第四章 光（举一反三·单元测试）物理人教版选择性必修第一册

第四章《光》单元自测 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版2024：选择性必修一第四章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在1-6小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的；在7-10小题给出的四个选项中，有一个以上项是符合题目要求的） 1．如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是（　　） A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 【答案】A 【详解】AB．光线从第一块玻璃板中的上表面射入，在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，故A正确，B错误； C．玻璃对蓝光的折射率比红光的大，通过玻璃板后蓝光的侧移量比红光的大，则第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的左侧，故C错误； D．根据光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，故D错误； 故选A。 2．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亮斑的情况（如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．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果换用频率更小的激光，屏上条纹变宽 【答案】D 【详解】AB．由题意知条纹的形成利用光的衍射现象，故AB错误； C．如果屏上条纹变宽，表明衍射现象更加明显，即细丝变细，故C错误； D．如果换用频率更小的激光，波长更长，衍射现象更加明显，屏上条纹变宽，故D正确。 故选D。 3．下列关于波的现象或应用，说法正确的是（　　） A．如图甲是光的双缝干涉示意图，双缝间距越大，则两条相邻亮条纹中心间距越大 B．如图乙，3D电影的原理是光的偏振，光的偏振现象说明光是横波 C．如图丙是光的衍射图样，当狭缝宽度越小，衍射现象越明显，图样中的亮条纹宽度越小 D．如图丁，以地面监测站为参考系，航天器沿虚线顺时针转动，监测站接收到的来自航天器的信号频率小于航天器发射的信号频率 【答案】B 【详解】A．双缝干涉条纹间距 可知双缝间距d越大，相邻亮条纹中心间距Δx越小，故A错误； B．3D电影利用光的偏振原理，使左右眼看到不同的画面，光的偏振现象是横波特有的现象，说明光是横波，故B正确； C．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，光散开得越厉害，图样中的中央亮条纹宽度越大，故C错误； D．航天器沿虚线顺时针转动，航天器A正在向监测站靠近，根据多普勒效应，监测站接收到的信号频率应大于航天器发射的信号频率，故D错误。 故选B。 4．某同学自己动手利用如图所示器材观察光的干涉现象，当他用一束阳光照射到单缝屏上时，光屏上并没有出现干涉条纹。他移走双缝屏后，光屏上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能性是（　　） A．单缝S太窄 B．单缝S太宽 C．S到S1到S2的距离不等 D．阳光不能作为光源 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，当他用一束阳光照射到单缝屏上时，光屏上并没有出现干涉条纹，他移走双缝屏后，光屏上出现一窄亮斑，说明缝的宽度太大，否则会出现衍射条纹，若单缝S太窄，他移走双缝屏后，光屏上出现衍射条纹，而不是一窄亮斑，故A错误，B正确； C．若S到S1和S2距离不等，仍出现干涉条纹，不过中央亮条纹不在屏与虚线的交点上，故C错误； D．若太阳光作光源，仍会出现衍射条纹，如今在光屏上出现一窄亮斑，说明能否作为光源无关，故D错误。 故选B。 5．一个长方体玻璃砖截面如图所示，，一束黄光从的中点射入玻璃砖，方向与边成角，恰好射到点。已知光在真空中的传播速度为，不考虑光在玻璃砖内的反射，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对黄光的折射率为 B．用红光替代黄光，其他条件不变，红光从边射出玻璃砖 C．黄光在玻璃砖中的传播时间为 D．用红光替代黄光，其他条件不变，红光在玻璃砖中的传播时间变长 【答案】C 【详解】A．作出光路图如图所示： 已知，，是中点，故 入射光线与的夹角成，入射角是入射光线与法线的夹角，因此入射角 折射光线从射到，直角中，，因此可得折射角 由折射定律可知，玻璃砖对黄光的折射率为，故A错误； B．同一种介质中，红光频率更低，折射率更小，由可知​，入射角相同时，若折射率减小则折射角增大，所以当用红光代替黄光时，折射光线向下偏移，与玻璃砖的交点落在边上，不会到达边，因此红光不会从边射出，故B错误； C．