高中物理信息传播、处理和存储技术的发展试题

(6分)光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术．发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85的单色光．上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06的单色光．这样操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：
①在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
②为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为1.47)

一位学生用如图所示的方法来测定水的折射率，该学生在一个游泳池测得池中水深h="1.2" m（池底水平），用一根竹竿竖直立于池底，浸入水中部分刚好是全长的一半，太阳光与水平方向成θ=37°角射入游泳池，池底竹竿顶端的影子到竹竿底端的距离为L="2.5" m，求水的折射率和光在水中的传播速度。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

下列说法正确的是（　　）

A．只有当障碍物或孔的尺寸可以跟光波相比，甚至比光的波长还小时，才能明显地产生光的衍射现象

B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果，光的衍射现象说明了光具有波动性

C．用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光波越长，衍射现象越显著

D．光的衍射现象和干涉现象否定了光的直线传播的结论

E.在太阳光照射下，肥皂泡呈现彩色，这是光的衍射现象
F.在城市交通中，用红灯表示禁止通行，这是因为红光更容易产生干涉

以下说法正确的是

A．光的偏振现象说明光是一种纵波

B．相对论认为空间和叫间与物质的运动状态有关

C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在

D．在光的双缝十涉实验中．若仅将入射光由绿色光变为红光．则条纹间距变宽

E．波在介质中传播的频率由波源决定．与介质无关

如图是一个透明圆柱介质的横截面，B、C为圆上两点。一束单色光沿AB方向入射，从c点射出，已知∠ABO＝∠BOC = 120⁰，真空中光速c = 3×10⁸m/s 。求：

① 光在介质中的折射率n
② 光在介质中传播速度v

如图所示，上、下表面平行的玻璃砖置于空气中，一束复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a、b两束单色光。下列说法中正确的是

A．a、b两束单色光相互平行

B．a光在玻璃中的传播速度大于b光

C．在玻璃中a光全反射的临界角小于b光

D．用同一双缝干涉装置进行实验a光的条纹间距小于b光

折射率为n、长度为L的玻璃纤维置于空气中，若从A端射入的光线能在玻璃纤维中发生全反射，最后从B端射出，如图所示，求：

①光在A面上入射角的最大值．
②若光在纤维中恰能发生全反射，由A端射入到从B端射出经历的时间是多少？

如图所示，一根长直棒AB竖直地插入水平池底，水深a=0.8m，棒露出水面部分的长度b=0.6m，太阳光斜射到水面上，与水面夹角 =37°，已知水的折射率n= ，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：

①太阳光射入水中的折射角β；
②棒在池底的影长l．

只含有a、b两种单色光的复色光由某种介质射向真空，光路图如图所示，则下列说法正确的是（  ）

A．a光在此介质中的传播速度比b光小

B．a光的频率比b光小

C．a光的临界角比b光小

D．a光在此介质中的折射率比b光小

如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球．频率为γ的细光束在空中沿直线BC 传播，于C 点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知∠COD=120°，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（设c为真空中的光速）（选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分．每选错一个扣3分，最低得分为0分）

A．激光束的入射角a =60°、

B．改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射

C．光子在射入玻璃球后，光的频率变小

D．此激光束在玻璃中的波长为

E．从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为

下列说法中正确的是__________（填正确答案的标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对三个得6分，每选错一个扣3分，最低分为0分）

A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的

B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象

C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象

D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率

E.未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象

晴天的晚上,人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内.一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面,卫星自西向东运动.春分期间太阳垂直射向赤道,赤道上某处的人在日落后8 h时在西边的地平线附近恰能看到它,之后极快地变暗而看不到了.已知地球的半径R_地=6.4×10⁶ m,地面上的重力加速度为10 m/s²,估算:(答案要求精确到两位有效数字)
(1)卫星轨道离地面的高度;
(2)卫星的速度大小.

古希腊地理学家通过长期观察，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7.5°角向下射，而在A城正南方，与A城地面距离为L的B 城，阳光恰好沿铅直方向向下射，如图19－1－2所示.射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式 R ＝______.

如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，∠A＝60°，∠C＝90°，一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射，已知AD＝a，棱镜的折射率n＝，光在真空中的传播速度为c。求：
（ⅰ）光从棱镜第一次射入空气时的折射角；
（ⅱ）光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间（结果可以用根式表示）。

宽度为d的平面镜MN立于水平地面上,在平面镜的正前方的A点处(A点到平面镜的两端点M､N的距离相等),有一人面对平面镜站在水平地面上,A点距离镜面h远,在平面镜的前方与镜面平行的直线PQ上有一点光源S,从远处以速度v沿直线QP运动,如图所示,已知PQ到平面镜MN所在直线的距离为H,且H>h.

(1)点光源S沿QP直线运动,在某一个范围内可以被A点的人通过平面镜看到,请用作图法画出人通过平面镜可看到发光点S的范围,在图中用斜线表示出来;
(2)人通过平面镜可以看到发光点S的时间是多少?