光学自测卷A—2027届高三物理一轮复习基础知识自测

**基本信息** 以光的波动性与粒子性为核心，通过概念辨析、规律应用、实验探究、综合计算四维模块，系统整合偏振、干涉、衍射、折射与全反射知识，提炼科学推理与模型建构方法，强化物理观念与实验技能。 **综合设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|4题（单选1-4）|现象本质辨析（如偏振应用、干涉衍射区分）|波动特性认知（横波判断→现象解释）| |规律应用|8题（单选5-8、多选9-12）|公式推理与临界分析（折射定律、全反射条件）|光传播规律应用（折射→全反射→干涉计算）| |实验探究|2题（实验13-14）|实验操作与数据处理（折射率测量、双缝干涉调节）|原理验证与技能（方法设计→误差分析）| |综合计算|2题（解答15-16）|多过程光路构建（折射+全反射组合）|综合规律应用（模型建构→科学论证）|

光学自测卷A—2027届高三物理一轮复习基础知识自测 一、单选题（每题4分，共计32分） 1．有关光的偏振现象，下列说法不正确的是（     ） A．光的偏振现象说明光是横波 B．用相机拍摄玻璃门后的人物时，应该在镜头前使用偏振片减弱反射光 C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象 D．立体电影利用了光的偏振现象 2．下列说法正确的是（   ） A．图甲中线框在图示时刻的电流沿顺时针方向（俯视） B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，LC电路振荡周期减小 C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，明暗条纹间距越大 D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷 3．如图所示为在重力作用下肥皂膜上出现的条纹。关于该条纹，下列说法正确的是（     ） A．是干涉现象，自上而下相邻条纹间距越来越小 B．是干涉现象，自上而下相邻条纹间距相同 C．是衍射现象，自上而下相邻条纹间距越来越小 D．是衍射现象，自上而下相邻条纹间距相同 4．柔软的耳机线中有很多粗细均匀的细铜丝，对这些细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（     ） A．这一技术利用了光的偏振现象 B．光屏上形成的条纹是等间距的 C．若将激光由红光换为蓝光，光屏上的条纹间距将变大 D．若发现光屏上的条纹变宽，表明此时抽出的铜丝变细了 5．如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（    ） A． B． C． D． 6．折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射）（　　） A． B． C． D． 7．如图，一棱镜的横截面视为半径的半圆与等腰三角形的组合，半圆直径与三角形底边重合，等腰三角形的顶角为。在横截面所在平面内，一束光从点垂直于三角形底边入射，从点射出。已知、到三角形底边距离均为，出射光线与入射光线平行，则棱镜的折射率为（     ） A． B． C． D．2 8．某照相机的透镜表面镀有一层折射率为1.2的透明介质薄膜，可以利用光的干涉减弱玻璃表面的反射光，增强透射光，如图所示，为了使玻璃透镜对空气中波长为的光产生极大的透射，薄膜的厚度可以是（     ） A．105.5 nm B．112.5 nm C． D． 二、多选题（每题6分，共计24分） 9．如图，在双缝干涉测量光波长的实验中，用波长为的激光照射挡板上的双缝，测得光屏上相邻两条亮条纹的间距为。用待测激光照射该双缝，测得光屏上相邻两条亮条纹的间距为。则（     ） A．待测激光的波长为 B．待测激光的频率为 C．若向右平移挡板，条纹间距减小 D．若向上平移挡板，条纹间距不变 10．某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上下表面平行（）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则（    ） A．可以选用折射率为1.4的光学玻璃 B．若选用折射率为1.6的光学玻璃，可以设定为 C．若选用折射率为2的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为 D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动 11．图中底端为锥形且顶角为的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有（     ） A．此光纤对该单色光的折射率为 B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的 C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强 D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡 12．现有两个截面形状是直角三角形、折射率可随材料两端电压变化的不同材料，左下半部分折射率，右上半部分折射率，；把它们拼成长方体，截面如图甲所示，连接如图乙所示的电路，调节滑动变阻器，改变它们的折射率，一光束从左侧中点水平射入，从边射出，光在两材料界面发生折射后，和水平面的夹角为。当滑动变阻器的滑片向左移动时（     ） A．折射光从射出 B．