考案 (4) 第四章光-【成才之路·考案】2026-2027学年高中物理选择性必修1同步新课程学习指导（人教版）

新 物理选择性必修·第一册R A.四个实验产生的条纹均为干涉条纹 习、究、练、测四位一体 考案（四） B.甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹 材 C.丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大 D.丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹 第四章 光 6.如图所示，一小孩在河水清澈的河面上 園 沿直线以0.5m/s的速度游泳，已知这 (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，在每小题给出 条河的深度为√7m,不考虑水面波动对 视线的影响。t=0时刻他看到自己正 小石块 的四个选项中，只有一个选项符合题意。)】 下方的河底有一小石块，=6s时他恰好看不到小石块了，下列说 1.在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。 法正确的是 在一个发光的小灯泡和光屏之间放一个大小可以调节的圆形孔屏，在 却 A.6s后，小孩会再次看到河底的石块 圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到的现象是 B.河水的折射n= 5 A.先是圆形亮区，最后完全黑暗 B.先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗 C.先是圆形亮环，最后完全黑暗 C.河水的折射率n= 3 D.先是圆形亮环，然后是圆形亮区，最后完全黑暗 2.(2025·临沂市高二期未)在图示的双缝干涉实 D.1=0时小孩看到的石块深度为47 验中，光源S到缝S、S2的光程差为实验所用光S 波波长的1.5倍，P。为S,、S2连线中垂线与光屏 P光屏 7.（2025·肇庆市高二期中)光纤通信中信号传播的主要载体是光 的交点。光屏上P,点到S2、S,的光程差为实验 纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光导纤维左端的点O以 所用光波波长的2.5倍。则P。处和P,处将分别呈现 α=60°的入射角射人一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面 A亮条纹、暗条纹 B.亮条纹、亮条纹 (侧面与过O的法线平行)发生全反射，如图乙所示。下列说法中 C.暗条纹、亮条纹 D.暗条纹、暗条纹 正确的是 3.如图甲所示是用干涉法检查厚玻璃板b的上 包层 表面是否平整的装置，a是标准样板。图乙 口纤芯 纤芯 所示干涉条纹，是两个表面反射光的叠加而 形成的，这两个表面是 分 A.a的上表面、b的下表面 A.光纤是利用了光的干涉原理 B.a的上表面、b的上表面 B.光从左端空中进入光纤纤芯后，其频率变大 C.a的下表面、b的上表面 C.频率越大的光在光纤中传播的速度越大 D.a的下表面、b的下表面 4.如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然 D.纤芯对这种激光的折射率n= 2 本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光 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 照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面 的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但 有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是( 不全的得3分，错选或不答的得0分。) 辐 A.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 8.（2026·宁波高二检测)如下列选项图所示，一束自然光通过偏振 B.汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 片照射到光屏上（偏振片上用箭头表示其透振方向），则图中光屏 C.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 上发亮的有 ( D.汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 5.