ为略带弯曲的弧形玻璃，现将两块玻璃上端紧靠后竖直放置。红光从左侧水平入射，从左往右可以观察到干涉条纹，则（　　） A．干涉条纹是等间距的水平条纹 B．干涉条纹是等间距的竖直条纹 C．干涉条纹是上疏下密的水平条纹 D．干涉条纹是上密下疏的水平条纹 4．（本题4分）如图所示，狭缝及平面镜M均与虚线所在水平面平行放置，用蓝光垂直照射狭缝，可以在光屏上看到明暗相间的条纹。下列判断正确的是（    ） A．看到的条纹是不平行的 B．看到的条纹间距不相等 C．若将蓝光换成红光，看到的条纹间距变小 D．若将平面镜M向上平移到虚线处，看到的条纹间距变大 5．（本题4分）如图所示，为双缝连线的中垂线与屏的交点，处为第0级亮条纹中心，用波长的红光照射双缝，发现光屏上处为第6级亮条纹中心；现用波长的蓝光照射双缝，则处为蓝光的（　　） A．第9级亮条纹 B．第8级亮条纹 C．第7级亮条纹 D．第5级亮条纹 6．（本题4分）将两折射率分别为，的玻璃砖上下叠放，如图所示，一细光束以角从第一块玻璃砖射入，则（　　） A．细光束在两玻璃砖中的速度之比为 B．细光束射入第二块玻璃砖时的折射角满足 C．第二块玻璃砖的出射光线与第一块玻璃砖的入射光线平行 D．逐渐增大入射角（小于），第二块玻璃砖的出射光线可能会消失 7．（本题4分）如图所示，一段横截面为圆形的粗细均匀的光导纤维被弯成半圆形状，光导纤维的横截面直径为d，折射率为n，光导纤维外部可认为是真空区域。如果将一束平行光垂直于光导纤维的水平端面A射入，并使之全部从水平端面B射出，为保证光信号一定能发生全反射，光纤中心轴线的转弯半径R应不小于（　　） A． B． C． D． 二、多选题 8．（本题6分）如图所示，一束由、两种单色光组成的复色光从水中射入空气中，并分成、两束，下列关于、两束单色光的说法正确的是（　　） A．光的折射率比光的折射率小 B．在真空中光的速度比光大 C．在水中光的传播速度比光的大 D．若水中入射光与水面夹角不断减小，则光先发生全反射 9．（本题6分）如图所示为红光、蓝光经过狭缝装置得到的三个图样，下列说法正确的是（    ） A．三个图均为衍射图样 B．三个图均为干涉图样 C．入射光的频率相同，狭缝越窄，中央亮纹的宽度越宽 D．狭缝宽度不变，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽 10．（本题6分）一柱状容器的高为3l，底面是边长为2l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD'、垂直于左右两侧面的剖面如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的黄光经过容器内部相应光路后有两束相互垂直的光从液体上表面的D点射出，光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（　　） A．该透明液体对黄光的折射率为 B．黄光在透明液体中的传播速度为0.6c C．黄光从透明液体到空气的临界角小于37° D．将黄光改为红光后从D点射出的两束光夹角小于90° 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）在“测玻璃的折射率”实验中： (1)如图1所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法正确的是（　　） A．若P1、P2间的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 B．为减小测量误差，过P1、P2插点的直线与法线NN′的夹角应尽量小些 C．为减小作图误差，P3、P4间的距离应适当大些 (2)如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度___________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。 (3)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2所示，从图线可知玻璃砖的折射率为___________。 (4)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图3所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比___________，乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均填“偏大”“偏小”或“不变”） 四、解答题 13．（本题10分）如图所示为某种透明材料制成的棱镜的横截面图，该截面由半径为R的圆和直角边为R的等腰直角三角形组成，O为圆心。一细光束平行AC射入棱镜，入射点S到BO的距离为，光束在S点折射后直接照射到C点，光在真空中的传播速度为c。求： (1)该材料的折射率； (2)光从S到C的时间。 14．（本题13分）如图所示，为直角三棱镜的横截面，，，AC边的长度为a，一束单色光从AC边的中点D沿与AC边成角方向斜向右下射入三棱镜，从AB边上的E点（图中未画出）射出，在BC边上没有光线射出，不考虑光的多次反射。已知光在真空中的传播速度为c，三棱镜对该光的折射率为，求： (1)光束从E点射出时的出射角和BE的长度； (2)光束从D点射入到从E点射出所用的时间。 15．（本题16分）新型照明光源LED灯外形由球冠和圆柱体组成，内部充满透明介质，其纵截面如图所示。被不透光材料包裹的圆柱体中心轴线上有一点光源O，光源发出的光通过透明介质，都从球冠表面射出。已知球冠的半径为R，高度为0.5R，球冠顶端到O点的距离为2R，光在真空中传播速度为c，不考虑光在圆柱体内表面的反射。 (1)若球冠表面任意位置都有光射出，求透明介质折射率的最大值； (2)若透明介质折射率为3，求从球冠射出的光在透明介质中的最短传播时间。 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 $