新高考物理一轮复习单元测试第十四章 光学 电磁波（测试）（解析版）

第十四章光学电磁波测试卷（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．物理学知识在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）A．3D电影是利用了光的偏振现象B．肥皂膜看起来常常是彩色的，这是光的衍射现象C．测量体温时使用的测温枪探测的是可见光D．手机屏贴有钢化膜，屏幕射出的光线，经过钢化膜后，频率将会发生变化【答案】A【详解】A．3D电影是利用了光的偏振现象，故A正确；B．肥皂膜看起来常常是彩色的，这是光的干涉现象，故B错误；C．测量体温时使用的测温枪探测的是红外线，故C错误；D．手机屏贴有钢化膜，屏幕射出的光线，经过钢化膜后，频率不会发生变化，故D错误。故选A。2．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SKIPIF1<0，当不加液体时光刻胶的曝光波长为SKIPIF1<0，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【答案】D【详解】D．紫外线在液体中的波长SKIPIF1<0故D正确；A．紫外线进入液体频率不变，根据SKIPIF1<0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SKIPIF1<0距离，在真空中的时间SKIPIF1<0在液体中所需的时间SKIPIF1<0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。3．大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅磅而著名，下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，但当白光照在翅膀的鳞片上时，会在其一系列薄薄的鳞片上反射，反射光彼此干涉，从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是（）A．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象B．闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中的波长的二分之一的整数倍C．闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中的波长的四分之一的奇数倍D．除蓝光外的其他色光，在大蓝闪蝶的翅膀上不发生干涉【答案】B【详解】A．闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的薄膜干涉现象，A错误；BC．根据薄膜干涉的规律，干涉加强区域有SKIPIF1<0（n=1，2，3…）解得SKIPIF1<0n=1，2，3…，B正确，C错误；D．大蓝闪蝶翅膀的鳞片上各个地方的厚度不确定是否满足其它色光的干涉条件，除蓝光外的其他色光，亦有可能在大蓝闪蝶的翅膀上发生干涉，D错误。故选B。4．如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。SKIPIF1<0时开关S打到b端，SKIPIF1<0时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（）

A．LC回路的周期为SKIPIF1<0B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C．SKIPIF1<0时线圈中电场能最大D．SKIPIF1<0时回路中电流沿顺时针方向【答案】A【详解】A．在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，SKIPIF1<0时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时经历了充放电各一次，故LC回路的周期为SKIPIF1<0，故A正确；B．根据LC振荡电路的充放电规律可知，电容放电完毕时，回路中的电流最大，磁场能最大，电场能最小，故B错误；CD．根据SKIPIF1<0可知此时电容器逆时针放电结束，回路中逆时针的电流最大，磁场能最大，电场能最小，故CD错误。故选A。5．某卡片由内外两层胶合而成，内层为黑色塑料，外层为透明、硬质塑料。由于两层间左下角张开进入空气，在激光照射下仔细观察会看到明暗相间的条纹（如图1所示）。已知任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄厚度差恒定。现对卡片左下角施加压力F，如图2所示。下列选项正确的是（）

A．条纹变疏，且向右上方移动 B．条纹变疏，且向左下方移动C．条纹变密，且向左下方移动 D．条纹变密，且向右上方移动【答案】B【详解】内外两层间形成空气劈尖，光线在空气膜的上下表面反射，并发生干涉，形成明暗相间的条纹，设空气膜顶角为SKIPIF1<0，两相邻亮条纹的间距为SKIPIF1<0，如图所示，两处光的路程差分别为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0由SKIPIF1<0得SKIPIF1<0由几何关系得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0当用力按压左下角时，SKIPIF1<0角减小，SKIPIF1<0增大，条纹变疏。又任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，可知条纹向左下方移动。故选B。

6．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在薄膜中的波长，用λ0表示此红外线在真空中的波长，则灯泡所镀薄膜的厚度最小应为（）A．SKIPIF1<0λ0 B．SKIPIF1<0λ C．SKIPIF1<0λ D．SKIPIF1<0λ0【答案】B【详解】要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线，即要使从灯泡薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，且相互抵消，设灯泡所镀薄膜的厚度为d，则2d=SKIPIF1<0解得d=SKIPIF1<0故选B。7．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，SKIPIF1<0点为圆心，SKIPIF1<0为直径SKIPIF1<0的垂线，足够大的光屏SKIPIF1<0紧靠玻璃右侧且垂直于SKIPIF1<0。由SKIPIF1<0、SKIPIF1<0两种单色光组成的一束光沿半径方向射向SKIPIF1<0点，入射光线与SKIPIF1<0夹角SKIPIF1<0较小时，光屏SKIPIF1<0区域出现两个光斑，逐渐增大SKIPIF1<0角，当SKIPIF1<0时，光屏SKIPIF1<0区域SKIPIF1<0光的光斑消失，继续增大SKIPIF1<0角，当SKIPIF1<0时，光屏SKIPIF1<0区域SKIPIF1<0光的光斑消失，则（）

A．玻璃砖对SKIPIF1<0光的折射率比对SKIPIF1<0光的小B．SKIPIF1<0光在玻璃砖中传播速度比SKIPIF1<0光的大C．SKIPIF1<0时，光屏上只有1个光斑D．SKIPIF1<0时，光屏上只有1个光斑【答案】C【详解】A．对A光SKIPIF1<0对B光SKIPIF1<0又因为SKIPIF1<0故而玻璃砖对A光的折射率比玻璃砖对B光的折射率大，故A错误；B．由SKIPIF1<0可知，A光在玻璃砖中的传播速度更小，故B错误；CD．当入射角满足SKIPIF1<0时，A、B两种光均为达到全反射临界角，光屏上有两个光斑；当入射角满足SKIPIF1<0时，A光已经发生全反射，B光未发生全反射，光屏上有一个光斑；当入射角满足SKIPIF1<0时，A，B两种光均已发生全反射，光屏上没有光斑。故C正确，D错误。故选C。8．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼，严重影响行车安全。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与对面灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施可行的是（）A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上SKIPIF1<0，车灯玻璃的透振方向是斜向左上SKIPIF1<0D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上SKIPIF1<0【答案】D【详解】A．若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的光经物体反射后将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，A错误；B．若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼，B错误；C．若前窗玻璃透振方向是斜向右上SKIPIF1<0，车灯玻璃的透振方向是斜向左上SKIPIF1<0，则车灯发出的光经物体反射后无法透进本车车窗内，却可以透进对面车的车窗内，C错误；D．若前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上SKIPIF1<0，则车灯发出的光经物体反射后可以透进本车车窗内，且不可以透进对面车的车窗内，D正确。故选D。9．一种“光开关”的核心区如图中虚线框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚线框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同的均匀介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”。已知棱镜对a光的折射率为1.5。下列说法正确的是（）

A．单色光a在棱镜中的波长是在真空中的波长的1.5倍B．若a光能通过两块棱镜，则出射光线可能不平行于入射光aC．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，则有可能实现“开”功能D．若充入的介质相对棱镜是光密介质，则有可能实现“关”功能【答案】BC【详解】A．由光在介质中的速度与折射率的关系SKIPIF1<0，速度与波长的关系SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0可知c和频率f不变，波长变为在真空中的SKIPIF1<0倍，A错误；B．如果充入的介质折射率与棱镜相同，则传播方向一定不改变，如果充入的介质折射率与棱镜不相同，则传播方向一定改变，因此若a光能通过两块棱镜，则出射光线可能不平行于入射光a，B正确；C．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，单色光a在1的斜边有可能不发生全反射，则有可能实现“开”功能，C正确；D．若充入的介质相对棱镜是光密介质，单色光a由光疏到光密，不会发生全反射，一定会进入2区域，则没有可能实现“关”功能，D错误。故选BC。10．如图所示为虹和霓形成的简化模型：空中的水滴可简化为球形，太阳光射入后，在水滴内经过若干次折射和反射后射出，下列说法中正确的是（）

A．光线a、b可能分别为红光和紫光B．光线c、d可能分别为红光和紫光C．人看到空中的虹红光在顶端，紫光在底端D．人看到空中的霓红光在顶端，紫光在底端【答案】BC【详解】AC．虹形成的原理如图所示

