1、单元质检十四光学电磁波相对论(时间:45分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.(2020山东省实验中学高三一模)5G是“第五代移动通信网络”的简称,5G网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz以上的超高频段和极高频段,比目前4G及以下网络(通信频率在0.33.0 GHz间的特高频段)拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps,是4G网络的50100倍。关于5G网络使用的无线电波,下列说法正确的是()A.在真空中的传播速度更快B.在真空中的波长更长C
2、.衍射的本领更强D.频率更高,相同时间传递的信息量更大2.某玻璃棱镜的截面如图所示,由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成,玻璃折射率为2,一平行细光束从D点入射,OD=22R,以下判断正确的是()A.有光从AB射出B.有光从BC水平射出C.有光从OC垂直射出D.有光从OC射出3.旋光仪可以用来测量糖溶液的浓度,从而测定含糖量。其原理是:偏振光通过糖的水溶液后,若迎着射来的光线看,偏振方向会以传播方向为轴线,旋转一个角度,这一角度称为“旋光角”,的值与糖溶液的浓度有关。将的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了。如图所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后
3、将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中错误的是()A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于4.(2020辽宁铁岭开学考试)回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料。夜间行车时,它能把各种角度车灯射出的光逆向返回,使标志牌上的字特别醒目。一束平行光(宽度远大于陶瓷圆珠直径和圆珠间距),沿垂直基板反向照射到圆珠上,为使折射入陶瓷圆珠的光能发生全发射,则制作陶瓷圆珠材料的折射率n至少为()A.22B.2C.3
4、2D.35.(2020江苏震泽中学模拟)某一质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中,放置在双缝与荧光屏之间(放置之前双缝与荧光屏之间为空气),如图所示,特制容器未画出,通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上,屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为,真空中的光速为c,双缝S1与S2之间距离为d,双缝到屏的距离为L,则下列说法正确的是()A.来自双缝S1和S2的光传播到P
5、点处的时间差为3cB.x2x1C.该矿泉水的折射率为x1x2D.仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中,P点处能观察到暗条纹二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)6.如图所示为LC回路中电流i随时间t变化的图像,可知()A.在t1时刻,电路中的电场能最大B.从t1到t2,电容器极板上的电荷逐渐减少C.从t2到t3,电容器放电D.在t2时刻,线圈中磁场能最小7.以下关于光学知识的叙述正确的是()A.泊松亮斑是光波的衍射现象B.彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的C
6、.照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的偏振原理D.医学上的内窥镜,其核心部件光导纤维能传输光信号,是利用光的全反射8.如图所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是()A.O1点在O点的右侧B.蓝光从空气中射入水中时,速度变小C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点三、实验题(本题共2小题,共20分)9.(8分)小显和小涛
7、同学“用插针法测玻璃棱镜的折射率”。甲乙(1)小显同学按实验步骤,先在纸上插下两枚大头针P1、P2,然后在玻璃棱镜的另一侧插下另外两枚大头针,如图甲所示。则插针一定错误的是(选填“P3P4”或“P5P6”),按实验要求完成光路图,并标出相应的符号,所测出的玻璃棱镜的折射率n=。(2)小涛同学突发奇想,用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验,两者的AC面是平行放置的,如图乙所示。插针P1、P2的连线垂直于AB面,若操作正确的话,则在图乙中右边的插针应该是(选填“P3P4”“P3P6”“P5P4”“P5P6”)。10.(12分)(2020湖北高三月考)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中某同学将所
8、有器材安装在如图甲所示的光具座上,已知实验中选用缝间距d=0.2 mm的双缝,屏与双缝之间的距离L=0.60 m。然后接通电源使光源正常工作。甲(1)已知测量头主尺的分度值是毫米,游标卡尺为10分度。图乙为分划板中心刻线与明条纹1和明条纹6对齐时游标卡尺示数,A对应的读数为m,相邻两个亮条纹之间的距离为m。乙(2)发生干涉的光波波长为m。(3)(多选)下列现象中能够观察到的有。(填选项前的字母)A.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽B.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽C.换一个缝间距较大的双缝片,干涉条纹间距变窄D.去掉滤光片后,干涉现象消失四、计算题(本题共2小题,共
9、32分)11.(14分)(2020湖南怀化一模)激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。(1)如图所示,在水平面上方适当位置固定激光光源,使其发射与水平面成30角斜向下的激光,在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖,激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为d=3 cm,MN=b=2 cm。根据以上信息,求该玻璃砖的折射率;(2)为测量该激光的波长,将激光垂直射向间距为d的双缝(每个缝的宽度很窄,宽度可忽略),在双缝后面距离为L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐
10、,经测量得出5条亮条纹之间的距离为a,求该激光的波长。12.(18分)(2020辽宁锦州高三月考)一个由透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹面,凹面与圆柱体下底面可透光,表面其余部分均涂有遮光材料,过圆柱体对称轴线的截面如图所示。O点是球形凹面的球心,半径OA与OG夹角=120。平行光沿轴线方向向下入射时,从凹面边缘A点入射的光线经折射后,恰好由下底面上C点射出。已知AB=FG=1 cm,BC=3 cm,OA=2 cm。(1)求此透明材料的折射率;(2)撤去平行光,将一点光源置于球心O点处,求下底面上有光出射的圆形区域的半径(不考虑侧面的反射光及多次反射的影响)。参考答案单元质检十四光学
11、电磁波相对论1.D无线电波(电磁波)在真空的传播速度与光速相同,保持不变,其速度与频率没有关系,故A错误;由公式c=f可知,=cf,频率变大,波长变短,衍射本领变弱,故B、C错误;无线电波(电磁波)频率越高,周期越小,相同时间内可承载的信息量越大,故D正确。2.D由题知,由于OD=22R,圆周的半径为R,如图所示,可得1=45;由于玻璃折射率为2,根据全反射临界角公式n=1sinC可得,全反射的临界角为45,此时光线恰好发生全反射,反射光线从E点沿着平行于AC边的EF方向前进,根据几何关系可得,光线在BC边的入射角为2=60,仍然大于临界角,所以在BC边继续发生全反射,再根据几何关系可知,光线
12、在AC边的入射角为3=30,此时将不再发生全反射,光线将从OC边射出,但不是垂直射出,综上分析,D正确,A、B、C错误。3.B偏振片只能让一定偏振方向的光通过,没有样品时,要使到达O处的光最强,偏振片A、B的透光方向应相同,当放入样品时,由于样品的“旋光角”是,光线经过样品后偏振方向不再与B的透光方向平行,故到达O处光的强度会明显减弱,A正确,B错误;偏振片B转过的角度等于,并与偏振光的方向平行时,光到达O处的强度将再次最大,C正确,偏振片A转过的角度等于,并与偏振光的方向平行时,光到达O处的强度将再次最大,D正确。4.B考虑临界情况,设折射角为C,则有sinC=1n,由几何关系2C=90,解
13、得n=2,故选B。5.C由第三条亮条纹对应距离差s=3,但光在介质中的传播速度小于c,故A错误;由公式x=Ld,n=cv=0可知,光在水中的波长小于空气中的波长,所以在水中的干涉条纹间距x2小于填充前的干涉条纹间距x1,故B错误;由公式x=Ld,n=cv=0可知,x1=Ld0,x2=Ld=Ld0n得n=x1x2,故C正确;由公式x=Ld可知,移动S0对观察结果没有影响,故D错误。6.CD在t1时刻,电路中的i最大,说明放电结束,所以电路中电流最大,则磁场能最大,故A错误;在t1到t2时间电路中的i减小,说明正在充电,电容器极板上的带电荷量不断增加,故B错误;从t2到t3时间电路中的电流增大,说
14、明正在放电,故C正确;在t2时刻电路中电流为0,说明充电结束,则磁场能最小,故D正确。7.ABD泊松亮斑图案是光波的衍射现象,选项A正确;彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的,选项B正确;照相机镜头上涂有一层增透膜,增透膜利用了光的干涉原理,选项C错误;医学上的内窥镜,其核心部件光导纤维能传输光信号,是利用光的全反射,选项D正确。8.BCD根据折射定律知,光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错;光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B对;紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的,则可能通过B点正下方的C点,故C对;若是
15、红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的,则可能通过B点正上方的D点,故D对。9.答案(1)P5P6如图所示:sin1sin2(2)P5P6解析(1)光线经三棱镜折射后应该偏向底边,故插针一定错误的是“P5P6”;光路如图:根据光的折射定律:n=sin1sin2(2)根据光路图可知,经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处后向下偏,然后射入右侧玻璃砖后平行射出,则题图乙中右边的插针应该是P5P6;10.答案(1)0.019 41.810-3(2)610-7(3)AC解析(1)图A游标卡尺主尺读数为19mm,游标尺读数为0.4mm,因此游标卡尺读数为19mm+0.4mm=19.4mm=0.0194m
16、,同理可得图B的读数为0.0284m。因此条纹间距为x=0.0284-0.01945m=1.810-3m。(2)根据=xdL代入数据得=610-7m(3)根据双缝干涉条纹的间距公式x=Ld可知,将滤光片由蓝色换成红色,频率将减小,波长变长,则干涉条纹间距变宽,故A正确;根据双缝干涉条纹的间距公式x=Ld可知,将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距不变,故B错误;根据双缝干涉条纹的间距公式x=Ld换成一个缝间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄,故C正确;去掉滤光片后,通过单缝和双缝的光变成白色光,白色光通过双缝后,仍能发生干涉现象,故D错误。11.答案(1)3(2)ad4L解析(1)由几何关系可知b=dtan60-dtanr解得r=30根据光的折射定律可得n=sinisinr=sin60sin30=3(2)5条亮条纹之间的距离为a,可知条纹间距x=a5-1=a4根据x=Ld解得=xdL=ad4L12.答案(1)3(2)2+62 cm解析(1)从A点入射的光线光路如图;由几何关系可知,入射角i=60,BAC=60,折射角r=60-30=30,则折射率n=sinisinr=sin60sin30=3(2)将一点光源置于球心O点处,设射到底边P点的光线恰好发生全反射,则sin=1n=13,则tan=22由几何关系可知,下底面上有光出射的圆形区域的半径R=(