关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是 甲：单色光通过劈尖 乙：单色光能通过牛顿 丙：单色光通过双缝 丁：单色光通过单缝 90-99- 产生明暗条纹 环产生明暗条纹 产生明暗条纹 产生明暗条纹 P277 P27及 9.（多选)(2025·福建莆田高二期末)仙游木兰溪是我们的母亲河。 20世纪70年代水质不断恶化，后来经政府水利部门的治理，木兰 溪已成为鸟飞鱼游，白鹭横飞的仙境。水质越好，水的折射率越 小。一水利部门调查员分别于1970年和2024年在水底放置一盏 灯进行水质的初步检测。如图所示，在水面形成一个光圈。其中 半径R大于半径r。下列说法正确的是 1970年 2024年 A.在圆以外的区域没有形成光圈是因为光发生了全反射 B.从1970年到2024年，木兰溪的水质不断恶化 C.1970年的溪水折射率小，2024年溪水折射率大 D.不论是1970年的水质还是2024年的水质，光在水中的速度比 在空气中的速度小 10.如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面。MN 入射时 为直径，O点为圆心。一束由红光和紫光组A !的法线 M 0 成的复色光沿AM方向射入玻璃砖，分成两 束单色光后各自传播到B、C两点。已知 ∠AMN=150°，∠M0B=60°，∠M0C=90°。 则下列说法中正确的是 A.传播到C点的为红光 B.红光和紫光的折射率之比为1：√2 C.红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为1：√2 D.红光和紫光从M点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之 比为√2：1 三、非选择题（本题共5小题，共54分。） 11.(7分)如图所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学 先把方格纸固定在木板上.。在方格纸上画出一条直线aa'作为 界面（线），过aa'上的一点O画出界面的法线NWN',并画一条线 段AO作为入射光线。再把玻璃砖放到方格纸上，使其上边界与 aa'重合，画出玻璃砖的下界面bb'的位置。在直线A0上插两枚 大头针P,和P2,再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。确 定光路后利用折射定律计算折射率。 (1)关于本实验，下列说法正确的是 13.(10分)某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面15.(16分)某种光学元件由两种不同的透明物质I和Ⅱ制成，其横 A.实验时入射角越大越好 平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L,如图所示为实验记录得到的入 截面如图所示，O为AB中点，∠BAC=30°，半圆形透明物质I的 B.插大头针时应使P,和P,、P,和P,的间距稍大一些，可以 射光线与折射光线(CD边出射光线未画出)。若入射角i=60° 半径为R,一束光线在纸面内从半圆面上的P点沿PO方向射 减小误差 测出折射角r=30°。已知光在真空中的传播速度为c,求： 入，折射至AC面时恰好发生全反射，再从BC边上的Q点垂直射 C.插大头针时，大头针应垂直纸面插放 出BC边，已知透明物质I对该光的折射率为n,=√3，透明物质 D.该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率 Ⅱ对该光的折射率为m2,真空中光速为c,求：（结果可用根式表 (2)利用上述方格纸上的实验记录，计算此玻璃砖的折射率为 示) ;(可以用分数或根号表示) (3)某同学在画好玻璃砖的上下边界之后，插针之前，不小心碰 到了玻璃砖，使其向上平移了一小段距离，该同学并没有发 (1)玻璃砖的折射率： 现，则该同学测出的折射率与真实值相比 。（填“偏 (2)光在玻璃砖中传播的速度： 309 大”“偏小”或“不变”) (3)光在玻璃砖中传播的时间。 12.(8分)1801年，托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。在 托马斯·杨的双缝干涉实验中，利用双缝干涉可以测量光波的 (1)透明物质Ⅱ对该光的折射率m; 波长。某同学想利用双缝干涉实验来测量某种单色光的波长， (2)光从P传到Q所用时间t。 该同学所使用的装置如图所示，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、屏。 光源透镜M 遮光筒 毛玻璃 (1)M、N、P三个光学元件依次为 A.滤光片、单缝、双缝 B.单缝、滤光片、双缝 14.（13分)如图所示，AOB是由某种透明物质制 挡光板 C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、双缝、单缝 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉 成的子圆柱体的横截面(0为圆心)，其折射率 图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未 为2。今有一束平行光以45°的入射角射向柱 对齐，如图所示，下列操作中可使中心刻线与 体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱 亮条纹对齐的是 体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全 A A.仅转动双缝 部被吸收，也不考虑OA面的反射 挡光板 B.仅转动手轮 (1)求光线从透明物质射向真空时发生全反射 C.仅转动测量头 的临界角； (3)通过调整，该同学从目镜中看到如图甲所示的图像，转动测 (2)圆柱AB面上有射出光线的部分占AB表面的几分之几？ 量头的手轮，使分划板中心刻线对准α时，手轮的读数x,= 1.002mm,继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮 的读数如图乙所示，x,= mm。 30 VV目 5 25 20 甲 (4)若已知双缝间距d=2.0×10-4m,双缝到屏的距离1=1.0 m,则待测光的波长为 nm(结果保留三位有效数 字)。 279 D2804关，故抵消声波与后排说话声波的传播速度一样快，故C错误；抵消声波与后排说话声波11.(1)沿x轴正方向传播5m/s(2)波形图见解析10cm230cm 相互抵消，在干涉点处的振动相位差为π的奇数倍，故D错误。故选B。 解析：(1)根据振动图像，下一时刻该质点向y轴负方向振动，结合波的图像，该波沿x 4.A波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，该时刻质点P的速度方向沿y轴正方向，加 轴正方向传播。波速为= 分=5。 速度沿y轴负方向，选项A正确，B错误；在该时刻质点P不在特殊位置，则在4周期内 (2)经过2.3s即5三个周期，其波形图为 4 的路程不等于A,选项C错误：质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项 D错误。 5.D根据题意可知，t=子T时，在子A=A+子1处的质点处于y=Am x/ Am(牙·子)=4c()=0,则此时质点位于平衡位置：下一时刻，该质点向上运动。 根据波形图可知，t=2.3s时P质点的位移为s=10cm 根据题意，横波沿x轴负方向传播，根据同侧法判断可知，A、B、C错误，D正确。故选D。 6.BP波的传播速度较快，根据题意经过0.5s后X方向上位移传感器也开始出现图像， 路程为'=5子×41=230cm 所以X方向传感器接收到的是S波振动，故A错误；根据Y方向的振动图像可知5T= 12.(1)1.6s2.5m/s(2)72cm 0.5s,解得T=0.1s,故B正确；根据题意可知6km/s×t=4km/s×(t+0.5s),该次地 解析：(1)该波沿x轴负方向传播，可知质点P在0时刻向下振动，由题意可得2=4T+T, 3 震中心与测试点距离为x=6km/s×t=6km,故C错误；Y方向的重球处于平衡位置时弹 簧弹力等于重球的重力，故D错误。 则此波的周期T=1.6,由波形图知，该波的波长A=4m,则波速。=六，解得 7.B由题图知，该波的振幅为A=l0cm,A错误；在t=0时刻， 2.5 m/so 质点Q经过平衡位置向上运动，质点P位于波谷，波由P向 Q传播，画出P、Q间可能的最简波形如图所示。考虑到波在 (2)波传播到0的时间为4=-2m,=32s, 空间上的周期性，P、Q间距离与波长的关系为△x= 质点Q的振动时间为t=t#-△t=8s-3.2s=4.8s, (a+Aa-01,2).得到波长为A=-n 又n=无=48=3，则质点Q的路程为s=3×44=72cm。 84 84 =3m(n=0,12,…),当n=1时入=2m,B正确：波速为a=宁=4n)×4s= 13.(子(2) 21 4n+3m/s(n=0,1,2,…),因n为整数，u不可能等于10m/s,C错误；该波由P传播到Q 解析：(1)如图，设距c点最近，振幅最大的点为d点，a与d的距离为 T,b与d的距离为2，波长为A, d 的时间为=(n+)7=(4n+3)s(n=0,12,…),则6不可能等于3.5s,D错误。 则2-T1=A① 8.AC由题图可知，这列波的波长是4m,振幅是10cm,故A正确，B错误；根据波长、频率 由几何关系有=1--2 与波速的关系式=得，波源振动的频率为f=飞=2.5Hz,故C正确，D错误。 r22=(r1sin60)2+(l-r1cos60)2③ 9.AC简谐波在介质中传播，质点受迫振动，振动周期都等于波源周期，故绳1和绳2周期 联立①2③式并代入题给数据得入=子。④ 都为T,故A正确：由图可知，波在绳1和绳2中的波长不同，根据口=今可知，波在绳1 (2)波的频率为f,设波的传播速度为v,有u=f入⑤ 中的传播速度与绳2中的传播速度不同，故B错误；由图可知，再经过2T时间，波刚好传 联立④⑤式得=。 播到质点α，质点a的起振方向与图中刚开始振动的质点一样，由于波向右传播，则质点 a向下运动，故C正确；再经过3.5T时间后，质点a向上运动，质点b向下运动，故D 14.(1)0.8s(2)3.3m/s(3)t=1.2ns(n=0,1,2…) 解析：(1)由题意，t=0时的波形如图(a)所示，t=0.6s时的波形如图(b)所示： 错误。 10.AC由波形图可知，实线波的波长为4m,虚线波的波长为6m,传播速度大小相同，由 入=可知，实线波和虚线波的频率之比为：：=入虚：入实=3：2，A正确：实线波和 a 虚线波对平衡位置x=6m处质点的速度方向都是沿y轴正方向，此刻振动速度最大，B 若波从P传向Q,则1=3工，从而得 错误，C正确：由于两列波频率不同，所以平衡位置x=6m处的质，点不是始终处于振动 4 加强区，D错误。 T=0.8s。 P2854 2 (2)若波从Q传向P,则t=人T,从而得T=2.4s, 4 波速=≈3.3m/s CT0=u)9忆1三光·w=1￥译性明鲫鲜士常VY彩明浮y一回字0》 2…)。 15.(1)这列波沿+x方向传播，传播的速度10m/s(2)这列波的振幅为0.2m,x=2m处 的质点在：=25时的位移为-号。 解析：(1)周期T>0.5s,因此从实线到虚线的时间间隔△t=0.3s<T 假设波沿x轴负方向传播，则。T=0.3s 8 求得T=0.48s 将实线波形沿x轴正方向平移x=&gx8m=号m的波形为1=0时刻的波形，此波形 0.2 10 表明x=2处的质点不在波谷，因此假设不成立，则这列波沿+x方向传播， gr=0.3: 求得T=0.8s 波传播的速度=分=I0m/s。 T (2)由于1=3s=3子7 振动的路程5=33×4A=3m 4 解得A=0.2m 该质点的振动方程为y=-0.2c0s 8(m) 当t=2.5s时，质点的位移为y=-10m0 考案（四） 1.B在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔 的直径减小到足够小时，产生光的衍射现象，屏上将出现明、暗相间的亮环，当孔继续减 小到完全闭合，没有光到达屏上时，屏上完全黑暗。故选项B正确。 2.C光源S到缝S、S2的光程差为实验所用光波波长的1.5倍，S、S2到P。处的路程一 样，则光源S到P。处的光程差就等于光波波长的1.5倍，所以是暗条纹：光屏上P,点到 S2、S,的光程差为实验所用光波波长的2.5倍，则光源S到P,处的光程差等于光波波 长，所以为亮条纹。故选C。 3.C要检查玻璃板上表面是否平整，具体为：当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是 半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，若条纹是直的则板平整， 若条纹发生弯曲，则玻璃板不平整，所以干涉形成的条纹是α板的下表面和b板的上表 面的反射光干涉产生的。故C正确，A、B、D错误。 4.C汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后面 的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生。故选C。 864 5.D甲，乙丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的行射条纹，故A错误：甲实11.(1)BC(2) 2 (3)不变 验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相 解析：(1)实验时入射角应适当大些可以减小误差，但不是越大越好，故A错误；为了减 等，故B错误；根据干涉条纹间距公式4=子入，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长 小误差，插大头针时应使P和P,P和P,的间距适当大一些，故B正确；为了便于观 越长，那么频率越小，故C错误；丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，且通过单缝，则 察，插大头针时，大头针应垂直纸面插放，故C正确；该实验原理不仅能测量两面平行的 为光的衍射条纹，故D正确。 玻璃砖的折射率，也可以测两面不平行的，故D错误。 6.C如图所示，t=6s时他恰好看不到小石块，则知小石块发出的光线恰好发生了全反 (2)光路图如图甲所示 射，在界面的人射角等于临界角C,6s后，人射角大于临界角，光线仍发生全反射，所以 小孩不再次看到河底的石块，故A错误：6s内小孩通过的距离为s=t=0.5×6m= 3m,根据全反射临界角公式得simC=】,由几何关系知sinC= 3 n /+7+3 子，则m=专，故B错误，C正确：=0时小孩看到的石块深度为：=A-3。 4m,故D 错误 为 在光路图中利用方格构造三角形，由图知，sn日，=巨】 ),sin02=公，根据折射定律，有n与 sin 0110 小石块 sin 0, 29 7.D光纤是利用了光的全反射原理，故A错误；光从左端空中进人光纤纤芯后，波长和波 (3)如图乙所示，实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向 速会发生变化，但频率和周期不变，故B错误：频率越大的光，纤芯对它的折射率越大，根 上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射 定律知，测得的折射率将不变。 sin a 据。=片，光在光纤中传播的速度越小，故C错误；根据折射定律n=sm(90”0,根据 折射率与脑界角的关系日。联立解得A-,放D正确。 8.ABD自然光通过偏振片后成为偏振光，当偏振光的振动方向与偏振片的透振方向平行 时能够通过，垂直时不能通过，故A,B、D正确，C错误。 9.AD在圆以外的区域没有形成光圈是因为光从水中射出空气中时发生了全反射，故A 正确：根据全反射临界角公式sinC=元，由于半径R大于半径r,则2024年溪水发生全12.(1)A(2)C(3)9.762(4)438 解析：(1)由图可知，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。故选A。 反射的临界角大于1970年溪水发生全反射的临界角，则1970年的溪水折射率大，2024 (2)当分划板的中心刻线与亮条纹不平行时，应该转动测量头，将图中分划板调到竖直 年溪水折射率小，所以从1970年到2024年，木兰溪的水质不断变好，故B,C错误；根据 方向并与干涉条纹平行。故选C。 U=片，可知不论是1970年的水质还是2024年的水质，光在水中的速度比在空气中的速 (3)由图可得，读数为x2=9.5mm+26.2×0.01mm=9.762mm。 度小，故D正确。故选AD。 (4)由4=兴得，波长表达式为A-9,由题意得4=5：产=9762：10× d 10.AB传播到C点的光偏折程度较小，折射率较小，为红光，故A正确；由几何关系可知， 10-3m=2.19×10-3m 入射角为60°，红光折射角为45°，紫光折射角为30°，根据折射定律，红光和紫光的折射 所以波长为入=A-2.19×10×20×10m=438×107m=438m。 率分别为%=？，”=厅，红光和紫光的折射率之比为1：万，故B正确：根据”= 6 1.0 n 3.(05(2)5(32 红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为万：1，故C错误：根据smC=,结合几何关系 解析：(1)根据折射率公式可得n=smi=万。 可知，紫光在玻璃砖内发生两次全反射后从N点射出。设玻璃砖半径为，红光和紫光 sin r 在玻璃砖中的路程分别为4=万r=41,h=3r=,根据n=。得，红光和紫光从M 在玫璃砖中传播的速度为上，二- 点射人玻璃砖到第一次射出玻璃砖所用的时间之比为t:t2=1:3,故D错误。 (3)光在玻璃砖中传播的路程为8=05， L23 3 ●2874 P28 光在玻璃砖中传播的时间为t=、 解得6=2L 14.(1)45°(2)2 解析：(1)由公式血C=1=二=2，得临界角C=45°。 n221 (2)设光线从某位置P点入射，作出其光路如图所示。 挡光板 B A 挡光板 从0点射入的光线，折射角为y,根据折射定律有=4° ,解得y=30 sin y 折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C, △PQ0中∠a=180°-90°-C-y=15 所以能射出的光线区域对应的圆心角 B=90°-a-y=45° 能特出光线的部分占4B面的比例为瓷=了。 1529(22 c 解析：(1)由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光、 线垂直于BC面射出，光路图如图所示。 P 设光线在透明物质Ⅱ中发生全反射的临界角为C,在M点刚好 A300 发生全反射。由几何关系可知G,=60。由m(,=办，解得 M 23 n2= 30 (2)透明物质I中光速=二=-5 n13 光在透明物质I中传播用时4==。 RR 透明物质Ⅲ中光速，=仁=5。 n2c 由几何关系知OM=OA=R MC-AC-AM- 所以M0=MCs30°=号 光在透明物质Ⅱ中传播用时，=OM+M-3迟-BR 22 则光从P传到Q所用时间t=4+525R c 8