2025年高中物理人教版选择性必修第一册（第四章 光）同步训练
一、单选题
1．对于激光的认识，下列说法正确的是（ ）
A．激光是自然光被放大而产生的
B．激光是原子受激辐射而得到的加强光
C．激光的能量一定大于其他光的能量
D．激光的传播速度比普通光的传播速度大
2．如图所示，MM′是两种介质的界面，A是入射光线，B是反射光线，C是折射光线，O是入射光线的入射点，NN′是法线，i是入射角，r是折射角，且i>r，则下列判断正确的是（ ）
A．i逐渐增大时r也逐渐增大，有可能发生全反射现象
B．i逐渐减小时r也逐渐减小，有可能发生全反射现象
C．i逐渐增大时r将逐渐减小，有可能发生全反射现象
D．i逐渐增大时r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象
3．光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体，提高分辨率，如图所示。若浸没液体的折射率为，当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体后（ ）
A．紫外线进入液体后波长变短，光子能量增加
B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变短
C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率
D．在液体中的曝光波长约为117mm
4．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（ ）
A．光是电磁波 B．光是一种横波
C．光是一种纵波 D．光是一种概率波
5．某兴趣小组成员做双缝干涉实验，用某单色光照射单缝，如图所示在屏上处出现第2级亮纹，仅改变双缝间距后，处出现第2级暗纹，则改变后双缝间距是原来的（ ）
A．倍 B．倍 C．倍 D．倍
6．某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝、屏上的点位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为与，当介质为矿泉水时，屏上点处是上方的第4条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，则（ ）
A．大于
B．该矿泉水的折射率为
C．当介质为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差为
D．仅将水平向左移动的过程中，点不能观察到亮条纹
7．如图所示，一盛满水的容器外固定一凸透镜，容器中有一光源，光源的光线经水面折射后射向透镜。经透镜后平行射出，若容器中没有水，要使光线经凸透镜射出后仍然平行，则应将光源的位置（ ）
A．适当提高 B．适当降低 C．保持不变 D．不确定
8．如图所示，某村在进行基础设施建设时修建了一个截面为等腰梯形的水池，水池深度为d，坡面的倾角为，在注满水的情况下，一束与水面夹角为的平行单色黄光倾斜射入水面时刚好能够照亮整个水池底部（不考虑光的反射），光在空气中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．水对黄光的折射率为
B．根据已知条件无法求出水对黄光的折射率
C．根据已知条件不能求出黄光从水面直接折射到水池底部所用的时间
D．若仅将单色黄光改为折射率更大的单色紫光，也能照亮整个水池底部
9．物理社团的同学想测量一透明物体的折射率。如图所示，透明物体左右两侧紧靠遮光板，右下方压着一片小树叶，观察点距离透明物体左上边缘的高度为h、水平距离为2h时，恰好看到树叶。移走透明物体（小树叶和遮光板的位置不动），观察点水平向右移动，当水平移动距离时，恰好又看到小树叶。则透明物体的折射率为（ ）
A． B． C． D．2
10．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝，屏上的O点到两缝的距离相等。用频率为f的单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹。由O向上数，在光屏的P点出现第4条暗条纹。已知光速为c，则P到双缝的距离之差为（ ）
A． B． C． D．
11．日常生活中，我们发现这样一个有趣的现象，当你把筷子插进装有水的玻璃杯中时，会发现筷子好像被折断了一样，但是你从杯子中拿出来筷子又是完好无损的。现将一根粗细均匀的直棒竖直插入装有水的圆柱形玻璃杯中，从水平方向观察，下列四幅图中符合实际的是（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，a、b和c是三块平行玻璃砖，它们相互之间也平行，折射率大小为，厚度之比ha:hb:hc=3:2:1。一束单色光从空气以入射角i射到a的上表面，其中光线的侧移量（入射光线与出射光线间的距离）分别为da、db、dc。下列说法正确的是（ ）
A．逐渐增大i，从c下表面射出的光线将消失
B．逐渐减小i，从c下表面射出的光线将消失
C．在i一定时，da:dc<3:1
D．在i一定时，db:dc>2:1
13．如图所示，一空心玻璃球外半径为5R，内半径为3R．玻璃球内部为真空．一束单色光从外球面上的A点以与AO连线成角度射入球中，已知玻璃的折射率为，真空中光速为c，且不考虑发生折射处的反射光．下列分析正确的是（ ）
A．光在玻璃中的传播速度为1.5c
B．入射角的正弦值时光可以在内球表面发生全反射
C．入射角的正弦值时折射光线和内球表面相切
D．和内球相切的光线在玻璃球中运动的时间为
14．为增加视觉效果，某珠宝商在一颗半径为的透明球形宝石下方放一发光二极管，如图所示．二极管向球内各个方向发射单色光，恰好有半个球面有光线射出，则该宝石对该单色光的折射率为（ ）
A． B． C． D．2
15．一工件由某种透明材料制作而成，其横截面如图所示。圆弧CD所对应的圆心角为60°，圆心在AB边的中点，若将C、D用直线连接，则ABCD为矩形，AB长度和圆弧的半径均为d，一水平向左的光线射到圆弧面上的C点，折射后恰好射到A点，则该透明材料的折射率为（ ）
A． B．
C．1.5 D．
16．现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，所以标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制作的。如图所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为（ ）
A． B．1.5 C． D．2
17．关于光的衍射现象，下列说法正确的是（ ）
A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹
B．白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹
C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了干涉
D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射
18．两束平行的A、B单色光射向长方形玻璃砖，光从上表面入射，恰好从下表面重叠射出，如图所示，比较两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对A光的折射率较大
B．A光在玻璃砖中传播速度小
C．在玻璃砖的下表面上，A光可能发生全反射
D．A光比B光更容易发生衍射现象
19．沙漠里经常会出现下现蜃景，这是由于不同高度的空气层温度不同，折射率也不同，光线被不断折射，人们逆着光就看到了蜃景现象。此过程简化的模型如图所示，一束红光从第一层空气入射，在第三层和第四层界面发生了全反射，下列说法正确的是（ ）
A．上层空气的折射率大于下层空气的折射率
B．红光在上层空气的传播速度大于在下层空气的传播速度
C．反射角一定等于红光在3、4两层空气间发生全反射的临界角
D．月球表面几乎为真空状态，其最高温度高达127℃，宇航员在月球上也有可能看到明显的蜃景
20．一柱状容器的高为3l，底面是边长为2l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面图的左下角处有一点光源，其发出的红光经过容器内部相应光路后，从液体上表面的D点射出两束相互垂直的光，则（ ）
A．该透明液体对红光的折射率为
B．红光在透明液体中的传播速度为0.6c
C．红光从透明液体到空气的临界角为37°
D．将红光改为紫光后从D点射出的两束光夹角为锐角
二、多选题
21．人类利用激光干涉法探测到13亿年前黑洞合并发出的传到地球的引力波，证实了爱因斯坦100多年前在广义相对论中有关引力波的预言。如图所示，引力波是一种时空涟漪，其发现的意义就像一个失聪的人突然拥有了听觉，从此获得感知世界的新能力。以下说法正确的是（ ）
A．人类可以从引力波中获得13亿年前的信息
B．具有质量的物体能产生引力波
C．干涉是波特有的性质，所以激光也是一种波
D．引力波的传播需要空气作为介质
22．如图所示，小朋友在公园玩耍时，用吸管蘸取肥皂液能吹出很多较大的肥皂泡，下列对肥皂泡的观察和研究正确的是（ ）
A．肥皂泡呈现的彩色条纹是光的干涉现象
B．肥皂泡呈现的彩色条纹之间是等间距的
C．肥皂泡呈现的彩色条纹之间是不等间距的
D．肥皂泡呈现的彩色条纹沿竖直方向平行分布
23．芯片制作关键在于光刻机的技术突破，光刻机利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高投影精细图的能力，在光刻胶和投影物镜之间填充液体提高分辨率。若浸没液体的折射率为1.6。当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体后（ ）
A．紫外线进入液体后波长变短
B．传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的
C．紫外线在液体中比在空气中更容易发生衍射，能提高分辨率
D．在液体中的曝光波长为
三、解答题
24．马路积水的表面常漂有一层油膜，油膜呈现彩色图样，这是光的什么现象？
25．某同学通过实验研究光的折射。表1记录的是光从空气以不同角度射入水中的实验数据，表2记录的是光从空气射入某种透明介质的实验数据。
表1
入射角i
折射角r
表2
入射角i
折射角r
（1）由表1和表2的数据，判断这种透明介质和水的折射率哪个更大。简述判断依据。
（2）根据表2的数据，查表“几种介质的折射率”，判断这种透明介质可能是哪种材料。
26．强光突然照射眼睛，会使人产生短时间视觉障碍。为了避免夜间迎面驶来的汽车远光灯发出的强光带来的安全隐患，某同学做了如下设想：将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃。这样的设想如何实现使双方司机不受对方车辆发出的强光的影响？
27．一束红色激光从空气射到厚度均匀的平行玻璃砖表面上，如图所示，光在AB面能否发生全反射？光在CD面能否发生全反射？为什么？
28．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NBC。该柱体厚度为h，即MN＝DC＝AB＝h。一束刚好覆盖ABNM面的单色光，以与该面成锐角θ的方向照射到ABNM面上。若只考虑首次入射到ABCD面上的光，则ABCD面上有光透出部分的面积为多少？
试卷第1页，共3页
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《2025年高中物理人教版选择性必修第一册（第四章 光）同步训练》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D D B B C A D D D
题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 A D C A A C A D A A
题号 21 22 23
答案 ABC AC AD
1．B
【详解】AB．激光是原子受激辐射而得到的加强光，也是相干光，而自然光是非相干光，即使放大强度也无法形成激光，故A错误，B正确；
C．光的能量由频率决定，所以激光的能量不一定大于其他光的能量，故C错误；
D．激光的传播速度和普通光的传播速度由介质的折射率决定，在真空中，两种光的光速相同，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】入射角i逐渐增大时折射角r也逐渐增大，i逐渐减小时r也逐渐减小，因为光是由光疏介质进入光密介质，不可能发生全反射现象。
故选D。
3．D
【详解】D．紫外线在液体中的波长
故D正确；
A．紫外线进入液体频率不变，根据可知光子能量不变，根据D选项分析可知波长变短，故A错误；
B．设传播距离，在真空中的时间
在液体中所需的时间
传播时间变长，故B错误；
C．由A选项分析可知紫外线在液体中波长变短，更不容易发生衍射，故C错误。
故选D。
4．B
【详解】当以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，说明偏振片的透振方向会影响到光的透射强度，则光的振动方向一定与传播方向垂直，所以这个实验表明光是一种横波。
故选B。
5．B
【详解】设P、间的距离为x，根据双缝干涉条纹公式
处出现第2级暗纹有
则改变后双缝间距是原来的
故选B。
6．C
【详解】A．根据双缝干涉相邻条纹间距的公式有
当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距与双缝与屏之间的距离相同，所以小于，故A错误；
B．设光在真空中的波长为、在介质中的波长为，依题意有
联立可得该矿泉水的折射率为
故B错误；
C．点处是上方的第4条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的4倍，则来自S1和S2的光传播到点处的时间差为