黄光在玻璃砖中传播的路程为 黄光在玻璃砖中的速度为 所以黄光在玻璃砖中的传播时间为，故C正确； D．红光从BC边射出玻璃砖，则红光在玻璃砖中的传播距离减小。由可知红光在玻璃砖中的传播速度更大，所以红光在玻璃砖中的传播时间变短，故D错误。 故选C。 6．图甲是水流导光实验示意图，图乙是对应光路示意图。一细束红色激光从出水孔中心水平射入水柱，在激光与水柱上边沿的交点（记为）处发生全反射。已知处水面切线与水平方向夹角为，水对红光的折射率为。下列说法正确的是（　　） A．在处发生全反射，需满足 B．若水流速度变小，在处一定发生全反射 C．若激光向下平移一点，在处一定发生全反射 D．若换成蓝色激光，在处一定不发生全反射 【答案】A 【详解】A．设a点切线与水平方向夹角为，激光水平入射，法线垂直于切线，由几何关系可得入射角 发生全反射的条件是：入射角大于等于临界角，水对红光的临界角满足 因此 代入得 整理得，故A正确； B．水流速度变小，水柱下落更弯曲，处切线与水平方向的夹角增大，减小，原来满足，现在可能变为，不一定满足全反射条件，因此不一定发生全反射，故B错误。 C．若激光向下平移，交点下移到新位置，位置越靠下水柱弯曲程度越大，越大，越小，越不容易满足全反射条件，因此不一定发生全反射，故C错误。 D．水对蓝光的折射率大于对红光的折射率（），因此 更满足全反射条件，一定会发生全反射，故D错误。 故选A。 7．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小明将双缝、滤光片、单缝、光源等器材按顺序安装在光具座上，并观察到清晰的干涉条纹。下列操作中，能使相邻亮（暗）条纹间距变大的是（　　） A．将单缝与双缝之间的距离调大 B．将双缝与光屏之间的距离调大 C．将滤光片从绿色滤光片换成红色滤光片 D．换用间距更大的双缝 【答案】BC 【详解】A．根据 可知，增大单缝与双缝之间的距离，对条纹间距没有影响，故A错误； B．根据 可知，增大双缝与光屏之间的距离L，条纹间距增大，故B正确； C．由于红光的波长大于绿光的波长，将滤光片从绿色换成红色，光源的波长增大，根据 可知，条纹间距增大，故C正确； D．换用间距更大的双缝，即双缝间的距离d增大，根据 可知，条纹间距减小，故D错误。 故选BC。 8．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、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．图乙是光的双缝干涉图样 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，增加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、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是亮条纹 【答案】AC 【详解】A．由题图乙可知，条纹是等间距的，所以图乙是光的双缝干涉图样，A正确； B．狭缝越小，衍射的范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，B错误； C．照射两条狭缝时，由条纹间距公式可知，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，C正确； D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，D错误。 故选AC。 9．2025年9月7日夜间至8日凌晨，我国全境内目睹了月全食的“红月亮”壮观情景，如图所示，整个月全食持续时长为t（约82min）。若地球半径为R、自转周期为，月球绕地球做匀速圆周运动的周期为，月球公转和地球自转的方向相同，则在t时间内（　　） A．月亮在地球与太阳之间 B．“红月亮”现象与地球大气层对太阳光的折射和散射有关 C．月球绕地球转过的角度为 D．地、月球心连线在地球表面划过的轨迹长度为 【答案】BD 【详解】A ．月全食是地球在月亮与太阳之间，地球把太阳射向月亮的光遮挡了，是光的直线传播现象，故A错误； B．地球大气层对‌波长较长的红光散射较弱‌，使其更易穿透大气层并发生折射‌，最终呈现‌：折射后的红光照射到月球表面后被反射回地球，使我们看到月亮呈现‌暗红色或铜红色‌，即“红月亮”‌，故B正确； C．在t时间段内，月球绕地球转过的角度 故C错误； D．考虑到地球自转和月球公转，地、月球心连线在地球表面划过的轨迹长度 故D正确。 故选BD。 10．有一种无人机是靠光纤导航的，已知光纤由内芯和外套组成，内芯折射率大于外套。如图所示，用折射率的材料制成一条长为750m的实心光纤。一束激光从真空中由其左端的中心点以的入射角射入纤维内，经过一系列反射后从右端射出。已知真空中的光速，则（　　） A．该激光在光纤中传播速度的大小为 B．该激光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，折射光完全消失，反射光遵循反射定律 C．该激光在纤维中传播所经历的时间为 D．当光纤弯曲时，在其中传播的光仍能在内芯与外套的界面上发生全反射 【答案】BC 【详解】A．