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2.pdf

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1、光学 电磁波 相对论光学 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 A B A B 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 A 2 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

2、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

3、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；

4、 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。 sin sin i n r 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

5、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 m7 【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。 4 3 （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 22 a ah 【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

6、 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】 ACE 2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_

7、。 （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

8、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

9、 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

10、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

11、）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

12、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

13、【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

14、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 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

15、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

16、光的侧移量更大 【答案】 ADE 7两个横截面半径均为 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 =300 MOA=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