2024高考物理一轮复习章末检测14光学电磁波含解析新人教版

PAGE10-章末检测14光学电磁波（时间90分钟满分100分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的选项中，1～6题有一个选项正确，7～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）1.将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过.假如将其中的一个偏振片渐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是（）A.透过偏振片的光先增加，然后又减弱到零B.透过偏振片的光先增加，然后减弱到非零的最小值C.透过偏振片的光在整个过程中都增加D.透过偏振片的光先增加，再减弱，然后又增加解析：起先时没有光通过，说明两偏振片的透光方向垂直，其中一个偏振片旋转180°的过程中，透过偏振片的光先增加然后又减弱到零，故A正确.答案：A2.在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中心有一盏灯S（可视为点光源），小鱼在水中游动，它向上方水面看去，看到了亮点S1；小鸟在水面上方翱翔，它向下方水面看去，看到了亮点S2.设水中无杂质，四周无光源，水面安静，下面的说法中正确的是（）A.小鱼看到S1，是属于光的反射现象，S1的位置与小鱼的位置无关B.小鱼看到S1，是属于光的折射现象，S1的位置与小鱼的位置有关C.小鸟看到S2，是属于光的反射现象，S2的位置与小鸟的位置有关D.小鸟看到S2，是属于光的折射现象，S2的位置与小鸟的位置无关答案：A3.如图所示的双缝干涉试验，用绿光照耀单缝S时，在光屏P上视察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案：C4.两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示.已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O；光线2的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于P点.已知玻璃截面的圆半径为R，OA＝eq\f(R,2)，OP＝eq\r(3)R，光在真空中的传播速度为c.据此可知（）A.光线2在圆弧面的入射角为45°B.玻璃材料的折射率为eq\r(3)C.光线1在玻璃中传播速度为eq\f(c,\r(2))D.光线1在玻璃中传播时间为eq\f(\r(3)R,2c)答案：B5.一束单色光经空气射入玻璃，这束光的（）A.速度变小，波长变短 B.速度不变，波长变短C.频率增大，波长变长 D.频率不变，波长变长答案：A6.一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是（）ABCD解析：光从玻璃砖射向空气时，假如入射角大于临界角，则发生全反射；假如入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A正确，C错误；当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B、D错误.答案：A7.下列说法正确的是（）A.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特殊光明是光的全反射现象B.在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C.一简谐横波以速度v沿x轴正方向传播，t＝0时传播到坐标原点，此质点正从平衡位置以速度v0向下振动，已知质点的振幅为A，振动角速度为ω，则x轴上横坐标为eq\f(3,4)λ处质点的振动方程为y＝－Asinωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t－\f(3λ,4v)))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t≥\f(3λ,4v)))D.在光的双缝干涉试验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、视察者间的相对运动没有关系解析：泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特殊亮是光发生了全反射的原因，选项A正确；在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，选项B错误；波由坐标原点传播到x＝eq\f(3,4)λ处所需时间为eq\f(3λ,4v)，故x＝eq\f(3,4)λ处的质点的起振时刻为eq\f(3λ,4v)，质点的起振方向向下，则x＝eq\f(3,4)λ处质点的振动方程为y＝－Asinωeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t－\f(3λ,4v)))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t≥\f(3λ,4v)))，选项C正确；在光的双缝干涉试验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，选项D错误；由光速不变原理知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、视察者间的相对运动没有关系，选项E正确.答案：ACE8.下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是（）A.图A中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大B.由图B可知，系统的固有频率为f0C.图C中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫作波的干涉D.图D中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样E.图E中若简谐波的波速为200m/s，从图示时刻起先质点a经0.01s通过的路程为0.4m解析：演示简谐运动的图象试验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横坐标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，选项A错误；由图B可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，距固有频率f0相差越大，振幅越小，选项B正确；频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫作波的干涉，选项C正确；泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样，选项D错误；由图E可知，该波的波长是4m，则周期T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(4,200)s＝0.02s，从图示时刻起先，质点a经0.01s，即半个周期，a恰好到达负的最大位移处，通过的路程为0.4m，选项E正确.答案：BCE9.下列说法中正确的是（）A.人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射B.光的色散现象都是由光的干涉引起的C.依据麦克斯韦的电磁场理论，改变的电场四周肯定可以产生电磁波D.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大E.学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应F.离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了解析：超声波的频率大，波长较小，所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，选项A正确；光的色散现象都是由光的折射引起的，选项B错误；依据麦克斯韦的电磁场理论，周期性改变的电场四周才可以产生电磁波，选项C错误；光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，这样才能使得光在光导纤维的内芯发生全反射，选项D正确；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E错误；依据爱因斯坦的相对论原理中的“时钟变慢”原理，离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了，选项F正确.答案：ADF10.（2024·吉林通化调研）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（）A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢解析：由相对论学问Δt＝eq\f(Δτ,\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))\s\up12(2)))知，Δt>Δτ.则地面上的人视察飞船上的时间进程比地面上慢，即地球上的人观测到地球上的钟较快，同理可知，飞船上的人观测到飞船上的钟较快，A、C正确，B、D错误.答案：AC11.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示.这时可以看到明暗相间的条纹.下面关于条纹的说法中正确的是（）A.干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D.视察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧答案：AC12.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法不正确的是（）A.若增大入射角i，则b光先消逝B.在该三棱镜中a光波长小于b光C.a光能发生偏振现象，b光不能发生D.若a、b光分别照耀同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低解析：如图所示，设b光折射角为α，在右界面的入射角为β，依据几何关系有：α＋β＝∠A，依据折射定律n＝eq\f(sini,sinα)，增大入射角i，折射角α增大，β减小，而β增大才可能使b光发生全反射，故A错误；由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率（na<nb），则a光的波长大于b光的波长（λa>λb），故B错误；光是一种横波，横波都能发生偏振现象，与光的频率无关，故C错误；依据光电效应方程可知，最大初动能Ek＝hν－W0，再依据动能定理：－eUc＝0－Ek，即遏止电压Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，由于逸出功W0相同，所以入射光的频率越大，遏止电压就越大，又na<nb，则a光的频率小于b光的频率（νa<νb），a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确.答案：ABC二、非选择题（共52分）13.（8分）学校开展探讨性学习，某探讨小组的同学依据所学的光学学问，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示.在一圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域视察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好拦住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要依据P3所插的位置，就可干脆读出液体折射率的值，则：（1）若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为.（2）图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：________________________________________________（3）作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为.解析：依据折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).（2）题图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大.（3）因为A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1.答案：（1）eq\r(3)（2）P4对应的折射率的值大（3）114.（8分）在“用双缝干涉测光的波长”的试验中，试验装置如图甲所示.（1）某同学以线状白炽灯为光源，对试验装置进行调整并视察了试验现象后，总结出以下几点，正确的是.A.灯丝与单缝和双缝必需平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为nm.（3）假如测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示.则在这种状况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值（选填“大于”“小于”或“等于”）实际值.解析：（1）为了得到相干光源灯丝与单缝和双缝必需平行放置，A正确；干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的间距Δx＝eq\f(l,d)λ与单缝宽度无关，C错误，D正确.（2）手轮的读数为0.5mm＋20.0×0.01mm＝0.700mm.（3）条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实＝Δx测cosθ，θ为条纹与分划板间的夹角，故Δx实<Δx测.答案：（1）AD（2）0.700（3）大于15.（8分）如图所示，等腰直角三角形ABC为某透亮介质的横截面，O为BC边的中位，位于O点处的点光源在透亮介质内向各个方向放射光线，其中从AC边上的D点射出的光线平行于BC，从E点射出的光线垂直BC向上.已知BC边长为2L.求：（1）该光在介质中发生全反射的临界角θ；（2）DE的长度为x.（可能用到sin15°＝eq\f(\r(2－\r(3)),2)或tan15°＝2－eq\r(3)）解析：（1）由几何关系可知，题图中∠ODE＝60°，故光线OD在AC面上的入射角为30°，折射角为45°.依据光的折射定律有n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，由sinθ＝eq\f(1,n)知θ＝45°.（2）由eq\f(lOD,sin45°)＝eq\f(L,sin120°)，解得lOD＝eq\f(\r(6),3)L，由几何关系可知，光线OE在AC面上的折射角为45°，依据光的折射定律有，OE光线在AC面上的入射角为30°，故题图中∠OEC＝60°，则△ODE为等边三角形，得x＝lOD＝eq\f(\r(6),3)L.答案：（1）45°（2）eq\f(\r(6),3)L16.（10分）如图所示，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R＝10cm，长为L＝100cm.一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点，与玻璃圆柱体左端面距离d＝4cm，点光源向各个方向放射单色光，其中射向玻璃圆柱体、从左端面中心半径为r＝8cm圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出.光速为c＝3×108m/s.求：（1）玻璃对该单色光的折射率；（2）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间.解析：（1）由题意可知，光线AB从圆柱体左端面射入，在柱体侧面发生全反射，如图所示.sini＝eq\f(r,\r(r2＋d2))＝eq\f(2,\r(5))，n＝eq\f(sini,sinθ)，sinC＝eq\f(1,n)，sinθ＝cosC＝eq\r(1－sin2C)，联立解得n＝eq\f(3,5)eq\r(5).（2）折射光BD在玻璃圆柱体内传播路程最长，因而传播时间最长，由几何学问得s＝eq\f(L,sinC)＝nL，v＝eq\f(c,n)，t＝eq\f(s,v)＝eq\f(n2L,c)＝6×10－9s.答案：（1）eq\f(3,5)eq\r(5)（2）6×10－9s17.（8分）一条长直光导纤维的长度l＝15km，内芯的折射率n＝1.6，在内芯与包层的分界面发生全反射的临界角C＝60°，一细光束从左端面中点射入内芯，则：（1）为使射入的光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，光在左端面的入射角θ为多少？（2）若从左端射入的光能够不损失地传送到右端，则光在光导纤维内传输的时间最长和最短各为多少？（真空中光速c＝3.0×108m/s；取sin37°＝0.60，cos37°＝0.80；结果取两位有效数字）解析：（1）设光从左端面射入时的入射角为θ，折射角为α，则α＝90°－C＝30°，由折射定律得n＝eq\f(sinθ,sinα)，则sinθ＝nsinα