章末综合检测（四） 光及其应用(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

**基本信息** 以章末检测为载体，通过基础辨析、综合应用、实验探究三级分层设计，系统巩固光的干涉、衍射、折射等核心知识，培养科学思维与探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|光的干涉、衍射、偏振等基本现象|结合生活情境（如彩虹、立体电影），通过单选辨析概念，夯实物理观念| |综合应用层|折射定律、全反射临界角、光路分析|复杂情境（如多玻璃板折射、防窥膜原理），通过多选与计算提升科学推理能力| |实验探究层|双缝干涉测波长、液体折射率测量|实验操作与数据处理（如游标卡尺读数），培养科学探究与证据分析能力|

章末综合检测（四）　光及其应用 （时间：75分钟　满分：100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求） 1.（2025•四川成都高二下期中）对图甲、乙、丙、丁，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环 B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出 C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波 2.（2025•四川遂宁高二下期末测试）下列情境均与光学知识相关，其说法正确的是（　　） A．甲图中将单色光的强度变为2倍，相邻亮条纹之间的距离也变为原来的2倍 B．乙图中水里的气泡看起来很亮和荷叶上的水珠看起来很亮的主要成因相同 C．丙图中利用偏振眼镜能观看立体电影，利用了两束光的干涉原理 D．丁图中五颜六色的彩虹是光由空气中小水珠间隙衍射的结果 3.（2025•四川德阳高二下期中质量检测）如图所示，等腰三角形abc为一棱镜的横截面，ab=ac，一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，不考虑多次反射。下列说法正确的是（　　） A．甲光的频率比乙光的高 B．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的小 C．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 D．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大 4.（2025•四川眉山高二下期末校际联考）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为l。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是（　　） A．图丙是光的单缝衍射图样，当光通过狭缝时，也发生了干涉 B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大 C．照射两条狭缝时，减小l，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的偶数倍，P点处一定是暗条纹 5.（2025•四川绵阳高二下期中考试）如图为张老师设计的测液体折射率装置，装有液体的厚长方体透明容器放在支架上可绕水平轴转动。激光笔固定在量角器上且与AO边重合。过中心O悬挂一重锤，其所指位置为B。现让激光垂直容器壁射入液体并在液面处出现光线1和2，支架转动到光线1恰好消失时，读出∠AOB并记为θ，即可求出液体的折射率并标在量角器上。已知容器的折射率为n，下列说法正确的是（　　） A．该液体的折射率为 B．该液体的折射率为nsin θ C．越靠近A端标注的折射率值越大且刻度均匀 D．若为薄壁容器，激光也必须垂直容器壁入射 6.如图甲所示，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。LED的原理结构如图乙所示，管芯的发光面紧贴半球形透明介质，人们能从半球形表面看到发出的光。已知半球的球心O点为发光面AB的中点，半球和发光面的半径分别为R和r，则（　　） A．发光面射出的光进入透明介质后，光的颜色发生了变化 B．若半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，则介质的折射率应小于 C．若透明介质的折射率为1.7，发光面的直径为 2 mm，为了半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，R必须大于3.4 mm D．无论R和r大小关系如何，不可能在半球形表面（弧面）任意位置都有整个发光面的光射出 7.（2025•四川遂宁高二下期中考试）如图所示，洛埃镜实验中S为垂直于纸面放置的红色水平线光源，M为水平放置的平面镜，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成两个一样的相干光源，可在光屏上看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是（　　） A．看到明暗条纹是因为红光发生衍射现象 B．看到的条纹非等间距的 C．若将红光换成绿光，看到的条纹间距变大 D．若将平面镜向下平移，看到的条纹间距变小 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。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.如图a所示是做双缝干涉实验的示意图。先做操作1：用两块不同颜色的滤光片分别挡住双缝屏上下两半部分Ⅰ和Ⅱ；接着再做操作2：用不透明的挡板挡住b缝。若两块滤光片一块是红色，一块是蓝色，则（　　） A．完成操作1后，光屏上出现的是图b图案，且甲是红色条纹，乙是蓝色条纹 B．完成操作1后，光屏上出现的是图c图案，且丙是蓝色条纹，丁是红色条纹 C．完成操作2后，光屏上出现的是图b图案，且甲是蓝色条纹，乙是红色条纹 D．