2021届高考物理二轮备考题型专练:光学 电磁波 相对论(解析版)
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2021届高考物理二轮备考题型专练:光学 电磁波 相对论(解析版)

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资料简介
光学 电磁波 相对论【原卷】 1.(2020·重庆市调研测试)某容器中盛有水,底部 O 处发出的光束中含有 a、b 两种色光,在水与空气界面的折射情况如图所示。以下判断正确的是 A.水对 a 光折射率比水对 b 光折射率小 B.在水中 a 光的速度比 b 光速度小 C.在真空中,a 光的波长比 b 光的波长小 D.增大光束在水中的入射角,界面处折射光先消失的是 b 光 E.用同一实验装置做光的干涉实验,屏上相邻亮条纹中心间距,a 光间距比 b 光大 2.(2020·四川省遂宁市高三第三次诊断性考试)如图所示,一束复色光由某介 质射入真空后分解为 a、b 两束单色光.以下说法正确的是 A.真空中 a 光的波长比 b 光的大 B.在同一介质中,a 光的传播速度比 b 光慢 C.光由同一介质射入空气时,a 光的临界角比 b 光小 D.a、b 通过相同的单缝衍射实验装置,b 光的中央亮条纹较宽 E.a、b 通过相同的双缝干涉实验装置,b 光的干涉条纹间距较小 3.(2020·湖南省衡阳市第二次联考)以下物理学知识的相关叙述中,正确的是 A.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普效应 B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 C.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,说明光具有波动性 D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线 E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,为了减小测量单摆周期的误差,应选小 球运动中的最低点为计时起点,测其 n 次全振动的时间 4.(2020·江苏徐州模拟)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝 后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用 的方法是 A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 E.将光源向远离双缝的位置移动 5.(2020·津市和平区 2019 届高三高考三模)如图甲所示,在平静的水面下深 h 处有一个点光源 s,它发出的两种不同颜色的 a 光和 b 光在水面上形成了一个 有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由 ab 两种单色光所构成的复色光圆形 区域周围为环状区域,且为 a 光的颜色(见图乙)设 b 光的折射率为 n,则下列说 法正确的是 A.在水中,a 光的波长比 b 光小 B.水对 a 光的折射率比 b 光小 C.在水中,a 光的传播速度比 b 光大 D.复色光圆形区域的面积为 S= 2 2 1b h n   E.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a 光的干涉条纹比 b 光窄 6.(2020·吉林省白城市通榆一中考试)关于电磁波,下列说法正确的是 A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消 失 7.(2020·陕西省西安市第三次质量检测)下列说法正确的是 A.雷达是利用超声波工作的 B.红外线比紫外线更容易发生衍射现象 C.真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的 D.在同一个周期里,波上的质点沿波传播的方向移动的距离为一个波长 E.做简谐运动的物体每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定 相同 8.(2020·上海市普陀区高三质量调研)在“观察光的干涉现象”实验中,用白光 入射双缝时,在光屏上可观察到彩色条纹,若用红色和绿色玻 璃各挡住一条 缝,则在光屏上可以观察到 A.黄色的干涉条纹 B.绿色的干涉条纹 C.红绿相间的条纹 D.两种色光叠加,但无干涉条纹 9.(2020·名校学术联盟高考模拟)在北方寒冷的冬天,有时会出现“多个太阳” 的“幻日”奇观,这时由于空气中的水蒸气在集冷的大气里凝结成了小冰晶,太阳 通过冰晶折射的缘故。如图所示为太阳光照射到六角冰晶上折射的光路图,a、b 是太阳光中的两种单色光,由此可以判断,冰晶对单色光 a 的折射率_________(填 “大于”或“小于”)冰晶对单色光 b 的折射率,单色光 a 在冰晶中的传播速度比单 色光 b 在冰晶中的传播速度_________(填“大”或“小”)。如果让太阳光从水中射向 空气,逐渐增大入射角,则 a、b 两种单色光中,单色光_________(填“a”或“b”) 更容易发生全反射。 10.(2020·山东省泰安市泰安中学月考)学校开展研究性学习,某研究小组的 同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示.在一 圆盘上,过其圆心 O 作两条互相垂直的直径 BC、EF,在半径 OA 上,垂直盘面 插下两枚大头针 P1、P2 并保持 P1、P2 位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分 竖直进入液体中,而且总使得液面与直径 BC 相平,EF 作为界面的法线,而后 在图中右上方区域观察 P1、P2 的像,并在圆周上插上大头针 P3,使 P3 正好挡住 P1、P2,同学们通过计算,预先在圆周 EC 部分刻好了折射率的值,这样只要根 据 P3 所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则: (1)若∠AOF=30°,OP3 与 OC 的夹角为 30°,则 P3 处所对应的折射率的值为 ______. (2)图中 P3、P4 两位置______处所对应的折射率值大. (3)作 AO 的延长线交圆周于 K,K 处所对应的折射率值应为______. 11.(2020·湖南省月考)某同学在做“用双缝干涉测光的波长” 实验时,第一次分划板中心刻度线对齐 A 条纹中心时(如图甲),游标卡尺的示数 如图丙所示,第二次分划板中心刻度线对齐 B 条纹中心线时(如图乙),游标卡尺 的示数如图丁所示,A 与 B 间有 3 条条纹,已知双缝间距为 0.5 mm,从双缝到 屏的距离为 1 m,则图丙中游标卡尺的示数为____________mm.图丁中游标卡 尺的示数为__________mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是 ________________,所测光波的波长为________m.(保留两位有效数字) 12.(2020·广西桂林市高三上学期第一次联合调研)如图所示,将半径为 R 的 透明半球体放在水平桌面上方,O 为球心,直径恰好水平,轴线 OO'垂直于水平 桌面。位于 O 点正上方某一高度处的点光源。S 发出一束与 OO'夹角θ=60°的单 色光射向半球体上的 A 点,光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的 B 点,已 知 O'B= 3 2 R,光在真空中传播速度为 c,不考虑半球体内光的反射,求: (1)透明半球对该单色光的折射率 n; (2)该光在半球体内传播的时间。 13.(2020·陕西省高三一模)如图所示,半圆玻璃砖的半径 R=12cm,直径 AB 与光屏 MN 垂直并接触于 A 点。一束激光 a 从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆 心 O,光线与竖直直径 AB 之间的夹角为 60°,最终在光屏 MN 上出现两个光斑, 且 A 点左侧光斑与 A 之间距离为 4 cm。求: ①玻璃砖的折射率; ②改变激光 a 的入射方向,使光屏 MN 上只剩一个光斑,求此光斑离 A 点的最远 距离。 14.(2020·山东卷)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源 S 到 S1、S2 的距 离相等,O 点为 S1、S2 连线中垂线与光屏的交点。光源 S 发出的波长为 的光, 经 S1 出射后垂直穿过玻璃片传播到 O 点,经 S2 出射后直接传播到 O 点,由 S1 到 O 点与由 S2 到 O 点,光传播的时间差为 t 。玻璃片厚度为 10 ,玻璃对该波 长光的折射率为 1.5,空气中光速为 c,不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确 的是( ) A. 5t c   B. 15 2t c   C. 10t c   D. 15t c   【答案】A 【解析】光在玻璃中的传播速度为 cv n  ,可知时间差 10 10 5t v c c       ,故选 A。 15.(2020·新课标Ⅰ卷)在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有__________。 A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声 B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化 C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低 D.同一声源发出的声波,在空气和水中传播的速度不同 E.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星) 光谱随时间的周期性变化 16.(2020·江苏卷)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用 器械有 A.杀菌用的紫外灯 B.拍胸片的 X 光机 C.治疗咽喉炎的超声波雾化器 D.检查血流情况的“彩超”机 17.(2020·江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是 一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有 A.没有固定的熔点 B.