章末检测试卷(第四章 光)（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版）

本讲义聚焦高中物理光学核心知识点，涵盖光的全反射、干涉、衍射、偏振等现象及折射率、临界角的定量计算。从基础现象（如肥皂膜干涉、单缝衍射）到实际应用（内窥镜、光纤通信），通过实验（双缝干涉测波长、插针法测折射率）搭建学习支架，帮助学生系统构建光学知识体系。 该资料突出科学探究与科学思维培养，通过“双缝干涉测量光的波长”“插针法测玻璃砖折射率”等实验题，提升学生实验设计与数据处理能力。结合生活实例（立体电影偏振、肥皂膜彩色条纹）强化物理观念，综合题（光纤临界角计算）锻炼科学推理。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

章末检测试卷(四) (满分：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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.(2025·武汉市高二期中)下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中，说法正确的是(　　) A.图(a)是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射 B.图(b)是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，实验时肥皂膜应水平放置 C.图(c)是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D.图(d)是用偏振眼镜观看立体电影，说明光是一种纵波 答案　A 解析　题图(a)是内窥镜，可以把光传送到人体内部进行照明，是利用了光的全反射，A正确；题图(b)是阳光下观察肥皂膜，看到了彩色条纹，这是光的干涉现象，是肥皂膜两表面反射光形成的干涉图样，实验时肥皂膜应竖直放置，B错误；题图(c)是单色平行光线通过狭缝得到的衍射图样，C错误；题图(d)是利用偏振眼镜能观看立体电影，偏振是横波的特点，光的偏振现象说明光是横波，D错误。 2.(2025·淮安市高二期中)下列说法正确的是(　　) A.图甲是利用光的衍射现象检验工件的平整度 B.若换用波长更短的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变疏 C.若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检查的平面在此处出现了凸起 D.如图丁所示，用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环 答案　D 解析　图甲是利用光的干涉现象检验工件的平整度，故A错误；由公式Δx＝λ可得，若换用波长更短的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变密，故B错误；若图丙为俯视图甲所示装置时看到的干涉条纹，条纹弯曲说明被检查的平面在此处出现了凹陷，故C错误；用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，故D正确。 3.(2025·邯郸市三龙育华中学高二期中)半径为R的半圆柱形透明材料的横截面如图所示，某实验小组将该透明材料的A处磨去少许，使一激光束从A处射入时能够沿AC方向传播。已知AC与直径AB的夹角为30°，激光束到达材料内表面的C点后同时发生反射和折射现象。已知该材料的折射率为，则在C点的反射光束与折射光束的夹角为(　　) A.60° B.75° C.90° D.105° 答案　D 解析　光路图如图所示 根据几何关系可知，光束在C点的入射角、反射角均为r＝30°，根据折射定律有n＝，解得i＝45°，则在C点的反射光束与折射光束的夹角为θ＝180°－i－r＝105°，故选D。 4.(2024·张家界市高二期末)一半圆形玻璃砖的横截面如图所示，AB为直径，O为圆心，一束单色光垂直入射到AB面上的C点，在玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上的D点(图中未画出)出射，出射光线与入射光线平行，则玻璃砖对该单色光的折射率为(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　由题意，光线垂直射入玻璃砖内恰好发生全反射，经三次全反射后从AB面上出射，且出射光线与入射光线平行，可作出光路图如图所示 由几何知识求得临界角C＝60°，则玻璃砖对该单色光的折射率为n＝，故选D。 5.(2025·贵阳市高二联考)如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则(　　) A.在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B.遇到障碍物时，a光更容易发生明显的衍射现象 C.该透明材料对这两种光的折射率na<nb D.从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大 答案　A 解析　根据折射定律n＝，可知该透明材料对这两种光的折射率na>nb，根据v＝，可知在该透明材料中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确，C错误；波长越长时，越容易发生明显衍射现象，b光波长较长，更容易发生明显的衍射现象，故B错误；根据临界角与折射率的关系n＝，可知，b光的临界角较大，故D错误。 6.(2024·广东卷)如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是(　　) A.在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C.θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D.θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 答案　B 解析　在MN面，入射角相同，红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律n＝，可知绿光在MN面的折射角较小，由题图可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据发生全反射的临界条件sin C＝可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；根据折射定律n＝可知θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。 7.(2024·晋中市高二期末)如图所示半圆形玻璃砖、圆心为O。半径为R。某单色光由空气从OB边界的中点A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界P点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点，空气中的光速可认为是c，则(　　) A.该玻璃砖对此单色光的临界角为30° B.该玻璃砖对此单色光的折射率为 C.光从A传到P的时间为 D.玻璃砖的临界角随入射光线位置变化而变化 答案　C 解析　作出如图所示光路图 由几何关系入射角α为30°，折射角θ为60°，由折射定律可知n＝，B错误； 临界角的正弦值sin C＝≠，因此临界角不是30°，A错误；该单色光在玻璃砖中的传播速度为v＝，传播时间为t＝，C正确；玻璃砖的临界角是由玻璃砖的折射率决定的，与入射角无关，D错误。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8.(2024·六盘山高级中学高二期中)如图所示，下列说法正确的有(　　) A.如图甲，自然光由空气射向水面，反射光是偏振光 B.如图乙，照相机镜头表面涂上增透膜的原理和立体电影原理相同 C.拍摄图丙中玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个偏振片来消除反光 D.如图丁所示的衍射图样是由光照射一个小圆孔得到的 答案　AC 解析　如图甲，自然光由空气射向水面，反射光是偏振光，故A正确；如图乙，立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，故B错误；拍摄图丙中玻璃橱窗中的物体，通常要在照相机镜头前加一个偏振片来消除反光，故C正确；如图丁所示，在圆形阴影中心有亮斑，即泊松亮斑，是由光照射一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D错误。 9.如图所示，三棱镜的截面为直角三角形，∠A＝30°，一束单色光从AB边上的D点平行AC边射入棱镜，在AC边发生全反射，反射光线与AB边平行，已知AD＝AB，则下列说法正确的是(　　) A.单色光在D点的折射角为30° B.三棱镜的折射率为 C.三棱镜的折射率为 D.单色光不能从BC边射出 答案　AB 解析　根据题意，作出光路图，如图所示，根据几何关系可知，光线在D点的入射角为i＝60°，折射角为r＝30°，根据折射定律有n＝，故A、B正确，C错误；设全反射临界角为C，则sin C＝。根据几何关系可知，光在M点的入射角为30°，小于临界角，能从BC边射出，故D错误。 10.如图所示，是一透明材料制成的圆柱体的纵截面图，一束黄光从圆柱体圆面上的中心O点折射入光导纤维，恰好在侧面上的A点发生全发射，已知圆柱体对黄光的折射率为n，圆柱体长度为L，光在真空中的传播速度为c。则下列说法正确的是(　　) A.此单色光在圆柱体中的传播时间为 B.入射角的正弦值sin α＝ C.减小入射角α，此单色光在圆柱体中传播的时间变长 D.换用红光以相同的入射角从O点射入圆柱体，红光可能从A点左侧折射出圆柱体 答案　AD 解析　黄光在圆柱体中的传播速度v＝，此光束在圆柱体中传播的距离s＝＝nL，可得此单色光在圆柱体中的传播时间为t＝，故A正确；根据折射定律可得＝n，根据临界角公式可得sin θ＝，解得sin α＝，故B错误；若减小入射角α，可知光束射到侧面上时的入射角θ变大，光在圆柱体中的传播路径变短，此单色光在圆柱体中传播时间变短，故C错误；换用红光以相同的入射角从O点射入圆柱体，因红光的折射率更小，角度θ变小，但临界角更大，红光将从A点左侧折射出圆柱体，故D正确。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11.(10分)(2025·邯郸市三龙育华中学高二期中)如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： (1)(2分)在组装仪器时单缝和双缝应该相互　　　　(选填“垂直”或“平行”)放置。  (2)(4分)在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，则此时的示数为　　　　 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，由此可求得相邻亮条纹的间距Δx＝　　　　 mm。  (3)(2分)若双缝间距d＝0.25 mm，双缝到屏的距离l＝75.00 cm，则所测绿光的波长为　　　　 nm。  (4)(2分)若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会　　　　(选填“变大”或“变小”)。  答案　(1)平行　(2)5.770　1.62　(3)540 (4)变大 解析　(1)该实验中单缝的作用获得线光源，而双缝的作用获得相干光源，二者应相互平行。 (2)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第1条亮条纹中心所在刻度为x1＝5.5 mm＋27.0×0.01 mm＝5.770 mm，第6条亮条纹中心所在刻度为x6＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm，所以相邻两亮条纹的间距为Δx＝＝1.62 mm (3)根据Δx＝λ，代入数据解得λ＝＝540 nm (4)若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则入射光的波长变大，根据Δx＝λ可知，屏上观察到的条纹间距会变大。 12.(8分)(2025·景德镇一中高二期中)甲、乙两位同学利用“插针法”来测量平行玻璃砖折射率。 (1)(2分)甲同学用如图甲所示的装置进行实验，为了减小误差，下列操作正确的是　　　　。  A.没有刻度尺时，可以将玻璃砖界面当尺子画界线 B.玻璃砖的前后两个侧面务必平行 C.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 (2)(2分)甲同学测得θ1、θ2，及平行玻璃砖宽度d(真空中光速为c)，光通过玻璃砖的时间为　　　　　(用所测得的物理量表示)。  (3)(2分)甲同学正确画出玻璃砖的两个折射面aa'和bb'后，不慎移动玻璃砖，使它向上平移了一点(如图丁所示)，之后插针等操作都正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画光路图，所得折射率n的值将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (4)(2分)乙同学完成光路图后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO'延长线于C点，过A点和C点作法线的垂线，与法线的交点分别为B点和D点，如图乙所示。用刻度尺分别测量CD的长度x和AB的长度y，改变入射角，得到多组x和y的数据。作出y－x图像，如图丙所示。可计算得玻璃砖的折射率为　　　　　。  答案　(1)C　(2)　(3)不变　(4)1.6 解析　(1)用玻璃砖界面当尺子画界面会增大实验误差，且容易损坏玻璃砖，故A错误；即使玻璃砖的前后两个侧面不平行，但只要操作正确，也不会产生误差，故B错误；插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，这样可以减小确定光线方向时产生的误差，故C正确。 (2)由几何知识可得，光在玻璃砖中传播的距离为s＝，光在玻璃砖中的速度为v＝，联立可得，光通过平行玻璃砖的时间 t＝ (3)用插针法“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律n＝ 如图所示 实线表示玻璃砖向上平移后实际的光路图，虚线表示作图光路图，由图可看出，画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率没有变化，即测出的n值将不变。 (4)根据折射率定义式可得 n＝＝1.6。 13.(10分)(2024·北京市西城区高二期末)如图所示，AB为空气与某介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知，该介质的折射率n＝，光在空气中的传播速度约为3×108 m/s。求： (1)(3分)光以i＝45°入射角由空气射入该介质时的折射角r； (2)(3分)光在该介质中的传播速度v； (3)(4分)光由该介质射向空气，发生全反射的临界角C。 答案　(1)30°　(2)×108 m/s　(3)45° 解析　(1)根据题意，由折射定律有n＝ 解得sin r＝，则折射角r＝30° (2)根据题意，由公式n＝可得，光在该介质中的传播速度v＝×108 m/s (3)根据题意，由公式n＝可得sin C＝ 解得全反射的临界角C＝45°。 14.(12分)(2024·济宁市高二期末)某物理社团用激光器、半径为R的半圆柱形透镜和光屏研究不同单色光在同一介质中的折射率。保持激光垂直于MON面射入透镜，且光屏与MON面平行。从左至右(M→O)调节激光入射点的位置，最初没有光从半圆柱面射出；当入射点移到某一位置时，光恰好从半圆柱面射出，打在光屏上，光屏与MON的距离为R。 (1)(5分)当a光从MON面、距O点R处垂直射入时，光线恰好从半圆柱面射出，求该透镜对a光的折射率na。 (2)(7分)如图所示，调节另一束b光的入射位置，当入射点P位于OM的中点时，经透镜折射后的光恰好打在光屏中心C，且OC⊥MN，求该透镜对b光的折射率nb。 答案　(1)　(2) 解析　(1)a光入射点恰好距O点R时，恰好对应全反射，则sin Ca＝，解得Ca＝45° sin Ca＝，解得na＝ (2)光路图如图所示 由几何关系得sin α＝ 得α＝30° 又tan(β－α)＝，解得β＝60° 由nb＝，得nb＝。 15.(14分)(2024·清远市高二期末)光纤通信具有通信容量大、传输距离远等优点。现有一长为L＝3 km，直径为d＝0.3 mm的长直光纤，一束单色平行光从该光纤左端沿光纤方向射入，经过t＝1.5×10－5 s在光纤右端接收到该光束。已知光在真空中传播的速度c＝3×108 m/s。 (1)(3分)求光纤的折射率n； (2)(5分)若改变平行光的入射方向使从左端射入的光能够传送到右端(无损失)，求光在光导纤维内传输的最长时间； (3)(6分)如图所示该光纤绕圆柱转弯，若平行射入该光纤的光在转弯处均能发生全反射，求该圆柱体半径R的最小值。 答案　(1)1.5　(2)2.25×10－5 s　(3)0.6 mm 解析　(1)光在长直光纤中传输v＝＝2×108 m/s，光纤的折射率n＝＝1.5 (2)当光射到内芯与外套分界面的入射角等于临界角C时，光在光导纤维内传输的时间最长(无损失)，此时光传播的路程为s＝ 又sin C＝ 则最长时间tmax＝＝2.25×10－5 s (3)如图所示，当光纤中最下面的光线发生全反射，则平行光在弯曲处全部发生全反射 由几何关系可知sin C＝ 解得Rmin＝0.6 mm。 学科网（北京）股份有限公司 $