第十四章 光学 电磁波（测试）（原卷版）

学而优教有方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，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117mm3．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4．如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，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B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C．时线圈中电场能最大D．时回路中电流沿顺时针方向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．λ0 B．λ C．λ D．λ07．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，点为圆心，为直径的垂线，足够大的光屏紧靠玻璃右侧且垂直于。由、两种单色光组成的一束光沿半径方向射向点，入射光线与夹角较小时，光屏区域出现两个光斑，逐渐增大角，当时，光屏区域光的光斑消失，继续增大角，当时，光屏区域光的光斑消失，则（）

A．玻璃砖对光的折射率比对光的小B．光在玻璃砖中传播速度比光的大C．时，光屏上只有1个光斑D．时，光屏上只有1个光斑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，车灯玻璃的透振方向是斜向左上D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上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、屏上的点均位于双缝和的中垂线上。已知入射光在真空中的波长为，双缝和到P点的距离分别为，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和之间的距离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．（n为整数）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C．若该激光在真空中波长为，则射入该新材料后波长变为D．若该束激光不从光导纤维束侧面外泄，则β角需满足第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和折射角。（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，作出图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为（结果保留两位有效数字）。（6）根据相对误差的计算式为，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”）。

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，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。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mm，在B位置时游标卡尺读数为mm，相邻两条纹间距mm；②该单色光的波长m（保留两位有效数字）15．（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。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。

16．（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？17．（10分）研究光的干涉现象原理图如图所示。光源到双缝、的距离相等，、连线平行于光屏，点为、连线中垂线与光屏的交点。光源发出单色光，经、传播到光屏上点，垂直于光屏，为某亮条纹中心，之间还有条亮条纹，光由、传播到点的时间差为。现紧贴放置厚度为的玻璃片，光由垂直穿过玻璃片传播到点与光由直接传播到点时间相等。已知光在真空中的速度为，玻璃对该单色光的折射率为，不考虑光在玻璃片内的反射，求：（1）单色光