2026年江苏省人教版高中物理下册第5章光学习题

2026年江苏省人教版高中物理下册第5章光学习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在光学实验中，小明同学利用双缝干涉装置观察到了清晰的干涉条纹。若他改用红色滤光片替换原来的绿色滤光片，其他条件不变，则观察到的新干涉条纹与原来相比，下列说法正确的是（）A.干涉条纹间距变宽，中央亮纹仍为红色B.干涉条纹间距变窄，中央亮纹变为绿色C.干涉条纹间距不变，中央亮纹颜色不变D.干涉条纹间距变宽，中央亮纹变为绿色解析：双缝干涉条纹间距公式为Δx＝λL/d，其中λ为光的波长，L为双缝到屏的距离，d为双缝间距。红色光的波长（约630nm）大于绿色光的波长（约495nm），因此更换红色滤光片后，Δx增大，条纹间距变宽。中央亮纹颜色始终与所用光源颜色一致，故仍为红色。正确答案为A。2.某同学设计了一个测量玻璃砖折射率的实验装置。他先用激光笔射出一条与玻璃砖表面成30°角的光线，发现折射光线与反射光线恰好垂直。若该同学保持入射角不变，改用不同颜色的激光笔进行实验，则测得的折射率（）A.红光折射率最大，紫光折射率最小B.红光折射率最小，紫光折射率最大C.所有色光的折射率相同D.无法确定解析：入射角为30°时，折射光线与反射光线垂直，说明折射角为60°。根据折射定律n＝sini/sinr＝sin30°/sin60°＝√3/3。折射率与光的波长有关，红光波长最长，折射率最小；紫光波长最短，折射率最大。因此红光折射率最小，紫光折射率最大。正确答案为B。3.在观察凸透镜成像的实验中，小明将点燃的蜡烛放在凸透镜前20cm处，在透镜另一侧的光屏上得到了一个倒立缩小的实像。若他将蜡烛向透镜移动5cm，则下列说法正确的是（）A.光屏应向透镜靠近10cm，仍能得到倒立缩小的实像B.光屏应向透镜远离10cm，仍能得到倒立缩小的实像C.光屏应向透镜靠近5cm，能得到倒立放大的实像D.光屏应向透镜远离5cm，能得到倒立放大的实像解析：初始物距u＝20cm，成倒立缩小实像，说明2f＞u＞f，即40cm＞f＞20cm。移动后物距变为u′＝15cm，此时u′＜f，根据凸透镜成像规律，应得到正立放大的虚像，光屏无法承接到像。正确答案为无正确选项，但若题目改为“光屏应如何移动才能承接到清晰的像”，则应选择“光屏应远离透镜无限远”。4.某城市新建了一个圆形广场，广场中央竖立着一盏点光源路灯。若路灯下方地面某点的照度恰好是最大照度的40%，则该点与路灯的距离是灯下地面最大照度处距离的（）A.0.5倍B.√2倍C.2倍D.√0.4倍解析：点光源照度E与距离r的平方成反比，即E＝k/r²。若某点照度为最大照度的40%，则E/E₀＝0.4，即r²/r₀²＝0.4，故r＝r₀√0.4＝0.632r₀。正确答案为无正确选项，但若题目改为“照度减为最大照度的40%时，该点与灯的水平距离是灯下最大照度处水平距离的多少倍”，则需补充几何条件才能计算。5.某同学用分光镜观察白光通过三棱镜后的色散现象。若他将三棱镜旋转一个小角度，使入射光线偏向角增大，则下列说法正确的是（）A.红光的偏向角比紫光的小B.红光的偏向角比紫光的大的多C.所有色光的偏向角都增大D.所有色光的偏向角都减小解析：三棱镜色散现象中，不同色光的偏向角不同，且偏向角与棱镜材料的折射率成正比。红光折射率最小，偏向角最小；紫光折射率最大，偏向角最大。当入射光线偏向角增大时，所有色光的偏向角均随之增大。正确答案为C。6.某潜水员在水面下用潜望镜观察水面上的物体。若潜望镜的两个反射镜与水平面的夹角均为45°，则潜水员看到物体的高度比实际高度（）A.高出1倍B.高出0.5倍C.相同D.无法确定解析：潜望镜利用光的反射原理，光线经过两次反射后传播方向改变但光路可逆，潜水员看到的物体高度与实际高度相同。正确答案为C。7.某城市新建了一个全息投影展示馆。观众通过全息眼镜观察到的全息图像具有立体感，这是因为（）A.光的干涉现象导致图像出现明暗条纹B.光的衍射现象使图像边缘模糊C.光的偏振现象使图像呈现不同颜色D.光的衍射和干涉共同形成三维图像解析：全息投影利用光的干涉原理记录和再现物体光波信息，通过全息眼镜观察时，不同角度的光波干涉形成立体图像。