折射光从射出 C．变小 D．变大 三、实验题（13题9分，14题12分，共计21分） 13．如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 14．“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图1所示， (1)在图1的装置中，1位置为___________（选填“单缝”或“双缝”） (2)若在目镜视场中发现整体很暗且条纹不清晰，需要___________（选填“上下”或“左右”）拨动拨杆，并且前后移动光源或透镜，使光源发出的光能更集中地会聚在___________（选填“①”或“②”）位置。若图样右侧条纹清晰，但左侧较暗，如图2所示，可调节___________（选填“拨杆”、“手轮”或“光源”），使整个目镜视场条纹清晰明亮。 (3)实验发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，如图3，则需要___________ A．拨动拨杆 B．旋转整个测量头 C．旋转单缝 D．转动测量头上的手轮 (4)干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离，式中指的是图1装置中___________ A．①③之间的距离 B．①④之间的距离 C．②③之间的距离 D．②④之间的距离 四、解答题（15题10分，16题13分，共计23分） 15．车载摄像头需要有较大的拍摄角度。一摄像头由于结构限制，拍摄角度为。如图，将摄像头嵌入均匀透明介质，介质截面为矩形。只考虑该截面内光线传播情况，通过空气与介质间界面的折射，可将实际拍摄角度扩大。 (1)若希望几乎贴着介质表面入射的光线1能够以图示路径恰好射入摄像头，即拍摄角度扩大为，求介质的折射率； (2)若介质折射率为1.8，从侧后方向入射的光线2能够以图示路径折射之后发生一次全反射，然后恰好射入摄像头，求光线2的入射角的正弦值。 16．某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。 （1）求sinθ； （2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围。 《光学自测卷A—2027届高三物理一轮复习基础知识自测》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D A D A B C B ACD CD 题号 11 12 答案 AD BC 1．C 【详解】A．横波的振动方向与传播方向垂直，偏振是横波特有的性质，光的偏振现象说明光是横波，故A正确； B．玻璃表面的反射光为偏振光，在镜头前加偏振片，使其透振方向与反射光的偏振方向垂直，可减弱反射光的干扰，使成像更清晰，故B正确； C．光学镜头上的增透膜利用的是光的薄膜干涉原理，通过在镜头表面镀上一层特定厚度的薄膜，使薄膜上下表面的反射光发生相消干涉，减少反射光、增加透射光，与光的偏振无关，故C错误； D．立体电影拍摄时用双镜头从不同角度采集画面，放映时双放映机前加装透振方向相互垂直的偏振片，观众佩戴对应偏振方向的眼镜，可使左右眼获得不同画面，产生立体效果，利用了光的偏振现象，故D正确。 故选C。 2．D 【详解】A．根据右手定则，图甲中线框在图示时刻的电流沿逆时针方向（俯视），A错误； B．若图乙中储罐内不导电液体液面上升，根据，ε变大，则C变大，根据可知，LC电路振荡周期增大，B错误； C．图丙中单色光入射楔形透明膜时，频率越高，波长越小，从透明膜前后表面反射的光的路程差相差一个波长的相邻两明纹的距离减小，即明暗条纹间距越小，C错误； D．用图丁中扭秤探究电荷间相互作用力时，应使金属小球A与C带同种电荷，两球由于排斥而使A转动，D正确。 故选D。 3．A 【详解】肥皂膜上的条纹是薄膜干涉现象，由肥皂膜前后两个表面的反射光叠加干涉形成。 竖直放置的肥皂膜受重力作用，液体向下流动，形成上薄下厚的结构：越靠下，肥皂膜厚度随竖直高度的增加越快（单位竖直距离的厚度变化量越大）。 根据薄膜干涉规律，相邻亮纹（或暗纹）对应的厚度差固定为（λ为入射光波长），厚度变化率越大，相邻条纹的竖直间距越小，因此自上而下（从上到下）相邻条纹间距越来越小。 故选A。 4．D 【详解】A．该技术利用的是光的衍射现象，不是光的偏振，故A错误； B．光屏上形成的衍射条纹是不等间距的，中间宽、两边窄，只有双缝干涉条纹才是等间距的，故B错误； C．蓝光波长比红光更短，波长越短，衍射现象越不明显，条纹间距越小，因此换为蓝光后条纹间距变小，故C错误； D．铜丝越细，尺寸越接近光的波长，衍射现象越明显，光屏上的条纹间距越大（条纹变宽），因此条纹变宽说明抽出的铜丝变细，D正确。 故选D。 5．A 【详解】光路图如图所示 则有折射定律可得 故选A。 6．B 【详解】 设光线射入圆柱体时的折射角为，根据光的折射定律可知 解得 如图，根据几何关系可知光线射出圆柱体时的入射角 则法线与竖直方向的夹角 根据光的折射定律可知 解得光线射出圆柱体时的折射角 光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为 故选B。 7．C 【详解】根据题意一束光从点垂直于三角形底边入射，从点射出。已知、到三角形底边距离均为，画出光路图如图所示 根据几何关系有，， 根据反射定律可得 综上可得， 根据折射定律有 代入数据可得 故选C。 8．B 【详解】该光在空气中的波长为，频率为 该光在薄膜中的波速为 光由空气射入薄膜，频率不变，仍为 则该光在薄膜中的波长为 为了使透射光最强，须使薄膜上下两个表面反射的光相消，薄膜的厚度须满足（k=0，1，2，3……） 当k=0时，薄膜的厚度是 当k=1时，薄膜的厚度是 当k=2时，薄膜的厚度是 只有选项B符合题意。 