2023届二轮复习 专题训练15　光学和电磁波 作业（浙江专用）

专题训练15　光学和电磁波

保分基础练

1.某同学通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光,转动镜片时发现光有强弱变化,下列说法能够解释这一现象的是(　B　)

A.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起起偏器的作用

B.阳光在水面反射时发生了偏振,镜片起检偏器的作用

C.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起起偏器的作用

D.阳光在水面反射时没有发生偏振,镜片起检偏器的作用

解析:发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光,而阳光本身是自然光,在反射时发生了偏振,当偏振片的方向与光的偏振方向平行时,通过的光最强,而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时,通过的光最弱,因此镜片起到检偏器的作用,故选B。

2.某同学借助光传感器分别用红光和绿光(其他条件不变)做“双缝干涉实验”和“单缝衍射实验”,得到下列四幅光照强度分布图线。其中红光单缝衍射光照强度分布图线是(　B　)

解析:单缝衍射图样中的中央亮条纹最宽,双缝干涉图样中的各亮条纹宽度相等,所以A、B项为单缝衍射图样,C、D项为双缝干涉图样。又因为红光比绿光波长长,所以其单缝衍射的中央亮条纹比绿光的宽,故选B。

3.(2022·湖州选考模拟)如图所示的四种光学现象,其中一种光学原理与其他几种不同的是(　A　)

解析:光照射肥皂膜得到的图样,属于薄膜干涉现象;光通过圆孔得到的图样,属于衍射现象;泊松亮斑属于衍射现象;光照射针尖得到的图样属于衍射现象。本题选择光学原理与其他三种不同的,故选A。

4.(2022·衢州二模)车载预碰撞安全系统在工作时,雷达发射毫米级的电磁波,不间断地探测前方障碍物,当检测到安全距离内出现障碍物时,会发出声音警报,同时收紧前排座椅安全带。关于毫米级电磁波,下列说法正确的是(　D　)

A.波长比声波的长

B.由原子核的跃迁产生

C.遇到前方障碍物时会发生明显的衍射现象

D.传播时不需要介质

解析:人耳可听的声波的波长从17 m到17 mm不等;毫米波是波长为1～10 mm的电磁波,所以毫米级的电磁波波长比声波的短,故A错误;毫米波由电磁振荡产生,故B错误;毫米波波长较短,所以遇到前方障碍物不会发生明显的衍射现象,故C错误;毫米波是电磁波,电磁波传播时不需要介质,故D正确。

5.(多选)关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(　AB　)

A.变化的电场和变化的磁场是相互联系的,它们统称为电磁场

B.电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波

C.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场

D.电磁波是一种波,声波也是一种波,理论上它们是同种性质的波

解析:变化的电场和变化的磁场是相互联系的,它们统称为电磁场,故A正确;变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场,逐渐向外传播,形成电磁波,故B正确;变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,恒定的电场不产生磁场,恒定的磁场也不产生电场,故C错误;电磁波是一种波,声波也是一种波,它们具有波的共性,但前者是电磁场在空间中的传播,后者是机械振动在介质中的传播,性质不同,故D错误。

6.工业上我国对产品的质量检测其中一种是采用光学检测玻璃装置的合格性。如图是某次对某玻璃装置的质量检测。当光束以垂直玻璃砖底面的方向射入,且光束以与O点连线夹角θ射入时,光线恰好在玻璃砖内发生全反射,若玻璃的折射率为2,则tan θ=(　B　)

A.    B.

C. D.

解析:绘出光路图如图所示。根据几何关系C+β=θ,根据全反射临界角公式sin C==0.5,由n==,解得tan θ=。

7.(2022·衢州二模)如图为某深海潜水器观察窗截面图,观察窗的形状为圆台,由某透明介质材料制成。一束光垂直CD边射到AC边的中点E,并恰好能在AC边和AB边发生全反射。则该介质的折射率约为(　A　)

A.1.15 B.1.41 

C.1.50 D.2.00

解析:根据题意,一束光垂直CD边射到AC边的中点E,并恰好能在AC边和AB边发生全反射的光路图如图所示。根据几何关系可得△EFG是正三角形,即有θ=60°,根据sin C=可得,n===≈1.15,B、C、D错误,A正确。

8.(2022·宁波二模)(多选)激光陀螺能精确确定运动物体的方位,其工作原理如图所示,激光器位于正三角形一边正中央,其发出一束激光并能被分成沿相反方向传播的两束激光,两束激光相遇时会产生干涉,利用检测相位差或干涉条纹的变化,可以测出闭合光路旋转的角速度,进而确定物体的方位。若整个装置绕垂直纸面过中心点O的转轴顺时针转动,则(　BC　)

A.激光束A、B的频率可能不同

B.激光束A比B传播的路程小

C.随着角速度增大,读取传感器接收到明暗交替的条纹

D.无论转动的角速度多大,读取传感器始终接收到明条纹

解析:由于两束激光出现干涉现象,说明两光束的频率相等,A错误;整个装置顺时针方向转动,激光束A到达读取传感器的路程比激光束B传播的路程小,B正确;随着角速度增大,两束激光到达读取传感器的光程差逐渐增大,读取传感器接收到明暗交替的条纹,C正确,D错误。

9.(2022·稽阳二模)(多选)如图,三角形ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°,一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出。其折射角为60°,则以下说法正确的是(　AB　)

A.该玻璃对红光的折射率为

B.若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角大

于60°

C.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更窄

D.照相机的镜头表面镀有一层增透膜,使照相效果更好,是利用了光的衍射

解析:红光到达AC面的入射角为i=30°,折射角为r=60°,则玻璃对红光的折射率为n===,A正确;由于蓝光的频率高于红光,所以玻璃对蓝光的折射率大,所以蓝光在D点射出时的折射角大于60°,B正确;分别用蓝光和红光进行双缝干涉实验,蓝光的波长比红光的小,根据Δx=λ,可知红光的间距更大,C错误;照相机的增透膜是利用了光的干涉原理,D错误。

10.(2021·浙江6月选考)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处,空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d。已知光束a和b间的夹角为90°,则(　D　)

A.光盘材料的折射率n=2

B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二

C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度

D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度

解析:如图所示由几何关系可得入射角为i=45°,折射角为r=30°,根据折射定律有n==,选项A错误;光在光盘内的速度v==c,选项B错误;根据能量守恒定律可知入射光束a的强度大于光束b、c和d的强度之和,因为在Q处还有反射光线,选项C错误;光束c的强度与反射光束PQ的强度之和等于折射光束OP的强度,选项D正确。

高分强化练

11.如图所示为用于测量体温的测温枪,测温枪通过传感器接收红外线,得出感应温度数据,使用时只要将测温枪靠近皮肤表面,修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温。下列说法正确的是(　B　)

A.测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒

B.红外线是波长比紫外线长的电磁波

C.红外线的穿透能力很强,接受红外线照射是会伤害身体的

D.红外线的频率大于X光的频率

解析:紫外线可用于杀菌消毒,红外线具有热效应,不用于杀菌消毒,故A错误;由电磁波谱可知,红外线是波长比紫外线长的电磁波,故B正确;红外线的热效应很强,适当接受红外线照射是不会伤害身体的,故C错误;由电磁波谱可知,红外线的频率小于X光的频率,故D错误。

12.每年夏季,我国多地会出现如图甲所示日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时,受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示是一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图,a、b为其折射出的光线中的两种单色光。则(　B　)

A.a光的频率比b光大

B.在冰晶中,b光的传播速度比a光小

C.通过同一装置发生双缝干涉,b光的相邻亮条纹间距比a光大

D.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角比b光小

解析:由题图乙可知,六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率,所以a光的频率比b光小,故A错误;根据v=可知在冰晶中,b光的传播速度比a光小,故B正确;由于a光的频率比b光小,则a光波长大于b光波长,根据Δx=λ可知,通过同一装置发生双缝干涉,b光的相邻亮条纹间距较小,故C错误;根据sin C=可知,从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角较大,故D错误。

13.在做测定玻璃折射率的实验时,某同学发现实验室有一块半圆形的玻璃砖,他用一束自然红光沿平行于直径AB方向,从AB的上方照射该玻璃砖,调整入射点的位置,当光从C点入射,可使折射光线恰好打在B点,此时入射点到直径AB的距离刚好等于玻璃砖半径的一半,则(　A　)

A.玻璃的折射率为2cos 15°

B.从C点反射的光线仍然为自然光

C.换用绿光从C点入射,其折射光线可能打在E点

D.改变光线的入射位置和颜色,折射光线可能过O点

解析:C点到直径AB的距离刚好等于玻璃砖半径的一半,由几何关系可知,∠COA=30°,则入射角为30°,折射角为15°,折射率为n==2cos 15°,故A正确;自然光被玻璃反射后,反射光是偏振光,故B错误;玻璃对绿光的折射率大于红光,换用绿光从C点入射,折射光线打在OB上,不可能在E点,故C错误;折射光线过O点时,折射角为0,沿平行于直径AB方向,从AB的上方照射该玻璃砖,入射角不为0,折射光线不可能过O点,故D错误。

14.(2022·嘉兴二模)如图所示,激光笔发出一束激光射向水面上的O点,经折射后在水槽底部形成一光斑P。已知入射角α=53°,水的折射率n=,真空中光速c=3.0×108 m/s,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。打开出水口放水,则光斑在底面移动时(　D　)

A.激光在水中传播的速度v=4.0×108 m/s

B.仅增大入射角α,激光能在水面发生全反射

C.光斑P移动的速度大小保持不变

D.光斑P移动距离x与水面下降距离h间关系满足x=h

解析:根据v=可得,v=2.25×108 m/s,A错误;当光线从光密介质进入光疏介质时才会发生全反射,题干是从空气射入水中,故仅增大入射角α,激光不能在水面发生全反射,B错误;根据题意画出光路图如图所示。

由图可看出OO′=h,AB=x,由几何关系可知O′B=htan α,O′A=

htan β,AB=O′B-O′A,由折射定律有n=,联立解得x=h,D正确;光斑P移动的速度大小为v==,打开出水口,水面下降的过程中,底部的水压不断减小,故水面下降的速度越来越慢,则由上式可知光斑P移动的速度越来越慢,C错误。

15.如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径,在球的左侧有一竖直接收屏在A点与玻璃球相切。自B点红光光源发出的光线BM在M点射出玻璃球,出射光线平行于AB,照射在接收屏上的Q点。另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM=30°,光在真空中传播的速度为c。求:

(1)光由B传到Q点所需时间;

(2)N点到AB的竖直距离;若将B点处红光光源换为绿光光源,则圆弧上恰好发生全反射的N点向左还是向右移动?

解析:(1)已知∠ABM=30°,由几何关系知入射角α=30°,折射角β=

60°,则玻璃的折射率为n==,光在玻璃中传播速度为v=,光由B传到M的时间为t1===,

光由M传到Q的时间为t2===,

总时间为t=t1+t2=。

(2)由题意可知全反射临界角为C=∠ONB,

则有sin C==,cos C=,

故N点到直径AB的距离为d=Rsin 2C=2Rcos C×sin C=R,

若将B点处光源替换为绿光,波长变小,折射率变大,全反射临界角变小,则圆弧上恰好发生全反射的N点向左移动。

答案:(1)　(2)R　左