【物理】2020届一轮复习人教版 光学 电磁波 相对论 课时作业 17页

‎2020届一轮复习人教版 光学 电磁波 相对论 课时作业 ‎1．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．电磁波的传播需要介质 B．电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象 C．波长不同的电磁波在本质上完全相同 D．真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的 E．若物体的能量增大，则它的质量增大 解析：A项，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，则A错误；B项，干涉、衍射、反射、折射等是一切波的特性，则B正确；C项，电磁波是横波，波长不同的电磁波在本质上完全相同，则C正确；D项，爱因斯坦相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中也都是相同，则D错误；E项，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可得，物体的能量增大，则它的质量增大，则E正确．故选B、C、E.‎ 答案：BCE ‎2．[2019·吉林长春质检](多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 B．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象 C．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 D．γ射线波长比X射线波长短 E．变化的磁场一定会产生变化的电场 解析：电磁波可以在真空中传播，A错误．均匀变化的磁场产生的电场是不变的，E错误．‎ 答案：BCD ‎3．(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是(　　)‎ A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射 E．在单缝衍射中增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽 解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，A正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故B错误；光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象，故C正确；光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象，D错误；与双缝干涉相似，增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故E正确．‎ 答案：ACE ‎4．[2019·辽宁鞍山质检](多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．光导纤维传递光信号是利用光的直线传播原理 B．色散现象表明白光是复色光 C．泊松亮斑是光的干涉现象 D．增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的 E．光的偏振现象表明光是横波 解析：光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，A错误．泊松亮斑是光的衍射现象，C错误．‎ 答案：BDE ‎5．[2019·东北三校联考](多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．波的传播过程中，质点的振动频率等于波源的振动频率 B．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 C．当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化 D．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大 E．X射线的频率比无线电波的频率高 解析：声波发生多普勒效应时，相应声源的振动频率不变，C错；物体做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相同时，振幅最大，D错．‎ 答案：ABE ‎6．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述。‎ a．请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；‎ b．点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S₁、S₂到点电荷的距离分别为r₁、r₂。我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S₁、S₂上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。‎ ‎（2）观测宇宙中辐射电磁波的天体，距离越远单位面积接收的电磁波功率越小，观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波，增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要路径。2016年9月25日，世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用，被誉为“中国天眼”。FAST直径为500 m，有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。‎ a．设直径为100 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P₁，计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P₂；‎ b．在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的，仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象，设直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0，计算FAST能够观测到的此类天体数目N。‎ ‎【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）‎ ‎【答案】 （1）a． b．（2）a． b．‎ ‎【解析】（1）a．在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷 根据库仑定律检验电荷受到的电场力 根据电场强度的定义 得 b．穿过每个面的电场线的总条数是相等的，若面积大，则单位面积上分担的条数就少，‎ 故穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比 ‎（2）a．地球上不同望远镜观测同一天体，单位面积上接收的功率应该相同，因此 ‎（2）a ; b.‎ 点睛：本题是一道信息题，要读懂题目中所描述的物理情景，然后结合物理知识求解，在电场线条数一定的情况下，圆的半径越大，则单位面积上的条数就越少；同样要知道地球上不同望远镜观测同一天体，单位面积上接收的功率应该相同，要借助于这些条件处理问题。‎ ‎7．如图，是一直角三棱镜的横截面，，，一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。不计多次反射。‎ ‎（i）求出射光相对于D点的入射光的偏角；‎ ‎（ii）为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？‎ ‎【来源】2018年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国II卷）‎ ‎【答案】 （1）δ=60° （2）‎ ‎【解析】（1）根据题意画出光路图，根据几何关系找到出射光线与入射光线之间的夹角；‎ ‎（2）要保证在E点发生全反射，则在E点的入射角要大于等于临界角C ‎（ⅰ）光线在BC面上折射，由折射定律有 ‎①‎ 式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射，‎ ‎（ⅱ）光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有 ‎⑦‎ 式中C是全反射临界角，满足 ‎⑧‎ 由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为 ‎⑨‎ 故本题答案是：（1）δ=60° （2）‎ 点睛：本题考查了几何光学，处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角，还要知道全发射的条件是什么。‎ ‎8．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β，如图所示。根据折射定律有 由③④式和题给条件得 ‎⑤‎ 根据题给条件可知，为等腰三角形，有 ‎⑥‎ 由①②⑥式得 ‎⑦‎ ‎1．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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ.下列有关这三束光的判斯正确的是 。（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.光束Ⅰ仍为复色光，光束Ⅱ、Ⅲ为单色光 B.在玻璃中的传播速度，光束Ⅱ比光束Ⅲ小 C.增大α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束I D.改变α角且α<90°，光束Ⅱ、Ⅲ一定与光束Ⅰ平行 E.减小α角的大小，光束Ⅲ可能会在上表面发生全反射 ‎【来源】【全国百强校】广西南宁第二中学2018届高三年级6月份考试物理试题 ‎【答案】 ABD ‎【解析】A、由图可知光束I是反射光线，所以仍是复色光，而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，根据光的可逆性，知两光速仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；‎ E、减小α角且α>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Ⅲ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Ⅱ、Ⅲ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。‎ ‎2．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 ‎【来源】湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2018届高三下学期5月押题考试理综物理试题 ‎【答案】 BCD D项：横波是指振动方向和传播方向垂直,纵波是振动方向和传播方向一样,偏振片原理是光的振动方向和偏振片的夹角不同透过率不同，故D正确；‎ E项：狭义相对性原理指出，力学规律在任何“惯性”参考系中都是相同的，故E错误。‎ 点晴：同一频率的光在不同介质中，传播速度不同，但频率不变，而波长与波速成反比．传播的速度与折射率有关。‎ ‎3．如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。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.在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表而的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E.第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 ‎【来源】【全国百强校】四川省成都市第七中学2018届高三热身考试理科综合物理试题 ‎【答案】 ACD ‎4．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①②③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 ‎【来源】【全国百强校】福建省厦门市外国语学校2018届高三下学期5月适应性考试（最后压轴模拟）理综物理试题 ‎【答案】 ABD ‎【解析】A. 实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，故A正确；将滤光片由紫色的换成红色的，波长变长，根据干涉条纹间距公式知条纹间距变宽，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，条纹间距不变．故C错误．把5个条纹间距数成6个，则减小，根据，可知波长减小，故D正确；去掉滤光片，将出现彩色的干涉条纹．故E错误．故选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．‎ ‎5．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 ‎【来源】湖北省华中师范大学第一附属中学2018届高三下学期5月押题考试理综物理试题 ‎【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。‎ ‎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.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 ‎【来源】【全国百强校】湖南省长沙市长郡中学2018届高三高考模拟考试（二）理科综合物理试题 ‎【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．‎ ‎7．如图所示为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横裁面图，CD是半径为R的四分之一圆，圆心为O；光线从AB面上的M点入射，入射角为θ，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出。已知OB段的长度为L，真空中的光速为c。求：‎ ‎①透明材料的折射率n；‎ ‎②该光在透明材料内传播的时间t。‎ ‎【来源】【全国百强校】四川省双流中学2018届高三考前第二次模拟考试理综物理试题 ‎【答案】 ① ②‎ ‎【解析】①设光线在AB面的折射角为r，光路如图所示。‎ 根据折射定律得：‎ 点睛：1.分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况。‎ ‎2.在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键。‎ ‎3.明确两介质折射率的大小关系：a.若光疏光密：定有反射、折射光线；b.若光密 光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。‎ ‎8．由两种不同透明介质制成的直角三棱镜甲和乙，并排放在一起刚好构成一截面为正三角形的棱镜，甲的折射率为，一细光束由AB边的中点0斜射入棱镜甲，已知入射光线在AB边的入射角的正弦值为，经折射后该光束刚好在棱镜乙的AC边发生全反射，最后从BC边射出，已知真空中的光速为，AB边的长度为，求该细光束在棱镜中的传播时间。‎ ‎【来源】【全国百强校】河北省衡水中学2018届高三自主复习作业箭在弦上物理试题（一）‎ ‎【答案】 ‎ ‎9．如图所示，△ABM为透明柱状介质的横截面，其中∠A=300。一束单色光从AM的中点P以一定的入射角入射，恰好能在AB边上发生全发射，且反射后的光线垂直BM边射出。已知BM边的长度为a，光在真空中的传播速度为c，求：‎ ‎（i）该透明介质的折射率;‎ ‎（ii）该单色光在透明介质中的传播时间。‎ ‎【来源】【全国百强校】湖北省黄冈市黄冈中学2018届高三5月适应性考试理科综合物理试题 ‎【答案】 (1) (2) ‎ ‎【解析】（i）单色光在透明介质中的传播路线如图所示 由几何关系可知，当单色光在AB边上刚好发生全反射时，其临界角为60o 由可得 带入数据可得 ‎【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，画出光路图，运用几何知识结合解决这类问题．‎ ‎10．如图所示的圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L=2H，在圆心正上方高度h处有一点光源S，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，h应该满足什么条件？‎ ‎【来源】【全国百强校】福建省厦门市外国语学校2018届高三下学期5月适应性考试（最后压轴模拟）理综物理试题 ‎【答案】 ‎ ‎【解析】要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气中，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像．当光射向水面时，入射角应不大于临界角，光线才能射入空气中．由几何知识求出h应满足的条件．‎ 点光源S通过平面镜所成像为，如图所示 要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，即相当于像发出的光 则入射角i≤C ,C为全反射临界角，则有：‎ 根据几何关系得：，且L=2H 解得： ‎ 故 ‎【点睛】本题要利用对称性作出平面镜所成的像，点光源发出的光好像从虚像发出的．再根据临界角和几何知识求解h满足的条件．‎ ‎11．如图所示，圆形的光学仪器（斜线阴影）内有一个半径为2R的圆形空腔，空腔左面侧壁上有一台激光器，可以沿空腔的直径方向发出在真空中速度为c的激光束。空腔中放置了一个比空腔略小（半径可视为2R）的折射率为2的透明圆柱状光学材料，光学材料的圆心在空腔的圆心O点，并且材料中被挖掉了一块半径为R的截面为半圆形的柱体（圆心和O点重合），挖掉的部分为真空。（反射与折射在同一界面时只考虑折射）‎ ‎①求激光从发出到照射到空腔壁的时间。‎ ‎②激光器始终开启，若光学材料围绕空腔圆心O点顺时针转 动900，空腔壁上能被激光照射到的圆弧长度为多少？（只考虑折射光线照射的圆弧长度）‎ ‎【来源】湖北省黄冈中学2018届高三5月第三次模拟考试理综物理试题 ‎【答案】 (1) (2) ‎ ‎（2）在O处，光从光密介质射入光疏介质，发生全反射的临界角为C，则sinC=1/n 解得C=300，‎ 所以照射的弧长范围为 ‎12．如图所示,宽度为的平行光束从空气中斜射到一平板玻璃的上表面,入射角i=60°,该光束由两种不同的单色光a和b组成,玻璃对两种单色光的折射率分别为，试求：‎ ‎①两种单色光在玻璃中的传播时间之比；‎ ‎②为使光从玻璃下表面出射时，两种光各自的光束不重叠，玻璃板的厚度d的最小值。‎ ‎【来源】【全国百强校】江西省抚州市临川区第一中学2018届高三全真模拟考试理综物理试卷 ‎【答案】 ① ②‎ ‎(2)不出现重叠区域的临界情况如图所示，即需要满足：‎ 解得，玻璃板的厚度d的最小值为：‎ 故本题答案是：① ②‎ 点睛：利用 求出折射角，并利用计算光在介质中传播的时间，正确画出光路图并利用几何关系找到符合条件的高度。‎