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专题16 光学 电磁波
(考试时间:75 分钟试卷满分:100 分)
一、单项选择题(本题共12 小题,每小题5 分,共60 分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题
目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.(2024·浙江·一模)如图所示,某种光盘利用“凹槽”、“平面”记录信息,激光照射到“凹槽”会产
生极小反射光强,下列说法正确的是( )
A.“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成
B.“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度不同
C.激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3 倍
D.“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同
2.(2024·江西·校联考二模)如图所示,一透明材料制成的圆柱形棒,长度为6m 。一束光线从圆柱形棒
的一个底面中心垂直射入,经
由另一底面圆心射出。保持入射点不变,调整光线的入射方向,使
其在材料内部恰好发生全反射,(光在真空中的速度为
)则光通过透明材料的时间为( )
A.
B.
C.
D.
3.(2024·浙江·校联考一模)如图甲所示为小勇同学收集的一个“足球”玻璃球,他学了光的折射后想用
激光对该球进行研究,某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面,其正视图如乙所
示,
是沿水平方向的直径。当光束从
点射入时恰能从右侧射出且射出点为
,已知点
到
竖直距
离
,玻璃球的半径为
,且球内的“足球”是不透光体,不考虑反射光的情况下,下列说法正确
的是( )
1
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A.
点的出射光相对
点入射光方向偏折了
B.该“足球”的直径为玻璃球直径的
C.继续增加
则光将会在右侧发生全反射
D.用频率更小的激光入射时,光在玻璃球中的传播时间将变短
4.(2024·云南红河·统考一模)某同学将激光笔的一束激光从空气射向水面O 点,经水的折射后在槽底形
成一光斑P,如图所示。已知水深
,水的折射率
,入射角
,真空中光速
,
,
。则激光( )
A.在水中的传播速度为c
B.从O 到P 所经路程为0.5m
C.从O 到P 所需时间约为
D.从空气经O 点射入水中时光子能量减小
5.(2024·福建漳州·统考模拟预测)如图,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验,在失重环境下,往
水球中央注入空气,形成了一个明亮的气泡。若入射光在气泡表面的
点恰好发生全反射,反射角为
,
光在真空中传播速度为,则( )
A.光从空气进入水球,波长变短
B.光从空气进入水球,频率变大
2
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C.水的折射率
D.光在水球中的传播速度
6.(2023·浙江·校联考一模)把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器
(或示波器)的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧,为电容器充电;稍后再把开关置
于线圈一侧,使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器(或示波器)显示的电压的波形如图乙所示,则下
列说法正确的是( )
A.电容器两端的电压逐渐减小的原因是因为自感线圈发热所致
B.若增大
,则电压峰值衰减得更快
C.在
时间段线路中的电流正逐渐增大
D.在
时间段电流方向为图甲中的逆时针方向
7.(2024·河南信阳·信阳高中校考一模)如图所示,把一矩形均匀薄玻璃板
压在另一个矩形平行玻
璃板上,
一侧用薄片垫起,将红单色光从上方射入,这时可以看到明暗相间的条纹,下列关于这些条
纹的说法中正确的是( )
A.条纹与
边平行
B.乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C.如果用手用力捏右侧三层,会发现条纹保持间距不变,整体向
侧移动
D.看到的条纹越多,说明薄片的厚度越厚
8.(2024·广西贵港·统考模拟预测)如图所示,单色光Ⅰ和Ⅱ从半圆形玻璃砖的圆心
入射时,均从玻璃
砖圆面上的同一位置
离开玻璃砖,单色光Ⅰ与单色光Ⅱ相比( )
3
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A.在同种玻璃中单色光Ⅰ的折射率较小
B.若光束从水中射向空气,则单色光Ⅰ比单色光Ⅱ更难发生全反射
C.单色光Ⅰ在玻璃砖从
到P 用时较长
D.用单射光Ⅰ和单色光Ⅱ在同一装置做双缝干涉实验,用单射光Ⅰ做条纹间距较大
9.(2024·山东·模拟预测)在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图甲中虚
线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示。有一半径为r 的圆柱形的平行光束垂直入射到
圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.6 ,则光束在桌面上形成的光斑面
积为( )
A.3πr2
B.4πr2
C.5πr2
D.6πr2
10.(2024·辽宁沈阳·统考一模)图甲是半圆柱形玻璃体的横截面,一束紫光从真空沿半圆柱体的径向射
入,并与底面上过O 点的法线成角,CD 为足够大的光学传感器,可以探测从AB 面反射光的强度。若反
射光强度随变化规律如图乙所示,取
,
,则下列说法正确的是( )
A.该紫光在半圆柱体中的折射率为
4
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B.减小到0 时,光将全部从AB 界面透射出去
C.减小时,反射光线和折射光线夹角随之减小
D.改用红光入射时,CD 上探测到反射光强度最大值对应的
11.(2024·浙江金华·校联考模拟预测)如图所示是一个外径为
、内径为R 的某材料制成的半球形空
心球壳,
为其对称轴,一半径为R 的遮光板圆心过
轴且垂直该轴放置。一束平行
轴的光从半
球外表面射入,此时恰好没有光线从半径为R 的球壳内表面射出,且从挡板上下边缘射入的两束平行光线
进入球壳后从外球面射出时,两光线的夹角为
,则该材料的折射率为( )
A.
B.
C.1.5
D.2
12.(2024·浙江·校联考模拟预测)某半径为r 的类地行星表面有一单色点光源P,其发出的各方向的光经
过厚度为
、折射率为n=2 的均匀行星大气层(图中阴影部分)射向太空。取包含P 和行星中心O
的某一截面如图所示,设此截面内一卫星探测器在半径为2r 的轨道上绕行星做匀速圆周运动,忽略行星表
面对光的反射,则( )
A.大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为
B.卫星探测器运行时,任意时刻只能在轨道上某部分观测到光,这部分轨道弧长为
C.若该行星没有大气层,则卫星探测器运行时,在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨
道弧长相同
D.若探测器公转方向和行星自转的方向相同,探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率
二、多项选择题(本题共2 小题,每小题5 分,共10 分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目
要求的。全部选对的得5 分,选对但不全的得3 分,有选错的得0 分)
13.(2024·河南·校联考一模)关于以下四个示意图,下列说法正确的是( )
5
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A.甲图为双缝干涉示意图,可以用白炽灯直接照射双缝,在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B.图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到的明暗相间的干涉条纹,该区域薄膜厚度
一定沿x 轴正方向逐渐变厚
C.丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图,将框架顺时针旋转90°,条纹不会跟着顺时针旋转90°
D.图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
14.(2024·河北邯郸·统考二模)如图所示,半圆形玻璃砖的圆心为O、半径为R,折射率
,一束单
色光从C 点垂直AB 界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角为α 时,光束折射后恰好
能到达S 点。已知真空中的光速为c,则( )
A.OC 间的距离为
B.入射角
C.光束从C 点传播到S 点用时
D.若用该单色光垂直照射整个AB 面,则透光弧长为
三、计算题(本题包括3 小题,10 分+10 分+10 分共30 分,解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理
演算过程,只写出最终结果的不得分)
15.(2024·全国·校联考一模)如图所示,
为一透镜的截面图,圆弧
是一个以
为圆心的半圆面,
边垂直于
边,
边与
边平行且相等,一束平行单色光垂直于
边射向透镜。已知光在真空中
的传播速度为,光在该透镜中的传播速度为
,求:
(1)该透镜的折射率
;
(2)圆弧
上有光射出的区域对应圆心角的正弦值。
6
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16.(2024·陕西宝鸡·统考模拟预测)如图所示是一玻璃球体,其半径为R,O 为球心,AB 为水平直径。
M 点是玻璃球的最高点,来自B 点的光线BD 从D 点射出,出射光线平行于AB,已知∠ABD=30°,光在真
空中的传播速度为c,求:
①光线从B 传播到D 所用时间?
②若来自B 点的光线射向M 点,判断光线能否从M 点射出玻璃球?
7
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17.(2023·山东潍坊·校考模拟预测)如图所示为某型号光的双缝干涉演示仪结构简图,玻璃砖的横截面
为等腰直角三角形ABC,
,光源发出频率
的激光束。使激光束垂直AB 面射入玻
璃砖,在BC 面发生全反射,从AC 面射出后,经过单缝和双缝,最后在光屏上呈现出干涉图样。已知玻璃
砖的直角边长
,双缝间距
,双缝离光屏的距离
,光在真空中的传播速度为
。求:
(1)玻璃砖折射率的最小值和此折射率下光线在玻璃砖中传播的时间;
8
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(2)光屏上相邻亮条纹间的距离;
(3)若仅将单缝的位置稍微下移,中央亮条纹在光屏上的位置将上移、下移还是不变?(不必回答理
由)
9