专题六 第14练　光学　电磁波（含解析）

第14练　光学　电磁波
[基础巩固练]
1．(2024·广东惠州市一模)使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示，以下说法正确的是(　　)
A．蓝牙通信的电磁波是可见光
B．在同种介质中，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短
C．两束蓝牙通信的电磁波在任何情况下都不会发生干涉
D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度小于光速
2.（2024·上海·高考真题）车载雷达系统可以发出激光和超声波信号，其中（　　）
A. 仅激光是横波 B. 激光与超声波都是横波
C. 仅超声波横波 D. 激光与超声波都不是横波
3．（2024·广东江门·模拟预测）如图所示的甲、乙、丙、丁四幅图均来自物理课本，下列说法正确的是（　　）
A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，b光的频率大于a光
B．图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
C．图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化
4．(2023·吉林长春市三模)倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶(如图甲所示)折射形成。图乙为光线的简化光路图，冰晶的上、下表面平行且与侧面垂直，光线从冰晶的上表面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角α增大到某一临界值时，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见，下列说法正确的是(　　)
A．光线有可能在下表面发生全反射
B．光从空气进入冰晶后波长变长
C．红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小
D．随太阳高度角α增大，紫光比红光先在侧面发生全反射
5. （2024江苏扬州期末）如图所示，一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，a光照射某金属可发生光电效应，下列说法正确的是（　　）
A. a光的折射率较大
B. a光的频率较大
C. a光在光导纤维中的速度较大
D. 用b光照射该金属不能发生光电效应
6．(2023·江苏卷·6)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的(　　)
A.倍 B.倍 C．2倍 D．3倍
7.（多选）（2024·湖南益阳·一模）如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，，镜面与光屏垂直。下列说法正确的是（　　）
A．若将光屏向右移动，光屏上条纹间距减小
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
C．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距增大
D．若将平面镜向右移动，光屏上条纹间距不变
8.真空中半径为R的半圆柱体玻璃砖的截面图如图所示，固定放置一块平行于半圆柱体底面的平面镜。一束单色光从玻璃砖底面上的P点垂直射入玻璃砖，从玻璃砖侧面上的Q点射出，经平面镜反射后从玻璃砖侧面再次进入玻璃砖，从M点垂直玻璃砖底面射出。已知O、P间的距离为，平面镜与玻璃砖底面间的距离为R，真空中的光速为c。求：
(1)玻璃砖的折射率n；
(2)光从P点传播到M点的时间t。
[素养提升练]
9．（2024·重庆·高考真题）某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略气壁厚度，由该方案可知（ ）
A．若h = 4cm，则 B．若h = 6cm，则
C．若，则h = 10cm D．若，则h = 5cm
10．(2023·浙江6月选考·13)在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为0.9 m，水的折射率n＝，细灯带到水面的距离h＝ m，则有光射出的水面形状(用阴影表示)为(　　)
11．（2024·山西太原·二模）一束光从半径为R的圆截面顶点P射入圆柱形透明棱镜，O为截面中心，入射光束与PO的夹角为，进入棱镜后分成a、b两束光，分别从A、B点射出棱镜，a、b在棱镜中的折射率分别为、，求：
（1）a、b两束光从棱镜中射出后二者的夹角；
（2）a、b两束光在棱镜中从P点到A、B两点传播的时间之比。
12.（2024·江苏南京·模拟预测）如图所示，一束单色光从AB中点沿垂直于直角三棱镜AB边的方向射入棱镜，在AC边发生全发射后再从BC边射出棱镜，出射光线恰好与AC平行，已知，，光在真空中的速度为c。求：
(1)该棱镜的折射率n；
(2)该单色光在棱镜中传播的时间t（不考虑光在BC边上的反射）。
[尖优生选练]
13．（2024·山东·高考真题）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
（1）求sinθ；
（2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围。
参考答案
1.答案　B
解析　蓝牙通信的电磁波是无线电波，不是可见光，故A错误；在同种介质中，蓝牙通信与手机通信的电磁波传播速度相等，但蓝牙通信的电磁波频率高于手机通信的电磁波频率，所以蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短，故B正确；两束蓝牙通信的电磁波若频率相同，相位差恒定，就会发生干涉，故C错误；蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度等于光速，故D错误。