正确答案为A。8.某同学用牛顿环装置测量平凸透镜的曲率半径。他观察到第k圈暗环的直径为4.0mm，第k+5圈暗环的直径为6.0mm。若用λ表示单色光的波长，则透镜的曲率半径R为（）A.1.25λ/(k+5)B.1.25λ/kC.2λ/(k+5)D.2λ/k解析：牛顿环暗环直径公式为Dk＝2√(kλR)，则(Dk+5)²－Dk²＝4(k+5)λR－4kλR＝20λR，代入数据得20λR＝(6.0)²－(4.0)²＝20mm²，故R＝1.0mm/λ。正确答案为无正确选项，但若题目改为“透镜的曲率半径R为多少”，则应选择“1.0mm/λ”。9.某同学用衍射光栅测量单色光的波长。他观察到某条亮纹与中央亮纹之间有3条亮纹，且该亮纹与中央亮纹的距离为1.2mm。若光栅每厘米有5000条刻线，则该单色光的波长为（）A.480nmB.600nmC.720nmD.840nm解析：衍射光栅亮纹公式为dsinθ＝kλ，相邻亮纹间距Δy＝Lλ/d，其中L为光栅到屏距离。代入数据得λ＝Δy•d/L＝1.2×10⁻³m×(1/5000)×10⁵/1m＝600nm。正确答案为B。10.某同学用偏振片观察阳光下的水面反射光。当偏振片的透振方向与反射光方向成30°角时，透射光强度为最大强度的（）A.0.25倍B.0.5倍C.0.75倍D.0.866倍解析：根据马吕斯定律，透射光强度I＝I₀cos²θ，其中θ为偏振片透振方向与反射光偏振方向的夹角。代入θ＝30°得I＝I₀cos²30°＝0.75I₀。正确答案为C。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.某同学用激光笔射向平静水面，入射角为30°，则反射光线与折射光线的夹角为__________。参考答案：120°解析：反射角等于入射角，为30°；折射角根据折射定律sinr＝sini/n＝sin30°/n，若n＝1，则r＝30°，夹角为180°－30°－30°＝120°。2.凸透镜的焦距为10cm，将物体放在距透镜15cm处，则成像距离为__________，成像性质为__________。参考答案：30cm；倒立放大实像解析：u＝15cm，v＝？根据透镜公式1/f＝1/u＋1/v得v＝30cm，且u＞f，成倒立放大实像。3.光的色散现象是由于不同色光在介质中的__________不同造成的，红光的折射率__________紫光（填“大于”“小于”或“等于”）。参考答案：折射率；小于解析：色散源于不同色光折射率不同，红光波长长，折射率小；紫光波长短，折射率大。4.用焦距为10cm的凸透镜和焦距为20cm的凹透镜组成一个透镜组，若物体放在凸透镜前20cm处，则最终成像在凸透镜后__________处。参考答案：60cm解析：凸透镜成像v＝－40cm，凹透镜对凸透镜成像起发散作用，等效焦距为f′＝f₁f₂/(f₁－f₂)＝－6.67cm，最终成像v′＝－20cm，即凸透镜后60cm处。5.牛顿环实验中，若平凸透镜与平板玻璃间存在空气层，则观察到的干涉条纹为__________（填“明纹”或“暗纹”）。参考答案：暗纹解析：空气层厚度变化导致相邻光程差为半波，形成暗纹。6.衍射光栅每毫米有100条刻线，用该光栅观察波长为500nm的单色光，则相邻亮纹的角间距为__________。参考答案：0.015rad解析：d＝10⁻³m/100＝10⁻⁵m，θ＝λ/d＝500×10⁻⁹/10⁻⁵＝0.05rad。7.某同学用偏振片观察自然光，当偏振片旋转180°时，透射光强度变化了__________倍。参考答案：1解析：自然光通过偏振片后强度减半，旋转180°后再次减半，总变化为1倍。8.光的干涉现象中，相干条件是两束光必须满足__________、__________和__________三个条件。参考答案：频率相同、相位差恒定、振动方向相同解析：相干条件是光源满足的三个基本要求。9.某同学用全息照相记录了一张照片，若用λ＝600nm的光照射，则相邻亮纹的间距为__________（假设记录时物距为1m）。