届高三物理一轮复习第十四章电磁振荡电磁波相对论章末检测提升Word格式文档下载.docx

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D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射

酷热的夏天地面温度高，地表附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射．

3．在内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一黑球，距球心为L处有一点光源S，球心O和光源S皆在圆筒轴线上，已知筒的内半径为r，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则黑球的半径R最小为

A．R＝

B．R＝r

C．R＝LD．R＝

A

要使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则作出如图所示的光路图．由图可得

tanθ＝

＝

，

解得：

R＝

.

4．（多选）如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，一单色细光束从空气射向柱体的O点（半圆的圆心），产生反射光束1和折射光束2，已知玻璃的折射率为

，入射角为45°

，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点且垂直于图面的轴顺时针转过15°

，如图中虚线所示，则

A．光束1顺时针转过15°

B．光束1顺时针转过30°

C．光束2顺时针转过的角度小于15°

D．光束2顺时针转过的角度大于15°

BC

当圆柱转过15°

时，入射角变为60°

，则反射角也变为60°

，故光束1顺时针转过30°

；

折射角的改变量小于入射角的改变量，故光束2顺时针转过的角度小于15°

5．如图所示，让白炽灯发出的光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P和Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象．这个实验表明（　　）

A．光是电磁波B．光是一种横波

C．光是一种纵波D．光是概率波

B

光的偏振现象表明光是横波，且只有横波才有偏振现象，故B项正确；

不仅电磁波有偏振现象，机械波也有，故光的偏振现象不能表明光是电磁波还是概率波，A、D两项错误．

图（a）

6．空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图（a）所示．方框内有两个折射率n＝1.5的玻璃全反射棱镜．图（b）给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图（a）效果的是（　　）

图（b）

光线传播方向改变90°

，说明是垂直全反射棱镜的直角边入射的，再根据方向改变90°

后a、b光线的位置，可判断B项正确．

7．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置．a为标准样板，b为待测厚玻璃板，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的（　　）

A．a的上表面和b的下表面

B．a的上、下表面

C．a的下表面和b的上表面

D．b的上、下表面

C

本题是薄膜干涉的应用．本题易错选项是D.错选D项是理解为检查的样品是b，故干涉是发生在b的上、下表面．

8．如图是一个

圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线，已知该棱镜的折射率n＝

，若平行光束垂直于OM入射并覆盖OM，则光线

A．不能从圆弧NF1面射出B．只能从圆弧NG1射出

C．能从圆弧G1H1射出D．能从圆弧H1M射出

由sinC＝

，知临界角为37°

，由图可知sinC＝

，则MG1圆弧上的光发生全反射，只有NG1圆弧上的光射出．

9．光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是

A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化

B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°

时，反射光是偏振光

C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰

D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹

由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，故选D.

10．发出白光的细线光源ab长度为l1，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图所示．现考虑线光源ab发出的靠近水面法线（图中的虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则（　　）．

A．l1＜l2＜l0B．l1＞l2＞l0

C．l2＞l1＞l0D．l2＜l1＜l0

如图所示，由于蓝光折射率比红光折射率大，则同一点发出的光经过水面折射时，蓝光比红光偏折角大，则沿反方向延长线所成虚像的长度比较小，则l2<

l1<

l0.

二、填空与实验题（本大题共2小题，共10分．把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答）

11．（6分）在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：

①用图钉将记录光路的白纸固定在平木板上；

②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；

③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；

④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为0°

、30°

、45°

的入射光线；

③用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针的针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连线，得到折射光线，量出各个折射角r；

⑥按公式分别计算

，取三个值的算术平均值．

（1）以上步骤中有错误或不妥之处的是________．

（2）应改正为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

（1）③④⑤

（2）在③中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的另一界面对齐，移动玻璃砖后再画另一边界线；

在④中入射角要取0°

以外的三组数据；

在⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上

在本题中步骤③操作不当，不应该用玻璃砖代替直尺画两界面aa′、bb′，这样很容易破坏玻璃砖的光学面．步骤④中入射角不应该取0°

，这样无法确定折射角．步骤⑤中，观察时应着重看大头针的针脚部分，不应看针帽部分是否在同一直线上．

12．（4分）在用双缝干涉测光的波长的实验中，准备了下列仪器：

A．白炽灯　B．双窄缝片　C．单窄缝片　D．滤光片

E．毛玻璃光屏

（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是（填字母）______________．

（2）在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，其中亮纹a、c的位置利用测量头上的分划板确定，如图所示．其中表示a纹位置（图甲）的手轮读数为_________mm，c纹位置（图乙）的手轮读数为_________mm.

（3）已知双缝间的距离为0.18mm，双缝与屏的距离为500mm，则单色光的波长为________μm.

（1）ADCBE　

（2）1.790　4.940

（3）0.567

（1）双缝干涉的实验装置，在光具座上自光源起依次是白炽灯、滤光片、单窄缝片、双窄缝片、毛玻璃光屏，故字母顺序是ADCBE.

（2）图甲的手轮上读数为1.790mm，图乙的手轮上读数为4.940mm.（3）相邻亮纹间的距离Δx＝

mm＝1.575mm，代入公式λ＝

Δx＝5.67×

10－7m＝0.567μm.

三、计算题（本大题共4小题，共50分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13．（10分）如图，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°

，∠B＝60°

.一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出．若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等．

（1）求三棱镜的折射率；

（2）在三棱镜的AC边是否有光线透出？

写出分析过程．（不考虑多次反射）

（1）

（2）否，分析过程见解析．

（1）光路图如图所示，图中N点为光线在AC边发生反射的入射点．设光线在P点的入射角为i、折射角为r，在M点的入射角为r′、折射角依题意也为i，有i＝60°

.①

由折射定律有：

sini＝nsinr，②

nsinr′＝sini，③

由②③式得r＝r′.④

OO′为过M点的法线，∠C为直角，OO′∥AC.由几何关系有

∠MNC＝r′，⑤

由反射定律可知∠PNA＝∠MNC，⑥

联立④⑤⑥式得∠PNA＝r.⑦

由几何关系得r＝30°

，⑧

联立①②⑧式得n＝

.⑨

（2）设在N点的入射角为i″，由几何关系得i″＝60°

此三棱镜的全反射临界角满足sinC＝

.⑪

由⑨⑩⑪式得i″>

C.

此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出．

14．（14分）一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角为γ（γ<

）．与玻璃砖的底平面成（

－γ）角度、且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经柱面折射后，有部分光（包括与柱面相切的入射光）能直接从玻璃砖底面射出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光，求底面透光部分的宽度．

在半圆柱形玻璃砖横截面内，考虑沿半径方向射到圆心O的光线1（如图），它在圆心处的入射角θ1为θ1＝γ①

恰好等于全反射临界角，发生全反射．

在光线1左侧的光线（例如光线2），经柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角θ2满足θ2>

γ②

因而在底面上发生全反射，不能直接折射出．

在光线1右侧的光线（例如光线3）经柱面折射后，射在玻璃砖底面上的入射角θ3满足θ3<

γ③

因而在底面上不能发生全反射，能从玻璃砖底面射出．射到半圆柱面最右侧的光线4与柱面相切，入射角i为i＝

④

由折射定律知，经圆柱面折射后的折射角∠OAB＝θ4满足sini＝nsinθ4⑤

式中，n是玻璃的折射率．由全反射角的定义知sinγ＝

⑥

联立④⑤⑥式得θ4＝γ⑦

由几何关系知∠AOB＝γ，故底面上透光部分的宽度OB为I＝

⑧

15．（12分）某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用．光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图，其中纤芯材料的折射率n1＝2，包层折射率n2＝

，光纤长度为3

km.（已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：

n1sinθ1＝n2sinθ2）

（1）试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；

（2）若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间.

（1）不会“泄漏”出去

（2）8×

10－5s

（1）如图所示，由题意在纤芯和包层分界面上的全反射临界角C满足

n1sinC＝n2sin90°

，得C＝60°

当在端面上的入射角最大（θ1max＝90°

）时，折射角θ2也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角θ1′最小．在端面上θ1max＝90°

时，由n1＝

，得θ2max＝30°

这时θ1max′＝90°

－30°

＝60°

＝C，所以在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去．

（2）当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在纤芯中总路程为x＝

，光纤中光速v＝

，

时间为t＝

s

s＝8×

10－5s.

16．（14分）半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO′的截面如图所示．位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出．当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射．求A、B两点间的距离．

（

－

）R

当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律得

＝n①

设A点与左端面的距离为dA，由几何关系得sinr0＝

②

若折射光线恰好发生全反射，则在B点的入射角恰好为临界角C，设B点与左端面的距离为dB，由折射定律得sinC＝

③

由几何关系得sinC＝

设A、B两点间的距离为d，可得

d＝dB－dA⑤

联立①②③④⑤式得

d＝（

）R⑥