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光学电磁波相对论【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。填正确答案标号，选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分。）1．下列说法正确的是________A．机械波和电磁波本质上相同，都能发生反射、折射、干涉和衍射现象B．人耳能听见的声波比超声波更容易发生明显衍射C．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象D．水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射E.在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高【答案】BCE【解析】【详解】2．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是______________。A．当波源与观测者相互靠近时，观测者接收到的振动频率大于波源发出波的频率B．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹C．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到绿灯距水面最近D．照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理E.电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长【答案】ACE【解析】【详解】根据多普勒效应可知，当波源靠近接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率高，故A正确；用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽，两侧窄，间距越来越大的衍射条纹；故B错误；光折射成像时，视深：，水底同一深度并列红、黄、绿三盏灯时，绿光的折射率最大，故绿灯视深最浅，故C正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，是利用光的干涉现象，故D错误；由空气进入水中传播时，频率不变，波速变大，由公式v=λf，知电磁波的波长变短。声波的波速变大，频率不变，波长变大，故E正确。所以ACE正确，BD错误。根据光的折射定律，即可判定；由全反射定律可知临界角的大小关系。【详解】【点睛】考查光的干涉原理，干涉条纹间距公式的内容，理解光的折射定律与全反射条件，掌握临界角的概念，注意E选项容易选错。5．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是________。A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大C．若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大E．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条明条纹间的距离a，则相邻两条明条纹间距为【答案】BCD【解析】【详解】【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式,并能灵活运用．6．下列说法正确的是____。A.在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高B．全息照相主要是利用了光的衍射现象C.水中的气泡看起来特别明亮是因为光从气泡射向水中时,一部分光在界面上发生了全反射D．光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大E.沙漠蜃景和海市蜃楼主要是光的全反射现象【答案】ADE【解析】岸边物体的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入鱼的眼睛，而鱼眼由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故A正确。全息照相利用光的干涉现象，选项B错误；水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故，故C错误；发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤的内芯折射率大于外壳的折射率，故D正确；海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射和全反射而产生的，故E正确。故选ADE.7．下列说法中正确的是A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关B．线性变化的电场一定产生恒定的磁场，线性变化的磁场一定产生恒定的电场C．在杨氏双缝实验中，若仅将入射光由红光改为蓝光，则干涉条纹间距变窄D．光纤通信的工作原理是光的反射，光纤通信具有容量大，抗干扰性强等优E.用标准玻璃样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏转【答案】ABC【解析】【详解】E：用标准玻璃样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉。故E项错误。8．下列说法正确的是______A．图A中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波B．图B是双缝干涉示意图，若只减小屏到档板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小C．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定能产生电磁波D．利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射E．人站在路边，一辆汽车响着喇叭从人身边疾驰而过，人听到喇叭的音调会由低变高【答案】ABD【点睛】光的偏振现象表明光是一种横波，知道双缝干涉相邻两亮条纹的间距的表达式，知道麦克斯韦的电磁场理论，知道发生明显衍射现象的条件；根据声波的多普勒效应分析频率的变化。9．如图所示，在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C点、D点射向介质.已知光束在A点的人射角i=30°，a光经过气泡的偏向角θ=45°，CD弧所对圆心角为3°，则下列说法中正确的是______。A.b光经过气泡的偏向角为42°B.介质对a光的折射率大于3C.a光的频率小于b光的频率D.b光从该介质射向空气的全反射临界角的正弦值为012sin51E.若a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，则b光在屏上产生的条纹的间距大【答案】ADE【解析】光线在A点的入射角为i，折射角分别为ar、br，作出光路图，如图【点睛】设光线在A点的入射角为i，折射角为r，由几何知识知两光束经过球状空气泡偏向角为2ri，由a色光的偏向角为45°，可由2ri求出折射角，由折射定律求出折射率．CD弧所对的圆心角为3°，由几何关系求出a色光的折射角，即可求出偏向角，由1sinCn求解临界角．a光的偏向角大于b光的偏向角，a光的折射率大于b光的折射率，a、b两单色光在透明介质中的波长ab，再分析干涉条纹间距的大小．10．下列说法正确的是________。A机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量B．在同一介质中，波长越短的光，传播速度越小C．在打磨精密光学平面时，可以利用干涉法检查平面的平整程度D．光的偏振现象可以说明光是横波E．狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的【答案】BCD点晴：同一频率的光在不同介质中，传播速度不同，但频率不变，而波长与波速成反比．传播的速度与折射率有关。【详解】画出光路图如图所示：【点睛】解决本题的关键掌握光的折射定律和全反射条件，画出光路图，结合几何关系进行研究．14．如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°，BC边长度为L，一束垂直于AB边的光线自AB边的P点射入三棱镜，AP长度d＜L，光线在AC边同时发生反射和折射，反射光线和折射光线恰好相互垂直，已知光在真空中的速度为c。求：（1）三棱镜的折射率；（2）光从P点射入到第二次射出三棱镜经过的时间。【答案】（1）（2）【解析】【详解】(1)光线到达AC边的O点，入射角为i，折射角为r.由题意可得：i+r=90∘i=30∘所以r=60∘可得三棱镜的折射率n=答：(1)三棱镜的折射率是；(2)光从P点射入到第二次射出三棱镜经过的时间是.【点睛】（1）光线射到AC边上的O点，由折射定律和几何关系求三棱镜的折射率;（2）光线反射到AB边上，由几何关系求出入射角，与临界角比较，能发生全反射．再反射从BC边射出．由v=c/n求出光在棱镜中传播的速度，由几何关系求出传播的距离，再求传播时间．16．半径为R的半圆柱形介质截面如图所示，O为圆心，AB为直径，Q是半圆上的一点，从Q点平行于AB射入半圆柱介质的光线刚好从B点射出，已知∠QBO＝，现有一条光线从距离O点处垂直于AB边射入半圆柱形介质，已知光在真空中的传播速度为c，求：①该半圆柱形介质的折射率；②垂直AB边射入介质的光线在半圆柱介质中的传播时间。【答案】(1)(2)【解析】【详解】(1)作出光路图：由几何关系可知，从Q点射入的光线的入射角为由折射定律有：；