2019-2020年高三物理一輪復習第十四章電磁振蕩電磁波相對論章末檢測提升 一、選擇題(本大題共10小題，共40分．每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(　　) A．雷達是用X光來測定物體位置的設(shè)備 B．使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫作解調(diào) C．用紅外線照射時，大額鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光 D．變化的電場可以產(chǎn)生磁場 答案：D 解析：雷達是根據(jù)超聲波測定物體位置的，故A項錯誤；使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制，故B項錯誤；用紫外線照射時鈔票上用熒光物質(zhì)印刷的文字會發(fā)出可見光，這是紫外線的熒光效應(yīng)，故C項錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知變化的電場可以產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，故D項正確． 2．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠處車、人的倒影．但當你靠近“水面”時，它也隨你靠近而后退．對此現(xiàn)象正確的解釋是(　　) A．出現(xiàn)的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺 C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射 D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射 答案：D 解析：酷熱的夏天地面溫度高，地表附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠處車、人反射的太陽光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射． 3．在內(nèi)表面只反射而不吸收光的圓筒內(nèi)有一黑球，距球心為L處有一點光源S，球心O和光源S皆在圓筒軸線上，已知筒的內(nèi)半徑為r，如圖所示．若使點光源向右半邊發(fā)出的光最后全被黑球吸收，則黑球的半徑R最小為(　　) A．R＝ B．R＝r C．R＝L D．R＝ 答案：A 解析：要使點光源向右半邊發(fā)出的光最后全被黑球吸收，則作出如圖所示的光路圖．由圖可得 tan θ＝＝， 解得： R＝. 4．(多選)如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，一單色細光束從空氣射向柱體的O點(半圓的圓心)，產(chǎn)生反射光束1和折射光束2，已知玻璃的折射率為，入射角為45，現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點且垂直于圖面的軸順時針轉(zhuǎn)過15，如圖中虛線所示，則(　　) A．光束1順時針轉(zhuǎn)過15 B．光束1順時針轉(zhuǎn)過30 C．光束2順時針轉(zhuǎn)過的角度小于15 D．光束2順時針轉(zhuǎn)過的角度大于15 答案：BC 解析：當圓柱轉(zhuǎn)過15時，入射角變?yōu)?0，則反射角也變?yōu)?0，故光束1順時針轉(zhuǎn)過30；折射角的改變量小于入射角的改變量，故光束2順時針轉(zhuǎn)過的角度小于15. 5．如圖所示，讓白熾燈發(fā)出的光通過偏振片P和Q，以光的傳播方向為軸旋轉(zhuǎn)偏振片P和Q，可以看到透射光的強度會發(fā)生變化，這是光的偏振現(xiàn)象．這個實驗表明(　　) A．光是電磁波 B．光是一種橫波 C．光是一種縱波 D．光是概率波 答案：B 解析：光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波，且只有橫波才有偏振現(xiàn)象，故B項正確；不僅電磁波有偏振現(xiàn)象，機械波也有，故光的偏振現(xiàn)象不能表明光是電磁波還是概率波，A、D兩項錯誤． 圖(a) 6．空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖(a)所示．方框內(nèi)有兩個折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡．圖(b)給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖(a)效果的是(　　) 圖(b) 答案：B 解析：光線傳播方向改變90，說明是垂直全反射棱鏡的直角邊入射的，再根據(jù)方向改變90后a、b光線的位置，可判斷B項正確． 7．如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是否平整的裝置．a(chǎn)為標準樣板，b為待測厚玻璃板，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的 (　　) A．a(chǎn)的上表面和b的下表面 B．a(chǎn)的上、下表面 C．a(chǎn)的下表面和b的上表面 D．b的上、下表面 答案：C 解析：本題是薄膜干涉的應(yīng)用．本題易錯選項是D.錯選D項是理解為檢查的樣品是b，故干涉是發(fā)生在b的上、下表面． 8．