故C正确；
D．将S0水平向左移动的过程中，点与双缝光程差不会改变，仍是光在介质中波长的四倍，所以点仍能观察到亮条纹，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】从水中S发出的光，经过水面和凸透镜的两次折射后平行射出，如图所示
根据光路可逆，如果只是空气，发生折射，使得光线提前会聚，如图
可知光源S点应该适当提高。
故选A。
8．D
【详解】AB．由题意可知，黄光的入射角为
折射角为
则水对黄光的折射率为
故AB错误；
C．黄光在水中的传播速度为
黄光从水面折射后到达水池底部经过的路程为
则黄光从水面直接折射到水池底部所用的时间为
可见，根据已知条件可以求出黄光从水面直接折射到水池底部所用的时间，故C错误；
D．因为紫光的折射率大于黄光，所以若仅将单色黄光改为单色紫光，也可以照亮整个水池底部，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】如图1所示，树叶反射的光线经过折射到达观察点，有几何关系则有
移走透明物体后，光沿直线传播，如图2所示，此时角度等于有透明物体时的入射角，则有
则透明物体的折射率
故D正确，ABC错误；
故选D。
10．D
【详解】在光屏的P点出现第4条暗条纹，说明P到双缝的距离之差为
又
解得
故选D。
11．A
【详解】粗细均匀的直棒发生侧移是因为折射现象，水中的粗细均匀的直棒反射的光，从水中射向空气时，发生折射，折射角大于入射角，人从水平方向观察，逆着折射光线看过去，好像粗细均匀的直棒向右侧杯壁靠拢，由于杯子是曲面，与水形成凸透镜，对浸入水中的粗细均匀的直棒有放大作用，故选A。
12．D
【详解】AB．光线在任一平行玻璃砖上表面的折射角与下表面的入射角相等，根据光路可逆性可知，无论增大或减小i，光线都不会在玻璃砖下表面发生全反射，AB错误；
CD．设光在玻璃砖上表面的折射角为r，由几何关系知，侧移量
d=h(tani－tanr)cosi
即在平行玻璃砖发生的侧移量与玻璃砖的厚度成正比，随折射率的增大即r的减小而增大，所以在i一定时
da:dc>3:1
db:dc>2:1
C错误，D正确。
故选D。
13．C
【详解】A．由公式
可得
A错误；
BC．光在内球表面上发生全反射的光路图如图
有此可知
有
由数学知识得
得
根据折射定律有
折射光线与内球面相切，入射角最大，设为，如图，有
即
B错误，C正确；
D．由光路图可知，光在玻璃中走过的路程为
故和内球相切的光线在玻璃球中运动的时间为
D错误。
故选C。
14．A
【详解】由题意可知球形宝石有一半球面发生全反射，光路如图所示，根据临界角公式
由题意可知
由以上两式可得
故选A。
15．A
【详解】光路如图所示，由几何关系可知，入射角为60°，由正弦定理有
由光的折射定律有
解得
故选A。
16．C
【详解】如图所示，为光线在玻璃球内的光路图
A、C为折射点，B为反射点，OD平行于入射光线，故
∠AOD＝∠COD＝60°
所以∠OAB＝30°，玻璃的折射率
故选C。
17．A
【详解】AB．红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，故A正确，B错误；
C．光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮点，是衍射现象，故C错误；
D．光照到大圆孔上出现大光斑，大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，故D错误。
故选A。
18．D
【详解】A．由光路图可知，B光的偏折程度较大，则B光的折射率较大，故A错误；
B．由光速与折射率的关系可知
则A光在玻璃砖中传播速度大，故B错误；
C．根据光路可逆性原理可知，在玻璃砖的下表面上，A光不可能发生全反射，故C错误；
D．A光的折射率小，则频率小，波长更长，故A光更容易发生衍射现象，故D正确。
故选D。
19．A
【详解】A．由题意，一束红光从第一层空气入射，在第三层和第四层界面发生了全反射，而光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，则下层为光疏介质，折射率小，上层为光密介质，折射率大，且沙漠高温会将沙土晒得非常灼热，此时温度就会快速上升，造成上层空气的温度小于下层空气温度，下层空气温度高，密度变小，折射率小，上层空气密度非常大，折射率大，故A正确；
B．由A可知，上层空气的折射率大于下层空气的折射率，又
其中v是光在折射率为n的介质中的传播速度，c为光速，即折射率越大，速度越小，则红光在上层空气的传播速度小于在下层空气的传播速度，故B错误；
