2025-2026年陕西省北师大版高三物理上册第5章光学实验练习题

2025-2026年陕西省北师大版高三物理上册第5章光学实验练习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在进行“测量玻璃砖的折射率”实验时，某同学用铅笔在白纸上画出直角三角形ABC，其中∠A=30°，∠B=60°，∠C=90°。当入射光线从空气射向玻璃砖的AB边时，入射角为30°，折射角为15°。该同学用量角器测量折射光线与AC边的夹角，发现测量值为75°。下列说法正确的是（）A.该同学测量折射角时可能存在误差，实际折射角应为15°B.若入射角增大，折射角一定增大C.该实验中玻璃砖的折射率n=√3/2D.实验中若使用不同颜色的光，测得的折射率可能不同2.在“探究光的反射规律”实验中，某同学将平面镜放置在水平桌面上，用激光笔射向镜面，观察到反射光线。实验过程中，该同学将入射光线与镜面的夹角从30°逐渐减小到0°，同时观察反射光线的位置变化。下列现象描述正确的是（）A.入射角减小，反射角先增大后减小B.当入射角为0°时，反射光线与入射光线重合C.实验中若将平面镜旋转10°，反射光线将旋转20°D.反射光线与入射光线一定在同一平面内3.在“测量凸透镜的焦距”实验中，某同学使用焦距约为10cm的凸透镜进行实验。实验步骤如下：①将凸透镜正对太阳光，移动透镜直到地面上出现最小最亮的光斑；②将蜡烛、凸透镜和光屏依次放置在光具座上，调整三者高度使主光轴重合；③移动蜡烛和光屏，使光屏上出现清晰的烛焰像。下列说法正确的是（）A.步骤①中测得的光斑距离透镜10cm，则凸透镜的焦距为10cmB.步骤②中若蜡烛与凸透镜距离小于10cm，光屏上一定能出现清晰的像C.步骤③中若烛焰在光屏上成倒立放大的实像，则蜡烛与凸透镜的距离大于20cmD.实验中若将凸透镜换成凹透镜，光屏上无法出现清晰的像4.在“观察光的色散”实验中，某同学用三棱镜将白光分解成彩色光带。实验过程中，该同学发现紫光的偏折程度最大，红光的偏折程度最小。下列解释正确的是（）A.紫光的波长比红光长B.紫光在玻璃中的传播速度比红光快C.不同色光通过三棱镜时，偏折程度与色光频率成正比D.实验中若用黑纸遮挡三棱镜的一侧，光带将消失5.在“探究光的衍射现象”实验中，某同学使用单缝和双缝进行实验。实验过程中，该同学发现当单缝宽度与光的波长接近时，屏幕上出现明暗相间的条纹。下列说法正确的是（）A.单缝宽度越大，衍射现象越明显B.双缝间距越小，干涉条纹间距越大C.衍射和干涉都是光的波动性表现D.实验中若将单缝换成圆孔，屏幕上出现的是圆形光环6.在“测量玻璃的临界角”实验中，某同学将半圆形玻璃砖放置在水平桌面上，用激光笔从圆心O沿半径射向玻璃砖的直边AB。实验过程中，该同学逐渐增大入射角，观察到折射光线和反射光线逐渐靠近。当入射角达到某一角度时，折射光线消失，只有反射光线。下列说法正确的是（）A.该实验中测得的临界角等于90°B.若玻璃砖折射率为n，则临界角sinθ=nC.实验中若将激光笔从圆心O沿半径射向玻璃砖的曲边AC，一定能观察到折射光线D.临界角是全反射的临界条件，与光的波长无关7.在“观察全息照相”实验中，某同学使用激光器、全息底片和物体进行实验。实验过程中，该同学发现当激光器功率较小时，无法记录到清晰的干涉条纹。下列说法正确的是（）A.全息照相记录的是光的振幅信息B.激光器功率过小会导致干涉条纹对比度降低C.全息照相的原理是光的衍射D.全息照片的观察需要使用特定的激光器8.在“探究光纤通信原理”实验中，某同学使用塑料光纤进行实验。实验过程中，该同学发现当光纤弯曲角度过大时，光线无法从另一端射出。下列说法正确的是（）A.光纤通信利用的是光的反射原理B.光纤弯曲角度过大时，入射角小于临界角C.光纤通信的带宽与光纤直径成正比D.光纤通信的原理是光的色散9.在“观察偏振现象”实验中，某同学使用偏振片和光源进行实验。实验过程中，该同学发现当两个偏振片的偏振方向垂直时，屏幕上出现较暗的光。下列说法正确的是（）A.自然光通过偏振片后变成线偏振光B.偏振现象是光的粒子性表现C.实验中若将其中一个偏振片旋转90°，屏幕上出现较亮的光D.偏振现象说明光是一种横波10.在“测量棱镜的色散角”实验中，某同学使用等腰直角棱镜进行实验。实验过程中，该同学发现当白光垂直射向棱镜的直角边时，光屏上出现彩色光带。下列说法正确的是（）A.色散角是棱镜出射光线与入射光线的夹角B.等腰直角棱镜的色散角等于60°C.若棱镜折射率为n，则色散角θ=arcsin(n)D.色散现象是光的干涉表现二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在“测量玻璃砖的折射率”实验中，某同学用铅笔在白纸上画出直角三角形ABC，其中∠A=30°，∠B=60°，∠C=90°。当入射光线从空气射向玻璃砖的AB边时，入射角为30°，折射角为15°。该同学用量角器测量折射光线与AC边的夹角，发现测量值为75°。则该实验中玻璃砖的折射率n=________。2.在“探究光的反射规律”实验中，某同学将平面镜放置在水平桌面上，用激光笔射向镜面，观察到反射光线。实验过程中，该同学将入射光线与镜面的夹角从30°逐渐减小到0°，同时观察反射光线的位置变化。则当入射角为15°时，反射光线与入射光线的夹角为________。3.在“测量凸透镜的焦距”实验中，某同学使用焦距约为10cm的凸透镜进行实验。实验步骤如下：①将凸透镜正对太阳光，移动透镜直到地面上出现最小最亮的光斑；②将蜡烛、凸透镜和光屏依次放置在光具座上，调整三者高度使主光轴重合；③移动蜡烛和光屏，使光屏上出现清晰的烛焰像。则步骤③中若烛焰在光屏上成倒立缩小的实像，则蜡烛与凸透镜的距离应大于________cm。4.在“观察光的色散”实验中，某同学用三棱镜将白光分解成彩色光带。实验过程中，该同学发现紫光的偏折程度最大，红光的偏折程度最小。则若三棱镜材料折射率为n，则紫光在玻璃中的传播速度v紫=________c。5.在“探究光的衍射现象”实验中，某同学使用单缝和双缝进行实验。实验过程中，该同学发现当单缝宽度与光的波长接近时，屏幕上出现明暗相间的条纹。则若单缝宽度从1mm减小到0.1mm，衍射现象将________（填“更明显”或“更不明显”）。6.在“测量玻璃的临界角”实验中，某同学将半圆形玻璃砖放置在水平桌面上，用激光笔从圆心O沿半径射向玻璃砖的直边AB。实验过程中，该同学逐渐增大入射角，观察到折射光线和反射光线逐渐靠近。当入射角达到某一角度时，折射光线消失，只有反射光线。则若玻璃砖折射率为n，则临界角θ=________。7.在“观察全息照相”实验中，某同学使用激光器、全息底片和物体进行实验。实验过程中，该同学发现当激光器功率较小时，无法记录到清晰的干涉条纹。则全息照相记录的是光的________信息。8.在“探究光纤通信原理”实验中，某同学使用塑料光纤进行实验。实验过程中，该同学发现当光纤弯曲角度过大时，光线无法从另一端射出。则光纤通信利用的是光的________原理。9.在“观察偏振现象”实验中，某同学使用偏振片和光源进行实验。实验过程中，该同学发现当两个偏振片的偏振方向垂直时，屏幕上出现较暗的光。则偏振现象说明光是一种________波。10.在“测量棱镜的色散角”实验中，某同学使用等腰直角棱镜进行实验。实验过程中，该同学发现当白光垂直射向棱镜的直角边时，光屏上出现彩色光带。则若棱镜折射率为n，则色散角θ=________。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在“测量玻璃砖的折射率”实验中，若入射光线与玻璃砖表面不垂直，则测得的折射率会偏大。（）2.在“探究光的反射规律”实验中，反射光线与入射光线一定在同一平面内。（）3.在“测量凸透镜的焦距”实验中，若蜡烛与凸透镜距离大于2f，光屏上出现倒立缩小的实像。（）4.在“观察光的色散”实验中，紫光的波长比红光长。（）5.在“探究光的衍射现象”实验中，单缝宽度越大，衍射现象越明显。（）6.在“测量玻璃的临界角”实验中，临界角是全反射的临界条件，与光的波长无关。（）7.在“观察全息照相”实验中，全息照相记录的是光的振幅信息。（）8.在“探究光纤通信原理”实验中，光纤通信的带宽与光纤直径成正比。（）9.在“观察偏振现象”实验中，偏振现象是光的粒子性表现。（）10.在“测量棱镜的色散角”实验中，色散角是棱镜出射光线与入射光线的夹角。（）四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述“测量玻璃砖的折射率”实验的原理和步骤。2.简述“探究光的反射规律”实验的步骤和注意事项。3.简述“测量凸透镜的焦距”实验的原理和步骤。4.简述“观察光的色散”实验的原理和现象。5.简述“探究光的衍射现象”实验的原理和现象。6.简述“测量玻璃的临界角”实验的原理和步骤。7.简述“观察全息照相”实验的原理和现象。8.简述“观察偏振现象”实验的原理和现象。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.在“测量玻璃砖的折射率”实验中，某同学用铅笔在白纸上画出直角三角形ABC，其中∠A=30°，∠B=60°，∠C=90°。当入射光线从空气射向玻璃砖的AB边时，入射角为30°，折射角为15°。该同学用量角器测量折射光线与AC边的夹角，发现测量值为75°。求该实验中玻璃砖的折射率。2.在“探究光的反射规律”实验中，某同学将平面镜放置在水平桌面上，用激光笔射向镜面，观察到反射光线。实验过程中，该同学将入射光线与镜面的夹角从30°逐渐减小到0°，同时观察反射光线的位置变化。求当入射角为15°时，反射光线与入射光线的夹角。3.在“测量凸透镜的焦距”实验中，某同学使用焦距约为10cm的凸透镜进行实验。实验步骤如下：①将凸透镜正对太阳光，移动透镜直到地面上出现最小最亮的光斑；②将蜡烛、凸透镜和光屏依次放置在光具座上，调整三者高度使主光轴重合；③移动蜡烛和光屏，使光屏上出现清晰的烛焰像。求步骤③中若烛焰在光屏上成倒立放大的实像，则蜡烛与凸透镜的距离应大于多少厘米。4.在“观察光的色散”实验中，某同学用三棱镜将白光分解成彩色光带。实验过程中，该同学发现紫光的偏折程度最大，红光的偏折程度最小。求若三棱镜材料折射率为n，则紫光在玻璃中的传播速度v紫是多少。5.在“探究光的衍射现象”实验中，某同学使用单缝和双缝进行实验。实验过程中，该同学发现当单缝宽度与光的波长接近时，屏幕上出现明暗相间的条纹。求若单缝宽度从1mm减小到0.1mm，衍射现象将如何变化。6.在“测量玻璃的临界角”实验中，某同学将半圆形玻璃砖放置在水平桌面上，用激光笔从圆心O沿半径射向玻璃砖的直边AB。实验过程中，该同学逐渐增大入射角，观察到折射光线和反射光线逐渐靠近。当入射角达到某一角度时，折射光线消失，只有反射光线。求若玻璃砖折射率为n，则临界角θ是多少。7.在“观察全息照相”实验中，某同学使用激光器、全息底片和物体进行实验。实验过程中，该同学发现当激光器功率较小时，无法记录到清晰的干涉条纹。求全息照相记录的是光的什么信息。8.在“探究光纤通信原理”实验中，某同学使用塑料光纤进行实验。实验过程中，该同学发现当光纤弯曲角度过大时，光线无法从另一端射出。求光纤通信利用的是什么原理。六、案例分析题（本大题共9小题，每小题2分，共18分）1.某同学在进行“测量玻璃砖的折射率”实验时，发现测得的折射率与理论值偏差较大。分析可能的原因。2.某同学在进行“探究光的反射规律”实验时，发现反射光线与入射光线不共面。分析可能的原因。3.某同学在进行“测量凸透镜的焦距”实验时，发现无法在光屏上得到清晰的像。分析可能的原因。4.某同学在进行“观察光的色散”实验时，发现彩色光带不清晰。分析可能的原因。5.某同学在进行“探究光的衍射现象”实验时，发现屏幕上没有出现明暗相间的条纹。分析可能的原因。6.某同学在进行“测量玻璃的临界角”实验时，发现无法观察到全反射现象。分析可能的原因。7.某同学在进行“观察全息照相”实验时，发现无法记录到清晰的干涉条纹。分析可能的原因。8.某同学在进行“探究光纤通信原理”实验时，发现光线无法从光纤另一端射出。分析可能的原因。9.某同学在进行“观察偏振现象”实验时，发现屏幕上出现较亮的光。分析可能的原因。七、论述题（本大题共11小题，每小题2分，共22分）1.论述光的反射和折射现象的异同点。2.论述凸透镜成像的规律和应用。3.论述光的色散现象的原理和应用。4.论述光的衍射现象的原理和应用。5.论述全反射现象的原理和应用。6.论述偏振现象的原理和应用。7.论述光纤通信的原理和优势。8.论述全息照相的原理和应用。9.论述光的波动性和粒子性的关系。10.论述光学实验在科学研究和日常生活中的应用。11.论述未来光学技术的发展趋势。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A解析：该同学测量折射光线与AC边的夹角为75°，则实际折射角为90°-75°=15°，与理论值一致，故A错误；B正确；C错误；D正确。2.B解析：根据光的反射定律，反射角等于入射角，故A错误；当入射角为0°时，反射光线与入射光线重合，故B正确；C错误；根据光的反射定律，反射光线与入射光线一定在同一平面内，故D错误。3.D解析：步骤①中测得的光斑距离透镜不一定是焦距，故A错误；B错误；C错误；D正确。4.C解析：根据光的色散规律，紫光的频率比红光高，故A错误；B错误；C正确；D错误。5.C解析：单缝宽度越大，衍射现象越不明显，故A错误；B错误；C正确；D错误。6.B解析：临界角是全反射的临界条件，与光的波长有关，故A错误；B正确；C错误；D错误。7.B解析：全息照相记录的是光的相位信息，故A错误；B正确；C错误；D错误。8.A解析：光纤通信利用的是光的反射原理，故A正确；B错误；C错误；D错误。9.D解析：偏振现象说明光是一种横波，故A错误；B错误；C错误；D正确。10.A解析：色散角是棱镜出射光线与入射光线的夹角，故A正确；B错误；C错误；D错误。二、填空题1.√3/2解析：根据折射定律，n=sin30°/sin15°=√3/2。2.30°解析：根据光的反射定律，反射角等于入射角，故当入射角为15°时，反射光线与入射光线的夹角为30°。3.20解析：根据凸透镜成像规律，当烛焰在光屏上成倒立缩小的实像时，蜡烛与凸透镜的距离应大于2f，即大于20cm。4.c/n解析：根据折射定律，v=c/n，故紫光在玻璃中的传播速度v紫=c/n。5.更明显解析：当单缝宽度与光的波长接近时，衍射现象越明显，故单缝宽度从1mm减小到0.1mm，衍射现象将更明显。6.arcsin(n)解析：根据折射定律，sinθ=n，故临界角θ=arcsin(n)。7.相位解析：全息照相记录的是光的相位信息。8.反射解析：光纤通信利用的是光的反射原理。9.横解析：偏振现象说明光是一种横波。10.arcsin(n)解析：根据折射定律，sinθ=n，故色散角θ=arcsin(n)。三、判断题1.√解析：若入射光线与玻璃砖表面不垂直，则测得的入射角和折射角都会偏大，导致测得的折射率偏大。2.√解析：根据光的反射定律，反射光线与入射光线一定在同一平面内。3.√解析：根据凸透镜成像规律，当烛焰在光屏上成倒立缩小的实像时，蜡烛与凸透镜的距离应大于2f。4.×解析：紫光的波长比红光短。5.×解析：当单缝宽度与光的波长接近时，衍射现象越明显。6.√解析：临界角是全反射的临界条件，与光的波长有关。7.×解析：全息照相记录的是光的相位信息。8.×解析：光纤通信的带宽与光纤直径无关。9.×解析：偏振现象是光的波动性表现。10.√解析：色散角是棱镜出射光线与入射光线的夹角。四、简答题1.原理：光的折射定律，即入射角正弦与折射角正弦之比等于常数。步骤：①画出直角三角形ABC；②用激光笔射向AB边，测量入射角和折射角；③计算折射率。2.步骤：①将平面镜放置在水平桌面上；②用激光笔射向镜面；③测量入射角和反射角；④验证反射角等于入射角。注意事项：入射光线和反射光线应在同一平面内。3.原理：凸透镜成像规律，即物距与像距之比等于焦距倒数。步骤：①将凸透镜正对太阳光；②移动透镜直到地面上出现最小最亮的光斑；③将蜡烛、凸透镜和光屏依次放置在光具座上；④调整三者高度使主光轴重合；⑤移动蜡烛和光屏，使光屏上出现清晰的像；⑥测量物距和像距，计算焦距。4.原理：光的色散规律，即不同色光在介质中的折射率不同。现象：白光通过三棱镜后分解成彩色光带，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小。5.原理：光的衍射规律，即光绕过障碍物传播的现象。现象：当单缝宽度与光的波长接近时，屏幕上出现明暗相间的条纹。6.原理：全反射规律，即光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时发生全反射。步骤：①将半圆形玻璃砖放置在水平桌面上；②用激光笔从圆心O沿半径射向玻璃砖的直边AB；③逐渐增大入射角；④观察折射光线和反射光线的变化；⑤当入射角达到某一角度时，折射光线消失，只有反射光线。7.原理：光的干涉规律，即两列光波叠加时发生干涉现象。现象：当激光器功率较小时，无法记录到清晰的干涉条纹。8.原理：全反射规律，即光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时发生全反射。现象：当光纤弯曲角度过大时，光线无法从另一端射出。五、应用题1.解：根据折射定律，n=sin30°/sin15°=√3/2。2.解：根据光的反射定律，反射角等于入射角，故当入射角为15°时，反射光线与入射光线的夹角为30°。3.解：根据凸透镜成像规律，当烛焰在光屏上成倒立放大的实像时，蜡烛与凸透镜的距离应大于2f，即大于20cm。4.解：根据折射定律，v=c/n，故紫光在玻璃中的传播速度v紫=c/n。5.解：当单缝宽度与光的波长接近时，衍射现象越明显，故单缝宽度从1mm减小到0.1mm，衍射现象将更明显。6.解：根据折射定律，sinθ=n，故临界角θ=arcsin(n)。7.解：全息照相记录的是光的相位信息。8.解：光纤通信利用的是光的反射原理。六、案例分析题1.可能原因：入射光线