参考答案：1.2mm解析：全息照相条纹间距Δx＝λL/d，假设d＝1m，则Δx＝600×10⁻⁹×1/1＝0.6mm。10.某城市新建了一个圆形广场，广场中央竖立着一盏点光源路灯。若路灯下方地面某点的照度恰好是最大照度的40%，则该点与路灯的距离是灯下地面最大照度处距离的__________倍。参考答案：√2解析：照度与距离平方成反比，E/E₀＝0.4，故r/r₀＝√0.4＝0.632。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。参考答案：正确解析：反射定律的三个条件之一。2.凸透镜对光线有发散作用，凹透镜对光线有会聚作用。参考答案：错误解析：凸透镜会聚，凹透镜发散。3.光的衍射现象是光绕过障碍物的现象，只有波长比障碍物尺寸大的光才能发生明显的衍射。参考答案：正确解析：衍射条件之一。4.全息照相记录的是物体光波的全部信息，包括振幅和相位。参考答案：正确解析：全息照相原理。5.光的偏振现象说明光是一种纵波。参考答案：错误解析：偏振说明光是横波。6.牛顿环实验中，若平凸透镜向上移动，则干涉条纹间距变大。参考答案：正确解析：空气层厚度变化导致条纹间距变化。7.衍射光栅的每条刻线宽度对衍射效果没有影响。参考答案：错误解析：刻线宽度影响衍射角。8.自然光通过偏振片后变成线偏振光。参考答案：正确解析：偏振片作用原理。9.光的色散现象会导致白光通过三棱镜后分解成单色光。参考答案：正确解析：色散定义。10.光的干涉现象中，相邻亮纹的间距与光源到屏的距离成正比。参考答案：正确解析：双缝干涉条纹间距公式。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述光的反射定律的内容。参考答案：光的反射定律包括三个内容：（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（2）反射光线和入射光线分居在法线两侧；（3）反射角等于入射角。2.凸透镜成像规律有哪些？参考答案：凸透镜成像规律包括：（1）u＞2f，成倒立缩小实像，v＞f；（2）f＜u＜2f，成倒立放大实像，v＞2f；（3）u＝2f，成倒立等大实像，v＝2f；（4）u＝f，无像；（5）u＜f，成正立放大虚像。3.简述光的色散现象的成因。参考答案：光的色散现象是由于不同色光在介质中的折射率不同造成的。白光通过棱镜时，不同色光偏折角度不同，导致白光分解成单色光。4.简述全息照相的原理。参考答案：全息照相利用光的干涉原理记录和再现物体光波信息。记录时，物光和参考光在感光板上干涉形成条纹，再现时用原参考光照射全息片，光波衍射形成立体图像。5.简述光的衍射现象的特点。参考答案：光的衍射现象的特点包括：（1）光能绕过障碍物传播；（2）衍射条纹是明暗相间的；（3）衍射效果与波长和障碍物尺寸有关，波长越长、障碍物尺寸越小，衍射越明显。6.简述光的偏振现象的成因。参考答案：光的偏振现象是横波特有的现象，说明光波的振动方向是垂直于传播方向的。偏振片通过只允许特定方向的光振动通过，实现光的偏振。7.简述牛顿环实验的原理。参考答案：牛顿环实验利用平凸透镜与平板玻璃间空气层的厚度变化导致光程差变化，形成干涉条纹。空气层厚度变化导致相邻条纹间距变化，可用于测量平凸透镜的曲率半径。8.简述衍射光栅的原理。参考答案：衍射光栅由大量平行刻线组成，当光通过刻线时发生衍射，多束衍射光干涉形成亮纹。亮纹位置由dsinθ＝kλ决定，可用于测量光波长。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某同学用激光笔射向平静水面，入射角为30°，测得反射光线与折射光线的夹角为120°。若他用该激光笔射向玻璃砖，入射角仍为30°，测得折射角为22°。求玻璃砖的折射率。参考答案：玻璃砖折射率n＝sini/sinr＝sin30°/sin22°＝1.0/0.374≈2.67。2.某同学用焦距为10cm的凸透镜和焦距为20cm的凹透镜组成一个透镜组，物体放在凸透镜前20cm处，求最终成像位置。参考答案：凸透镜成像v₁＝－40cm，凹透镜对凸透镜成像起发散作用，等效焦距f′＝f₁f₂/(f₁－f₂)＝－6.67cm，最终成像v′＝－20cm，即凸透镜后60cm处。3.某同学用衍射光栅测量单色光的波长。他观察到某条亮纹与中央亮纹之间有3条亮纹，且该亮纹与中央亮纹的距离为1.2mm。若光栅每厘米有5000条刻线，求该单色光的波长。参考答案：相邻亮纹间距Δy＝1.2×10⁻³m/3＝0.4×10⁻³m，光栅常数d＝10⁻³m/5000＝2×10⁻⁶m，λ＝Δy•d/L＝0.4×10⁻³m×2×10⁻⁶m/1m＝800nm。4.某同学用偏振片观察阳光下的水面反射光。当偏振片的透振方向与反射光方向成30°角时，透射光强度为最大强度的0.75倍。求反射光的偏振度。参考答案：反射光偏振度P＝(I/I₀－1)/(1－I/I₀)＝(0.75－1)/(1－0.75)＝－2。5.某同学用牛顿环装置测量平凸透镜的曲率半径。他观察到第k圈暗环的直径为4.0mm，第k+5圈暗环的直径为6.0mm。若用λ＝600nm的光照射，求透镜的曲率半径。参考答案：Dk²＝4kλR，D(k+5)²＝4(k+5)λR，D(k+5)²－Dk²＝20λR＝(6.0)²－(4.0)²＝20mm²，故R＝1.0mm/λ＝1.67m。6.某城市新建了一个圆形广场，广场中央竖立着一盏点光源路灯。若路灯下方地面某点的照度恰好是最大照度的40%，求该点与路灯的距离是灯下地面最大照度处距离的多少倍。参考答案：照度与距离平方成反比，E/E₀＝0.4，故r/r₀＝√0.4＝0.632。7.某同学用全息照相记录了一张照片，若用λ＝600nm的光照射，相邻亮纹的间距为1.2mm。求全息照相记录时物距为1m时的光栅常数。参考答案：全息照相条纹间距Δx＝λL/d，d＝λL/Δx＝600×10⁻⁹×1/1.2×10⁻³＝0.5mm。8.某同学用偏振片观察阳光下的水面反射光。当偏振片的透振方向与反射光方向成30°角时，透射光强度为最大强度的0.75倍。求反射光的偏振度。参考答案：反射光偏振度P＝(I/I₀－1)/(1－I/I₀)＝(0.75－1)/(1－0.75)＝－2。六、论述题（本大题共11小题，每小题2分，共22分）1.论述光的干涉现象的成因和条件。参考答案：光的干涉现象是两列光波叠加时发生振动加强或减弱的现象。成因是光波的叠加，条件包括：（1）频率相同；（2）相位差恒定；（3）振动方向相同或平行。相干光源满足这些条件时，会发生稳定的干涉现象。2.论述凸透镜成像的规律和应用。参考答案：凸透镜成像规律包括：（1）u＞2f，成倒立缩小实像，v＞f；（2）f＜u＜2f，成倒立放大实像，v＞2f；（3）u＝2f，成倒立等大实像，v＝2f；（4）u＝f，无像；（5）u＜f，成正立放大虚像。应用包括照相机、投影仪、放大镜等。3.论述光的色散现象的成因和应用。参考答案：光的色散现象是由于不同色光在介质中的折射率不同造成的。成因是色光波长不同导致折射率不同。应用包括光谱分析、棱镜光谱仪、雨后彩虹等。4.论述全息照相的原理和应用。参考答案：全息照相利用光的干涉原理记录和再现物体光波信息。记录时，物光和参考光在感光板上干涉形成条纹，再现时用原参考光照射全息片，光波衍射形成立体图像。应用包括全息防伪、全息显示、全息存储等。5.论述光的衍射现象的特点和应用。参考答案：光的衍射现象是光绕过障碍物传播的现象，特点包括：（1）光能绕过障碍物传播；（2）衍射条纹是明暗相间的；（3）衍射效果与波长和障碍物尺寸有关。应用包括衍射光栅、衍射透镜、衍射防伪等。6.论述光的偏振现象的成因和应用。参考答案：光的偏振现象是横波特有的现象，成因是光波的振动方向垂直于传播方向。偏振片通过只允许特定方向的光振动通过，实现光的偏振。应用包括偏振眼镜、液晶显示器、立体电影等。7.论述牛顿环实验的原理和应用。参考答案：牛顿环实验利用平凸透镜与平板玻璃间空气层的厚度变化导致光程差变化，形成干涉条纹。原理是空气层厚度变化导致相邻条纹间距变化。应用包括测量平凸透镜的曲率半径、检验光学元件的平整度等。8.论述衍射光栅的原理和应用。参考答案：衍射光栅由大量平行刻线组成，当光通过刻线时发生衍射，多束衍射光干涉形成亮纹。原理是dsinθ＝kλ。应用包括测量光波长、光谱分析、光通信等。9.论述光的干涉和衍射现象的关系。参考答案：光的干涉和衍射都是光的波动性表现，干涉是两列光波叠加的结果，衍射是光绕过障碍物传播的结果。两者共同证明光具有波动性，干涉条纹的间距受衍射限制，衍射光栅利用干涉和衍射原理实现分光。10.论述光的偏振现象与横波的关系。参考答案：光的偏振现象是横波特有的现象，说明光波的振动方向垂直于传播方向。纵波无法发生偏振现象。偏振现象证明光是一种横波，与机械波不同。11.论述全息照相与普通照相的区别。参考答案：全息照相与普通照相的区别在于：（1）全息照相记录的是物体光波的全部信息，包括振幅和相位，普通照相只记录光强；（2）全息照相是三维图像，普通照相是二维图像；（3）全息照相需要参考光照射才能观察，普通照相直接观察。12.论述光的波动性和粒子性的统一。参考答案：光的波动性和粒子性是光的二象性表现。波动性表现为干涉、衍射等现象，粒子性表现为光电效应、康普顿效应等现象。波粒二象性是量子力学的核心概念，光既具有波动性又具有粒子性，取决于观察方式。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.D4.C5.C6.C7.A8.D9.B10.C二、填空题1.120°12.30cm；倒立放大实像13.折射率；小于14.60cm15.暗纹2.600nm17.118.频率相同、相位差恒定、振动方向相同19.1.2mm3.√2三、判断题1.√22.×23.√24.√25.×26.√27.×28.√29.√30.√四、简答题1.光的反射定律包括三个内容：（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（2）反射光线和入射光线分居在法线两侧；（3）反射角等于入射角。2.凸透镜成像规律包括：（1）u＞2f，成倒立缩小实像，v＞f；（2）f＜u＜2f，成倒立放大实像，v＞2f；（3）u＝2f，成倒立等大实像，v＝2f；（4）u＝f，无像；（5）u＜f，成正立放大虚像。3.光的色散现象是由于不同色光在介质中的折射率不同造成的。白光通过棱镜时，不同色光偏折角度不同，导致白光分解成单色光。4.全息照相利用光的干涉原理记录和再现物体光波信息。记录时，物光和参考光在感光板上干涉形成条纹，再现时用原参考光照射全息片，光波衍射形成立体图像。5.光的衍射现象的特点包括：（1）光能绕过障碍物传播；（2）衍射条纹是明暗相间的；（3）衍射效果与波长和障碍物尺寸有关，波长越长、障碍物尺寸越小，衍射越明显。6.光的偏振现象是横波特有的现象，成因是光波的振动方向垂直于传播方向。偏振片通过只允许特定方向的光振动通过，实现光的偏振。7.牛顿环实验利用平凸透镜与平板玻璃间空气层的厚度变化导致光程差变化，形成干涉条纹。空气层厚度变化导致相邻条纹间距变化，可用于测量平凸透镜的曲率半径。8.衍射光栅由大量平行刻线组成，当光通过刻线时发生衍射，多束衍射光干涉形成亮纹。亮纹位置由dsinθ＝kλ决定，可用于测量光波长。五、应用题1.玻璃砖折射率n＝sini/sinr＝sin30°/sin22°＝1.0/0.374≈2.67。2.凸透镜成像v₁＝－40cm，凹透镜对凸透镜成像起发散作用，等效焦距f′＝f₁f₂/(f₁－f₂)＝－6.67cm，最终成像v′＝－20cm，即凸透镜后60cm处。3.相邻亮纹间距Δy＝1.2×10⁻³m/3＝0.4×10⁻³m，光栅常数d＝10⁻³m/5000＝2×10⁻⁶m，λ＝Δy•d/L＝0.4×10⁻³m×2×10⁻⁶m/1m＝800nm。4.反射光偏振度P＝(I/I₀－1)/(1－I/I₀)＝(0.75－1)/(1－0.75)＝－2。5.牛顿环直径公式Dk²＝4kλR，D(k+5)²－Dk²＝20λR＝(6.0)²－(4.0)²＝20mm²，故R＝1.0mm/λ＝1.67m。6.照度与距离平方成反比，E/E₀＝0.4，故r/r₀＝√0.4＝0.632。7.全息照相条纹间距Δx＝λL/d，d＝λL/Δx＝600×10⁻⁹×1/1.2×10⁻³＝0.5mm。8.反射光偏振度P＝(I/I₀－1)/(1－I/I₀)＝(0.75－1)/(1－0.75)＝－2。六、论述题1.光的干涉现象是两列光波叠加时发生振动加强或减弱的现象。成因是光波的叠加，条件包