第四章 光及其应用（单元分层自测·基础通关卷）物理教科版选择性必修第一册

**基本信息** 教科版选择性必修一物理第四章“光及其应用”单元卷，以高考真题与实际情境为载体，覆盖光的偏振、干涉、折射等核心知识，通过分层设计考查物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择|7/28|光的偏振（相机滤光片）、折射定律（池塘光斑）、双缝干涉|结合生活现象（肥皂泡、幻日），融入2025广东高考真题| |多项选择|3/18|海市蜃楼（全反射）、光的干涉（蝴蝶翅膀）、光纤通信|联系自然现象与科技应用，考查科学推理| |实验探究|2/15|测定玻璃折射率、双缝干涉测波长|注重操作规范（大头针插法）与数据处理，培养科学探究能力| |计算题|3/39|增反膜厚度计算、三棱镜折射、车载摄像头折射|结合冬奥会护目镜、2026湖南高考题，体现科学态度与责任，综合应用物理规律|

教科版选择性必修一物理单元自测 第四章 光及其应用 建议用时：75分钟，满分：100分 1、 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.下列现象涉及到光偏振知识的是（　　） A．甲图，雨后天空出现彩虹 B．乙图，利用塑料光纤传输数据 C．丙图，阳光下彩色的肥皂泡 D．丁图，相机加特制滤光片减弱玻璃面反射光 【答案】D 【解析】雨后天空出现彩虹是光的色散现象，是由于不同颜色的光在折射时偏折程度不同造成的，与光的偏振无关，故A不符合题意；利用塑料光纤传输数据，是利用光的全反射原理，使得光在光纤内不断反射来传输信息，与光的偏振无关，故B不符合题意；阳光下彩色的肥皂泡是光的干涉现象，肥皂泡的前后表面反射光发生干涉形成彩色条纹，与光的偏振无关，故C不符合题意；玻璃面的反射光是偏振光，相机加特制滤光片后，只有振动方向与滤光片透振方向相同的光才能通过，从而减弱反射光的强度，是利用了光的偏振原理，故D符合题意。 2.池塘的底部，沿同一水平深度安装有规格相同、颜色不同的灯泡，注入水后灯光打在水面上形成五颜六色的光斑煞是好看。已知水面上a色光的光斑面积明显小于旁边b色光的光斑面积，下列判断正确的是（　　） A．在水中，a色光的波长大于b色光的波长 B．在水中，a色光的传播速度小于b色光的传播速度 C．水对a色光的折射率小于水对b色光的折射率 D．a色光频率小于b色光频率 【答案】B 【解析】水面上a色光的光斑面积小于b色光的光斑面积，a色光比b色光全反射的临界角小，由 水对a色光的折射率较大，故C错误；折射率大则波长短，所以在水中，a色光的波长小于b色光的波长，故A错误；根据，可知a色光的传播速度小于b色光的传播速度，故B正确；对同一种介质，α色光的折射率较大，频率就较大，，故D错误。 3.（2025·广东·高考真题）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． 【答案】A 【解析】光路图如图所示，则有折射定律可得，选项A正确。 4.杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为，则　　 A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为 C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为 【答案】 【解析】根据图像可知，相邻两亮条纹间距为：；相邻两暗条纹间距与相邻两亮条纹间距相等，所以相邻两暗条纹间距也为，选项A、B错误；根据条纹间距公式可知，双缝之间的距离为：，选项C正确、D错误。 5.图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六角形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路，则在冰晶中（　　） A．a的折射率比b的大 B．a的频率比b的小 C．a的传播速度比b的大 D．a的波长比b的大 【答案】A 【解析】由图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度大，则a的折射率比b的大，选项A正确；因为a的折射率比b的大，所以a的频率比b的大，故B错误；因为a的频率比b的大，所以a的波长比b的小，选项D错误；根据，可知a的传播速度比b的小，选项C 错误。 一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由图可知光从棱镜进入液体中时，入射角小于折射角，根据折射定律可知 ，根据折射率的速度表达式，可得故选A。 7. （2026·河南·高考真题）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 【答案】C 【解析】 【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。 2、 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.如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它做了不科学的解释，认为是海中蛟龙（蜃）吐出的气结成的，因而叫作“海市蜃楼”，也叫蜃景。下列有关蜃景的说法正确的是（　　） A．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率小 B．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 【答案】AC 【解析】海面上，下层空气的温度比上层的低，则下层空气的密度比上层的大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率大，故A正确，B错误；由于人眼认为光是沿直线传播的，故A是蜃景，B是景物，故C正确，D错误。 9.大蓝闪蝶以其熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，它的翅膀光学结构示意图如图所示。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，当白光照在鳞片上时，会在上、下两层薄薄的鳞片上发生反射，两束反射光相互作用，使翅膀呈现蓝色。则（    ）    A．光经鳞片反射后频率变大 B．光经鳞片反射后频率不变 C．翅膀呈现蓝色是光的干涉现象 D．翅膀呈现蓝色是光的色散现象 【答案】BC 【解析】光经鳞片反射后频率不变，选项A错误，B正确；翅膀呈现蓝色是光的干涉现象，即当白光照在鳞片上时会在上、下两层薄薄的鳞片上发生反射，两束反射光相互叠加产生干涉，使翅膀呈现蓝色，选项C正确，D错误 10.光纤是现代通信普遍使用的信息传递媒介，现有一根圆柱形光纤，光信号从光纤一端的中心进入，并且沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端。下列说法正确的有（　　） A．光从空气进入光纤时传播速度变大 B．光导纤维利用了光的全反射原理 C．光纤材料的折射率可能为 D．光纤材料的折射率可能为1.2 【答案】BC 【解析】由公式可知，由于，则有，即光从空气进入光纤时传播速度变小，故A错误；光导纤维利用了光的全反射原理，故B正确；根据题意可知，当入射角最大时，折射角最大，此时光在侧面的入射角最小，若此时能够发生全反射，则沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端，则有，解得，，C正确，D错误。 三、实验探究题：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。 11.（6分）.（2025·黑龙江大庆·模拟预测）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。 (1)在插和时，应使________。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是________。 A．选择的入射角应尽量小些 B．选用粗的大头针完成实验 C．大头针和及和之间的距离适当大些 (3)分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图如图所示。由此可知，此玻璃砖中 （选填“红光”或“绿光”）折射率大。 【答案】(1)C (2)C (3)绿光 【解析】（1）在插和时，需要同时挡住、的像，才能保证大头针在同一光路中，故选C。 （2） 为取得较好的实验效果，选择的入射角应尽量大些，便于测量，故A错误；大头针要细一些，这样误差较小，故B错误；同时大头针和及和之间的距离适当大些，这样光路图画得更准确，故C正确。 （3）如图所示，根据折射定律，两束光的入射角相同，绿光的折射角更小，即绿光的折射率更大B。 12.(9分)“用双缝干涉测量光的波长”实验中（装置如图所示）： （1）关于实验操作，下列说法正确的是________。 A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应放上单缝和双缝 B. 用测量头测量时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐 C. 屏上的干涉条纹与双缝垂直 （2）如果用激光器做光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________。 （3）用测量头测量相邻两个亮条纹中心间的距离，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，如图1所示，记下手轮的读数。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹中心，如图2所示，记下手轮的读数。则相邻两个亮条纹的间距是________mm。（结果保留三位有效数字） （4）在（3）的前提下，如果已经测得双缝的间距是0.300mm，双缝和屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是________m。（结果保留三位有效数字） 【答案】（1）B （2）滤光片和单缝 （3）1.61 （4） 【解析】（1）调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，不需要放上单缝和双缝，故A错误用测量头测量时，分划板中心刻线与亮条纹的中心如果不对齐，测量结果不准确，故B正确；屏上的干涉条纹与双缝平行，故C错误。，故选B； （2）激光器做光源，由于激光的单色性和相干性好，可以去掉滤光片和单缝； （3）第1条亮条纹中心对应手轮的读数约为0.045mm，第10条亮条纹中心对应手轮的读数约为，则相邻亮条纹的间距 （4）由 可得 四、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）冬奥会雪上项目的运动员都佩戴有护目镜，护目镜上附有一层“增反膜”，以减小紫外线对眼睛的伤害。制作护目镜时需要测量紫外线的波长。假设利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距，双缝到屏的距离，测得屏上干涉条纹中亮条纹间距。求： （1）被测紫外线的频率； （2）若选用薄膜材料的折射率为，则制作“增反膜”眼镜时，“增反膜”的最小厚度是多少？ 【答案】 ， 【解析】（1）根据 解得被测紫外线的波长为 则被测紫外线的频率为 （2）当光程差等于光在薄膜中的波长的整数倍时，即（，，……） 则出现明条纹，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的一半，紫外线在膜中的波长为，故膜的最小厚度为 14.（13分）（广东省中山市2025-2026学年高二上学期期末）如图1、2所示为同一种透明材料制成的两个三棱柱的横截面，两横截面均为直角三角形，∠CAB=45°，∠EDF=30°，两束频率相同的平行于底边的光分别射到BC边与EF边。已知射到三角形ABC的光，在AC边恰好发生全反射，射到三角形DEF的光第一次到达DF边的H点（图中未标出），H点到D点的距离为d，真空中的光速为c，求： (1)该透明材料的折射率； (2)光从H点到DE边传播的时间。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）在AC边恰好发生全反射，则有，解得 （2） 作出光路图如图所示 由几何关系知光射到DE边G点时入射角为30°，可以射出，由几何关系可知，光在介质中的速度，则光从H点到DE边传播的时间 15.（16分） （2026·湖南·高考真题）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。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 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 【小问2详解】 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 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 教科版选择性必修一物理单元自测 第四章 光及其应用 建议用时：75分钟，满分：100分 1、 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.下列现象涉及到光偏振知识的是（　　） A．甲图，雨后天空出现彩虹 B．乙图，利用塑料光纤传输数据 C．丙图，阳光下彩色的肥皂泡 D．丁图，相机加特制滤光片减弱玻璃面反射光 2.池塘的底部，沿同一水平深度安装有规格相同、颜色不同的灯泡，注入水后灯光打在水面上形成五颜六色的光斑煞是好看。已知水面上a色光的光斑面积明显小于旁边b色光的光斑面积，下列判断正确的是（　　） A．在水中，a色光的波长大于b色光的波长 B．在水中，a色光的传播速度小于b色光的传播速度 C．水对a色光的折射率小于水对b色光的折射率 D．a色光频率小于b色光频率 3.（2025·广东·高考真题）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． 4.杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为，波长为的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为，则　　 A．相邻两亮条纹间距为 B．相邻两暗条纹间距为 C．双缝之间的距离为 D．双缝之间的距离为 5.图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六角形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路，则在冰晶中（　　） A．a的折射率比b的大 B．a的频率比b的小 C．a的传播速度比b的大 D．a的波长比b的大 6.一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为，光在棱镜和液体中的传播速度分别为，则（　　） A． B． C． D． 7. （2026·河南·高考真题）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 2、 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.如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它做了不科学的解释，认为是海中蛟龙（蜃）吐出的气结成的，因而叫作“海市蜃楼”，也叫蜃景。下列有关蜃景的说法正确的是（　　） A．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率小 B．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 9.大蓝闪蝶以其熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，它的翅膀光学结构示意图如图所示。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，当白光照在鳞片上时，会在上、下两层薄薄的鳞片上发生反射，两束反射光相互作用，使翅膀呈现蓝色。则（    ）    A．光经鳞片反射后频率变大 B．光经鳞片反射后频率不变 C．翅膀呈现蓝色是光的干涉现象 D．翅膀呈现蓝色是光的色散现象 10.光纤是现代通信普遍使用的信息传递媒介，现有一根圆柱形光纤，光信号从光纤一端的中心进入，并且沿任意方向进入的光信号都能传递到另一端。下列说法正确的有（　　） A．光从空气进入光纤时传播速度变大 B．光导纤维利用了光的全反射原理 C．光纤材料的折射率可能为 D．光纤材料的折射率可能为1.2。 三、实验探究题：本题共2小题，共15分。将符合题意的内容填写在题目中的横线上或按题目要求作答。 11.（6分）.（2025·黑龙江大庆·模拟预测）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。 (1)在插和时，应使________。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是________。 A．选择的入射角应尽量小些 B．选用粗的大头针完成实验 C．大头针和及和之间的距离适当大些 (3)分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图如图所示。由此可知，此玻璃砖中 （选填“红光”或“绿光”）折射率大。 12.(9分)“用双缝干涉测量光的波长”实验中（装置如图所示）： （1）关于实验操作，下列说法正确的是________。 A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应放上单缝和双缝 B. 用测量头测量时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐 C. 屏上的干涉条纹与双缝垂直 （2）如果用激光器做光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________。 （3）用测量头测量相邻两个亮条纹中心间的距离，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，如图1所示，记下手轮的读数。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹中心，如图2所示，记下手轮的读数。则相邻两个亮条纹的间距是________mm。（结果保留三位有效数字） （4）在（3）的前提下，如果已经测得双缝的间距是0.300mm，双缝和屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是________m。（结果保留三位有效数字） 四、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）冬奥会雪上项目的运动员都佩戴有护目镜，护目镜上附有一层“增反膜”，以减小紫外线对眼睛的伤害。制作护目镜时需要测量紫外线的波长。假设利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距，双缝到屏的距离，测得屏上干涉条纹中亮条纹间距。求： （1）被测紫外线的频率； （2）若选用薄膜材料的折射率为，则制作“增反膜”眼镜时，“增反膜”的最小厚度是多少？ 14.（13分）（广东省中山市2025-2026学年高二上学期期末）如图1、2所示为同一种透明材料制成的两个三棱柱的横截面，两横截面均为直角三角形，∠CAB=45°，∠EDF=30°，两束频率相同的平行于底边的光分别射到BC边与EF边。已知射到三角形ABC的光，在AC边恰好发生全反射，射到三角形DEF的光第一次到达DF边的H点（图中未标出），H点到D点的距离为d，真空中的光速为c，求： (1)该透明材料的折射率； (2)光从H点到DE边传播的时间。 15.（16分） （2026·湖南·高考真题）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。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $