学鲁科版选修34 4.3光导纤维及其应用 作业.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-4 4.3光导纤维及其应用 作业12017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们为发现引力波所作的贡献。引力波被认为是时空弯曲的一种效应，物体加速运动时会给宇宙时空带来扰动，这种扰动会以光速向外传播能量。如图为科学家们探测引力波的装置示意图，发射器发出的激光s 经半透光分束镜分为相互垂直的两束s1和s2，然后经过4km长的两臂，在两臂端点处经反射镜反射回来，s1和s2相遇形成干涉，被探测器接收。精确调节两臂，使探测器在无引力波作用时，接收到的信号强度为0。当有引力波作用时，两臂长度将因此而发生改变，则接收到的信号强度不为0。下列说法正确的是a. 引力波可以超光速传播b. 引力波不能传播能量c. 探测器接收到的两束波的频率相同d. 无引力波作用时两束激光到探测器的路程差为02对于以下光学现象或运用，说法错误的：（ ）a. 自行车尾灯的内部构造实质是一列竖直排布的紧密的全反射三棱镜b. 海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景c. 夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象d. 光导纤维的内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成3如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示。在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部。内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察。光在光导纤维中的传输利用了 a. 光的全反射 b. 光的衍射c. 光的干涉 d. 光的折射4以下说法正确的是_a机械波的波速取决于介质，且波的传播速度总是与质点振动方向垂直，而电磁波的波速由介质和频率共同决定b一束白光穿过玻璃砖，各种单色光在玻璃砖中的速度不相等，红光速度最大，紫光速度最小c电磁波谱中，从无线电波到射线频率不断变大，不同波段的电磁波产生机理不同， 其中三种射线中射线穿透能力最强d光纤通信利用了全反射原理，光纤由內芯和外套两层组成，內芯的折射率大于外套的折射率e夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置低f肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，增透膜厚度应为光波在此膜中波长的1/4g引力波是爱因斯坦在100年前提出广义相对论时所预言的一种以光速传播的时空波动，广义相对论还告诉我们，强引力的星球附近，时间进程会变快5下列说法正确的是 。a在潜水员看来，岸上的所以景物都出现在一个倒立的圆锥里b光纤通信利用了全反射的原理c泊松通过实验观察到的泊松亮斑支持了光的波动说d电子表的液晶显示用到了偏振光的原理e变化的磁场一定产生变化的电场6e.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大f.在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象g.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光a. 麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在b. 简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大c. 某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，开始计时时，秒表提前按下，他测得的g值偏小d. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄7一张光盘可记录几亿个字节，其信息量相当于数千本十多万字的书，其中一个重要原因就是光盘上记录信息的轨道可以做得很密，1 mm的宽度至少可以容纳650条轨道。这是应用了激光的哪个特性？a.相干性好 b.平行度好 c.亮度高 d.频率高8下列说法中正确的是a太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果b用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用c眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象d照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱9下列关于光导纤维说法正确的是（ ）a. 光导纤维利用了全反射原理b. 光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率c. 光导纤维内芯的折射率小于于外套的折射率d. 医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体胃、肠等脏器的内部10下列图示所涉及实验及现象的说法正确的是（）a. 甲图所示为光电效应实验装置，任意频率的光照射锌板都可以放出光电子b. 乙图所示为利用光导纤维制成的内窥镜，利用了光的全反射原理c. 丙图所示为放射线在磁场中的运动轨迹，可知甲为射线，乙为射线，丙为射线d. 丁图所示为粒子散射实验，利用粒子打到金属箔时受到库仑力作用而发生偏转11下列说法正确的是_。a红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变b质点的振动方向和波的传播方向总是互相垂直的c白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象d光导纤维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射e弹簧振子做简谐运动，周期为t，若dtt2，则在t时刻和（tdt）时刻弹簧的长度可能相等12关于波的现象，下列说法正确的有（_） a.用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用 b.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象 c.波源沿直线匀速靠近一静止的接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高 d.露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的 e.电磁波具有偏振现象13光导纤维是一种比头发还细的玻璃丝，这种玻璃丝分为内外两层（芯线和包层），芯线的折射率比包层的折射率_。海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，原因是海面上的下层空气的折射率比上层_；在沙漠中也会看到“海市蜃楼”现象，原因是接近沙面的空气层比上层空气的折射率_。14【物理-选修3-4】（1）下列说法正确的是（_）a.电磁波可以与机械波类比，它们的传播都需要一定的介质b.光纤通信利用了全反射原理c.照相机的镜头表面镀有一层膜使照相效果更好，是利用于光的衍射现象d.用声呐探测水中的暗礁、潜艇，是利用了波的反射现象e.当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大（2）设太阳系中某行星半径为r，被厚度也为r的、折射率的均质大气层所包围，如图所示，已知该行星的自转轴和黄道面垂直，试求：在该行星上看到日落时，阳光进入大气层的折射角；若该行星自转周期t=24h，忽略其公转的影响，则该行星上白天的时间为多长？试卷第3页，总4页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1c【解析】a、b项：由题干中信息可知，引力波以光速向外传播能量，故a，b均错误；c项：光在传播过程中频率保持不变，故c正确；d项：两个波能形成干涉，故两个波传播在无引力波作用时的传播路程一定不同，故d错误。点晴：此题属于科普信息阅读题，一般从文章中结合学过的知识即可直接获得答案，难度一般不会太难，但是需要学生能够快速阅读，并从文章中准确的获得关键信息，也体现了北京高考灵活性高的特点。2b【解析】试题分析：自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，a正确；天由于大气的不均匀，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的远处的山峰、船舶、楼台、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，是正立的，b错误；彩虹是光的色散现象，c正确；光导纤维是利用光得全反射原理工作的，所以内芯一般由折射率较大的玻璃纤维制成，d正确。考点：考查了光的折射，光得全反射，光得色散3a【解析】光在光导纤维中传播时，其入射角大于或等于临界角，光线只能在光导纤维中传播，折射不出去，是利用了全反射，a正确4bdf【解析】试题分析：机械波的波速取决于介质，横波的传播速度与质点振动方向垂直，纵波的传播方向与质点振动方向平行；电磁波的波速由介质决定，选项a错误；一束白光穿过玻璃砖，各种单色光在玻璃砖中的速度不相等，红光速度最大，紫光速度最小，选项b正确；电磁波谱中，从无线电波到射线频率不断变大，不同波段的电磁波产生机理不同， 三种射线中射线穿透能力最强，但是射线不是电磁波，选项c错误；光在光纤中的传输利用了全反射的原理，要求光线从光密介质射向光疏介质，则光纤内芯的折射率比外套的大，故d正确；由于大气的全反射，故夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置高，选项e错误；肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，增透膜厚度应为光波在此膜中波长的1/4，选项f正确；引力波是爱因斯坦在100年前提出广义相对论时所预言的一种以光速传播的时空波动，广义相对论还告诉我们，强引力的星球附近，时间进程会变慢，选项g错误；故选bdf考点：电磁波和机械波的传播；电磁波谱；全反射；光的干涉；相对论【名师点睛】此题考查了电磁波和机械波的传播、电磁波谱、全反射、光的干涉以及相对论知识；解题时关键是多看书，加强记忆，对关键的知识要加深理解5abcd【解析】试题分析：光从空气折射进入人眼，人眼认为光是直线传播的，所以岸上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里故a正确光纤通信利用了全反射的原理，故b正确泊松亮斑支持了光的波动说故c正确液晶显示用到了偏振光，故d正确均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场才能再产生变化电场，故e错误；故选abcd。考点：光的折射；光导纤维；晶体；光的偏振；电磁理论6ce【解析】试题分析：麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来赫兹用实验证实电磁波的存在，选项a错误；简谐机械波在给定的介质中传播时，波传播速度只与介质有关，而与波的频率无关，选项b错误；某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，开始计时时，秒表提前按下，他测得周期较大，则根据t=2lg可知，测得的g值偏小，选项c正确；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，由于红光的波长较大，根据x=ld可知干涉条纹间距变宽，选项d错误；光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，所以光在光导纤维内部可以发生全反射，选项e正确；在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项f错误；除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，选项g正确；故选ceg.考点：电磁波；机械波的传播；测重力加速度；双缝干涉；光导纤维；光的偏振7b【解析】试题分析：激光具有普通光所不具有的特点，可概括为三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高），激光刻录应用了激光平行度好，b正确；【名师点睛】激光相干性好，平行度好、亮度高等特点，激光在生产与生活中有很多应用，掌握基础知识是正确解题的关键考点：考查了激光的应用8d【解析】试题分析：a、太阳光通过三棱镜，由于各种单色光的折射率不同，而发生色散现象形成彩色光谱故a错误b、用光导纤维束传送图象信息是利用光在纤维中不停地发生全反射进行传递信息故b错误c、当光通过狭缝时，若缝的尺寸与光的波长相当，则会发生明显的衍射现象故c错误d、故d正确照相机、望远镜的镜头表面镀一层增透膜，从膜的前表面和玻璃表面反射的光出现叠加，光程差是半个波长，则相互减弱，从而增加投射能力，故d正确。故选d。考点：本题考查光的干涉、光的衍射、光的全反射。9abd【解析】光导纤维利用了全反射原理，选项a正确；光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，当光线从内芯射入外芯时会发生全反射，选项b正确，c错误； 医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体胃、肠等脏器的内部，选项d正确；故选abd.10bd【解析】只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，故a错误；光导纤维制成的内窥镜利用了光的全反射原理，b正确；三种射线在匀强磁场中向上运动时， 射线带正电荷，可以判断它将向左偏转，即图中的甲射线是射线； 射线带负电荷，可以判断它将向右偏转，即图中的甲射线是射线； 射线不带电，不偏转，即图中的乙射线是射线，c错误；丁图所示为粒子散射实验，利用粒子打到金属箔时受到库仑力作用而发生偏转，d正确。11ade【解析】红光的频率不随介质的变化而变化，由空气进入水中速度减小，根据=vf可知波长边长，颜色不变，a正确；机械波分纵波和横波，横波中质点的振动方向和波传播方向垂直，而纵波中，质点的振动方向和传播方向在一条直线上，b错误；白光通过三棱镜后在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，c错误；光导纤维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，d正确；根据对称性，相隔半个周期振子的位移关于平衡位置对称，即回复力大小相同，故弹簧的长度可能相等，比如在t时刻时，振子正好位于平衡位置，在经过半个周期后，振子又回到平衡位置，e正确12cde【解析】用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，选项a错误；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，选项b错误；根据多普勒效应，波源沿直线匀速靠近一静止的接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，选项c正确；露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的，选项d正确；电磁波是横波，具有偏振现象，选项e正确；故选cde.13 大 大 小【解析】光导纤维玻璃丝分为内外两层（芯线和包层），芯线的折射率比包层的折射率大；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，原因是海面上的下层空气的折射率比上层大；在沙漠中也会看到“海市蜃楼”现象也是全反射现象，原因是接近沙面的空气层比上层空气的折射率小。14（1）bde；（2）30o；7h【解析】（1）a、电磁波的传播不需要介质，而机械波的传播需要介质，两者有本质的区别，故a错误；b、光纤通信利用了全反射的原理，故b正确；c、照相机、望远镜的镜头表面镀一层膜是利用了光的薄膜干涉原理，故c错误；d、声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射现象，故d正确；e、当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，产