如圖是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有光線，已知該棱鏡的折射率n＝，若平行光束垂直于OM入射并覆蓋OM，則光線(　　) A．不能從圓弧NF1面射出 B．只能從圓弧NG1射出 C．能從圓弧G1H1射出 D．能從圓弧H1M射出 答案：B 解析：由sin C＝＝，知臨界角為37，由圖可知sin C＝＝，則MG1圓弧上的光發(fā)生全反射，只有NG1圓弧上的光射出． 9．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波．下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特性的是 (　　) A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化 B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時，反射光是偏振光 C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰 D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋 答案：D 解析：由光的偏振現(xiàn)象的知識可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D選項是利用手指間的狹縫去觀察光的衍射現(xiàn)象，故選D. 10．發(fā)出白光的細線光源ab長度為l1，豎直放置，上端a恰好在水面以下，如圖所示．現(xiàn)考慮線光源ab發(fā)出的靠近水面法線(圖中的虛線)的細光束經(jīng)水面折射后所成的像，由于水對光有色散作用，若以l1表示紅光成的像的長度，l2表示藍光成的像的長度，則(　　)． A．l1＜l2＜l0 B．l1＞l2＞l0 C．l2＞l1＞l0 D．l2＜l1＜l0 答案：D 解析：如圖所示，由于藍光折射率比紅光折射率大，則同一點發(fā)出的光經(jīng)過水面折射時，藍光比紅光偏折角大，則沿反方向延長線所成虛像的長度比較小，則l2<l1<l0. 二、填空與實驗題(本大題共2小題，共10分．把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答) 11．(6分)在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中，某同學操作步驟如下： ①用圖釘將記錄光路的白紙固定在平木板上； ②手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上； ③用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa′和bb′； ④在aa′上選擇一點O，作為不同入射角的入射光線的共同入射點，畫出入射角i分別為0、30、45的入射光線； ③用“插針法”分別得到各條入射光線的折射光線，觀察時著重看大頭針的針帽是否在一條直線上，取下玻璃磚、大頭針，連線，得到折射光線，量出各個折射角r； ⑥按公式分別計算，取三個值的算術(shù)平均值． (1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是________． (2)應(yīng)改正為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 答案：(1)③④⑤ (2)在③中應(yīng)先畫出一條直線，把玻璃磚的一邊與其重合，再使直尺與玻璃磚的另一界面對齊，移動玻璃磚后再畫另一邊界線；在④中入射角要取0以外的三組數(shù)據(jù)；在⑤中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上 解析：在本題中步驟③操作不當，不應(yīng)該用玻璃磚代替直尺畫兩界面aa′、bb′，這樣很容易破壞玻璃磚的光學面．步驟④中入射角不應(yīng)該取0，這樣無法確定折射角．步驟⑤中，觀察時應(yīng)著重看大頭針的針腳部分，不應(yīng)看針帽部分是否在同一直線上． 12．(4分)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中，準備了下列儀器： A．白熾燈　B．雙窄縫片　C．單窄縫片　D．濾光片 E．毛玻璃光屏 (1)把以上儀器安裝在光具座上，自光源起合理的順序是(填字母)______________． (2)在某次實驗中，用某種單色光通過雙縫在光屏上得到明暗相間的干涉條紋，其中亮紋a、c的位置利用測量頭上的分劃板確定，如圖所示．其中表示a紋位置(圖甲)的手輪讀數(shù)為_________ mm，c紋位置(圖乙)的手輪讀數(shù)為_________ mm. (3)已知雙縫間的距離為0.18 mm，雙縫與屏的距離為500 mm，則單色光的波長為________ μm. 答案：(1)ADCBE　(2)1.790　4.940 (3)0.567 解析：(1)雙縫干涉的實驗裝置，在光具座上自光源起依次是白熾燈、濾光片、單窄縫片、雙窄縫片、毛玻璃光屏，故字母順序是ADCBE.(2)圖甲的手輪上讀數(shù)為1.790 mm，圖乙的手輪上讀數(shù)為4.940 mm.(3)相鄰亮紋間的距離Δx＝ mm＝1.575 mm，代入公式λ＝Δx＝5.6710－7 m＝0.567 μm. 三、計算題(本大題共4小題，共50分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13．(10分)如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，∠A＝30，∠B＝60.一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點射入三棱鏡，在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點射出．若光線在P點的入射角和在M點的折射角相等． (1)求三棱鏡的折射率； (2)在三棱鏡的AC邊是否有光線透出？寫出分析過程．(不考慮多次反射) 答案：(1)　(2)否，分析過程見解析． 解析： (1)光路圖如圖所示，圖中N點為光線在AC邊發(fā)生反射的入射點．設(shè)光線在P點的入射角為i、折射角為r，在M點的入射角為r′、折射角依題意也為i，有i＝60.① 由折射定律有： sin i＝nsin r，② nsin r′＝sin i，③ 由②③式得r＝r′.④ OO′為過M點的法線，∠C為直角，OO′∥AC.由幾何關(guān)系有 ∠MNC＝r′，⑤ 由反射定律可知∠PNA＝∠MNC，⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得∠PNA＝r.⑦ 由幾何關(guān)系得r＝30，⑧ 聯(lián)立①②⑧式得n＝.⑨ (2)設(shè)在N點的入射角為i″，由幾何關(guān)系得i″＝60， 此三棱鏡的全反射臨界角滿足sin C＝.? 由⑨⑩?式得i″>C. 此光線在N點發(fā)生全反射，三棱鏡的AC邊沒有光線透出． 14．(14分)一半徑為R的半圓柱形玻璃磚，橫截面如圖所示．已知玻璃的全反射臨界角為γ(γ<)．與玻璃磚的底平面成(－γ)角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上．經(jīng)柱面折射后，有部分光(包括與柱面相切的入射光)能直接從玻璃磚底面射出．若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光，求底面透光部分的寬度． 答案： 解析：在半圓柱形玻璃磚橫截面內(nèi)，考慮沿半徑方向射到圓心O的光線1(如圖)，它在圓心處的入射角θ1為θ1＝γ① 恰好等于全反射臨界角，發(fā)生全反射． 在光線1左側(cè)的光線(例如光線2)，經(jīng)柱面折射后，射在玻璃磚底面上的入射角θ2滿足θ2>γ② 因而在底面上發(fā)生全反射，不能直接折射出． 在光線1右側(cè)的光線(例如光線3)經(jīng)柱面折射后，射在玻璃磚底面上的入射角θ3滿足θ3<γ③ 因而在底面上不能發(fā)生全反射，能從玻璃磚底面射出．射到半圓柱面最右側(cè)的光線4與柱面相切，入射角i為i＝④ 由折射定律知，經(jīng)圓柱面折射后的折射角∠OAB＝θ4滿足sin i＝nsin θ4⑤ 式中，n是玻璃的折射率．由全反射角的定義知sin γ＝⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得θ4＝γ⑦ 由幾何關(guān)系知∠AOB＝γ，故底面上透光部分的寬度OB為I＝⑧ 15．(12分)某有線制導導彈發(fā)射時，在導彈發(fā)射基地和導彈間連一根細如蛛絲的特制光纖，它雙向傳輸信號，能達到有線制導作用．光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖，其中纖芯材料的折射率n1＝2，包層折射率n2＝，光纖長度為3 km.(已知當光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時，入射角θ1、折射角θ2間滿足關(guān)系：n1sin θ1＝n2sin θ2) (1)試通過計算說明從光纖一端入射的光信號是否會通過包層“泄漏”出去； (2)若導彈飛行過程中，將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號返回導彈，求信號往返需要的最長時間. 答案：(1)不會“泄漏”出去 (2)810－5 s 解析：(1)如圖所示，由題意在纖芯和包層分界面上的全反射臨界角C滿足 n1sin C＝n2sin 90，得C＝60. 當在端面上的入射角最大(θ1max＝90)時，折射角θ2也最大，在纖芯與包層分界面上的入射角θ1′最?。诙嗣嫔夕?max＝90時，由n1＝，得θ2max＝30. 這時θ1max′＝90－30＝60＝C，所以在所有情況中從端面入射到光纖中的信號都不會從包層中“泄漏”出去． (2)當在端面上入射角最大時所用的時間最長，這時光在纖芯中總路程為x＝， 光纖中光速v＝， 時間為t＝＝ s ＝ s＝810－5 s. 16．(14分)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO′的截面如圖所示．位于截面所在平面內(nèi)的一細束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出．當光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點間的距離． 答案：(－)R 解析：當光線在O點的入射角為i0時，設(shè)折射角為r0，由折射定律得＝n① 設(shè)A點與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sin r0＝② 若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點與左端面的距離為dB，由折射定律得sin C＝③ 由幾何關(guān)系得sin C＝④ 設(shè)A、B兩點間的距離為d，可得 d＝dB－dA⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式得 d＝(－)R⑥