C．由于光发生反射时的反射角等于入射角，所以反射角等于光在3、4两层空气间传播的入射角，若要发生全反射，只要入射角大于等于发生全反射的临界角即可，即大于等于全反射临界角，故C错误；
D．看到蜃景的前提之一是光发生折射，而光的折射现象是光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向改变，就会在两个介质交界处发生偏折的现象，月球表面最高温度高达127℃，几乎为真空状态，无法发生折射，故无法看到明显的蜃景，故D错误。
故选A。
20．A
【详解】设从光源发出的光直接照射到D点射出的光的入射角为i1，折射角为r1，经反光壁反射后从D点射出的光的入射角为i2，折射角为r2，在剖面图内作光源相对于反光壁的对称点C，连接CD，交反光壁于E点，则这两束光的光路图如图所示
A．设液体对红光的折射率为n，由折射定律可得
由题意可得
r1＋r2=90°
由几何关系可得
，
联立可得
A正确；
B．由折射定律可得
可得红光在透明液体中的传播速度
B错误；
C．由全反射临界角公式可得
故红光从透明液体到空气的临界角大于37°，C错误；
D．将红光改为紫光后，光的频率增大，液体对光的折射率变大，因为入射角不变，则折射角增大，故两条折射光线夹角为钝角，D错误。
故选A。
21．ABC
【详解】A．波本身就携带信息，故A正确；
B．具有质量的物体能产生引力波，故B正确；
C．一切波都能发生干涉现象，故C正确；
D．引力波可以在真空中传播，故D错误。
22．AC
【详解】A．肥皂泡呈现的彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生的，属于干涉现象，故A正确；
BC．该干涉叫作等厚干涉，一个条纹对应一个厚度，肥皂泡在重力作用下，液体向下流动，上面薄下面厚，但是薄膜厚度不是均匀变化，导致条纹之间不等间距，故B错误，C正确；
D．薄膜厚度沿竖直方向上高处薄，低处厚，等高处的厚度基本相等，而薄膜干涉的特点是相等厚度的薄膜处一定位于同一个条纹上，所以肥皂泡呈现的彩色条纹是水平分布的，故D错误。
故选AC。
23．AD
【详解】A．紫外线进入液体频率不变，传播速度变慢，则波长变短，故A正确；
B．设传播距离为L，在真空中的时间
在液体中所需的时间
故B错误；
C．因紫外线在液体中波长变短，由产生明显衍射现象的条件可知，波长变短更不容易发生衍射，故C错误；
D．紫外线在液体中波长
故D正确。
故选AD。
24．光的薄膜干涉现象
【详解】光照射在马路水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，是光的薄膜干涉现象。
25．（1）透明介质的折射率较大，依据见解析；（2）可能是玻璃
【详解】（1）根据折射定律
结合表1与表2中数据，可看出当光与相同的入射角射入水和该透明介质中时，光在该介质中的折射角较小，所以可得该透明介质的折射率比水的折射率大；
（2）根据折射定律
结合表2中数据可得
则该透明介质的折射率为
同过查表，可知该透明介质可能是玻璃。
26．见解析
【详解】将每辆汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃各安装上一块偏振片，并使它们的偏转方向都沿右斜上方与水平方向成。对面车辆射来的偏振光，由于振动方向跟汽车前窗玻璃上的偏振片垂直，因此不会射进司机眼睛里，而对于自己车灯射出的偏转光，由于偏振方向相同，司机仍能看清自己车灯照亮的路面和物体。
27．不能，不能，见解析
【详解】根据全反射的条件可知，在AB表面不能发生全反射，因为在AB表面是从光疏介质射到光密介质，不满足全反射的条件；根据折射定律
所以有
因为全反射的临界角有
所以在CD面上有
所以在CD面上也不能发生全反射。
28．
【详解】单色光入射到ABNM面上时的入射角
i＝－θ
根据折射定律有
n＝
即单色光进入玻璃后仍然相互平行，光线①进入玻璃发生折射到达G点，该点为ABCD面上有光透出部分的下边界，光线②进入玻璃后发生折射，到达BC界面上时的入射角比光线①到达该界面上时的入射角大，光线③进入玻璃后发生折射，到达BC界面上时的入射角比光线②到达该界面上时的入射角大。由上分析可知入射到ABMN界面上的光线越接近B点，光线到达BC界面上时越容易发生全反射，若光线③经折射到达BC界面时恰发生全反射，根据全反射定律有
sinC＝
解得临界角
C＝
由于NG与FE平行，故
∠ENG＝
所以有光透出的部分的弧长为，则ABCD面上有光透出部分的面积为
S＝
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
