第十四章 光學(xué) 電磁波（測(cè)試）（原卷版）

學(xué)而優(yōu)教有方第十四章光學(xué)電磁波測(cè)試卷（考試時(shí)間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)填寫在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9-12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1．物理學(xué)知識(shí)在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是（）A．3D電影是利用了光的偏振現(xiàn)象B．肥皂膜看起來(lái)常常是彩色的，這是光的衍射現(xiàn)象C．測(cè)量體溫時(shí)使用的測(cè)溫槍探測(cè)的是可見(jiàn)光D．手機(jī)屏貼有鋼化膜，屏幕射出的光線，經(jīng)過(guò)鋼化膜后，頻率將會(huì)發(fā)生變化2．光刻機(jī)利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機(jī)投影精細(xì)圖的能力，在光刻膠和投影物鏡之間填充液體，提高分辨率，如圖所示。若浸沒(méi)液體的折射率為，當(dāng)不加液體時(shí)光刻膠的曝光波長(zhǎng)為，則加上液體后（）

A．紫外線進(jìn)入液體后波長(zhǎng)變短，光子能量增加B．傳播相等的距離，在液體中所需的時(shí)間變短C．紫外線在液體中比在空氣中更容易發(fā)生衍射，能提高分辨率D．在液體中的曝光波長(zhǎng)約為117mm3．大藍(lán)閃蝶以它熠熠生輝的藍(lán)色翅磅而著名，下圖為顯微鏡下其翅膀的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。大藍(lán)閃蝶翅膀上的鱗片本身是無(wú)色的，但當(dāng)白光照在翅膀的鱗片上時(shí)，會(huì)在其一系列薄薄的鱗片上反射，反射光彼此干涉，從而顯現(xiàn)出藍(lán)色的光澤。下列說(shuō)法中正確的是（）A．閃蝶翅膀顯示出藍(lán)色的光澤屬于光的偏振現(xiàn)象B．閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍(lán)光在空氣中的波長(zhǎng)的二分之一的整數(shù)倍C．閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍(lán)光在空氣中的波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍D．除藍(lán)光外的其他色光，在大藍(lán)閃蝶的翅膀上不發(fā)生干涉4．如圖所示，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電。時(shí)開(kāi)關(guān)S打到b端，時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值。則（）

A．LC回路的周期為B．LC回路的電流最大時(shí)電容器中電場(chǎng)能最大C．時(shí)線圈中電場(chǎng)能最大D．時(shí)回路中電流沿順時(shí)針?lè)较?．某卡片由內(nèi)外兩層膠合而成，內(nèi)層為黑色塑料，外層為透明、硬質(zhì)塑料。由于兩層間左下角張開(kāi)進(jìn)入空氣，在激光照射下仔細(xì)觀察會(huì)看到明暗相間的條紋（如圖1所示）。已知任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄厚度差恒定?，F(xiàn)對(duì)卡片左下角施加壓力F，如圖2所示。下列選項(xiàng)正確的是（）

A．條紋變疏，且向右上方移動(dòng) B．條紋變疏，且向左下方移動(dòng)C．條紋變密，且向左下方移動(dòng) D．條紋變密，且向右上方移動(dòng)6．市場(chǎng)上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線在薄膜中的波長(zhǎng)，用λ0表示此紅外線在真空中的波長(zhǎng)，則燈泡所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為（）A．λ0 B．λ C．λ D．λ07．固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖，點(diǎn)為圓心，為直徑的垂線，足夠大的光屏緊靠玻璃右側(cè)且垂直于。由、兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向點(diǎn)，入射光線與夾角較小時(shí)，光屏區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，逐漸增大角，當(dāng)時(shí)，光屏區(qū)域光的光斑消失，繼續(xù)增大角，當(dāng)時(shí)，光屏區(qū)域光的光斑消失，則（）

A．玻璃磚對(duì)光的折射率比對(duì)光的小B．光在玻璃磚中傳播速度比光的大C．時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑D．時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑8．夜晚，汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來(lái)的汽車司機(jī)照得睜不開(kāi)眼，嚴(yán)重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆猓煌瑫r(shí)汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與對(duì)面燈光的振動(dòng)方向垂直，但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體。假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設(shè)置，如下措施可行的是（）A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是豎直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上，車燈玻璃的透振方向是斜向左上D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上9．一種“光開(kāi)關(guān)”的核心區(qū)如圖中虛線框區(qū)域所示，其中1、2是兩個(gè)完全相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛線框平行，兩斜面平行，略拉開(kāi)一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同的均勻介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。單色光a從1的左側(cè)垂直于棱鏡表面射入，若能通過(guò)2，則為“開(kāi)”，否則為“關(guān)”。已知棱鏡對(duì)a光的折射率為1.5。下列說(shuō)法正確的是（）

A．單色光a在棱鏡中的波長(zhǎng)是在真空中的波長(zhǎng)的1.5倍B．若a光能通過(guò)兩塊棱鏡，則出射光線可能不平行于入射光aC．若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光疏介質(zhì)，則有可能實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”功能D．若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光密介質(zhì)，則有可能實(shí)現(xiàn)“關(guān)”功能10．如圖所示為虹和霓形成的簡(jiǎn)化模型：空中的水滴可簡(jiǎn)化為球形，太陽(yáng)光射入后，在水滴內(nèi)經(jīng)過(guò)若干次折射和反射后射出，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．光線a、b可能分別為紅光和紫光B．光線c、d可能分別為紅光和紫光C．人看到空中的虹紅光在頂端，紫光在底端D．人看到空中的霓紅光在頂端，紫光在底端11．1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊完成了著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。如圖甲所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理圖，單縫、屏上的點(diǎn)均位于雙縫和的中垂線上。已知入射光在真空中的波長(zhǎng)為，雙縫和到P點(diǎn)的距離分別為，若P點(diǎn)是暗條紋的中心，改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如乙圖上所示變?yōu)橐覉D下所示，下列說(shuō)法中正確的是（）

A．若所改變實(shí)驗(yàn)條件為由a光換為b光，a光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則b光也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．所改變實(shí)驗(yàn)條件可能為增大雙縫和之間的距離C．實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用白熾燈直接照射雙縫，在屏上可以得到等寬、等亮的干涉條紋D．（n為整數(shù)）12．為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖甲所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過(guò)O的法線成θ角射入。CD為光學(xué)傳感器，可以探測(cè)光的強(qiáng)度，從AB面反射回來(lái)的光強(qiáng)隨角θ變化的情況如圖乙所示．現(xiàn)將這種新材料制成的一根光導(dǎo)纖維束暴露于空氣中（假設(shè)空氣中的折射率與真空相同），用同種激光從光導(dǎo)纖維束端面EF射入，且光線與EF夾角為β，如圖丙所示。則（

）A．圖甲中若減小入射角θ，則反射光線和折射光線之間的夾角也將變小B．該新材料的折射率為C．若該激光在真空中波長(zhǎng)為，則射入該新材料后波長(zhǎng)變?yōu)镈．若該束激光不從光導(dǎo)纖維束側(cè)面外泄，則β角需滿足第II卷（非選擇題共52分）二、非選擇題13．（8分）某小組開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，欲根據(jù)光學(xué)知識(shí)，測(cè)量一半圓柱體玻璃磚的折射率。具體步驟如下：（1）如圖甲所示，將白紙固定在水平桌面上，兩個(gè)量角器作一同心圓O，并標(biāo)上相應(yīng)的刻度和度數(shù)；（2）將被測(cè)量半圓柱體玻璃磚垂直放在白紙上，圓柱體的圓心和同心圓的圓心對(duì)齊，圓柱體直線邊與量角器0刻度線對(duì)齊；（3）用鉛筆準(zhǔn)確描出玻璃磚底面圓的輪廓。（4）用激光筆發(fā)出細(xì)束激光，對(duì)準(zhǔn)圓柱體的圓心沿半徑方向入射，分別準(zhǔn)確記錄入射角i和折射角r，圖甲中對(duì)應(yīng)的入射角和折射角。（5）改變?nèi)肷浣?，再次記下入射角i和折射角r，根據(jù)多次測(cè)量數(shù)值，作出圖像如圖乙所示，則玻璃磚的折射率為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（6）根據(jù)相對(duì)誤差的計(jì)算式為，為了減小i、r測(cè)量的相對(duì)誤差，實(shí)驗(yàn)中激光在O點(diǎn)入射時(shí)應(yīng)使入射角（填“適當(dāng)大一些”或“盡量小一些”），考慮到入射光在圓柱體的直線邊界可能發(fā)生現(xiàn)象，故入射角不能（填“太大”或“太小”）。

14．（6分）“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離。然后，接通電源使光源正常工作。（1）“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。光具座上a、b、c處放置的光學(xué)元件依次為（選填選項(xiàng)前字母）。

A．濾光片雙縫單縫

B．濾光片單縫雙縫C．單縫濾光片雙縫

D．雙縫濾光片單縫（2）某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖2所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖2中所示，則

①分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為mm，在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為mm，相鄰兩條紋間距mm；②該單色光的波長(zhǎng)m（保留兩位有效數(shù)字）15．（8分）如圖，水平地面上放有一邊長(zhǎng)為R的正方體透明容器（容器壁厚度不計(jì)），往容器內(nèi)裝滿某種透明液體，在該正方體下底面的中心處有一點(diǎn)光源S，光自S發(fā)出到從正方體的四個(gè)側(cè)面（不包括頂面）射出的過(guò)程中，所經(jīng)歷的最長(zhǎng)時(shí)間。已知光在真空中傳播的速率為c，不考慮反射光。（1）求這種透明液體的折射率；（2）若將點(diǎn)光源S移動(dòng)到正方體的中心，求光能從正方體六個(gè)面上射出部分的總面積。

16．（8分）雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。試回答下列問(wèn)題∶（1）雷達(dá)是如何接收電磁波的？（2）利用雷達(dá)可以測(cè)出飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和速度。某固定雷達(dá)正在跟蹤一架勻速飛行的飛機(jī)，其每隔固定時(shí)間T0發(fā)射一短脈沖的電磁波（如圖中幅度大的波形），收到的由飛機(jī)反射回的電磁波經(jīng)雷達(dá)處理后顯示如圖中幅度較小的波形，反射滯后的時(shí)間已在圖中標(biāo)出。其中T0、T和ΔT為已知量，光在真空中的傳播速度為c。則飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和飛機(jī)的速度大小分別為多少？17．（10分）研究光的干涉現(xiàn)象原理圖如圖所示。光源到雙縫、的距離相等，、連線平行于光屏，點(diǎn)為、連線中垂線與光屏的交點(diǎn)。光源發(fā)出單色光，經(jīng)、傳播到光屏上點(diǎn)，垂直于光屏，為某亮條紋中心，之間還有條亮條紋，光由、傳播到點(diǎn)的時(shí)間差為?，F(xiàn)緊貼放置厚度為的玻璃片，光由垂直穿過(guò)玻璃片傳播到點(diǎn)與光由直接傳播到點(diǎn)時(shí)間相等。已知光在真空中的速度為，玻璃對(duì)該單色光的折射率為，不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射，求：（1）單色光