完成操作2后，光屏上出现的是图c图案，且丙是红色条纹，丁是蓝色条纹 9.（2025•四川高三下联考）投影仪中常用的图像翻转棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，高为a，上底AB边长为a。一单色光沿如图所示的方向射入棱镜，且能到达AD边的中点，已知棱镜对该单色光的折射率n=，光在真空中传播的速度为c，有折射时，不考虑反射。下列说法正确的是（　　） A．光在AD边发生全反射 B．光在BC边发生折射，折射角为30° C．光在棱镜中的传播时间为 D．光在棱镜中的传播时间为 10.如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（　　） A．射到Q点的光在玻璃中的传播速度较小，波长较短 B．若稍微增大入射角θ，射出c板后的两束单色光与入射光不平行 C．若射出后的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小 D．若稍微增大入射角θ，光从b板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11.（7分）（2025•四川成都高二下期末考试）如图甲，某小组同学利用双缝干涉实验测量光的波长，其中双缝到光屏（即分划板）之间的距离l=600 mm，双缝的间距d=0.20 mm。 （1）图甲中①代表的器材是　　　　。 （2）当测量头的分划线对准②位置的条纹中心时游标卡尺的读数为2.10 mm，对准③位置的条纹中心时游标卡尺如图丙所示，其读数为　　　　 mm。 （3）根据以上数据，可计算出实验中所测光的波长约为　　　　 m（保留2位有效数字）。 12.（8分）（2025•四川广元高二下期中测试）某同学利用如图1所示装置测量透明溶液的折射率。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。 （1）首先让容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点，光线从隔板射到空气上时发生了　　　　（选填“折射”“反射”“全反射”）； （2）该同学测得转盘转动的角速度为ω，随着转盘继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经Δt后亮点消失。在Δt时间内，容器旋转角度θ0= 　　； （3）已知：光从折射率n1的介质射入折射率n2的介质，入射角与折射角分别为θ1与θ2，有=。若空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率nx=　　　　。 13.（10分）（2026•四川资阳高二下检测）在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气，形成一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，气泡半径为R，水球半径为R。在过球心O的平面内，一单色光以入射角i=53°水平照射这一水球，光线经折射后恰好与内圆相切。光在真空中的传播速度为c，不考虑光线反射。（sin 53°=0.8，cos 53°=0.6）求： （1）水的折射率n； （2）光线在该水球中传播的时间t。 14.（14分）（2025•四川成都高二下半期考试）如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对每一个像素单元的可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的高度为d，相邻屏障的间隙为2d。 （1）求从介质射向空气中的光线的最大入射角； （2）若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率的最大值是多少？ 15.（15分）（2025•四川达州高二下月考）如图所示，一光学器材的横截面为一直角梯形，其中AB平行于DE，∠E=30°。一平行于底边DE的单色光从AE边的中点M射入该光学器材，恰好从BD边的中点Q（图中未画出）射出该光学器材。已知AB=0.5 m，BD= m，光在真空中的传播速度大小为c=3×108 m/s，求： （1）该光学器材的折射率； （2）该单色光在该光学器材中的传播时间。（不考虑多次反射） 答案 章末综合检测（四）　光及其应用 1.D　用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，圆心附近处明暗相间同心圆环的条纹较宽，随离中心点的距离增加条纹的宽度逐渐变窄，A错误；图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，所以不论入射角如何增大，光线从下表面离开时的入射角都小于临界角，不会产生全反射，因此一定有光线从下表面射出，B错误；由干涉条纹的特点可知，同一级条纹上的光程差相等，条纹向空气薄膜较薄处弯曲，说明此处空气薄膜变厚，由此可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，C错误；因为光是横波，经偏振片会产生偏振现象，因此图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，D正确。 2.B　由光的干涉条纹间距表达式Δx=λ可知，甲图中将单色光的强度变为2倍，亮条纹变亮，相邻亮条纹之间的距离不变，选项A错误；乙图中水里的气泡看起来很亮和荷叶上的水珠看起来很亮的主要原因都是光发生全反射，选项B正确；丙图中利用偏振眼镜能观看立体电影，利用了两束光的偏振原理，选项C错误；丁图中五颜六色的彩虹是光的色散（即光的折射）的结果，选项D错误。 3.D　根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示，由图可知，乙光在棱镜中偏转的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大于甲光的折射率，则乙光的频率高于甲光的频率，选项A、C错误；根据折射率与速度的关系式n=变形得v=，由于n乙＞n甲，所以在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，选项B错误；根据图中几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，选项D正确。 4.A　由题图可知，题图丙中间部分条纹较宽，所以题图丙是光的单缝衍射图样，当光通过狭缝时，同时也发生干涉，选项A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，选项B错误；根据光的干涉条纹间距公式Δx=λ可知照射两条狭缝时，减小l，其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距减小，选项C错误；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的偶数倍，P点处一定是亮条纹，选项D错误。 5.D　光线1恰好消失时，光恰好发生全发射，则光在液体内部的入射角为θ（临界角），则有sin θ=，整理得n液=，选项A、B错误；由n液=可知越靠近A端θ越小，n液越大，但n液与θ不成正比，即刻度不均匀，选项C错误；若为薄壁容器，激光不垂直容器壁入射时，在容器壁处会发生折射，此时θ不再等于光在液体内部的入射角，会对测量液体折射率产生干扰，所以激光必须垂直容器壁入射，选项D正确。 6.B　光的颜色由频率决定，所以光进入透明介质后，光的颜色不变，故A错误；从发光面的两端点A或B沿垂直AB方向射出的光线有最大的入射角，如果此时不发生全反射，那么任意位置都有光射出，可得sin C=＞，则有＞n，介质的折射率应小于，故B正确，D错误；由n＜，解得 R＞nr=1.7 mm，则R必须大于1.7 mm，故C错误。 7.D　从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，属于干涉现象，该干涉现象可以看作双缝干涉，光路图如图所示，所以等效双缝间的距离为d=2a，等效双缝到光屏的距离为l，所以相邻亮条纹中心间距为Δx=λ，由此可知，条纹应等间距，选项A、B错误；若将红光换成绿光，即入射光的波长减小，则看到的条纹间距变小，选项C错误；若将平面镜向下移动一个微小距离，则双缝间的距离增大，所以相邻亮条纹中心间距变小，选项D正确。 8.AD　图b中的条纹为明暗相间的等间距条纹，是干涉图样，操作1是双缝干涉实验，故完成操作1后，光屏上出现图b图案，由波长越长，干涉条纹间距越大可知，甲为红色条纹，乙为蓝色条纹，A正确，B错误；图c为明暗相间、中间最宽且不等间距的条纹，是衍射图样，操作2是单缝衍射实验，故完成操作2后，光屏上出现图c图案，由波长越长，衍射条纹中央亮纹越宽可知，丙是红色条纹，丁是蓝色条纹，C错误，D正确。 9.AD　根据=sin C可知，发生全反射的临界角为C=45°，故光在AD边发生全反射，并射到BC边的中点，再一次发生全反射，最终从CD边射出，选项A正确，选项B错误；由几何关系可知，光在棱镜中通过的路程s=（＋2）a，该过程所需的时间t==，选项C错误，选项D正确。 10.CD　根据红光和蓝光的折射率特点，射到P点的应该是蓝光，射到Q点的应该是红光，由n=可知，红光在玻璃中的折射率小，因而其在玻璃中的传播速度较大，波长较长，A错误；根据光的折射规律，画出光线经过平行玻璃板折射后的光路图，由几何关系可知在平行玻璃板上下两侧的入射光线和出射光线应该是平行的，即使平行玻璃板增加到三块，这个规律仍然存在，故射出板后的两束单色光仍与入射光平行，B错误；由Δx=λ可知，蓝光形成干涉条纹的间距小，故C正确；光从空气射入平行玻璃板时入射角大于折射角，入射角达不到90°，则玻璃中的折射角就小于全反射临界角，根据光路可逆性，光从b板上表面射入到其下表面时，其入射角也一定小于全反射临界角，故在该界面上不可能发生全反射，D正确。 11.（1）单缝　（2）8.70　（3）5.5×10－7 解析：（1）①代表的器材是单缝。 （2）游标卡尺读数8 mm＋14.0×0.05 mm=8.70 mm。 （3）由图乙可知，Δx== mm=1.65 mm，根据Δx=λ代入数据解得 λ== m=5.5×10－7 m。 12.（1）全反射　（2）ωΔt　（3） 解析：（1）由题意可知当屏上无光点时，说明光线从隔板射到空气上时发生了全发射。 （2）由题图1可知容器与转盘同轴转动，二者角速度相同，则θ0=ωΔt。 （3）出现亮点时，光线从溶液射到隔板再射到空气时发生了折射，可知从出现亮点到亮点消失，容器旋转的角度ωΔt=2θ，光线能透过液体和隔板从空气中射出时，即出现亮点时，光线在溶液中的入射角为θ，光线在隔板和空气界面发生全反射，在隔板和液体界面，有=，在隔板和空气界面n=，解得nx=。 13.（1）　（2） 解析：（1）由几何关系可知，折射角sin r==0.6 折射率n= 解得n=。 （2）光在水球中的传播速度v== 由几何关系可知光在水球中的传播距离 x=2•Rcos r=R 光在水球中传播的时间t==。 14.（1）30°　（2）2 解析：（1）当光线沿着屏障上边缘射向透明介质与空气的分界面时入射角最大，如图所示 由几何关系可得，最大入射角满足tan θ== 可得最大入射角为θ=30°。 （2）若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，则有sin 30°≤sin C= 可得n≤2 可知透明介质的折射率的最大值为2。 15.（1）　（2）×10－8 s 解析：（1）根据题意画出对应的光路图如图所示 根据几何关系可得ED=AB＋=1.5 m MQ==1 m MF=FQ== m EM== m 由于MF=EM，则∠MFE=∠E=30° 故r=180°－90°－∠E－∠MFE=30° 根据折射定律，该光学器材的折射率 n===。 （2）该单色光在该光学器材中的传播路程为 s=MF＋FQ= m 该单色光在该光学器材中的传播速度为v= 该单色光在该光学器材中的传播时间为t==×10－8 s。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $