第十四章 光學 電磁波（測試）-2025版一輪復習物理章末測試卷

1/13第十四章光學電磁波測試卷（考試時間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務必將自己的班級、姓名、學號填寫在試卷上。2．回答第I卷時，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時，將答案直接寫在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-8題只有一項符合題目要求，第9-12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1．物理學知識在科學技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，下列說法正確的是（）A．3D電影是利用了光的偏振現(xiàn)象B．肥皂膜看起來常常是彩色的，這是光的衍射現(xiàn)象C．測量體溫時使用的測溫槍探測的是可見光D．手機屏貼有鋼化膜，屏幕射出的光線，經(jīng)過鋼化膜后，頻率將會發(fā)生變化【答案】A【詳解】A．3D電影是利用了光的偏振現(xiàn)象，故A正確；B．肥皂膜看起來常常是彩色的，這是光的干涉現(xiàn)象，故B錯誤；C．測量體溫時使用的測溫槍探測的是紅外線，故C錯誤；D．手機屏貼有鋼化膜，屏幕射出的光線，經(jīng)過鋼化膜后，頻率不會發(fā)生變化，故D錯誤。故選A。2．光刻機利用光源發(fā)出的紫外線，將精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機投影精細圖的能力，在光刻膠和投影物鏡之間填充液體，提高分辨率，如圖所示。若浸沒液體的折射率為，當不加液體時光刻膠的曝光波長為，則加上液體后（）

A．紫外線進入液體后波長變短，光子能量增加B．傳播相等的距離，在液體中所需的時間變短C．紫外線在液體中比在空氣中更容易發(fā)生衍射，能提高分辨率D．在液體中的曝光波長約為117mm【答案】D【詳解】D．紫外線在液體中的波長故D正確；A．紫外線進入液體頻率不變，根據(jù)可知光子能量不變，根據(jù)D選項分析可知波長變短，故A錯誤；B．設傳播距離，在真空中的時間在液體中所需的時間傳播時間變長，故B錯誤；C．由A選項分析可知紫外線在液體中波長變短，更不容易發(fā)生衍射，故C錯誤。故選D。3．大藍閃蝶以它熠熠生輝的藍色翅磅而著名，下圖為顯微鏡下其翅膀的光學結(jié)構(gòu)示意圖。大藍閃蝶翅膀上的鱗片本身是無色的，但當白光照在翅膀的鱗片上時，會在其一系列薄薄的鱗片上反射，反射光彼此干涉，從而顯現(xiàn)出藍色的光澤。下列說法中正確的是（）A．閃蝶翅膀顯示出藍色的光澤屬于光的偏振現(xiàn)象B．閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍光在空氣中的波長的二分之一的整數(shù)倍C．閃蝶翅膀上下鱗片間的距離d近似等于藍光在空氣中的波長的四分之一的奇數(shù)倍D．除藍光外的其他色光，在大藍閃蝶的翅膀上不發(fā)生干涉【答案】B【詳解】A．閃蝶翅膀顯示出藍色的光澤屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象，A錯誤；BC．根據(jù)薄膜干涉的規(guī)律，干涉加強區(qū)域有（n=1，2，3…）解得n=1，2，3…，B正確，C錯誤；D．大藍閃蝶翅膀的鱗片上各個地方的厚度不確定是否滿足其它色光的干涉條件，除藍光外的其他色光，亦有可能在大藍閃蝶的翅膀上發(fā)生干涉，D錯誤。故選B。4．如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電。時開關(guān)S打到b端，時LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達到最大值。則（）

A．LC回路的周期為B．LC回路的電流最大時電容器中電場能最大C．時線圈中電場能最大D．時回路中電流沿順時針方向【答案】A【詳解】A．在一個周期內(nèi)，電容器充電兩次，放電兩次，時LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達到最大值，此時經(jīng)歷了充放電各一次，故LC回路的周期為，故A正確；B．根據(jù)LC振蕩電路的充放電規(guī)律可知，電容放電完畢時，回路中的電流最大，磁場能最大，電場能最小，故B錯誤；CD．根據(jù)可知此時電容器逆時針放電結(jié)束，回路中逆時針的電流最大，磁場能最大，電場能最小，故CD錯誤。故選A。5．某卡片由內(nèi)外兩層膠合而成，內(nèi)層為黑色塑料，外層為透明、硬質(zhì)塑料。由于兩層間左下角張開進入空氣，在激光照射下仔細觀察會看到明暗相間的條紋（如圖1所示）。已知任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄厚度差恒定?，F(xiàn)對卡片左下角施加壓力F，如圖2所示。下列選項正確的是（）

A．條紋變疏，且向右上方移動 B．條紋變疏，且向左下方移動C．條紋變密，且向左下方移動 D．條紋變密，且向右上方移動【答案】B【詳解】內(nèi)外兩層間形成空氣劈尖，光線在空氣膜的上下表面反射，并發(fā)生干涉，形成明暗相間的條紋，設空氣膜頂角為，兩相鄰亮條紋的間距為，如圖所示，兩處光的路程差分別為，由得由幾何關(guān)系得即當用力按壓左下角時，角減小，增大，條紋變疏。又任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等，可知條紋向左下方移動。故選B。

6．市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應大大降低，從而廣泛地應用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線在薄膜中的波長，用λ0表示此紅外線在真空中的波長，則燈泡所鍍薄膜的厚度最小應為（）A．λ0 B．λ C．λ D．λ0【答案】B【詳解】要消除不鍍膜時玻璃表面反射回來的紅外線，即要使從燈泡薄膜前后表面反射回來的紅外線發(fā)生干涉，且相互抵消，設燈泡所鍍薄膜的厚度為d，則2d=解得d=故選B。7．固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖，點為圓心，為直徑的垂線，足夠大的光屏緊靠玻璃右側(cè)且垂直于。由、兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向點，入射光線與夾角較小時，光屏區(qū)域出現(xiàn)兩個光斑，逐漸增大角，當時，光屏區(qū)域光的光斑消失，繼續(xù)增大角，當時，光屏區(qū)域光的光斑消失，則（）

A．玻璃磚對光的折射率比對光的小B．光在玻璃磚中傳播速度比光的大C．時，光屏上只有1個光斑D．時，光屏上只有1個光斑【答案】C【詳解】A．對A光對B光又因為故而玻璃磚對A光的折射率比玻璃磚對B光的折射率大，故A錯誤；B．由可知，A光在玻璃磚中的傳播速度更小，故B錯誤；CD．當入射角滿足時，A、B兩種光均為達到全反射臨界角，光屏上有兩個光斑；當入射角滿足時，A光已經(jīng)發(fā)生全反射，B光未發(fā)生全反射，光屏上有一個光斑；當入射角滿足時，A，B兩種光均已發(fā)生全反射，光屏上沒有光斑。故C正確，D錯誤。故選C。8．夜晚，汽車前燈發(fā)出的強光將迎面駛來的汽車司機照得睜不開眼，嚴重影響行車安全。若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃，使射出的燈光變?yōu)槠窆?；同時汽車前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好與對面燈光的振動方向垂直，但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所照亮的物體。假設所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設置，如下措施可行的是（）A．前窗玻璃的透振方向是豎直的，車燈玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是豎直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上，車燈玻璃的透振方向是斜向左上D．前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上【答案】D【詳解】A．若前窗玻璃的透振方向豎直、車燈玻璃的透振方向水平，從車燈發(fā)出的光經(jīng)物體反射后將不能透過前窗玻璃，司機面前將是一片漆黑，A錯誤；B．若前窗玻璃與車燈玻璃的透振方向均豎直，則對面車燈的光仍能照得司機睜不開眼，B錯誤；C．若前窗玻璃透振方向是斜向右上，車燈玻璃的透振方向是斜向左上，則車燈發(fā)出的光經(jīng)物體反射后無法透進本車車窗內(nèi)，卻可以透進對面車的車窗內(nèi)，C錯誤；D．若前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上，則車燈發(fā)出的光經(jīng)物體反射后可以透進本車車窗內(nèi)，且不可以透進對面車的車窗內(nèi)，D正確。故選D。9．一種“光開關(guān)”的核心區(qū)如圖中虛線框區(qū)域所示，其中1、2是兩個完全相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛線框平行，兩斜面平行，略拉開一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同的均勻介質(zhì)以實現(xiàn)開關(guān)功能。單色光a從1的左側(cè)垂直于棱鏡表面射入，若能通過2，則為“開”，否則為“關(guān)”。已知棱鏡對a光的折射率為1.5。下列說法正確的是（）

A．單色光a在棱鏡中的波長是在真空中的波長的1.5倍B．若a光能通過兩塊棱鏡，則出射光線可能不平行于入射光aC．若充入的介質(zhì)相對棱鏡是光疏介質(zhì)，則有可能實現(xiàn)“開”功能D．若充入的介質(zhì)相對棱鏡是光密介質(zhì)，則有可能實現(xiàn)“關(guān)”功能【答案】BC【詳解】A．由光在介質(zhì)中的速度與折射率的關(guān)系，速度與波長的關(guān)系可得可知c和頻率f不變，波長變?yōu)樵谡婵罩械谋?，A錯誤；B．如果充入的介質(zhì)折射率與棱鏡相同，則傳播方向一定不改變，如果充入的介質(zhì)折射率與棱鏡不相同，則傳播方向一定改變，因此若a光能通過兩塊棱鏡，則出射光線可能不平行于入射光a，B正確；C．若充入的介質(zhì)相對棱鏡是光疏介質(zhì)，單色光a在1的斜邊有可能不發(fā)生全反射，則有可能實現(xiàn)“開”功能，C正確；D．若充入的介質(zhì)相對棱鏡是光密介質(zhì)，單色光a由光疏到光密，不會發(fā)生全反射，一定會進入2區(qū)域，則沒有可能實現(xiàn)“關(guān)”功能，D錯誤。故選BC。10．如圖所示為虹和霓形成的簡化模型：空中的水滴可簡化為球形，太陽光射入后，在水滴內(nèi)經(jīng)過若干次折射和反射后射出，下列說法中正確的是（）

A．光線a、b可能分別為紅光和紫光B．光線c、d可能分別為紅光和紫光C．人看到空中的虹紅光在頂端，紫光在底端D．人看到空中的霓紅光在頂端，紫光在底端【答案】BC【詳解】AC．虹形成的原理如圖所示

因為a光折射率大于b光折射率，所以a光的頻率大于b光的頻率，a光的波長小于b光的波長，所以a光為紫光，b光為紅光，人看到空中的虹紅光在頂端，紫光在底端，故A錯誤，C正確；BD．同理可知因為d光折射率大于c光折射率，所以d光的頻率大于c光的頻率，d光的波長小于c光的波長，所以d光為紫光，c光為紅光，人看到空中的霓紫光在頂端，紅光在底端。故B正確，D錯誤。故選BC。11．1801年，英國物理學家托馬斯·楊完成了著名的雙縫干涉實驗。如圖甲所示為雙縫干涉實驗的原理圖，單縫、屏上的點均位于雙縫和的中垂線上。已知入射光在真空中的波長為，雙縫和到P點的距離分別為，若P點是暗條紋的中心，改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如乙圖上所示變?yōu)橐覉D下所示，下列說法中正確的是（）

A．若所改變實驗條件為由a光換為b光，a光能使某種金屬發(fā)生光電效應，則b光也能使該金屬發(fā)生光電效應B．所改變實驗條件可能為增大雙縫和之間的距離C．實驗時可以用白熾燈直接照射雙縫，在屏上可以得到等寬、等亮的干涉條紋D．（n為整數(shù)）【答案】AB【詳解】B．條紋間距公式，D為雙縫與光屏之間距離，d為雙縫之間距離，為光的波長，條紋間距變窄有以下情況：D變??；d增大；變小，B正確；A．若所改變實驗條件為由a光換為b光，則，則a光頻率小于b光頻率，b光能量更大，故a光能使某種金屬發(fā)生光電效應，b光可以發(fā)生光電效應，A正確；C．白熾燈光發(fā)生干涉，不能得到等寬、等亮的干涉條紋，C錯誤；D．P為振動抵消點，故（n為整數(shù)），D錯誤。故選AB。12．為了研究某種透明新材料的光學性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖甲所示。一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O的法線成θ角射入。CD為光學傳感器，可以探測光的強度，從AB面反射回來的光強隨角θ變化的情況如圖乙所示．現(xiàn)將這種新材料制成的一根光導纖維束暴露于空氣中（假設空氣中的折射率與真空相同），用同種激光從光導纖維束端面EF射入，且光線與EF夾角為β，如圖丙所示。則（

）A．圖甲中若減小入射角θ，則反射光線和折射光線之間的夾角也將變小B．該新材料的折射率為C．若該激光在真空中波長為，則射入該新材料后波長變?yōu)镈．若該束激光不從光導纖維束側(cè)面外泄，則β角需滿足【答案】BCD【詳解】A．圖甲中若減小入射角θ，則反射角減小，折射角也減小，則和折射光線之間的夾角將變大，選項A錯誤；B．由圖乙可知，當入射角大于45°時，反射光線的強度不再變化，可知臨界角為C=45°，則該新材料的折射率為選項B正確；C．若該激光在真空中波長為，則射入該新材料后波長變?yōu)檫x項C正確；D．若該束激光恰好不從光導纖維束側(cè)面外泄，則β角需滿足解得則若該束激光不從光導纖維束側(cè)面外泄，選項D正確。故選BCD。第II卷（非選擇題共52分）二、非選擇題13．（8分）某小組開展研究性學習，欲根據(jù)光學知識，測量一半圓柱體玻璃磚的折射率。具體步驟如下：（1）如圖甲所示，將白紙固定在水平桌面上，兩個量角器作一同心圓O，并標上相應的刻度和度數(shù)；（2）將被測量半圓柱體玻璃磚垂直放在白紙上，圓柱體的圓心和同心圓的圓心對齊，圓柱體直線邊與量角器0刻度線對齊；（3）用鉛筆準確描出玻璃磚底面圓的輪廓。（4）用激光筆發(fā)出細束激光，對準圓柱體的圓心沿半徑方向入射，分別準確記錄入射角i和折射角r，圖甲中對應的入射角和折射角。（5）改變?nèi)肷浣牵俅斡浵氯肷浣莍和折射角r，根據(jù)多次測量數(shù)值，作出圖像如圖乙所示，則玻璃磚的折射率為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（6）根據(jù)相對誤差的計算式為，為了減小i、r測量的相對誤差，實驗中激光在O點入射時應使入射角（填“適當大一些”或“盡量小一些”），考慮到入射光在圓柱體的直線邊界可能發(fā)生現(xiàn)象，故入射角不能（填“太大”或“太小”）。

【答案】30.0°48.0°1.5適當大一些全反射太大【詳解】（4）[1][2]量角器的分度值為1°，需要估讀到分度值的下一位，故示數(shù)分別為30.0°、48.0°。（5）[3]由光的折射定律可知，折射率（3）[4][5][6]為了減小入射角和折射角測量的相對誤差，實驗中激光在O點入射時應盡量使入射角適當大一些，但考慮到入射光在圓柱體的直線邊界可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故入射角不能太大。14．（6分）“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將實驗儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離。然后，接通電源使光源正常工作。（1）“用雙縫干涉測量光的波長”實驗裝置如圖1所示。光具座上a、b、c處放置的光學元件依次為（選填選項前字母）。

A．濾光片雙縫單縫

B．濾光片單縫雙縫C．單縫濾光片雙縫

D．雙縫濾光片單縫（2）某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖2所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)如圖2中所示，則

①分劃板在圖中A位置時游標卡尺的讀數(shù)為mm，在B位置時游標卡尺讀數(shù)為mm，相鄰兩條紋間距mm；②該單色光的波長m（保留兩位有效數(shù)字）【答案】B11.115.60.756.0×10-7【詳解】（1）[1]器材從左到右的安裝順序為光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、像屏。故選B。（2）①[2]分劃板在圖中A位置時游標卡尺的讀數(shù)為[3]在B位置時游標卡尺讀數(shù)為[4]相鄰兩條紋間距②[5]根據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得15．（8分）如圖，水平地面上放有一邊長為R的正方體透明容器（容器壁厚度不計），往容器內(nèi)裝滿某種透明液體，在該正方體下底面的中心處有一點光源S，光自S發(fā)出到從正方體的四個側(cè)面（不包括頂面）射出的過程中，所經(jīng)歷的最長時間。已知光在真空中傳播的速率為c，不考慮反射光。（1）求這種透明液體的折射率；（2）若將點光源S移動到正方體的中心，求光能從正方體六個面上射出部分的總面積。

【答案】（1）；（2）【詳解】（1）光自S發(fā)出到從正方體的四個側(cè)面（不包括頂面）射出的過程中，所經(jīng)歷的時間最長時，光恰好在側(cè)面發(fā)生全反射，設此時入射角為，如圖甲所示

則有則經(jīng)歷最長時間的光在透明液體內(nèi)傳播的路程又因為，聯(lián)立解得（2）光恰好在側(cè)面發(fā)生全反射時，光路圖如圖乙所示

由（1）可得由分析可知，側(cè)面有光射出的部分是半徑為的正方形內(nèi)切圓16．（8分）雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。試回答下列問題∶（1）雷達是如何接收電磁波的？（2）利用雷達可以測出飛機的運動方向和速度。某固定雷達正在跟蹤一架勻速飛行的飛機，其每隔固定時間T0發(fā)射一短脈沖的電磁波（如圖中幅度大的波形），收到的由飛機反射回的電磁波經(jīng)雷達處理后顯示如圖中幅度較小的波形，反射滯后的時間已在圖中標出。其中T0、T和ΔT為已知量，光在真空中的傳播速度為c。則飛機的運動方向和飛機的速度大小分別為多少？【答案】（1）見解析；（2）遠離雷達方向，【詳解】（1）電磁波在傳播時遇到導體會使導體中產(chǎn)生感應電流，所以導體可用來接收電磁波，這就是雷達接收電磁波的原理。（2）由屏幕上顯示的波形可以看出，反射波滯后于發(fā)射波的時間越來越長，說明飛機離信號源的距離越來越遠，飛機向遠離雷達方向運動；從雷達發(fā)出第一個電磁波起開