因为a光折射率大于b光折射率，所以a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光的波长，所以a光为紫光，b光为红光，人看到空中的虹红光在顶端，紫光在底端，故A错误，C正确；BD．同理可知因为d光折射率大于c光折射率，所以d光的频率大于c光的频率，d光的波长小于c光的波长，所以d光为紫光，c光为红光，人看到空中的霓紫光在顶端，红光在底端。故B正确，D错误。故选BC。11．1801年，英国物理学家托马斯·杨完成了著名的双缝干涉实验。如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，单缝SKIPIF1<0、屏上的SKIPIF1<0点均位于双缝SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的中垂线上。已知入射光在真空中的波长为SKIPIF1<0，双缝SKIPIF1<0和SKIPIF1<0到P点的距离分别为SKIPIF1<0，若P点是暗条纹的中心，改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图上所示变为乙图下所示，下列说法中正确的是（）

A．若所改变实验条件为由a光换为b光，a光能使某种金属发生光电效应，则b光也能使该金属发生光电效应B．所改变实验条件可能为增大双缝SKIPIF1<0和SKIPIF1<0之间的距离C．实验时可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹D．SKIPIF1<0（n为整数）【答案】AB【详解】B．条纹间距公式SKIPIF1<0，D为双缝与光屏之间距离，d为双缝之间距离，SKIPIF1<0为光的波长，条纹间距变窄有以下情况：D变小；d增大；SKIPIF1<0变小，B正确；A．若所改变实验条件为由a光换为b光，则SKIPIF1<0，则a光频率小于b光频率，b光能量更大，故a光能使某种金属发生光电效应，b光可以发生光电效应，A正确；C．白炽灯光发生干涉，不能得到等宽、等亮的干涉条纹，C错误；D．P为振动抵消点，故SKIPIF1<0（n为整数），D错误。故选AB。12．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度，从AB面反射回来的光强随角θ变化的情况如图乙所示．现将这种新材料制成的一根光导纤维束暴露于空气中（假设空气中的折射率与真空相同），用同种激光从光导纤维束端面EF射入，且光线与EF夹角为β，如图丙所示。则（

）A．图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小B．该新材料的折射率为SKIPIF1<0C．若该激光在真空中波长为SKIPIF1<0，则射入该新材料后波长变为SKIPIF1<0D．若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则β角需满足SKIPIF1<0【答案】BCD【详解】A．图甲中若减小入射角θ，则反射角减小，折射角也减小，则和折射光线之间的夹角将变大，选项A错误；B．由图乙可知，当入射角大于45°时，反射光线的强度不再变化，可知临界角为C=45°，则该新材料的折射率为SKIPIF1<0选项B正确；C．若该激光在真空中波长为SKIPIF1<0，则SKIPIF1<0射入该新材料后波长变为SKIPIF1<0选项C正确；D．若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则β角需满足SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0则若该束激光不从光导纤维束侧面外泄SKIPIF1<0，选项D正确。故选BCD。第II卷（非选择题共52分）二、非选择题13．（8分）某小组开展研究性学习，欲根据光学知识，测量一半圆柱体玻璃砖的折射率。具体步骤如下：（1）如图甲所示，将白纸固定在水平桌面上，两个量角器作一同心圆O，并标上相应的刻度和度数；（2）将被测量半圆柱体玻璃砖垂直放在白纸上，圆柱体的圆心和同心圆的圆心对齐，圆柱体直线边与量角器0刻度线对齐；（3）用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓。（4）用激光笔发出细束激光，对准圆柱体的圆心沿半径方向入射，分别准确记录入射角i和折射角r，图甲中对应的入射角SKIPIF1<0和折射角SKIPIF1<0。（5）改变入射角，再次记下入射角i和折射角r，根据多次测量数值，作出SKIPIF1<0图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为SKIPIF1<0（结果保留两位有效数字）。（6）根据相对误差的计算式为SKIPIF1<0，为了减小i、r测量的相对误差，实验中激光在O点入射时应使入射角（填“适当大一些”或“尽量小一些”），考虑到入射光在圆柱体的直线边界可能发生现象，故入射角不能（填“太大”或“太小”）。

【答案】30.0°48.0°1.5适当大一些全反射太大【详解】（4）[1][2]量角器的分度值为1°，需要估读到分度值的下一位，故示数分别为30.0°、48.0°。（5）[3]由光的折射定律可知，折射率SKIPIF1<0（3）[4][5][6]为了减小入射角和折射角测量的相对误差，实验中激光在O点入射时应尽量使入射角适当大一些，但考虑到入射光在圆柱体的直线边界可能发生全反射现象，故入射角不能太大。14．（6分）“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距SKIPIF1<0的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离SKIPIF1<0。然后，接通电源使光源正常工作。（1）“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图1所示。光具座上a、b、c处放置的光学元件依次为（选填选项前字母）。

A．滤光片双缝单缝

B．滤光片单缝双缝C．单缝滤光片双缝

D．双缝滤光片单缝（2）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图2中所示，则

①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为SKIPIF1<0mm，在B位置时游标卡尺读数为SKIPIF1<0mm，相邻两条纹间距SKIPIF1<0mm；②该单色光的波长SKIPIF1<0m（保留两位有效数字）【答案】B11.115.60.756.0×10-7【详解】（1）[1]器材从左到右的安装顺序为光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、像屏。故选B。（2）①[2]分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为SKIPIF1<0[3]在B位置时游标卡尺读数为SKIPIF1<0[4]相邻两条纹间距SKIPIF1<0②[5]根据SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0代入数据可得SKIPIF1<015．（8分）如图，水平地面上放有一边长为R的正方体透明容器（容器壁厚度不计），往容器内装满某种透明液体，在该正方体下底面的中心处有一点光源S，光自S发出到从正方体的四个侧面（不包括顶面）射出的过程中，所经历的最长时间SKIPIF1<0。已知光在真空中传播的速率为c，不考虑反射光。（1）求这种透明液体的折射率；（2）若将点光源S移动到正方体的中心，求光能从正方体六个面上射出部分的总面积。

【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【详解】（1）光自S发出到从正方体的四个侧面（不包括顶面）射出的过程中，所经历的时间最长时，光恰好在侧面发生全反射，设此时入射角为SKIPIF1<0，如图甲所示

则有SKIPIF1<0则经历最长时间的光在透明液体内传播的路程SKIPIF1<0又因为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0联立解得SKIPIF1<0（2）光恰好在侧面发生全反射时，光路图如图乙所示

由（1）可得SKIPIF1<0由分析可知，侧面有光射出的部分是半径为SKIPIF1<0的正方形内切圆SKIPIF1<016．（8分）雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。试回答下列问题∶（1）雷达是如何接收电磁波的？（2）利用雷达可以测出飞机的运动方向和速度。某固定雷达正在跟踪一架匀速飞行的飞机，其每隔固定时间T0发射一短脉冲的电磁波（如图中幅度大的波形），收到的由飞机反射回的电磁波经雷达处理后显示如图中幅度较小的波形，反射滞后的时间已在图中标出。其中T0、T和ΔT为已知量，光在真空中的传播速度为c。则飞机的运动方向和飞机的速度大小分别为多少？【答案】（1）见解析；（2）远离雷达方向，SKIPIF1<0【详解】（1）电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这就是雷达接收电磁波的原理。（2）由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明飞机离信号源的距离越来越远，飞机向远离雷达方向运动；从雷达发出第一个电磁波起开始计时，经SKIPIF1<0被飞机接收，故飞机第一次接收电磁波时与雷达距离SKIPIF1<0第二个电磁波从发出至返回，经T+ΔT时间，飞机第二次接收电磁波时与雷达距离SKIPIF1<0飞机从接收第一个电磁波到接收第二个电磁波内前进了SKIPIF1<0，接收第一个电磁波时刻为SKIPIF1<0，接收第二个电磁波时刻为SKIPIF1<0所以接收第一个和第二个电磁波的时间间隔为SKIPIF1<0故飞机速度为SKIPIF1<0解得SKIPIF1<017．（10分）研究光的干涉现象原理图如图所示。光源SKIPIF1<0到双缝SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的距离相等，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0连线平行于光屏，SKIPIF1<0点为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0连线中垂线与光屏的交点。光源SKIPIF1<0发出单色光，经SKIPIF1<0、SKIPIF1<0传播到光屏上SKIPIF1<0点，SKIPIF1<0垂直于光屏，SKIPIF1<0为某亮条纹中心，SKIPIF1<0之间还有SKIPIF1<0条亮条纹，光由SKIPIF1<0、SKIPIF1<0传播到SKIPIF1<0点的时间差为SKIPIF1<0。现紧贴SKIPIF1<0放置厚度为SKIPIF1<0的玻璃片，光由SKIPIF1<0垂直穿过玻璃片传播到SKIPIF1<0点与光由SKIPIF1<0直接传播到SKIPIF1<0点时间相等。已知光在真空中的速度为SKIPIF1<0，玻璃对该单色光的折射率为SK