2021年高考物理备考优生百日闯关系列专题17光、电磁波与相对论（含解析）

2017年高考物理备考优生百日闯关系列专题17光、电磁波与相对论（含解析）专题17 光、电磁波与相对论第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查基本概念和基本规律。考纲要求（1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算（2）理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱；了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论命题规律（1）分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题。（2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题为主第二部分 精选试题1、【贵州省铜仁市第一中学2017届高三上学期第三次月考理科】（5分）如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（） （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）A用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距Ba比b更容易发生衍射现象C在水中a光的速度比b光的速度小D在水中a光的临界角大于b光的临界角E若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是a光【答案】ABD2、【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB=60，两束平行于角平分线OM的单色光a和b由OA面射入介质，经OA面折射的光线都相交于M点，其中a光的折射光线恰好平行于0B，以下说法正确的是（ ）BA该介质对a光的折射率为2/3Ba光的折射光线不能在AB面发生全反射C在同一介质中，a光的光速大于b光的光速D用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距【答案】B【解析】由几何知识可知，入射角，折射角,根据折射定律得,故A错误；由几何知识求出光线在M点的入射角,临界角的正弦为，即有,故折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射,故B正确；由图可知，a光的折射率要大于b光，由可知，a光的光速小于b光的光速,故C错误；因a光的折射率大，故a光的波长小于b光，由可知，用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距；故D错误；【名师点睛】根据题意作出光路图，由几何知识求出入射角和折射角，即可由折射定律公式求解折射率由几何知识求出光线在M点的入射角，与临界角比较，分析能否发生全反射再根据光速及波长和频率的关系可明确两光的光速大小，由干涉条纹间距公式可明确间距的大小3、【重庆市巴蜀中学2017届高三上学期开学考试理科综合物理试题】实物粒子和光都具有波粒二象性性。下列事件中突出体现波动性的是 .（填正确答案标号）A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关【答案】ACD【解析】【名师点睛】本题考查了光的波粒二象性，有时波动性明显，有时粒子性明显明确各种物理现象的实质和原理才能顺利解决此类题目4、【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟, 以表彰他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”做出了突破性成就,高锟被誉为“光纤之父”.光纤通信是一种现代通信手段,它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务.目前我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络,下列说法正确的是( )A.光导纤维传递光信号是利用光的干涉原理 B.光纤通信利用光作为载体来传递信号C.目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝 D.光导纤维传递光信号是利用光的色散原理【答案】BC【解析】光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，选项AD错误；光纤通信利用光作为载体来传递信号，选项B正确；目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝，选项C正确；故选BC.5、【河北省定州中学2017届高三（高补班）上学期周练（8.14）物理试题】一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（ ）【答案】B【解析】因a光的频率小于b光的频率，则a光的折射率小于b光的折射率，射入玻璃后a光的折射角较大；两种光从玻璃中岀射时应该平行射出，故选B【名师点睛】此题考查了光的折射知识；要知道频率越小的光的折射率越小，对光的偏折程度越小；入射角相同的不同的光经过同一个玻璃砖后将平行射出.6、【湖南省张家界市第一中学2016届高三3月月考】在双缝干涉实验中，中间零级明条纹到双缝的距离相等，那么从第四级明条纹到双缝的距离差是()A2 B2.5 C3 D4【答案】D【解析】7、【天津市十二区县重点学校2016届高三下学期毕业班联考（二）】、两种单色光组成的光束从介质斜射入空气时，其折射光束如图所示。用、两束光介质空气A射入同一介质，在介质中光的波长比光的小B从同一介质射入空气发生全反射，光的临界角比b光的大C照射同一双缝干涉实验装置，光的干涉条纹间距比光的大D照射同一金属板，光照射时恰能逸出光电子，光照射时也能逸出光电子【答案】AD【解析】由图知，a光的折射角大于b光的折射角，a光的偏折程度较大，由折射定律，可知a光的折射率大，频率大，波长短，故A正确根据临界角公式知，a光的全反射临界角较小，故B错误a光的波长比b光的小，根据干涉条纹间距与波长成正比，则知照射同一双缝干涉实验装置，a光的干涉条纹间距比b光的小，故C错误产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，由于a光的折射率大，所以照射同一金属板，b光照射时恰能逸出光电子，a光照射时也能逸出光电子，故D正确故选AD.【名师点睛】本题的关键要掌握光的折射率公式、光的双缝干涉实验、光电效应原理、光的全反射现象以及光的折射率与频率、波长的关系，是一个综合性很强的题目；要知道光的折射率越大，其频率越大，波长越小，临界角越小.8、【天津市河东区2016届高三第二次模拟考试理科综合】如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A点发出一束白光，射到水面上的O点后，折射光发生了色散，照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则A由A到O，a光的传播时间等于b光的传播时间B若发光点A不变而入射点O向左移，则b光可能发生全反射Cb光比a光更容易发生明显的衍射现象D若a光是氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出的光，则b光可能是氢原子从第6能级跃迁到第2能级发出的光【答案】D【解析】【名师点睛】对于选修内容的考查，一直较为全面，故在复习中要注意光学中知识点的联系，将光的直线传播与光的二象性紧密地联系起来，才能准确快速解答；注意折射率越大的光，频率大，在介质中的速度小，临界角越小，波长越小.9、【福建省厦门第一中学2016届高三下学期周考】下列说法正确的是（ ）A、在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高B、光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大C、水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故D、全息照相主要是利用了光的衍射现象E、沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象【答案】ABE【解析】【名师点睛】本题考查了光的折射定律以及全反射的条件，掌握光的全反射与折射的区别，理解光的干涉原理及条件。10、【山东省青岛市2016届高三3月自主练习物理试题】下列说法中，正确的是_(填正确答案标号选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错一个扣3分，最低得分为0分)A台湾高雄2月6日凌晨发生6.7级地震，地震波是机械波，既有横波又有纵波B横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期C变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场D爱因斯坦认为引力波是一种跟电磁波一样的波动E可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于x射线的频率【答案】ADE【解析】地震波是机械波，既有横波又有纵波，A正确；横波在传播过程中，波上的质点，只在平衡位置上下振动，不随波迁移，B错误；均匀变化的电场，产生稳定的磁场，均匀变化的磁场，产生稳定的电场，C错误；爱因斯坦认为引力波是一种跟电磁波一样的波动，故D正确；根据电磁波谱可知，可见光只是电磁波中的一小部分，可见光的频率低于x射线的频率，故E正确；11、【广西南宁二中、柳州高中、玉林高中2017届高三8月联考理科综合】(10分)一半径为R的球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为R，光在真空中的传播速度为c，求：（i）出射角；（ii）光穿越球体的时间。【答案】（i）600；（ii）由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角如图所示为30由折射定律得因此，解得60。(2)由几何知识知ACO为等腰三角形，故2cos 30R光线在球体内的传播速度为设光穿越球体的时间为t，则联立得【名师点睛】此题是对光的折射定律的考查；解题的关键是画出光路图，结合几何关系，应用光的折射定律来列方程解答.12、【河北省定州中学2017届高三（高补班）上学期周练（8.14）物理试题】如图所示，一根长直棒AB竖直地插入水平池底，水深a=08m，棒露出水面部分的长度b=06m，太阳光斜射到水面上，与水面夹角=37，已知水的折射率n=，sin37=06，cos37=08求：太阳光射入水中的折射角；棒在池底的影长l【答案】：37 14m【名师点睛】此题考查了光的折射定律；首先要掌握光的折射定律的表达式，并结合几何关系列出方程求解；画出光路图是解题的关键.13、【湖北省孝感高级中学2017届高三9月调考】有一玻璃球冠，右侧面镀银，光源S就在其对称轴上，如图所示从光源S发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折入玻璃球冠内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回若球面半径为R，玻璃折射率为，求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大？【答案】【解析】【名师点睛】处理几何光学相关的问题，关键是作出光路图，一定要用直尺准确作图，然后根据几何图形的特点求角或者线段的长度。14、【陕西省宝鸡中学2017届高三月考（二）理科综合】半径为R的圆柱形玻璃砖的折射率为2，截面如图所示，O为圆心，光线I沿半径aO方向射入，恰好在O点发生全反射；另一条平行于I的光线II从最高点b射入玻璃砖，折射到MN上的d点，求Od的距离【答案】【解析】光线射到MN面上时的入射角等于临界角临界角设光线在圆柱面的入射角为，折射角为，则由折射定律得所以则15、【广西桂林市桂林中学2017届高三11月月考理科综合】如图,为一圆柱中空玻璃管,管内径为R1,外径为R2,R2=2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管,为保证在内壁处光不会进入中空部分,问入射角i应满足什么条件?【答案】i30则得：，可解得i=30，所以为保证在内壁处光不会进入中空部分，入射角i应满足i3016、【内蒙古鄂尔多斯市一中2017届高三上学期第四次月考】如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO垂直于水平桌面位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO，夹角=60的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：（i）透明半球对该单色光的折射率n；（ii）该光在半球体内传播的时间。【答案】（i） （ii）【解析】 （i）光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图