2.答案 B
解析 车载雷达系统发出的激光和超声波信号都是横波。故选B。
3.答案 A
解析 A．图甲为同一装置产生的双缝干涉图像，根据
因b光的条纹间距较a光小，可知b光的波长小于a光，b光的频率大于a光，选项A正确；
B．图乙中立体电影原理是光的偏振原理，而照相机镜头表面涂上增透膜的原理是光的干涉，两者原理不同，选项B错误；
C．图丙中“水流导光”反映了光的全反射现象，选项C错误；
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，则一个偏振片的偏振方向发生变化，则光屏P上的光斑亮度会发生变化，选项D错误。故选A。
4.答案　D
解析　下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆原理可知，光线不可能在下表面发生全反射，故A错误；光从空气进入冰晶后，频率不变，速度减小，根据v＝λf可知，波长变小，故B错误；红光频率低，折射率小，根据v＝可知，红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故C错误；因为紫光频率高，折射率大，则全反射临界角小，所以随太阳高度角α增大，紫光比红光先在侧面发生全反射，故D正确。
5. 答案C
解析 入射角相同，但a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律
式中为入射角，为折射角，可知，折射角越小折射率越大，因此a光的折射率小于b光的折射率，故A错误；光的频率越大则其折射率越大，根据以上分析可知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，故B错误；．根据
可知，a光折射率小于b光的折射率，则a光在光导纤维中的速度较大，故C正确；
b光的频率大于a光的频率，根据爱因斯坦的光电效应方程
可知，a光照射某金属可发生光电效应，则用b光照射该金属一定能发生光电效应，故D错误
6.答案　B
解析　根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有Δx＝λ，由题图知Δx乙＝2Δx甲，则d乙＝d甲，故选B。
7．答案 BD
解析 S发出的光经平面镜反射后，相当于从S关于平面镜的对称点发出的，如图所示
两个光源是相干光源，两个光源的距离为2a，利用双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离为
A．若将光屏向右移动，则增大，光屏上条纹间增大，故A错误；
B．若将平面镜向下移动一个微小距离，则增大，光屏上条纹间距减小，故B正确；
CD．若将平面镜向右移动，则、均不变，光屏上条纹间距不变，故C错误，D正确。
故选BD。
8.答案　(1)　(2)
解析　(1)光路图如图所示
结合几何关系有sin α＝，γ＝β－α，＝
玻璃砖的折射率n＝，解得 n＝
(2)设光在玻璃砖中的传播时间为t1，在真空中的传播时间为t2，则有t1＝，t2＝，光从P点传播到M点的时间为t＝t1＋t2，解得t＝
9．答案 B
详解 根据几何关系画出光路图，如图所示
标注入射角θ1，折射角θ2，根据折射定律可得
A．若，则，故A错误；
B．若，则，故B正确；
C．若，则，故C错误；
D．若，则，故D错误。
故选B。
10.答案　C
解析　取细灯带上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形，设此圆形的半径为R，点光源出的光线在水面恰好全反射的光路图如图甲所示。
由sin C＝＝＝，可得tan C＝R＝h·tan C＝× m＝0.3 m
三角形发光体的每一条细灯带发出的光在水面上有光射出的水面形状的示意图如图乙所示
三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体发出的光在水面上有光射出的水面形状的示意图如图丙所示
设直角边的长度为a＝0.9 m，由几何关系可得此三角形的内切圆的半径r＝a－×a＝a
而R＝0.3 m＝a，可得：R>r，则由图丙可知有光射出的水面形状在三角形中央区域无空缺部分，故C正确，A、B、D错误。
11答案 （1）；（2）
详解 设入射角为，由题意知，，根据光的折射定律可知折射率,
，
解得：，
如图所示由几何关系得：，
a、b两束光从棱镜中射出后二者的夹角
（2）a、b两束光在棱镜中传播的速度分别为
，
由几何关系可知，a、b两束光在棱镜中传播的距离为
，a、b两束光在棱镜中传播的时间之比
代入数据解得
12答案 (1) (2)
详解（1）作出完整的光路如图
根据几何关系可知，入射角
做AC界面法线交于BC于D点，光线在AB界面交于O点，P点发生全反射，Q点发生折射，则
，
可知为等边三角形，所以
因为最终出射光线与AC平行，所以 由可得
（2）根据几何关系可知
光在玻璃内传播速度为 光在玻璃内传播的时间解得
13.答案 （1）；（2）
详解 （1）由题意设光在三棱镜中的折射角为，则根据折射定律有
由于折射光线垂直EG边射出，根据几何关系可知
代入数据解得
（2）根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图
则根据几何关系可知FE上从P点到E点以角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有
设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有
又因为 联立解得
所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为