根据折射率与光速的关系可得光在光纤中的传播速度，故A错误； B．全反射发生时，折射光完全消失，反射光依然遵守反射定律，故B正确； C．由折射定律得 可得端面折射角，光的实际传播路径长度是沿折线的总长度 传播时间，故C正确； D．光纤弯曲时，光在内芯侧壁的入射角有可能小于全反射临界角，则不能持续发生全反射，故D错误。 故选BC。 二、实验题（本题共有2道小题，共15分） 11． （1）“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，如图甲所示。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。在插时，应使__________（选填选项前的字母）。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 （2）为了减小实验误差，实验时应注意的是__________。 A．大头针应垂直插在纸面上 B．玻璃砖的宽度宜小一些 C．入射角应尽量小些 D．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 （3）某研究小组设计了一个测量液体折射率的仪器。如图乙所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF．在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针、并保持、位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使水平液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察、的像，并在圆周上插上大头针，使正好挡住、的像。通过计算，预先在圆弧EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。 ①若，，则图中M位置对应的折射率大小为=__________； ②若M、N为KC段圆弧的三等分点，则图中K、M、N三个位置对应的折射率大小应满足___________（填写“大于”、“等于”或者“小于”）。 【答案】（1）C （2）AD （3） 大于 【详解】（1）插大头针的要求是：让同时挡住、透过玻璃砖所成的像，才能确保在出射光线上。 故选C。 （2）A．大头针垂直纸面可保证针的位置在白纸上的投影准确，减小定位误差，故A正确； B．玻璃砖宽度过小，会导致出射点的定位误差显著增大，宽度宜大一些，故B错误； C．入射角过小时，折射角的测量相对误差会变大，入射角应适当大些，故C错误； D．大头针间距适当大些，可使确定光线方向的误差更小，提升精度，故D正确。 故选AD。 （3）[1]根据折射定律，光从液体射入空气，入射角为，折射角为 由折射定律得 [2]结合题意，由折射定律有 沿KMNC，不变的情况下，越大，越靠近C，折射率越大；n与成正比，与不成正比，结合正弦函数的特点可知，刻度不均匀，越靠近C刻度越稀疏，即变化得越来越慢，则三等分点位置的大于。 12．某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率”实验中，画出的光路，如图甲所示。 （1）以下措施可以提高实验准确程度的是__________。 A．选用两光学表面间距稍大些的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间距尽量大一些 D．图甲中越大越好 （2）甲同学在画完边界时，不小心将玻璃砖向上平移了一小段距离，然后画出下边界，导致两边界间距略小于玻璃砖宽度，如图乙所示。则他测得的折射率与真实值相比__________（选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）。 （3）乙同学在正确画出两界面后，不小心将玻璃砖平移了一些，如图丙所示（虚线表示玻璃砖边界），其他操作无误，则他测得的折射率将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （4）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示。 ①、分别是（　　） A．单缝和双缝    B．双缝和单缝    C．单缝和单缝    D．双缝和双缝 ②如果双缝间距是，双缝到毛玻璃的距离是，第一条亮纹中心到第六条亮纹中心间距是，则光的波长是__________。（用、、表示） 【答案】（1）AC （2）偏大 （3）不变 （4） A 【详解】（1）A．选用两光学表面间距稍大些的玻璃砖，可以使折射光线在玻璃砖内的侧移量更大，便于准确确定出射光线的位置，减小作图误差，故A正确； B．本实验只需利用一次折射，玻璃砖两表面不必严格平行，故B错误； C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间距尽量大一些，可以使入射光线和出射光线的方向更准确，减小角度测量误差，故C正确； D．入射角并非越大越好，过大会使反射增强、折射减弱，故D错误。 故选AC。 （2） 光路图如图所示，虚线代表平移后实际光路，实线代表实验测得光路。 由上图可知，入射角相等，实际折射角大于测量折射角，由折射定律 可知 因此，测量的折射率会偏大。 （3） 光路图如图所示，虚线代表平移后实际光路，实线代表实验测得光路。 由光路图可知，入射角相等，折射角相等，由折射定律 可知 因此，测得的折射率不变。 （4）[1]由双缝干涉原理可知，光源先透过滤光片得到单色光，再经过单缝得到细长光源，最后用双缝得到两束相干光，因此a为单缝，b为双缝。 [2]第一条亮纹到第六条亮纹间距为，则相邻亮纹间距 由 解得 三、解答题（本题共有3道小题，共45分，第13小题12分，第14小题15分，第15小题18分） 四、解答题 13．迈克尔逊干涉仪是一种可高精度测量目标反射镜的平动与转动的干涉仪器。其原理如图（a）所示。单色光源S发出的光束a沿x轴正方向以45°的入射角射入折射率的玻璃板G1内，其背面为半透明表面（图中粗线），把光束a在O1点分成强度几乎相等的反射光b和折射光c。分别平行于x轴和y轴放置的平面镜M1（固定不动）、M2（目标反射镜）将光束b、c反射后重新在O1点叠加，在光屏E的O2点附近形成干涉条纹。补偿板G2可抵消由于光在玻璃中波长变化对光程的影响。在分析光路时可将M2的位置等效成关于半透明表面所成的像M′2（图中虚线所示）的位置，光束b、c的光程差等效于M1与M′2间的空气膜形成的光程差。已知b、c两束光叠加时光程差Δs满足Δs=kλ时形成亮条纹，满足时形成暗条纹（其中k=0、1、2、3……，λ为光在空气中的波长）。 （1）求： ①光束a第一次进入G1时的折射角； ②将M2沿x轴负方向移动一小段距离x，则b、c两束光叠加时光程差变化了多少（直接写出答案即可）。 （2）已知λ=600nm，初始时沿x轴移动M2，使光束b、c光程差为0，即M1与M2′重合。之后使M2由静止开始以恒定加速度沿x轴负方向运动，测得O2处第1次和第13次出现光强极小的时间间隔Δt=4×10−3s，求M2的加速度大小a0。 （3）将M2由静止开始以中心为轴转动，角速度随时间均匀增大。经过时间t转过一个极小角度Δθ，如图（b）所示，在E上长为L区域内出现了如图（c）所示的条纹，其相邻亮条纹间距离Δx满足ΔxΔθ=k（k为已知常数），求M2角速度随时间的变化率的大小（用k、L和t表示）。 【答案】（1）①；② （2） （3） 【详解】（1）①设光束a第一次射到G1时折射角为θ，根据光的折射定律，有 解得 ②将M2沿x轴负方向移动一小段距离x，此时经过M2反射的光线，光程减少了2x。而经过M1反射的光线，光程保持不变，因此相对于原来的光程差变化了2x。 （2）设M2由静止开始分别移动距离d1、d2时，O2处第一次和第13次出现暗条纹，根据干涉条件及运动学规律，有 ，，，， 解得 （3）依题意，有 由于 得 设M2的平均角速度为，根据角速度定义式，有 应等于时刻的角速度，即 可得 14．如图所示，是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由点垂直边射入。已知棱镜的折射率，，，。求 （1）求通过界面时反射角是多大，并判断是否发生全反射？ （2）光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。 （3）第一次的出射点距的距离。 【答案】（1），发生全反射 （2）方向与边夹角 （3） 【详解】（1）棱镜的折射率，故全反射临界角满足 解得 光线由点垂直边射入，光路如图所示 由图可知反射角等于；入射光线与界面的夹角，因此会发生全反射。 （2）由几何关系可知光线在边和边的入射角均为，因此光线均发生全反射，设光线在边的入射角为，折射角为，由几何关系得，小于临界角，因此光线第一次射出棱镜是在边，由折射定律得 代入数据解得 解得 出射光线与边的夹角 （3）设光线与边、边和边的交点分别为、、，由几何关系得 故有， 即第一次的出射点距为 15．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，光速为c，求： （1）这束光在玻璃柱体内的折射角； （2）这束光在玻璃柱体内的速度； （3）圆弧AB上有光透出部分的弧长。 【答案】（1）30° （2） （3） 【详解】（1）光从空气射入折射率为的玻璃柱体，设折射角为，根据折射定律有 解得，即 （2）光在折射率为的介质中的传播速度为 代入解得 （3）光在玻璃中沿折射光线传播，折射角为，故光线与OA的夹角为。设光线射到圆弧AB上一点，令，则，由几何关系可知，当从点入射的光线射到圆弧时有，所以能第一次射到圆弧AB上的光对应 圆弧面上法线沿半径OP方向，光线与半径OP的夹角即圆弧面处的入射角，由几何关系有 玻璃到空气的临界角为，根据全反射临界条件有 解得 要有光从圆弧AB透出，需满足，即 解得 因此圆弧AB上有光透出的部分对应，其圆心角为，所以透光部分的弧长为 6 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章《光》单元自测 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版2024：选择性必修一第四章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在1-6小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的；在7-10小题给出的四个选项中，有一个以上项是符合题目要求的） 1．如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是（　　） A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 2．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亮斑的情况（如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．如果屏上条纹变宽，表明细丝粗了 D．如果换用频率更小的激光，屏上条纹变宽 3．下列关于波的现象或应用，说法正确的是（　　） A．如图甲是光的双缝干涉示意图，双缝间距越大，则两条相邻亮条纹中心间距越大 B．如图乙，3D电影的原理是光的偏振，光的偏振现象说明光是横波 C．如图丙是光的衍射图样，当狭缝宽度越小，衍射现象越明显，图样中的亮条纹宽度越小 D．如图丁，以地面监测站为参考系，航天器沿虚线顺时针转动，监测站接收到的来自航天器的信号频率小于航天器发射的信号频率 4．某同学自己动手利用如图所示器材观察光的干涉现象，当他用一束阳光照射到单缝屏上时，光屏上并没有出现干涉条纹。他移走双缝屏后，光屏上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能性是（　　） A．单缝S太窄 B．单缝S太宽 C．S到S1到S2的距离不等 D．阳光不能作为光源 5．一个长方体玻璃砖截面如图所示，，一束黄光从的中点射入玻璃砖，方向与边成角，恰好射到点。已知光在真空中的传播速度为，不考虑光在玻璃砖内的反射，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对黄光的折射率为 B．用红光替代黄光，其他条件不变，红光从边射出玻璃砖 C．黄光在玻璃砖中的传播时间为 D．用红光替代黄光，其他条件不变，红光在玻璃砖中的传播时间变长 6．图甲是水流导光实验示意图，图乙是对应光路示意图。一细束红色激光从出水孔中心水平射入水柱，在激光与水柱上边沿的交点（记为）处发生全反射。已知处水面切线与水平方向夹角为，水对红光的折射率为。下列说法正确的是（　　） A．在处发生全反射，需满足 B．若水流速度变小，在处一定发生全反射 C．若激光向下平移一点，在处一定发生全反射 D．若换成蓝色激光，在处一定不发生全反射 7．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小明将双缝、滤光片、单缝、光源等器材按顺序安装在光具座上，并观察到清晰的干涉条纹。下列操作中，能使相邻亮（暗）条纹间距变大的是（　　） A．将单缝与双缝之间的距离调大 B．将双缝与光屏之间的距离调大 C．将滤光片从绿色滤光片换成红色滤光片 D．换用间距更大的双缝 8．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、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．图乙是光的双缝干涉图样 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，增加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、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是亮条纹 9．2025年9月7日夜间至8日凌晨，我国全境内目睹了月全食的“红月亮”壮观情景，如图所示，整个月全食持续时长为t（约82min）。若地球半径为R、自转周期为，月球绕地球做匀速圆周运动的周期为，月球公转和地球自转的方向相同，则在t时间内（　　） A．月亮在地球与太阳之间 B．“红月亮”现象与地球大气层对太阳光的折射和散射有关 C．月球绕地球转过的角度为 D．地、月球心连线在地球表面划过的轨迹长度为 10．有一种无人机是靠光纤导航的，已知光纤由内芯和外套组成，内芯折射率大于外套。如图所示，用折射率的材料制成一条长为750m的实心光纤。一束激光从真空中由其左端的中心点以的入射角射入纤维内，经过一系列反射后从右端射出。已知真空中的光速，则（　　） A．该激光在光纤中传播速度的大小为 B．该激光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，折射光完全消失，反射光遵循反射定律 C．该激光在纤维中传播所经历的时间为 D．当光纤弯曲时，在其中传播的光仍能在内芯与外套的界面上发生全反射 二、实验题（本题共有2道小题，共15分） 11． （1）“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，如图甲所示。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。在插时，应使__________（选填选项前的字母）。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 （2）为了减小实验误差，实验时应注意的是__________。 A．大头针应垂直插在纸面上 B．玻璃砖的宽度宜小一些 C．入射角应尽量小些 D．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 （3）某研究小组设计了一个测量液体折射率的仪器。如图乙所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF．在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针、并保持、位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使水平液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察、的像，并在圆周上插上大头针，使正好挡住、的像。通过计算，预先在圆弧EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。 ①若，，则图中M位置对应的折射率大小为=__________； ②若M、N为KC段圆弧的三等分点，则图中K、M、N三个位置对应的折射率大小应满足___________（填写“大于”、“等于”或者“小于”）。 12．某实验小组在用插针法“测玻璃的折射率”实验中，画出的光路，如图甲所示。 （1）以下措施可以提高实验准确程度的是__________。 A．选用两光学表面间距稍大些的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间距尽量大一些 D．图甲中越大越好 （2）甲同学在画完边界时，不小心将玻璃砖向上平移了一小段距离，然后画出下边界，导致两边界间距略小于玻璃砖宽度，如图乙所示。则他测得的折射率与真实值相比__________（选填“偏大”“偏小”“不变”或“无法确定”）。 （3）乙同学在正确画出两界面后，不小心将玻璃砖平移了一些，如图丙所示（虚线表示玻璃砖边界），其他操作无误，则他测得的折射率将__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （4）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示。 ①、分别是（　　） A．单缝和双缝    B．双缝和单缝    C．单缝和单缝    D．双缝和双缝 ②如果双缝间距是，双缝到毛玻璃的距离是，第一条亮纹中心到第六条亮纹中心间距是，则光的波长是__________。（用、、表示） 三、解答题（本题共有3道小题，共45分，第13小题12分，第14小题15分，第15小题18分） 13．迈克尔逊干涉仪是一种可高精度测量目标反射镜的平动与转动的干涉仪器。其原理如图（a）所示。单色光源S发出的光束a沿x轴正方向以45°的入射角射入折射率的玻璃板G1内，其背面为半透明表面（图中粗线），把光束a在O1点分成强度几乎相等的反射光b和折射光c。分别平行于x轴和y轴放置的平面镜M1（固定不动）、M2（目标反射镜）将光束b、c反射后重新在O1点叠加，在光屏E的O2点附近形成干涉条纹。补偿板G2可抵消由于光在玻璃中波长变化对光程的影响。在分析光路时可将M2的位置等效成关于半透明表面所成的像M′2（图中虚线所示）的位置，光束b、c的光程差等效于M1与M′2间的空气膜形成的光程差。已知b、c两束光叠加时光程差Δs满足Δs=kλ时形成亮条纹，满足时形成暗条纹（其中k=0、1、2、3……，λ为光在空气中的波长）。 （1）求： ①光束a第一次进入G1时的折射角； ②将M2沿x轴负方向移动一小段距离x，则b、c两束光叠加时光程差变化了多少（直接写出答案即可）。 （2）已知λ=600nm，初始时沿x轴移动M2，使光束b、c光程差为0，即M1与M2′重合。之后使M2由静止开始以恒定加速度沿x轴负方向运动，测得O2处第1次和第13次出现光强极小的时间间隔Δt=4×10−3s，求M2的加速度大小a0。 （3）将M2由静止开始以中心为轴转动，角速度随时间均匀增大。经过时间t转过一个极小角度Δθ，如图（b）所示，在E上长为L区域内出现了如图（c）所示的条纹，其相邻亮条纹间距离Δx满足ΔxΔθ=k（k为已知常数），求M2角速度随时间的变化率的大小（用k、L和t表示）。 14．如图所示，是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由点垂直边射入。已知棱镜的折射率，，，。求 （1）求通过界面时反射角是多大，并判断是否发生全反射？ （2）光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向。 （3）第一次的出射点距的距离。 15．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，光速为c，求： （1）这束光在玻璃柱体内的折射角； （2）这束光在玻璃柱体内的速度； （3）圆弧AB上有光透出部分的弧长。 6 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $