第四章 光（培优提升卷）物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 本卷为高二物理第四章“光”单元培优提升卷，以激光监测金属丝、太空水球等科技与生活情境为载体，全面考查光的传播规律，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/46|光的直线传播、干涉、折射、全反射|结合激光监测（第1题）、双缝干涉测折射率（第5题）等情境，区分单选与多选，梯度考查物理观念| |实验题|2/14|双缝干涉测波长、插针法测折射率|注重科学探究，如第11题数据处理、第12题误差分析，培养实验操作与证据分析能力| |计算题|3/40|折射定律、全反射、光路综合|以球形水珠（第13题）、环形玻璃砖（第14题）为模型，考查科学推理与模型建构，呼应太空授课等前沿科技|

2026-2027学年高二年级上册物理单元自测 第二章 光·培优提升 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D A D C C C A ABC AC BCD 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．(1)C（1分）；(2)红色（1分）；(3) 2.420（2分） （2分） 12．(1)AC（2分）；(2)（2分）；(3)小于（2分）；(4)等于（2分） 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）（1）光从空气射入水珠时，根据折射定律有（3分） 代数据计算得（2分） （2）根据几何关系有（3分） 代数据解得（2分） 14．（12分）（1）当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆，如图所示 根据几何关系可得（1分），（1分） 根据折射率公式 （1分） 代入数据解得（2分） （2）当时，根据折射定律（2分） 解得（2分） 因此光线从内圆通过距离为（2分） 光线从内圆通过的时间为（2分） 15．（18分）（1）根据（2分） 代入数据，解得光在该介质中发生全反射的临界角为（1分） （2）光在该介质中传播的径迹如图所示 由题意可知（1分） 由几何关系可知（1分） 又因为（2分） 所以与垂直，又因为（1分） 所以（1分），（2分） 则（1分） 则光线经反射后，照射到边，由几何关系可知，光传播的路程为（2分） 光在该介质中传播的速度为（2分） 光从射入棱柱到第一次射出，光在棱柱中的传播时间为（2分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2026-2027学年高二年级上册物理单元自测 第四章 光·培优提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况（图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（     ） A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的干涉现象 C．如果屏上光斑变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上光斑变宽，表明细丝细了 2．如图所示，一同学为了测量某一浓度糖水的折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将一不透明的圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率为（　　） A．1.45 B．1.72 C．2.11 D．2.50 3．如图所示，1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则（　　） A．反射波与入射波的波长、频率相等，波速不相等 B．反射波与入射波的波速、频率相等，波长不相等 C．折射波与入射波的波速、频率、波长均相等 D．折射波与入射波的频率相等，波速、波长均不相等 4．如图，某同学透过平行玻璃砖看放在水平桌面上课本的文字，该同学看到文字的位置和文字在书本上真实位置相比较，下列说法正确的是（　　） A．相比真实位置没有变化 B．相比真实位置左移了 C．相比真实位置上移了 D．若用折射率更大的玻璃砖，光线可能会发生全反射，看不到书本的文字 5．如图，小明利用双缝干涉实验测量某透明介质的折射率。将整个装置放在真空中，测得相邻亮条纹间距为Δx1；将整个装置放入被测的均匀透明介质中，测得相邻亮条纹间距为Δx2。若Δx1∶Δx2=5∶4，则透明介质的折射率为（     ） A．1.50 B．1.40 C．1.25 D．0.80 6．如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出颜色不同的a、b两种光，在水面上形成了光亮的区域，俯视图如图乙所示，中间小圆区域射出a光和b光，外环状区域只射出b光。已知水对a光的折射率为，对b光的折射率为。以下说法中正确的是（     ） A．小于 B．a光的波长大于b光 C．在水中，a光的临界角小于b光的临界角 D．在水中，a光速度大于b光速度 7．如图所示为玻璃面上一小片油膜呈现出的彩色区域的分布情况，1区是大片的黄色区域，2区是蓝色区域，3区是紫色区域，各区域间界限分明。下列说法正确的是（    ） A．1区和2区的油膜厚度不可能相等 B．2区油膜的厚度一定大于3区油膜的厚度 C．2区油膜的厚度一定小于3区油膜的厚度 D．从1区到2区，油膜的厚度是逐渐变化、缓慢过渡的 8．如图甲所示，在空气中用波长为λ的单色光进行双缝干涉实验时，得到的干涉条纹如图乙所示，O是中央亮条纹的中心，P是O上方第二条亮条纹的中心，且P到缝S1、S2的距离分别为r1和r2，双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A． B．O、P间的距离为 C．若仅稍稍增大双缝间的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小 D．若仅增大双缝到光屏的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小 9．半径为的半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，平行光从玻璃砖的圆弧面射入，光与底边 MN的夹角为45°，其中沿半径的光线从A处射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射。下列说法错误的是（　　） A．该玻璃砖的折射率 B．该玻璃砖的折射率 C．MN 边界上能够射出光线的区域的长度4cm D．MN边界上能够射出光线的区域的长度2cm 10．截止年月日，我国宇航员已进行了四次太空授课，为广大青少年带来了一系列精彩的太空科普课.观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为、外径为的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播，将玻璃砖放置在水平面上，一束平行于水平面的单色光从A点以与AO连线成射入玻璃砖，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，从玻璃砖外壁上的B点射出（出射光线未画出），如图所示.光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（    ） A．玻璃砖对该单色光的折射率 B．该单色光在玻璃砖中由A到B传播的时间 C．若增大入射角（），该单色光一定能从玻璃砖的外壁射出 D．若减小入射角，该单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则此时入射角 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图甲所示。 (1)图甲中的M、N、P三个光学元件依次为________； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)调整好光具座后，某同学仅换用红色、蓝色两种滤光片分别做实验，所得图样分别如图乙、丙所示，则乙图对应的是用________滤光片得到的图样（选填“红色”“蓝色”） (3)该同学在光屏上观察到如图丁所示的干涉图样后，他先将测量头的分划板中心刻线与A亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图戊所示，此时读数为________mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图己中手轮上的示数，若已知该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 12．（8分）某同学用“插针法”测定玻璃的折射率的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上。如图甲所示，在玻璃砖上侧部分竖直地插上两枚大头针，然后在玻璃砖下侧部分插上第三个大头针，使其挡住上侧部分两个大头针的像，再插上第四个大头针，使其挡住前两个大头针的像和第三个大头针。 (1)下列哪些措施能够提高实验准确程度______ A．选用上下光学表面间距大的玻璃砖 B．选用粗的大头针完成实验 C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 D．入射光线的方向尽量靠近玻璃砖表面 (2)作出的光路图如图甲所示，入射光线和折射光线与玻璃砖边界的夹角分别为、，则玻璃砖的折射率______ (3)如图乙所示，该同学在实验中以玻璃砖为尺画出了玻璃砖边界，若其他操作正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”） (4)另一位同学准确的画好玻璃砖界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向上平移了一些。如图丙所示，实验中若其他操作均正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”） 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图是某同学研究彩虹时某条光线在球形水珠中的光路图，一束太阳光（可视为平行光，宽度不计）射在球形水珠的表面上，入射角为，太阳光中某种颜色的一条光线经水珠反射一次后再次折射出水珠，已知该光线在过球心的竖直平面内，水珠对该光线的折射率为，求： (1)该光线射入水珠时折射角的大小； (2)出射光束相对入射光束偏折的角度。 14．（12分）“天宫课堂”即太空授课展示了中国科技、体现了中国力量、彰显了中国精神，必将激发无数中国孩子对宇宙空间的向往和探索太空奥秘的热情。其中，课堂里的太空水球光学实验引起了小刘同学的浓厚兴趣，于是他找来了一块中空的环形玻璃砖（内部可视为真空）模拟光的传播，俯视图如图所示。光线a沿径向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离记为x。已知玻璃砖折射率为，内圆半径为R，外圆半径为2R，光在真空中的速度为c，不考虑反射光线，求： (1)当x为何值时，光恰好与内圆相切？ (2)当时，光从内圆通过的时间是多少？ 15.（18分）如图为用一个折射率为的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，。现有一束单色光线从BD上的4等分点M点垂直入射到棱镜的AB面上，BM长为L，DE长度大于，光在真空中的传播速度为c，求： (1)光在该介质中发生全反射的临界角； (2)光从射入棱柱到第一次射出，光在棱柱中的传播时间。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二年级上册物理单元自测 第四章 光·培优提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况（图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（     ） A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的干涉现象 C．如果屏上光斑变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上光斑变宽，表明细丝细了 【答案】D 【详解】AB．激光照射细丝，在光屏上出现明暗相间的光斑，这是光绕过障碍物传播的现象，属于光的衍射，不是光的直线传播，也不是干涉现象，故AB错误； CD．根据光的衍射理论，障碍物（细丝）的尺寸越小，衍射现象越明显，衍射条纹（光斑）的宽度越宽。若屏上光斑变宽，说明衍射现象更明显，即细丝变细了，故C错误，D正确。 故选 D。 2．如图所示，一同学为了测量某一浓度糖水的折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将一不透明的圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率为（　　） A．1.45 B．1.72 C．2.11 D．2.50 【答案】A 【详解】作出对应的光路图如图所示 根据几何关系可得， 则该糖水折射率为 故选A。 3．如图所示，1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则（　　） A．反射波与入射波的波长、频率相等，波速不相等 B．反射波与入射波的波速、频率相等，波长不相等 C．折射波与入射波的波速、频率、波长均相等 D．折射波与入射波的频率相等，波速、波长均不相等 【答案】D 【详解】AB．反射波与入射波在同一介质中，所以反射波与入射波的频率、波速与波长都相等，故AB错误； CD．折射波与入射波的频率相等，但由于在不同介质，所以波速不同，根据 可知波长也不同。故C错误，D正确。 故选D。 4．如图，某同学透过平行玻璃砖看放在水平桌面上课本的文字，该同学看到文字的位置和文字在书本上真实位置相比较，下列说法正确的是（　　） A．相比真实位置没有变化 B．相比真实位置左移了 C．相比真实位置上移了 D．若用折射率更大的玻璃砖，光线可能会发生全反射，看不到书本的文字 【答案】C 【详解】如下图所示： 光进入玻璃会发生折射，字体的像相对于真实位置上移了；根据光路是可逆的，不管折射率多大，光线均不可能发生全反射，故C正确，ABD错误。 故选C。 5．如图，小明利用双缝干涉实验测量某透明介质的折射率。将整个装置放在真空中，测得相邻亮条纹间距为Δx1；将整个装置放入被测的均匀透明介质中，测得相邻亮条纹间距为Δx2。若Δx1∶Δx2=5∶4，则透明介质的折射率为（     ） A．1.50 B．1.40 C．1.25 D．0.80 【答案】C 【详解】根据双缝干涉相邻亮条纹间距公式分别有， 光在不同介质中传播时频率保持不变，根据波速公式和折射率的定义分别有，， 联立解得 代入已知数据解得 故选C。 6．如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出颜色不同的a、b两种光，在水面上形成了光亮的区域，俯视图如图乙所示，中间小圆区域射出a光和b光，外环状区域只射出b光。已知水对a光的折射率为，对b光的折射率为。以下说法中正确的是（     ） A．小于 B．a光的波长大于b光 C．在水中，a光的临界角小于b光的临界角 D．在水中，a光速度大于b光速度 【答案】C 【详解】A．由图乙可知，光形成的光亮区域半径较大 根据全反射临界角公式及几何关系可知，光的临界角较大，折射率较小，即，故A错误。 