2019年高考物理二轮复习 专题16 光学 电磁波 相对论（练）（含解析）.doc

光学 电磁波 相对论1两束单色光A、B的波长分别为、，且，则_（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到_（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 A A2如图，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点)，然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC边上。D位于AB边上，过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察。恰好可以看到小标记的像；过O点做AB边的垂线交直线DF于E；DE=2 cm，EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】 【解析】试题分析 本题考查折射定律、光在三棱镜中传播及其相关的知识点。解析过D点作AB边的发现，连接OD，则为O点发出的光纤在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为，如图所示。根据折射定律有 考点定位】光的折射，全反射，几何光学【名师点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系。4【2017新课标卷】（10分）一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。【答案】1.55【解析】设从光源发出直射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接CD，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点；光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示； 考点定位】光的折射及反射定律【名师点睛】此题主要考查光的折射定律的应用；解题的关键是能画出光路图，通过几何关系找到入射角及折射角；根据折射定律列方程求解。此题同时考查学生的数学计算能力。5【2016全国新课标卷】（10分）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。（i）求池内的水深；（ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。【答案】（i）m2.6 m （ii）0.7 m【解析】（i）如图，设到达池边的光线的入射角为i。依题意，水的折射率n=，光线的折射角=90。（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为=45。由折射定律有nsini=sin 式中，i是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有sini= 考点定位】光的折射定律【名师点睛】本题主要考查了光的折射定律的应用；解题关键是根据题意画出完整的光路图，然后根据光的折射定律结合几何关系列出方程求解；此题意在考查考生应用数学处理物理问题的能力。1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雨后天空出现彩虹是光的折射现象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相对论认为，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的D电磁波和机械波一样依赖于介质传播E咪着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的的衍射现象【答案】 ACE2利用下图装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时，有下面几种说法其中正确的是_。（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实验装置中的元件分别为滤光片、单缝、双缝B将滤光片由紫色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致波长测量值偏小E去掉滤光片后，干涉现象消失【答案】 ABD【点睛】解决本题的关键知道各种色光的波长大小，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式，并能根据公式分析比较干涉条纹的间距变化3下列说法中正确的是_。(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做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关B全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关D光在玻璃中的传播速度比真空中小E机械波和电磁波都可以在真空中传播【答案】 BCD【解析】A项：做简谐运动的物体，振幅反映了振动的强弱，振幅越大，振动的能量越大，故A错误；B项：全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，可以记录光的强弱、频率和相位，故B正确；C项：根据狭义相对论，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关，故C正确；】D项：由于玻璃折射率大于真空的，根据，可知光在玻璃中的传播速度比真空中小，故D正确；E项：机械波的传播离不开介质，电磁波可以在真空中传播，故E错误。点晴：本题考查了简谐运动的振幅、全息照相原理、爱因斯坦的狭义相对论的基本假设等，注意振幅反映了振动的强弱；全息照相的拍摄利用了激光的干涉，可以记录光强、光频、相位；机械波的产生条件是机械振动和介质。 6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机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量B在同一介质中，波长越短的光，传播速度越小C在打磨精密光学平面时，可以利用干涉法检查平面的平整程度D光的偏振现象可以说明光是横波E狭义相对性原理指出，力学规律在任何参考系中都是相同的【答案】 BCD点晴：本题要知道光的偏振现象说明光是一种横波，只有振动方向和偏振方向相同的波能通过，立体电影利用了光的偏振来工作的。7如图所示，一个三棱镜的截面为等边三角形ABC。此截平面内的光线以入射角从AB边射入，进入棱镜后直接射到AC边，并以出射角i2射出，当时出射光线相对入射光线偏转角为30。求：（1）此时入射角；（2）三棱镜的折射率n。【答案】 【解析】（1）如图所示，令AB界面的折射角为，AC界面的入射角为，（2）由折射定律可知【点睛】（1）作出光路图，根据几何知识和对称性分析偏转角与入射角和折射角的关系，即可求得此时入射角；（2）根据折射定律求三棱镜的折射率。8投影仪的镜头是一个半球形的玻璃体，光源产生的单色平行光投射到平面上，经半球形镜头折射后在光屏MN上形成一个圆形光斑。已知镜头半径R =30 cm，光屏MN到球心O的距离为d =102 cm，玻璃对该单色光的折射率，不考虑光的干涉和衍射。求：光屏MN上被照亮的圆形光斑的半径r。【答案】 r=0.86m【解析】【详解】如图所示，设光线入射到D点时恰好发生全反射【点睛】此题考查学生几何知识解决光学问题的能力对于几何光学问题，关键是画出光路图，找到临界光线，对数学的几何能力要求较高，要加强训练1下列说法正确的是_。 (填正确答案标号。选对1个得3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.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理B鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大C.地面上的人观察在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快D.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰E无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理【答案】 ABD【解析】医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，A正确；当鸣笛汽车驶近路人的过程中，两者间距变小，则路人听到的声波频率与波源相比增加，B错误；在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，C错误；照相机镜头的偏振滤光片，从而阻碍其它反射光的进入，使得所拍影像清晰，D正确；无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端，是利用了衍射原理，E错误 点晴：解决本题的关键知道各种色光的频率大小，波长大小，以及知道条纹间距与波长、频率的关系，红光的频率小于紫光的频率，红光的波长大于紫光的波长，根据频率的大小可知折射率的大小，根据比较光在介质中的速度大小通过双缝干涉条纹的间距公式比较干涉条纹的间距大小。5如图，一束由两种单色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光、，下列有关这三束光的判断正确的是_。 (填正确答案标号。选对1个得3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 光束仍为复色光，光束、为单色光B.在玻璃中的传播速度，光束比光束小C.增大角且90，光束、会远离光束D.改变角且0，根据折射定律，光线的折射角增大，根据光的可逆性，知光束不可能在上表面发生全发射，故E错误；故选ABD。【点睛】由图可知光束I是反射光线，而光束、是由于它们的折射率的不同，导致出现光线偏折分离但根据光路可逆可知出射光线仍与入射光线平行。6下列说法正确的是_。 (填正确答案标号。选对1个得3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频率越高，振荡电路向外辐射电磁波的本来越大B高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的偏振现象C玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象Da、b两束光分别照射同一双缝干涉装置，在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距比b光小，由此可知，在同种玻璃中b光传播速度比a光大E让黄光、蓝光分别以相同角度斜射向同一平行玻璃砖，光从对侧射出时，两种光的偏转角都为零，但蓝光的侧移量更大【答案】 ADE7两个横截面半径均为R的半圆柱形玻璃砖ABC和DEF拼接在一起，形成一个圆柱形玻璃砖A(D)BC(F)E，一束单色光从左侧玻璃砖上的M点入射，M点到AC(DF)的距离d R，入射光线的延长线经过A(D)点，左侧玻璃砖ABC对该单色光的折射率，右侧玻璃砖DEF对该单色光的折射率，真空中的光速为c。若将该单色光第一次在玻璃砖DEF与空气的界面上的入射点记为N(图中未标出)，分析判断该单色光在N点能否发生全反射。求该单色光从M点传播至N点的时间。【答案】 （1）能 （2）【解析】（1）如图所示， ，解得=300MOA=600，NAO为等边三角形，所以光在M点的入射角为=600；由折射定律 可得=300；光路如图； 由几何知识可得：=30，i=60，+r=60，r=30折射率解得：【点睛】本题考查几何光学，掌握光的折射定律，正确画出光路图，运用几何知识求解相关角度和距离是关键