故选 B。 9．ACD 【详解】A．根据相邻亮条纹间距公式，可得 则待测激光的波长为，故A正确； B．待测激光的频率为，故B错误； C．若向右平移挡板，则减小，根据可知，条纹间距减小，故C正确； D．若向上平移挡板，由于、不变，根据可知，条纹间距不变，故D正确。 故选ACD。 10．CD 【详解】A．因为，故当选用折射率为1.4的光学玻璃时，根据 可知，即 根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为，故选用折射率为1.4的光学玻璃时此时不会发生全反射，故A错误； B．当时，此时入射角为，选用折射率为1.6的光学玻璃时，此时的临界角为 故，故此时不会发生全反射，故B错误； C．若选用折射率为2的光学玻璃，此时临界角为 即，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于，即第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角一定大于，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第二次全反射入射角，故可能为，故C正确； D．若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D正确。 故选CD。 11．AD 【详解】A．画出光路图如图所示 根据几何关系可知，该单色光在锥面发生全反射的临界角 根据临界角公式 可得此光纤对该单色光的折射率为，故A正确； B．根据 可得该单色光在此光纤中的传播速度为 可知该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的，故B错误； C．光从折射率大的介质到折射率小的介质中，才可能发生全反射，被测液体折射率大于此光纤折射率，则锥面浸入液体部分，光不会发生全反射，即锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变弱，故C错误； D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明光在某些地方发生了全反射，发生全反射的地方即有空气，说明检测到气泡，故D正确。 故选AD。 12．BC 【详解】AB．由于，始终有 设界面与PQ边夹角为，光束在两材料界面折射时，折射角为，则入射角 根据折射定律有 由于，可知 法线垂直于界面，由几何关系可知，入射光线水平向右，折射光线向下偏折（点拨：光由光密介质射入光疏介质，折射角大于入射角，光线向界面靠拢，即向下偏），作出光路图如图所示 故折射光从O下方的区域射出，故A错误，B正确； CD．由电路图可知，两种材料并联在滑动变阻器滑片左侧部分，则当滑动变阻器的滑片向左移动时，材料两端电压U减小，根据题意可知减小、增大，所以减小，折射角r减小，折射光线与水平面的夹角，所以θ变小，故C正确，D错误。 故选BC。 13．(1)B (2) (3) (4)21.3 【详解】（1）AB．实验中标记点和点是为了确定入射光线和折射光线的方向，点的位置可以选取入射光线上的任意位置，光线在玻璃砖中发生折射，玻璃砖上不能标记，只能标记光从玻璃砖中射出的点，故A错误，B正确； C．作圆弧时，半径的长度可以任意选择，再用几何关系得出入射角和折射角的正弦值的表达式即可，故C错误。 故选B。 （2）根据题图可得入射角正弦值的表达式为，折射角的表示为，则折射率为 （3）测距仪默认激光在真空中的速度c计算距离，激光往返，因此示数按计算。 （4）设实际深度为 水的折射率 激光往返时间 其中 测距仪示数 联立可得 即测距仪的示数接近，则符合他的推测。 14．(1)单缝 (2) 左右 ① 拨杆 (3)B (4)C 【详解】（1）双缝干涉实验的装置沿光传播方向的顺序为：光源→透镜→单缝→双缝→遮光筒→测量头，1位置在双缝之前，因此是单缝。 （2）[1][2]拨杆的作用是左右调节单缝和双缝的取向，让单缝与双缝平行对齐，若整体视场暗、条纹不清晰，需要左右拨动拨杆对齐缝，同时调整光源/透镜位置，将光线会聚在单缝处，保证入射光充足。 [3]若视场单侧亮单侧暗，说明单缝双缝未完全平行，调节拨杆即可修正，手轮是用来移动分划板测量条纹间距的，光源整体移动会改变整体亮度，无法修正单侧暗的问题。 （3）分划板中心刻线和干涉条纹不平行时，需要旋转整个测量头，让刻线与条纹取向一致。 故选B。 （4）公式中的是双缝到光屏（观察屏）的距离，对应图中②是双缝、③是光屏，因此是②③之间的距离。 故选C。 15．(1) (2) 【详解】（1）如图所示 根据几何关系可知光线1的折射角为，入射角为90° 可得 （2）根据几何关系可得光线2在玻璃砖中的折射角为 根据折射定律 其中 解得 16．（1）；（2） 【详解】（1）由题意设光在三棱镜中的折射角为，则根据折射定律有 由于折射光线垂直EG边射出，根据几何关系可知 代入数据解得 （2）根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图 则根据几何关系可知FE上从P点到E点以角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有 设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有 又因为 联立解得 所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为 - 2 - 学科网（北京）股份有限公司 $