专题16光学 电磁波 相对论专题（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版） 10页

专题16光学 电磁波 相对论专题 ‎【满分：110分时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，则：（）‎ A、光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光，且三束光一定相互平行 B、增大角且，光束Ⅱ、Ⅲ会靠近光束Ⅰ C、玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率 D、减小角且，光束Ⅲ可能会由于全反射而从上表面消失 E、光束Ⅲ比光束Ⅱ更容易发生明显衍射 ‎【答案】ABE ‎【名师点睛】本题由于光线在玻璃中的折射率不同，可通过光的折射而产生了色散．要掌握光的反射定律、折射定律和光的全反射条件，熟练运用光路性原理分析光路。‎ ‎2．下列说法中正确的是：（）‎ A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘 B．光在同一种介质中沿直线传播 C．用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射 D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置．形成的干涉条纹间距较大的是绿光 E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应 ‎【答案】ACD ‎3．两束单色光a和b沿如图所示方向射向等腰三棱镜的同一点O，已知b光在底边界处发生全反射，两束光沿相同方向射出，则：（）‎ A、在棱镜中a光的传播速度较大 B、用a光检查光学平面的平整度时，呈现的明暗相间条纹比b光呈现的条纹要密 C、若a、b两种色光以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 D、用a、b光分别做单缝衍射实验时，b光衍射条纹宽度更大 ‎【答案】AC ‎【解析】若两束单色光a和b都沿着出射光线方向入射，则b光将发生全反射，而a光发生折射，则知a光的临界角大于b光的临界角，由临界角公式得知，玻璃对a光的折射率较小，由分析得知，a光的速度比b光大，故A正确；由于玻璃对a光的折射率较小可以知道a的波长大于b的波长，若用同一装置进行干涉实验的时候，呈现的明暗相间条纹a比b光呈现的条纹要稀疏，故选项B错误；由于玻璃对a光的折射率较小则若a、b两种色光以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大，故选项C正确；用a、b光分别做单缝衍射实验时，a光衍射条纹宽度更大，故选项D错误。‎ ‎【名师点睛】本题的解题关键是运用光路可逆性原理，分析折射率的大小，再进一步分析两光束波长、频率关系，即可分析光电效应和干涉现象，以及原子跃迁问题。‎ ‎4．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：（）‎ A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．β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．‎ ‎5．如图所示，MM′是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图做出下列判断中正确的是：（）‎ A．该介质的折射率为B．光在介质中的传播速度c(c真空中光速)‎ C．光线从介质射向空气时有可能发生全反射D．光线由介质射向空气时全反射的临界角大于45°‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ 由图知，入射角 i=60°，折射角r=45°，则折射率为，故A错误．光在介质中的传播速度，故B正确．光线从介质射向空气时，只要入射角大于等于临界角就能发生全反射，故C正确．设光线由介质射向空气时全反射的临界角为C，则，则得：C＞45°，故D正确；故选BCD. ‎ ‎6．2009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.‎ ‎7．下列说法中正确的是：（）‎ A．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，是属于光的衍射现象 C．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短 D．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光。为了增大干涉条纹的间距，在不改变其它条今年下，该同学可以采用红光作为入射光 E．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查了光电效应、双缝干涉以及电磁波的发射等知识，都是易错点，尤其是光电效应问题，要理解光电效应方程，不能说最大初动能与入射光的频率成正比，而是随入射光频率的增加而增大；区别“调制”和“解调”的不同.‎ ‎8．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，分成两束单色光，下列说法中正确的是：（）‎ A、两束单色光相互平行 B、光在玻璃中的传播速度大于光 C、在玻璃中光全反射的临界角小于光 D、用同一双缝干涉装置进行实验光的条纹间距小于光 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题关键要理解玻璃砖的光学特性，知道光线通过平板玻璃后，其侧移与折射率有关，同样条件下折射率越大，侧移越大。‎ ‎9．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB变从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是：（）‎ A、在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度 B、a光的频率大于b光的频率 C、两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大 D、若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角 E、b光比a光更容易发生衍射现象 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由得到，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度．故A正确；b光的折射率大，则b光的频率高．故B错误；干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大．故C正确；由公式分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角．故D正确；光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．所以可知a光比b光更容易发生衍射现象，故E错误．‎ ‎【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．‎ ‎10．下列说法正确的是：（）‎ A．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高 B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 C．光的衍射现象是光波相互叠加的结果 D．露珠呈现的彩色是光的反射现象 E．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查的光的知识点较多，关键是识记有关基本概念.‎ ‎11．下列说法中正确的是：（）‎ A．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关 B．光的偏振现象说明光是一种纵波 C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点 D．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变 E．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ 相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，选项A正确；光的偏振现象说明光是一种横波，选项B错误；用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点，选项C正确；红光由空气进入水中，波速减小，频率和周期不变，故波长变短、颜色不变，选项D错误；观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化，当靠近声源时接受到的频率变大，远离时接受到声波的频率减小，选项E正确；故选ACE.‎ ‎12．光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是：（）‎ A、光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 B、用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C、在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 D、用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 E、在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄 ‎【答案】ACE ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键知道光现象产生原因及实际应用的原理，掌握干涉的条纹间距公式，注意干涉与衍射的区别 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分）一玻璃三棱镜，其横截面为等腰三角形，顶角θ为锐角，折射率为．现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜．不考虑棱镜内部的反射．若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧（如图），且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出，则顶角θ可在什么范围内取值？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 设入射光经玻璃折射时，入射角为i，折射角为r，射至棱镜右侧面的入射角为．根据折射定律有①‎ 由几何关系得②‎ 当i=0时，由①式知r=0，有最大值（如图），由②式得 ③‎ 同时应小于玻璃对空气的全反射临界角，即④‎ 由①②③④式和题给条件可得，棱镜顶角的取值范围为 ‎【名师点睛】作出光路图，根据光的折射定律结合光在另一侧面上折射时不能发生全反射，通过几何关系求出顶角的范围．‎ ‎14．（10分）如图所示，一个立方体玻璃砖的边长为a，折射率，立方体中心有一个小气泡，为使从立方体外面各个方向都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，则每张纸片的最小面积为多少？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 设纸片的最小半径为，玻璃砖的临界角为C，则，，解得，则最小面积。‎ ‎【名师点睛】根据全反射的临界角，通过气泡到达每个面的距离求出纸的最小半径，从而根据圆的面积公式求出每张纸片的最小面积。‎ ‎15．（15分）如图所示，ABCD为一棱镜的横截面，∠A＝∠B＝90°，∠C＝60°，CD面为镀银的反射面，BC边长为L，一束单色光垂直AB面射入棱镜，从BC面中点P射出后垂直射到与水平方向成30°的光屏MN上，光在真空中速度为c，求：‎ ‎（1）棱镜材料的折射率；‎ ‎（2）光束在棱镜中传播的时间．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．‎ ‎16．（15分）如图所示，光屏PQ的上方有一半圆形玻璃砖，其直径AB与水平面成30°角。‎ ‎①若让一束单色光沿半径方向竖直向下射向圆心O，由AB面折射后射出，当光点落在光屏上时，绕O点逆时针旋转调整入射光与竖直方向的夹角，该角多大时，光在光屏PQ上的落点距点最远?（已知玻璃砖对该光的折射率为n＝）‎ ‎②若让一束白光沿半径方向竖直向下射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上形成完整彩色光带，则光带的最右侧是什么颜色的光?若使光线绕圆心O逆时针转动，什么颜色的光最先消失?‎ ‎【答案】①；②紫光 ‎【解析】‎ ‎①如图所示，在O点刚好发生全反射时，光在光屏PQ上的落点距点最远 sin C＝，解得，入射光与竖直方向的夹角为。‎ ‎②由于介质中紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧．若使光线绕圆心O逆时针转动，入射角增大，由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失．‎ ‎【名师点睛】随入射角的增大，折射光线偏离越远，此时光在光屏上的落点距点最远，光线在O点刚好发生全反射；由于介质中紫光的折射率最大，所以位于光带的最右侧．由于紫光的临界角最小，所以紫光最先消失。‎ ‎ ‎