天然具有规则的几何形状 C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列 18.(2020·山东卷)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE 为嵌在三 棱镜内部紧贴 BB'C'C 面的线状单色可见光光源,DE 与三棱镜的 ABC 面垂直, D 位于线段 BC 的中点。图乙为图甲中 ABC 面的正视图。三棱镜对该单色光的 折射率为 2,只考虑由 DE 直接射向侧面 AA'CC 的光线。下列说法正确的是( ) A.光从 AA'C'C 面出射的区域占该侧面总面积的 1 2 B.光从 AA'C'C 面出射的区域占该侧面总面积的 2 3 C.若 DE 发出的单色光频率变小,AA'C'C 面有光出射的区域面积将增大 D.若 DE 发出的单色光频率变小,AA'C'C 面有光出射的区域面积将减小 20.(2020·新课标Ⅲ卷)如图,一折射率为 3 的材料制作的三棱镜,其横截面为 直角三角形 ABC,∠A=90°,∠B=30°。一束平行光平行于 BC 边从 AB 边射入棱 镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求 AC 边与 BC 边上有光出射区域的长度的 比值。 21.(2020·新课标Ⅱ卷)直角棱镜的折射率 n=1.5,其横截面如图所示,图中∠ C=90°,∠A=30°。截面内一细束与 BC 边平行的光线,从棱镜 AB 边上的 D 点射 入,经折射后射到 BC 边上。 (1)光线在 BC 边上是否会发生全反射?说明理由; (2)不考虑多次反射,求从 AC 边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。 22.(2020·天津市和平区高三高考三模)蓝光相比红光具有频率高、能最大的 特点,则以下叙述正确的是 A.发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角 B.用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽 C.在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度 D.如果蓝光能使某种金属发生光电效应,红光也一定能使该金属发生光电效应 23.(2020·陕西省汉中市高三下学期第二次教学质量检测)下列说法正确的是 A.在摆角小于 5°时单摆的周期与振幅无关 B.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 C.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 E.两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与振动减弱区域应交替出现 24.(2020·适应性月考)如图为某种透明介质的截面图, △ AOC 为等腰直角三角形,BC 为半径 R=10cm 的四分之一的圆弧,AB 与水平屏幕 MN 垂直并接触于 A 点,由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心 O,在 AB 分界面上的入射角 i=45°,结果在水平屏幕 MN 上出现两个亮斑,已知该介 质对红光和紫光的折射率分别为 1 2 2 3 ; 23n n  。 (1)判断在 AM 和 AN 两处产生亮斑的颜色; (2)求两个亮斑间的距离。 光学 电磁波 相对论 1.(2020·重庆市调研测试)某容器中盛有水,底部 O 处发出的光束中含有 a、b 两种色光,在水与空气界面的折射情况如图所示。以下判断正确的是 A.水对 a 光折射率比水对 b 光折射率小 B.在水中 a 光的速度比 b 光速度小 C.在真空中,a 光的波长比 b 光的波长小 D.增大光束在水中的入射角,界面处折射光先消失的是 b 光 E.用同一实验装置做光的干涉实验,屏上相邻亮条纹中心间距,a 光间距比 b 光大 【答案】ADE 【解析】A、由图可知水对 a 光折射率比水对 b 光折射率小,故选项 A 正确;B、 由 cv n  可知在水中 a 光的速度比 b 光速度大,故选项 B 错误;C、a 光频率比 b 光频率小,在真空中,a 光的波长比 b 光的波长大,故选项 C 错误;D、由临界 角公式 1sinC n  可知 b 光的临界角小于 a 光的临界角,增大光束在水中的入射角, 界面处折射光先消失的是 b 光,故选项 D 正确;E、根据双缝干涉条纹的间距公 式 Lx d   可知两种色光的波长越长,条纹间距较大,所以 a 光的条纹间距比 b 光 波长大,故选项 E 正确。 2.(2020·四川省遂宁市高三第三次诊断性考试)如图所示,一束复色光由某介 质射入真空后分解为 a、b 两束单色光.以下说法正确的是 A.真空中 a 光的波长比 b 光的大 B.在同一介质中,a 光的传播速度比 b 光慢 C.光由同一介质射入空气时,a 光的临界角比 b 光小 D.a、b 通过相同的单缝衍射实验装置,b 光的中央亮条纹较宽 E.a、b 通过相同的双缝干涉实验装置,b 光的干涉条纹间距较小 【答案】BCD 【解析】由图看出,a 光的偏折程度大于 b 光的偏折程度,则 a 光的折射率大于 b 光的折射率,所以 a 光的频率大于 b 光的频率,真空中 a 光的波长比 b 光的小, 故 A 错误.因为 a 光的折射率大,由公式 v=c/n,可知,a 光在该介质中的传播 速度比 b 光小.故 B 正确.a 光的折射率大,根据 sinC=1/n 知,a 光的临界角小.故 C 正确.a 光的波长小,波动性比 b 光弱,则知 a、b 通过相同的单缝衍射实验 装置,a 光的衍射条纹较小,故 D 正确.a 光的波长小,根据双缝干涉条纹的间 距公式 Lx d  知,b 光比 a 光得到的干涉条纹间距大.故 E 错误. 3.(2020·湖南省衡阳市第二次联考)以下物理学知识的相关叙述中,正确的是 A.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普效应 B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 C.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,说明光具有波动性 D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线 E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,为了减小测量单摆周期的误差,应选小 球运动中的最低点为计时起点,测其 n 次全振动的时间 【答案】ACE 【解析】A 项:交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普现象,从汽车上 反射回的超声波的频率发生了变化,故 A 正确;B 项:用透明的标准样板和单色 光检查平面的平整度是利用了光的干涉,故 B 错误;C 项:通过手指间的缝隙观 察日光灯,可以看到彩色条纹,是波的衍射图样,说明光具有波动性,故 C 正 确;D 项:红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体也能辐射红外线,故 D 错误;E 项:在“用单摆测重力加速度”的实验中,为了减小测量单摆周期的误差, 应选小球运动中的最低点为计时起点,因为最低点速度最大,测其 n 次全振动的 时间,故 E 正确;故选 ACE. 4.(2020·江苏徐州模拟)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝 后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用 的方法是 A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 E.将光源向远离双缝的位置移动 【答案】ACD 【解析】A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx= l d λ可知,改用红色激光, 波长变大,则条纹的间距变大,选项 A 正确;B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹 的间距Δx= l d λ可知,改用蓝色激光,则波长变短,则条纹的间距变小,选项 B 错误;C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx= l d λ可知,减小双缝间距 d, 则条纹的间距变大,选项 C 正确;D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx= l d λ可知,将屏幕向远离双缝的位置移动,即 l 变大,则条纹的间距变大,选项 D 正确;E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx= l d λ可知,将光源向远离双缝 的位置移动对条纹间距无影响,选项 E 错误。 5.(2020·津市和平区 2019 届高三高考三模)如图甲所示,在平静的水面下深 h 处有一个点光源 s,它发出的两种不同颜色的 a 光和 b 光在水面上形成了一个 有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由 ab 两种单色光所构成的复色光圆形 区域周围为环状区域,且为 a 光的颜色(见图乙)设 b 光的折射率为 n,则下列说 法正确的是 A.在水中,a 光的波长比 b 光小 B.水对 a 光的折射率比 b 光小 C.在水中,a 光的传播速度比 b 光大 D.复色光圆形区域的面积为 S= 2 2 1b h n   E.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a 光的干涉条纹比 b 光窄 【答案】BCD 【解析】ABC.a 光在水面上形成的圆形亮斑面积较大,知 a 光的临界角较大, 根据 sinC=1/n,知 a 光的折射率较小,频率也小,再由 v=c/n=λf,可知,在水中, a 光的传播速度比 b 光大,a 光的波长比 b 光大,故 BC 正确,A 错误;D.依据 sinC=1/n,结合几何关系,可知, 2 2 1 b r nh r = ,而复色光圆形区域的面积为 S=πr2= 2 2 1b h n   ,故 D 正确;E.a 光的折射率小,波长长,根据双缝干涉条纹与波 长成正比,可知相同条件下,a 光干涉条纹比 b 光宽,故 E 错误。 6.(2020·吉林省白城市通榆一中考试)关于电磁波,下列说法正确的是 A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消 失 【答案】ABC 【解析】A.电磁波在真空中的传播速度均为光速,与电磁波的频率无关,故 A 正确;B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波,故 B 正确;C.电 磁波为横波,它在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直; 故 C 正确;D.电磁波可以在介质中传播,所以可以根据电缆、光缆进行有线传 播,也可以不需要介质进行传播,即无线传播.故 D 错误;E.电磁波可以由电 磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波仍然可以继续传播,故 E 错误。 7.(2020·陕西省西安市第三次质量检测)下列说法正确的是 A.雷达是利用超声波工作的 B.红外线比紫外线更容易发生衍射现象 C.真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的 D.在同一个周期里,波上的质点沿波传播的方向移动的距离为一个波长 E.做简谐运动的物体每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定 相同 【答案】BCE 【解析】A.雷达是利用无线电波工作的,A 错误;B.红外线比紫外线波长长,更 容易发生衍射现象,B 正确;C.在惯性参考下中,真空中的光速,故真空中的光 速在不同的惯性参考系中相同,真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的, C 正确;D.波上的质点不沿波传播的方向移动,D 错误;E.做简谐运动的物体每 次通过同一位置时,到平衡位置的距离相等,故回复力不变,那么加速度相同; 但是,前后两次经过同一位置时,根据振动方向可以知道:速度大小相同,方向 相反,故 E 正确. 8.(2020·上海市普陀区高三质量调研)在“观察光的干涉现象”实验中,用白光 入射双缝时,在光屏上可观察到彩色条纹,若用红色和绿色玻 璃各挡住一条 缝,则在光屏上可以观察到 A.黄色的干涉条纹 B.绿色的干涉条纹 C.红绿相间的条纹 D.两种色光叠加,但无干涉条纹 【答案】D 【解析】若用红色和绿色玻璃各挡住一条缝,只有红色光和绿色光通过,由于红 色光和绿色光的频率不同,则屏上是两种色光的叠加,但不能发生干涉,故不能 看的干涉条纹。故只有 D 正确。 9.(2020·名校学术联盟高考模拟)在北方寒冷的冬天,有时会出现“多个太阳” 的“幻日”奇观,这时由于空气中的水蒸气在集冷的大气里凝结成了小冰晶,太阳 通过冰晶折射的缘故。如图所示为太阳光照射到六角冰晶上折射的光路图,a、b 是太阳光中的两种单色光,由此可以判断,冰晶对单色光 a 的折射率_________(填 “大于”或“小于”)冰晶对单色光 b 的折射率,单色光 a 在冰晶中的传播速度比单 色光 b 在冰晶中的传播速度_________(填“大”或“小”)。如果让太阳光从水中射向 空气,逐渐增大入射角,则 a、b 两种单色光中,单色光_________(填“a”或“b”) 更容易发生全反射。 【答案】小于 大 b 【解析】光从空气斜射到冰晶上,由于折射率不同,由图可知,单色 b 光偏折较 大,单色 a 光偏折较小,所以此冰晶对 a 光的折射率小于 b 光的折射率; 根据 cv n  可知单色光 a 在冰晶中的传播速度比单色光 b 在冰晶中的传播速度大; 根据 1sinC n  知单色光 b 的临界角较小,所以单色光 b 比单色光 a 更容易发生全 反射。 10.(2020·山东省泰安市泰安中学月考)学校开展研究性学习,某研究小组的 同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示.在一 圆盘上,过其圆心 O 作两条互相垂直的直径 BC、EF,在半径 OA 上,垂直盘面 插下两枚大头针 P1、P2 并保持 P1、P2 位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分 竖直进入液体中,而且总使得液面与直径 BC 相平,EF 作为界面的法线,而后 在图中右上方区域观察 P1、P2 的像,并在圆周上插上大头针 P3,使 P3 正好挡住 P1、P2,同学们通过计算,预先在圆周 EC 部分刻好了折射率的值,这样只要根 据 P3 所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,则: (1)若∠AOF=30°,OP3 与 OC 的夹角为 30°,则 P3 处所对应的折射率的值为 ______. (2)图中 P3、P4 两位置______处所对应的折射率值大. (3)作 AO 的延长线交圆周于 K,K 处所对应的折射率值应为______. 【答案】(1) 3 (2)P4 (3)1. 【解析】(1)由图看出,入射角为 i=∠AOF=30°,折射角 r=∠EOP3=60°,则 P3 处所对应的折射率的值为 n= sin sin 60 3sin sin30 r i     (2)P4 处对应的入射角较大,根据折射定律,n= sin sin r i ,可知 P4 处对应的折射率 较大. (3)作 AO 的延长线交圆周于 K,这种情况下折射角与折射角相等,则知 K 处 所对应的折射率的值是 1. 11.(2020·湖南省月考)某同学在做“用双缝干涉测光的波长” 实验时,第一次分划板中心刻度线对齐 A 条纹中心时(如图甲),游标卡尺的示数 如图丙所示,第二次分划板中心刻度线对齐 B 条纹中心线时(如图乙),游标卡尺 的示数如图丁所示,A 与 B 间有 3 条条纹,已知双缝间距为 0.5 mm,从双缝到 屏的距离为 1 m,则图丙中游标卡尺的示数为____________mm.图丁中游标卡 尺的示数为__________mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是 ________________,所测光波的波长为________m.(保留两位有效数字) 【答案】11. 6 16.6 减小误差 6.3×10-7 【解析】图丙读数为11mm 6 0.1mm 11.6mm   图丁读数为16mm 6 0.1mm 16.6mm   实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小条纹宽度的误差;根据 Lx d   求得 76.3 10 mxd L     12.(2020·广西桂林市高三上学期第一次联合调研)如图所示,将半径为 R 的 透明半球体放在水平桌面上方,O 为球心,直径恰好水平,轴线 OO'垂直于水平 桌面。位于 O 点正上方某一高度处的点光源。S 发出一束与 OO'夹角θ=60°的单 色光射向半球体上的 A 点,光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的 B 点,已 知 O'B= 3 2 R,光在真空中传播速度为 c,不考虑半球体内光的反射,求: (1)透明半球对该单色光的折射率 n; (2)该光在半球体内传播的时间。 【答案】(1) 3 ;(2) R c 【解析】(1)光从光源 S 射出经半球体到达水平桌面的光路如图 光由空气射向半球体,由折射定律,有 sin sinn   在 OCD 中, 3sin 2COD  ,得 60COD     光由半球体射向空气,由折射定律,有 sin sinn   故  由几何知识得 60   ,故 30    sin 3sinn    (2)光在半球体中传播的速度为 3 3 cv cn   且 2cos RAC  则光在半球体中传播的时间 AC Rt c c   13.(2020·陕西省高三一模)如图所示,半圆玻璃砖的半径 R=12cm,直径 AB 与光屏 MN 垂直并接触于 A 点。一束激光 a 从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆 心 O,光线与竖直直径 AB 之间的夹角为 60°,最终在光屏 MN 上出现两个光斑, 且 A 点左侧光斑与 A 之间距离为 4 cm。求: ①玻璃砖的折射率; ②改变激光 a 的入射方向,使光屏 MN 上只剩一个光斑,求此光斑离 A 点的最远 距离。 【答案】(1) (2) 【解析】(1)由题意可得,激光在 AB 面上发生折射的入射角 ,设半圆玻 璃砖的折射率为 ,折射角为 , 则: ; 其中: ; 解得: (2)分析可得,当激光在 AB 面上恰好发生全反射时,光屏 MN 上只剩一个光 斑且光斑离 A 点的距离最远, 所以:设激光在 AB 面上恰好发生全反射时的临界角为 C,由折射定律可得: 光斑离 A 点的距离最远: 由数学知识可得: 代入数据可得: 14.(2020·山东卷)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源 S 到 S1、S2 的距 离相等,O 点为 S1、S2 连线中垂线与光屏的交点。光源 S 发出的波长为 的光, 经 S1 出射后垂直穿过玻璃片传播到 O 点,经 S2 出射后直接传播到 O 点,由 S1 到 O 点与由 S2 到 O 点,光传播的时间差为 t 。玻璃片厚度为 10 ,玻璃对该波 长光的折射率为 1.5,空气中光速为 c,不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确 的是( ) A. 5t c   B. 15 2t c   C. 10t c   D. 15t c   【答案】A 【解析】光在玻璃中的传播速度为 cv n  ,可知时间差 10 10 5t v c c       ,故选 A。 15.(2020·新课标Ⅰ卷)在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有__________。 A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声 B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化 C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低 D.同一声源发出的声波,在空气和水中传播的速度不同 E.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星) 光谱随时间的周期性变化 【答案】BCE 【解析】A.之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢, 所以 A 错误;B.超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时,由于血小板的运 动会使得反射声波的频率发生变化,B 正确;C.列车和人的位置相对变化了, 所以听得的声音频率发生了变化,所以 C 正确;D.波动传播速度不一样是由于 波的频率不一样导致的, D 错误;E.双星在周期性运动时,会使得到地球的距 离发生周期性变化,故接收到的光频率会发生变化,E 正确。故选 BCE。 16.(2020·江苏卷)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用 器械有 A.杀菌用的紫外灯 B.拍胸片的 X 光机 C.治疗咽喉炎的超声波雾化器 D.检查血流情况的“彩超”机 【答案】AB 【解析】A.紫外灯的频率高,能量强,所以用于杀菌,属于电磁波的应用,A 正确;B.X 光的穿透能力较强,所以用于拍胸片,属于电磁波的应用,B 正确; C.超声波雾化器是超声波的应用,与电磁波无关,C 错误;D.彩超属于超声 波的应用,与电磁波无关,D 错误。故选 AB。 17.(2020·江苏卷)玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史,它是 一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有 A.没有固定的熔点 B.天然具有规则的几何形状 C.沿不同方向的导热性能相同 D.分子在空间上周期性排列 【答案】AC 【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不 呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个 方向上是相同的,叫“各向同性”。它没有固定的熔点。故选 AC。 18.(2020·山东卷)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE 为嵌在三 棱镜内部紧贴 BB'C'C 面的线状单色可见光光源,DE 与三棱镜的 ABC 面垂直, D 位于线段 BC 的中点。图乙为图甲中 ABC 面的正视图。三棱镜对该单色光的 折射率为 2,只考虑由 DE 直接射向侧面 AA'CC 的光线。下列说法正确的是( ) A.光从 AA'C'C 面出射的区域占该侧面总面积的 1 2 B.光从 AA'C'C 面出射的区域占该侧面总面积的 2 3 C.若 DE 发出的单色光频率变小,AA'C'C 面有光出射的区域面积将增大 D.若 DE 发出的单色光频率变小,AA'C'C 面有光出射的区域面积将减小 【答案】AC 【解析】AB.由题可知 1sin 2 C  ,可知临界角为 45o,因此从 D 点发出的光, 竖直向上从 M 点射出的光线恰好是出射光线的边缘,同时 C 点也恰好是出射光 线的边缘,如图所示,因此光线只能从 MC 段射出,根据几何关系可知,M 恰好 为 AC 的中点,因此在 AA C C  平面上有一半的面积有光线射出,A 正确,B 错误; C.由于频率越高,折射率越大,当光源发出的光的频率变小,,折射率也会变 小,导致临界角会增大,这时 M 点上方也会有光线出射,因此出射光线区域的 面积将增大,C 正确,D 错误。故选 AC。 19.(2020·江苏卷)我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯(内层玻 璃)的折射率比外套(外层玻璃)的_____(选填“大”或“小”)。某种光纤的内芯 在空气中全反射的临界角为 43,则该内芯的折射率为_____。(取 sin 43 0.68 cos43 0.73   , ,结果保留 2 位有效数字) 【答案】大 1.5 【解析】根据全反射定律 1sinC n  可知光钎内芯的折射率比外套的折射率大,这 样光在内芯和外壳的界面上才能发生全反射,保证信息的传输。 折射率为 1 1 1.5sin43 0.68n    20.(2020·新课标Ⅲ卷)如图,一折射率为 3 的材料制作的三棱镜,其横截面为 直角三角形 ABC,∠A=90°,∠B=30°。一束平行光平行于 BC 边从 AB 边射入棱 镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求 AC 边与 BC 边上有光出射区域的长度的 比值。 【答案】2 【解析】设从 D 点入射的光线经折射后恰好射向C 点,光在 AB 边上的入射角为 1 , 折射角为 2 ,如图所示 由折射定律有 21sin sinn  设从 DB范围入射的光折射后在 BC 边上的入射角为,由几何关系有 230    代入题中数据解得 2 30   , 60   sin 1n   所以从 DB范围入射的光折射后在 BC 边上发生全反射,反射光线垂直射到 AC 边, AC 边上全部有光射出。设从 AD 范围入射的光折射后在 AC 边上的入射角为, 如图所示 由几何关系可知 290     根据已知条件可知 sin 1n   即从 AD 范围入射的光折射后在 AC 边上发生全反射,反射光线垂直射到 BC 边上。 设 BC 边上有光线射出的部分为CF ,由几何关系得 sin30CF AC   AC 边与 BC 边有光射出区域的长度比值为 2AC CF  21.(2020·新课标Ⅱ卷)直角棱镜的折射率 n=1.5,其横截面如图所示,图中∠ C=90°,∠A=30°。截面内一细束与 BC 边平行的光线,从棱镜 AB 边上的 D 点射 入,经折射后射到 BC 边上。 (1)光线在 BC 边上是否会发生全反射?说明理由; (2)不考虑多次反射,求从 AC 边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。 【答案】(1)光线在 E 点发生全反射;(2) 2 2 3sin 4r   【解析】(1)如图,设光线在 D 点的入射角为 i,折射角为 r。折射光线射到 BC 边上的 E 点。设光线在 E 点的入射角为 ,由几何关系,有  =90°–(30°–r)> 60° ① 根据题给数据得 sin > sin60°> 1 n ② 即θ大于全反射临界角,因此光线在 E 点发生全反射。 (2)设光线在 AC 边上的 F 点射出棱镜,光线的入射角为 i',折射角为 r',由 几何关系、反射定律及折射定律,有 i= 30° ③ i' =90°–θ ④ sin i = nsinr ⑤ nsini' = sinr' ⑥ 联立①③④⑤⑥式并代入题给数据,得 2 2 3sin 4r   ⑦ 由几何关系,r'即 AC 边射出的光线与最初的入射光线的夹角。 22.(2020·天津市和平区高三高考三模)蓝光相比红光具有频率高、能最大的 特点,则以下叙述正确的是 A.发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角 B.用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽 C.在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度 D.如果蓝光能使某种金属发生光电效应,红光也一定能使该金属发生光电效应 【答案】BC 【解析】A、红光的折射率比蓝光的折射率小,由 nC 1sin  可知红光的临界角比蓝 光的大;故 A 错误;B、根据  d Lx  ,当用同一装置做双缝干涉实验时,双缝 干涉条纹间距与光的波长成正比,红光的波长比蓝光长,所以红光的双缝干涉条 纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距,故 B 正确;C、红光的折射率比蓝光的折射 率小,根据 cv n  知,红光在介质中传播速度大于蓝光的传播速度,故 C 正确;D、 红光的折射率小,则红光的频率小,蓝光能使某金属发生光电效应,红光不一定 能使该金属发生光电效应,故 D 错误。 23.(2020·陕西省汉中市高三下学期第二次教学质量检测)下列说法正确的是 A.在摆角小于 5°时单摆的周期与振幅无关 B.用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 C.在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 E.两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与振动减弱区域应交替出现 【答案】ACE 【解析】在摆角小于 5°时单摆的振动可视为简谐振动,此时周期与振幅无关, 选项 A 正确;三棱镜观察太阳光谱,是利用光的折射率不同,出现光的折射色 散现象,故 B 错误;在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象,选项 C 正确;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,选项 D 错误; 两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与振动减弱区域应交替出现,选项 E 正确. 24.(2020·适应性月考)如图为某种透明介质的截面图, △ AOC 为等腰直角三角形,BC 为半径 R=10cm 的四分之一的圆弧,AB 与水平屏幕 MN 垂直并接触于 A 点,由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心 O,在 AB 分界面上的入射角 i=45°,结果在水平屏幕 MN 上出现两个亮斑,已知该介 质对红光和紫光的折射率分别为 1 2 2 3 ; 23n n  。 (1)判断在 AM 和 AN 两处产生亮斑的颜色; (2)求两个亮斑间的距离。 【答案】(1)AM 红色;AN 红色与紫色的混合色(2)(5 2 +10)cm 【解析】(1)设红光和紫光的临界角分别为 C1、C2,则有 1 1 1 1 3sin 22 3 3 C n    得 1 60C   . 同理可得: 2 45C  那么: 245i C  145i C  . 所以紫光在 AB 面发生全反射,而红光在 AB 面一部分折射,一部分反射,由几 何关系可知,反射光线与 AC 垂直,所以在 AM 处产生的亮斑 P1 为红色,在 AN 处产生的亮斑 P2 为红色与紫色的混合色. (2)画出如图所示的光路图,设折射角为 r,两个光斑分别为 P1、P2,根据折射定 律: 1 sin sin rn i  求得: 6sin 3r  ,由几何知识可得: 1 tan Rr AP  解得: 1 5 2cmAP  再由几何关系可得 2OAP 为等腰直角三角形,所以解得 2 10cmAP  ,所以有: 1 2 1 2 (5 2 10)cmPP AP AP   

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