B．折射率越大，频率越高，波长越短，因，则光频率大于光，光波长小于光，故B错误。 C．由A选项分析可知，光的临界角大于光的临界角，即光的临界角小于光的临界角，故C正确。 D．根据光在介质中速度公式，因，则在水中光速度小于光速度，故D错误。 故选C。 7．如图所示为玻璃面上一小片油膜呈现出的彩色区域的分布情况，1区是大片的黄色区域，2区是蓝色区域，3区是紫色区域，各区域间界限分明。下列说法正确的是（    ） A．1区和2区的油膜厚度不可能相等 B．2区油膜的厚度一定大于3区油膜的厚度 C．2区油膜的厚度一定小于3区油膜的厚度 D．从1区到2区，油膜的厚度是逐渐变化、缓慢过渡的 【答案】A 【详解】A．对于薄膜干涉，薄膜厚度决定了波程差，决定了干涉条纹的颜色，1区和2区的颜色不同，所以1区和2区油膜的厚度一定不同，故A正确； BC．2区和3区颜色不同说明油膜的厚度不同，但并不能判断哪个区更厚，故B、C错误； D．1区到2区分界线明显，颜色也不是黄绿青蓝的渐变，故厚度的变化应该是断崖式的、过渡很陡的，故D错误。 故选A。 8．如图甲所示，在空气中用波长为λ的单色光进行双缝干涉实验时，得到的干涉条纹如图乙所示，O是中央亮条纹的中心，P是O上方第二条亮条纹的中心，且P到缝S1、S2的距离分别为r1和r2，双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A． B．O、P间的距离为 C．若仅稍稍增大双缝间的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小 D．若仅增大双缝到光屏的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小 【答案】ABC 【详解】A．由于P是O上方第二条亮条纹的中心，根据产生亮纹的条件可知，A正确； B．条纹间距为 可知O、P间的距离为，B正确； CD．根据条纹间距表达式 若仅稍稍增大双缝间的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小；若仅增大双缝到光屏的距离，则相邻亮条纹间的距离会增大，C正确，D错误。 故选ABC。 9．半径为的半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，平行光从玻璃砖的圆弧面射入，光与底边 MN的夹角为45°，其中沿半径的光线从A处射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射。下列说法错误的是（　　） A．该玻璃砖的折射率 B．该玻璃砖的折射率 C．MN 边界上能够射出光线的区域的长度4cm D．MN边界上能够射出光线的区域的长度2cm 【答案】AC 【详解】AB．因为光线恰好发生全反射，则有 解得，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意； CD．为光线恰好在O点发生全反射，则O点左侧的光线在MN边界上全部发生全反射。入射光线与圆弧相切时，经玻璃砖折射后能够到达MN边界上的P点，则OP即为光线射出的区域，光路如图所示 根据光的折射定律可得 解得 故 即MN边界上能够射出光线的区域的长度为2cm，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。 故选AC。 10．截止年月日，我国宇航员已进行了四次太空授课，为广大青少年带来了一系列精彩的太空科普课.观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为、外径为的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播，将玻璃砖放置在水平面上，一束平行于水平面的单色光从A点以与AO连线成射入玻璃砖，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，从玻璃砖外壁上的B点射出（出射光线未画出），如图所示.光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（    ） A．玻璃砖对该单色光的折射率 B．该单色光在玻璃砖中由A到B传播的时间 C．若增大入射角（），该单色光一定能从玻璃砖的外壁射出 D．若减小入射角，该单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则此时入射角 【答案】BCD 【详解】A．设折射角为，根据几何关系有 则玻璃砖对该单色光的折射率为 故A错误 B．由几何关系可得，光线在玻璃砖中通过的路程为，则段传播的时间 故B正确； C．根据对称性可知，单色光不可能在玻璃砖外壁发生全反射，则一定能从玻璃砖外壁射出，故C正确； D．单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，作出光路图，如图所示： 设此时的入射角为，折射角为，全反射临界角为，设单色光在点发生全反射，在中，根据正弦定理有 根据几何关系有 全反射临界角满足 根据折射定律有 联立解得 入射角为 故D正确。 故选BCD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图甲所示。 (1)图甲中的M、N、P三个光学元件依次为________； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)调整好光具座后，某同学仅换用红色、蓝色两种滤光片分别做实验，所得图样分别如图乙、丙所示，则乙图对应的是用________滤光片得到的图样（选填“红色”“蓝色”） (3)该同学在光屏上观察到如图丁所示的干涉图样后，他先将测量头的分划板中心刻线与A亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图戊所示，此时读数为________mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图己中手轮上的示数，若已知该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 【答案】(1)C；(2)红色；(3) 2.420 【详解】（1）根据双缝干涉原理可知，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片。 故选C。 （2）由公式可知，用红色、蓝色两种滤光片分别用同一装置做实验，由于红光的波长比蓝光波长长，则用红色滤光片做实验时条纹间距较大，可知乙图对应的是用红色滤光片得到的图样。 （3）[1]由图戊所示，此时读数为 [2]由图己所示，此时读数为 则相邻条纹间距为 又有 联立可得 12．（8分）某同学用“插针法”测定玻璃的折射率的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上。如图甲所示，在玻璃砖上侧部分竖直地插上两枚大头针，然后在玻璃砖下侧部分插上第三个大头针，使其挡住上侧部分两个大头针的像，再插上第四个大头针，使其挡住前两个大头针的像和第三个大头针。 (1)下列哪些措施能够提高实验准确程度______ A．选用上下光学表面间距大的玻璃砖 B．选用粗的大头针完成实验 C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 D．入射光线的方向尽量靠近玻璃砖表面 (2)作出的光路图如图甲所示，入射光线和折射光线与玻璃砖边界的夹角分别为、，则玻璃砖的折射率______ (3)如图乙所示，该同学在实验中以玻璃砖为尺画出了玻璃砖边界，若其他操作正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”） (4)另一位同学准确的画好玻璃砖界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向上平移了一些。如图丙所示，实验中若其他操作均正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】(1)AC；(2)；(3)小于；(4)等于 【详解】（1）A．选用上下光学表面间距大的玻璃砖，可以减小角度测量的误差，故A正确； B．为了更准确地确定大头针的位置，选用较细的大头针完成实验，故B错误； C．为了减小方向确定的误差，插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些，故C正确； D．入射光线的方向适当远离玻璃砖表面，否则入射角太大，反射光线太强，折射光线太弱，不利于确定出射光线的位置，故D错误。 故选AC。 （2）入射光线和折射光线与玻璃砖边界的夹角分别为、，则入射角 折射角 根据折射定律，玻璃砖的折射率 （3）用实线表示实际的折射光线，虚线表示边界变大后的折射光线，光路图如图所示： 通过比较发现，入射角没有变化，折射角的测量值变大，由折射定律得知，折射率的测量值小于准确值。 （4）用实线表示将玻璃砖向上平移后实际的折射光线，而虚线按所画边界的折射光线，光路图如图所示： 通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，该同学测得的折射率将不变，则折射率的测量值等于准确值。 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图是某同学研究彩虹时某条光线在球形水珠中的光路图，一束太阳光（可视为平行光，宽度不计）射在球形水珠的表面上，入射角为，太阳光中某种颜色的一条光线经水珠反射一次后再次折射出水珠，已知该光线在过球心的竖直平面内，水珠对该光线的折射率为，求： (1)该光线射入水珠时折射角的大小； (2)出射光束相对入射光束偏折的角度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光从空气射入水珠时，根据折射定律有 代数据计算得 （2）根据几何关系有 代数据解得 14．（12分）“天宫课堂”即太空授课展示了中国科技、体现了中国力量、彰显了中国精神，必将激发无数中国孩子对宇宙空间的向往和探索太空奥秘的热情。其中，课堂里的太空水球光学实验引起了小刘同学的浓厚兴趣，于是他找来了一块中空的环形玻璃砖（内部可视为真空）模拟光的传播，俯视图如图所示。光线a沿径向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离记为x。已知玻璃砖折射率为，内圆半径为R，外圆半径为2R，光在真空中的速度为c，不考虑反射光线，求： (1)当x为何值时，光恰好与内圆相切？ (2)当时，光从内圆通过的时间是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆，如图所示 根据几何关系可得， 根据折射率公式 代入数据解得 （2）当时，根据折射定律 解得 因此光线从内圆通过距离为 光线从内圆通过的时间为 15.（18分）如图为用一个折射率为的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，。现有一束单色光线从BD上的4等分点M点垂直入射到棱镜的AB面上，BM长为L，DE长度大于，光在真空中的传播速度为c，求： (1)光在该介质中发生全反射的临界角； (2)光从射入棱柱到第一次射出，光在棱柱中的传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据 代入数据，解得光在该介质中发生全反射的临界角为 （2）光在该介质中传播的径迹如图所示 由题意可知 由几何关系可知 又因为 所以与垂直，又因为 所以， 则 则光线经反射后，照射到边，由几何关系可知，光传播的路程为 光在该介质中传播的速度为 光从射入棱柱到第一次射出，光在棱柱中的传播时间为 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二年级上册物理单元自测 第四章 光·培优提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．在抽制很细的金属丝的过程中，可以用激光随时监测抽丝的粗细情况。其装置如图甲所示，在抽丝机的细丝出口附近，用一束激光沿与细丝垂直的方向照射细丝，在细丝的另一侧用光屏接收激光。工作人员通过观察光屏上明暗相间光斑的情况（图乙所示为沿激光传播方向看到的光屏情况），便可知道抽制出的细丝是否合格。对于这种监控抽丝机的装置，下列说法中正确的是（     ） A．这是利用光的直线传播规律 B．这是利用光的干涉现象 C．如果屏上光斑变宽，表明细丝粗了 D．如果屏上光斑变宽，表明细丝细了 2．如图所示，一同学为了测量某一浓度糖水的折射率，将圆柱形透明薄桶放在水平桌面上，倒入半桶糖水；再将一不透明的圆柱体竖直插入水中，圆柱体的中轴线与圆桶的中轴线重合；用刻度尺测量圆柱体在糖水中成的像的直径；已知圆柱体截面直径为，透明圆桶直径。则该糖水折射率为（　　） A．1.45 B．1.72 C．2.11 D．2.50 3．如图所示，1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则（　　） A．反射波与入射波的波长、频率相等，波速不相等 B．反射波与入射波的波速、频率相等，波长不相等 C．折射波与入射波的波速、频率、波长均相等 D．折射波与入射波的频率相等，波速、波长均不相等 4．如图，某同学透过平行玻璃砖看放在水平桌面上课本的文字，该同学看到文字的位置和文字在书本上真实位置相比较，下列说法正确的是（　　） A．相比真实位置没有变化 B．相比真实位置左移了 C．相比真实位置上移了 D．若用折射率更大的玻璃砖，光线可能会发生全反射，看不到书本的文字 5．如图，小明利用双缝干涉实验测量某透明介质的折射率。将整个装置放在真空中，测得相邻亮条纹间距为Δx1；将整个装置放入被测的均匀透明介质中，测得相邻亮条纹间距为Δx2。若Δx1∶Δx2=5∶4，则透明介质的折射率为（     ） A．1.50 B．1.40 C．1.25 D．0.80 6．如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出颜色不同的a、b两种光，在水面上形成了光亮的区域，俯视图如图乙所示，中间小圆区域射出a光和b光，外环状区域只射出b光。已知水对a光的折射率为，对b光的折射率为。以下说法中正确的是（     ） A．小于 B．a光的波长大于b光 C．在水中，a光的临界角小于b光的临界角 D．在水中，a光速度大于b光速度 7．如图所示为玻璃面上一小片油膜呈现出的彩色区域的分布情况，1区是大片的黄色区域，2区是蓝色区域，3区是紫色区域，各区域间界限分明。下列说法正确的是（    ） A．1区和2区的油膜厚度不可能相等 B．2区油膜的厚度一定大于3区油膜的厚度 C．2区油膜的厚度一定小于3区油膜的厚度 D．从1区到2区，油膜的厚度是逐渐变化、缓慢过渡的 8．如图甲所示，在空气中用波长为λ的单色光进行双缝干涉实验时，得到的干涉条纹如图乙所示，O是中央亮条纹的中心，P是O上方第二条亮条纹的中心，且P到缝S1、S2的距离分别为r1和r2，双缝间的距离为d，双缝到光屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A． B．O、P间的距离为 C．若仅稍稍增大双缝间的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小 D．若仅增大双缝到光屏的距离，则相邻亮条纹间的距离会减小 9．半径为的半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，平行光从玻璃砖的圆弧面射入，光与底边 MN的夹角为45°，其中沿半径的光线从A处射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射。下列说法错误的是（　　） A．该玻璃砖的折射率 B．该玻璃砖的折射率 C．MN 边界上能够射出光线的区域的长度4cm D．MN边界上能够射出光线的区域的长度2cm 10．截止年月日，我国宇航员已进行了四次太空授课，为广大青少年带来了一系列精彩的太空科普课.观看“太空水球”光学实验后，某同学用内径为、外径为的环形玻璃砖模拟光在水球中的传播，将玻璃砖放置在水平面上，一束平行于水平面的单色光从A点以与AO连线成射入玻璃砖，单色光经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切，从玻璃砖外壁上的B点射出（出射光线未画出），如图所示.光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（    ） A．玻璃砖对该单色光的折射率 B．该单色光在玻璃砖中由A到B传播的时间 C．若增大入射角（），该单色光一定能从玻璃砖的外壁射出 D．若减小入射角，该单色光经一次折射后，恰好在玻璃砖内壁发生全反射，则此时入射角 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共14分。 11．（6分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图甲所示。 (1)图甲中的M、N、P三个光学元件依次为________； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)调整好光具座后，某同学仅换用红色、蓝色两种滤光片分别做实验，所得图样分别如图乙、丙所示，则乙图对应的是用________滤光片得到的图样（选填“红色”“蓝色”） (3)该同学在光屏上观察到如图丁所示的干涉图样后，他先将测量头的分划板中心刻线与A亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图戊所示，此时读数为________mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图己中手轮上的示数，若已知该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 12．（8分）某同学用“插针法”测定玻璃的折射率的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上。如图甲所示，在玻璃砖上侧部分竖直地插上两枚大头针，然后在玻璃砖下侧部分插上第三个大头针，使其挡住上侧部分两个大头针的像，再插上第四个大头针，使其挡住前两个大头针的像和第三个大头针。 (1)下列哪些措施能够提高实验准确程度______ A．选用上下光学表面间距大的玻璃砖 B．选用粗的大头针完成实验 C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 D．入射光线的方向尽量靠近玻璃砖表面 (2)作出的光路图如图甲所示，入射光线和折射光线与玻璃砖边界的夹角分别为、，则玻璃砖的折射率______ (3)如图乙所示，该同学在实验中以玻璃砖为尺画出了玻璃砖边界，若其他操作正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”） (4)另一位同学准确的画好玻璃砖界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向上平移了一些。如图丙所示，实验中若其他操作均正确，则折射率的测量值______准确值（选填“大于”、“小于”或“等于”） 三、计算题：本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）如图是某同学研究彩虹时某条光线在球形水珠中的光路图，一束太阳光（可视为平行光，宽度不计）射在球形水珠的表面上，入射角为，太阳光中某种颜色的一条光线经水珠反射一次后再次折射出水珠，已知该光线在过球心的竖直平面内，水珠对该光线的折射率为，求： (1)该光线射入水珠时折射角的大小； (2)出射光束相对入射光束偏折的角度。 14．（12分）“天宫课堂”即太空授课展示了中国科技、体现了中国力量、彰显了中国精神，必将激发无数中国孩子对宇宙空间的向往和探索太空奥秘的热情。其中，课堂里的太空水球光学实验引起了小刘同学的浓厚兴趣，于是他找来了一块中空的环形玻璃砖（内部可视为真空）模拟光的传播，俯视图如图所示。光线a沿径向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离记为x。已知玻璃砖折射率为，内圆半径为R，外圆半径为2R，光在真空中的速度为c，不考虑反射光线，求： (1)当x为何值时，光恰好与内圆相切？ (2)当时，光从内圆通过的时间是多少？ 15.（18分）如图为用一个折射率为的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，。现有一束单色光线从BD上的4等分点M点垂直入射到棱镜的AB面上，BM长为L，DE长度大于，光在真空中的传播速度为c，求： (1)光在该介质中发生全反射的临界角； (2)光从射入棱柱到第一次射出，光在棱柱中的传播时间。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $