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专题11 光 电磁波
质量检测卷
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共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.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了一层
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，则所镀薄膜的厚度最小为( )
A.λ B.λ C.λ D．λ
【答案】 B
【解析】 为减少热效应显著的红外线，要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为
半波长的奇数倍，故所镀薄膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的，故选B.
2．下列关于光的偏振现象的应用正确的是( )
A．立体电影利用了光的干涉现象
B．为了增加光的透射率，照相机镜头表面的增透膜利用了光的偏振现象
C．茶色眼镜利用了光的偏振现象
D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
【答案】 D
【解析】 立体电影放映的时候用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴
的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图象，这两个像经过大
脑综合以后，就会产生立体视觉，所以立体电影是利用了光的偏振现象，故 A错误；照相机镜头表面的增
透膜利用了光的干涉现象，故B错误；茶色眼镜利用了金属化合物在玻璃中变化而形成色彩，故C错误；
拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故D正确．
3.(2021·海南省新高考3月诊断)如图所示为一横截面为等腰直角三角形的三棱镜，光线O从它的一直角面垂直射入，临界角为40°，关于图中画出的a、b、c三条光线，下列说法正确的是( )
A．a是光线O的出射光
B．b是光线O的出射光
C．c是光线O的出射光
D．a、b、c都不是光线O的出射光
【答案】 B
【解析】 由题图可知，等腰直角三角形的三棱镜，由几何知识得，光线射到斜面上时的入射角 i＝45°，
入射角大于临界角，所以光线发生全反射，根据几何知识可得，b光线为光线O的出射光线，故B正确，
A、C、D错误．
4．(2021·海南省五月调研)红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若绿光在界面上恰好
发生全反射，则下列判断正确的是( )
A．黄光一定能发生全反射
B．红光一定能发生全反射
C．黄光在水中的波长比红光在水中的波长长
D．这三种单色光相比，红光在水中传播的速率最大
【答案】 D
【解析】 红、黄、绿三种单色光，红光的折射率最小，绿光的折射率最大，则根据sin C＝可知，红光
的临界角最大，绿光的临界角最小，若绿光在界面上恰好发生全反射，则红光和黄光都不能发生全反射，
选项A、B错误；根据λ＝＝，红光的折射率最小，频率最小，则在水中的波长最长，选项C错误；根据v
＝，红光的折射率最小，可知在水中传播的速率最大，选项D正确．
5.关于光现象，下列说法错误的是( )
A．用光导纤维传送图象信息，利用了光的全反射原理B．肥皂泡看起来常常是彩色的，属于色散现象
C．3D电影的播放和观看利用了光的偏振
D．全息照片的拍摄主要利用了光的干涉
【答案】 B
【解析】 光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故A正确；肥皂泡看起来常常是彩色的，是由
于肥皂泡前、后表面反射回来的光发生干涉，不是色散现象，故 B错误；3D立体电影放映时，将两条电
影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装两个偏振轴互成90°的偏振镜，两台放映机同
步运转，同时将画面投放在银幕上，形成左像、右像双影，当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两
片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映机镜头前的偏振轴相一致，致使观众的左眼只能看到左像、右眼只
能看到右像，通过双眼会聚功能将左、右像叠合在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果，故 C
正确；全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被
摄物反射后再射向感光片，两束光在感光片上叠加发生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随反光强度
不同而不同，而且随两束光的相位关系不同而不同，所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录
了相位信息，人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，
人眼透过底片就能看到与原来被拍摄物体完全相同的三维立体像，所以全息照片的拍摄利用了光的干涉原
理，故D说法正确．
6如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进
入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是( )
A. 反射光线与折射光线的夹角为120°
B. 该液体对红光的折射率为
C. 该液体中红光的全反射临界角为45°
D. 当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是30°
【答案】C
【解析】：反射角为45°，可求得反射光线与折射光线的夹角为105°，A错误；该液体对红光的折射率n＝
＝，由sin C＝，可求得该液体中红光的全反射临界角为45°，B错误，C正确；该液体对紫光的折射率比
红光的大，所以紫光的折射角小于30°，D错误。
7.双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S、S 的距离相等，O点为S、S 连线中垂线与光屏的交
1 2 1 2点。光源S发出波长为λ的光，经S 出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S 出射后直接传播到O点，由
1 2
S 到O点与由S 到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气
1 2
中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是( )
A. Δt＝ B. Δt＝
C. Δt＝ D. Δt＝
【答案】A
【解析】：光在玻璃中的传播速度为v＝，可知时间差Δt＝－＝，故选A。
8.单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投
射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图所示为单反照相机取景器的示意图，
ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的
入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】：设入射到CD上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，如
图所示。
根据几何关系有4θ＝90°，解得θ＝22.5°，根据sin θ＝，解得最小折射率n＝，选项A正确，B、C、D错
误。9.下列说法中正确的是( )
A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘
B．光在同一种介质中沿直线传播
C．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光
D．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
【答案】 AC
【解析】 交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长，更容易穿透云雾烟尘，A正确；光在同一种均匀
介质中沿直线传播，B错误；因为绿光的波长大于蓝光，所以根据条纹间距公式Δx＝λ可知，让蓝光和绿
光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光，C正确；围绕振动的音叉转一圈会听到忽
强忽弱的声音是声波的干涉现象，D错误．
10.(2021·新疆克拉玛依市四模)如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在
一起组成一个长方体，一单色光从P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折
射率n i ，则r 可能
P Q 1 2 2 1 2
等于90°，在Q的下表面恰好发生全反射，也可能大于90°，光线不从Q的下表面射出，故A正确．11.如图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长的竖立的长方体玻璃砖和光屏，BC、MN、PQ
三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧BAC移动，从点光源发出的一束白光始终正对圆心O射入半圆形
玻璃砖，经过长方体玻璃砖后，打在光屏上。已知玻璃对紫光的折射率为n＝1.532，若不考虑光在各个界
面的反射， 则下列说法正确的是( )
A. 点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上总有彩色光斑
B. 点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上的红色光斑的移动范围比紫色光斑的大
C. 点光源在A点时，光屏上的红色光斑在紫色光斑的上方
D. 点光源在A点时，若撤去长方体玻璃砖，光屏上的红色光斑将向上移动
【答案】BC
【解析】：光线靠近玻璃砖的直边时，会发生全反射，没有光斑，且当入射光与 BC垂直时，光线不发生
偏折，在光屏上没有彩色光斑，故A错误；由于红光的折射率比紫光的折射率小，红光通过半圆形玻璃砖
后的折射角比紫光的小，则点光源在A点时，光屏上的红色光斑在紫色光斑的上方，故C正确；由光的折
射、全反射规律及几何关系分析可知，点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上红色光斑的移动范围比
紫色光斑的大，故B正确；点光源在A点时，光线通过长方体玻璃砖后会向上发生移动，若撤去长方体玻
璃砖，光屏上的红色光斑将向下移动，故D错误。
12.(2021·江西重点中学联盟联考)如图所示，一束黄光和一束紫光，从圆心O点以相同角度沿PO方向射入
横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知α＝60°，β＝60°，光速c＝3×108
m/s，则下列说法正确的是( )A．两束光穿过玻璃柱体所需时间相同
B．ON是黄光，OM是紫光
C．玻璃对OM光束的折射率为
D．OM光束在该玻璃中传播的速度为×108 m/s
E．分别用OM、ON光束在同一个双缝干涉实验装置上做实验，OM光束的相邻两个亮条纹的中心间距大
于ON光的相邻两个亮条纹的中心间距
【答案】 CDE
【解析】 光穿过玻璃柱体所需时间t＝，而v＝，
则有t＝
由题图可知两束光的折射率不同，所以穿过玻璃柱体所需时间不相同，故A错误；
因n λ
a b
B．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
C．若这两束光分别为红光和紫光，则a为红光
D．a、b光在玻璃中的折射率满足nn ，又根据sin C
a b
＝可知折射率越大，临界角越小，因此a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角比b光的小，B正确，
D错误；红光的波长比紫光的波长长，因此若这两束光分别为红光和紫光，则a为紫光，b为红光，C错误．
三、计算论述题(本题共4小题，共48分。解答时写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只
写出答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位)
15.（12分）如图所示是横截面为圆周的柱状玻璃棱镜AOB，现有一束单色光垂直于OA面从AB弧的中点
射入时恰好发生全反射现象，现将入射光线向下平移一段距离，经AB面折射后与OB延长线相交于P点，已知玻璃砖半径R＝5 cm，P到O的距离d＝5(＋1) cm，求平移后的光线到OB的距离d.
2
【答案】 2.5 cm
【解析】 根据题意可知，当单色光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角C＝45°，
根据sin C＝，解得n＝
光路图如图所示：
由折射定律可得n＝＝
在△ODP中，由正弦定理有：
＝，
所以＝
联立解得i＝45°，γ＝30°
则DE＝ODsin γ＝2.5 cm.
16.(2021·福建厦门市3月质检)如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒直径为4 cm，长度为30 cm.一束光线
从圆柱形棒的一个底面中心垂直射入，经×10－9 s由另一底面射出．求：
(1)该透明材料的折射率；
(2)保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在内壁上发生全反射，仍从另一底面射出，最多能经历几
次全反射．
【答案】 (1)1.25 (2)6次
【解析】 (1)设光在该材料中的传播速度为v，
由L＝vt得v＝×108 m/s由n＝，可知n＝1.25
(2)设全反射临界角为C，则sin C＝，
解得C＝53°
每发生一次全反射，光在轴线方向前进的距离为
l＝2×tan C，
得l＝ cm
N＝＝5.625，
所以N＝6次．
17.(2021·三湘名校联盟第二次大联考)（12分）如图所示，平行单色光垂直射到玻璃制成的半径为 R的半
球平面上，玻璃对该单色光的折射率为，玻璃半球的下方平行于玻璃半球平面放置一光屏，单色光经半球
折射后在光屏上形成一个圆形光斑．不考虑光的干涉和衍射，真空中光速为c.求：
(1)当光屏上的光斑最小时，圆心O到光屏的距离；
(2)圆心O到光屏的距离为d＝3R时，光屏被照亮的面积．
【答案】 (1)R (2)π(11－6)R2
【解析】 (1)画出剖面图如图所示，设光线入射到D点时恰好发生全反射，则sin C＝
所以C＝45°
由几何关系可得：OF＝＝R
(2)设光屏被照亮的面积的半径为r，因为＝tan C，O′F＝d－OF
解得r＝(3－)R
光屏被照亮的面积S＝πr2＝π(11－6)R2.
18.(2021·河北石家庄市检测)（12分）如图所示为三棱镜ABC的横截面，∠A＝70°，∠C＝90°，一单色光
垂直于AC面入射，已知玻璃对该光全反射的临界角为45°，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该单色光在三棱镜中传播的速度；
(2)光线最后从三棱镜AB面射入空气时的折射角．
【答案】 (1)c (2)45°
【解析】 (1)据题意知，玻璃对该光全反射的临界角C＝45°，由n＝解得三棱镜对该单色光的折射率为n
＝.
由n＝解得该单色光在三棱镜中传播的速度为v＝c.
(2)画出光在三棱镜中传播的光路图，如图所示．
光线先射到AB面，图中入射角i＝70°，大于全反射临界角45°，光线在AB面发生了全反射；
1
在BC面，由几何关系知入射角i ＝50°，大于全反射临界角45°，光线在BC面发生了全反射；光线第二次
2
入射到AB面时，由几何关系知入射角i＝30°，
小于全反射临界角45°，光线从三棱镜射出；由折射定律有＝n，解得r＝45°.
