专题16+光学++电磁波+相对论（练）-2019年高考物理二轮复习讲练测 11页

‎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 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 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Ⅱ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Ⅰ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）m≈2.6 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θ=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θ'=45°。由折射定律有 nsini'=sin θ' ④‎ 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'=⑤ 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】 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________。（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 ‎【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ΔABC。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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，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<90º，光束Ⅱ、Ⅲ会远离光束Ⅰ D.改变α角且α<90º，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 ‎【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。‎ ‎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 D．a、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】 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。‎ ‎①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。‎ ‎②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θ=300‎ ‎∠MOA=600，∆NAO为等边三角形，所以光在M点的入射角为α=600；由折射定律 可得β=300；光路如图； ‎ 由几何知识可得：α=β=30°，i=60°，α+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．‎