光學電磁波相對論高考真題專題匯編帶答案解析

1、高考幫第 頁專題十五 光學、電磁波、相對論簡介考點1光的折射、全反射高考幫揭秘熱點考向2020全國,34(2),10分直角棱鏡的折射率n=1.5,其橫截面如圖所示,圖中C=90,A=30,截面內(nèi)一細束與BC邊平行的光線,從棱鏡AB邊上的D點射入,經(jīng)折射后射到BC邊上.(i)光線在BC邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由.(ii)不考慮多次反射,求從AC邊射出的光線與最初的入射光線夾角的正弦值.拓展變式1.某人手持邊長為6.0 cm的正方形平面鏡測量身后一棵樹的高度.測量時保持鏡面與地面垂直,鏡子與眼睛的距離為0.4 m.在某位置時,他在鏡中恰好能夠看到整棵樹的像;然后他手持鏡子向前走了6.0 m,發(fā)

2、現(xiàn)用這個鏡子長度的56就能看到整棵樹的像,這棵樹的高度約為()A.4.0 mB.4.5 mC.5.0 mD.5.5 m2.2020山東,9,4分,多選截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示.DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BBCC面的線狀單色可見光光源, DE與三棱鏡的ABC面垂直, D位于線段BC的中點.圖乙為圖甲中ABC面的正視圖.三棱鏡對該單色光的折射率為2,只考慮由DE直接射向側(cè)面AACC的光線.下列說法正確的是()A.光從AACC面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的12B.光從AACC面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的23C.若DE發(fā)出的單色光頻率變小,AACC面有光出射的區(qū)域面積將增大D.若DE發(fā)出的單

3、色光頻率變小,AACC面有光出射的區(qū)域面積將減小3.2016全國,34(2),10分如圖,在注滿水的游泳池的池底有一點光源A,它到池邊的水平距離為3.0 m.從點光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角,水的折射率為43.(1)求池內(nèi)的水深;(2)一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上,他的眼睛到池面的高度為2.0 m.當他看到正前下方的點光源A時,他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45.求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字).4.2019天津,9(2),6分某小組做測定玻璃的折射率實驗,所用器材有:玻璃磚,大頭針,刻度尺,圓規(guī),筆,白紙.(1)下列哪些

4、措施能夠提高實驗準確程度.A.選用兩光學表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實驗D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗,記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示,其中實驗操作正確的是. A B C D(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點,再過A、B點作法線NN的垂線,垂足分別為C、D點,如圖所示,則玻璃的折射率n=.(用圖中線段的字母表示)5.2017北京,14,6分如圖所示,一束可見光穿過平行玻璃磚后,變?yōu)閍、b兩束單色光

5、.如果光束b是藍光,則光束a可能是()A.紅光B.黃光C.綠光D.紫光6.2019全國,34(2),10分如圖,直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面,A=90,B=30.一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡,然后垂直于AC邊射出.(i)求棱鏡的折射率;(ii)保持AB邊上的入射點不變,逐漸減小入射角,直到BC邊上恰好有光線射出.求此時AB邊上入射角的正弦.考點2光的波動性、電磁波和相對論高考幫揭秘熱點考向2020山東,3,3分雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示.光源S到S1、S2的距離相等,O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點.光源S發(fā)出的波長為的光,經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點,

6、經(jīng)S2出射后直接傳播到O點,由S1到O點與由S2到O點,光傳播的時間差為t.玻璃片厚度為10,玻璃對該波長光的折射率為1.5,空氣中光速為c,不計光在玻璃片內(nèi)的反射.以下判斷正確的是()A.t=5cB.t=152cC.t=10cD.t=15c拓展變式1.2019江蘇,13B(2),4分將兩支鉛筆并排放在一起,中間留一條狹縫,通過這條狹縫去看與其平行的日光燈,能觀察到彩色條紋,這是由于光的(選填“折射”“干涉”或“衍射”).當縫的寬度(選填“遠大于”或“接近”)光波的波長時,這種現(xiàn)象十分明顯.2.多選關(guān)于光的偏振,下列說法正確的是()A.自然光通過偏振片后,就得到了偏振光B.拍攝水面下的景物時,

7、加偏振片可使像更清晰C.所有的波都具有偏振現(xiàn)象D.立體電影是應用光的偏振的一個實例E.自然光射到兩種介質(zhì)的界面上,折射光是偏振光,反射光不是偏振光3.在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中.(1)已知雙縫到光屏之間的距離為L,雙縫之間的距離為d,單縫到雙縫之間的距離為s,某同學在用測量頭測量時,將測量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線對準某條亮紋(記作第1條)的中心,這時手輪上的示數(shù)用a表示,然后他轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線對準第6條亮紋的中心,這時手輪上的示數(shù)用b表示(ba),由此可計算出實驗中所測得的單色光的波長=.(2)下列操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離的是.A.增大單縫和雙縫之間

8、的距離sB.增大雙縫和光屏之間的距離LC.將紅色濾光片改為綠色濾光片D.增大雙縫之間的距離d4.2016全國,34(1),5分,多選關(guān)于電磁波,下列說法正確的是()A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波C.電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強度、磁感應強度均垂直D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失5.2016江蘇,12B(1),4分一艘太空飛船靜止時的長度為30 m,它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球,下列

9、說法正確的是()A.飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mB.地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mC.飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD.地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c6.2015 北京,20,6分利用所學物理知識,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關(guān)問題.IC卡內(nèi)部有一個由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路,公交車上的讀卡機(刷卡時“嘀”的響一聲的機器)向外發(fā)射某一特定頻率的電磁波.刷卡時,IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應電流,給電容C充電,達到一定的電壓后,驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)處理和傳輸.下列說法正確的是()A.IC卡工作所需要的能量來

10、源于卡內(nèi)的電池B.僅當讀卡機發(fā)射該特定頻率的電磁波時,IC卡才能有效工作C.若讀卡機發(fā)射的電磁波偏離該特定頻率,則線圈L中不會產(chǎn)生感應電流D.IC卡只能接收讀卡機發(fā)射的電磁波,而不能向讀卡機傳輸自身的數(shù)據(jù)信息答 案專題十五 光學、電磁波、相對論簡介考點1光的折射、全反射(i)會發(fā)生理由見解析(ii)22-34解析:(i)如圖,設(shè)光線在D點的入射角為i,折射角為r.折射光線射到BC邊上的E點.設(shè)光線在E點的入射角為,由幾何關(guān)系,有=90-(30-r)60根據(jù)題給數(shù)據(jù)得sin sin 601n即大于全反射臨界角,因此光線在E點發(fā)生全反射.(ii)設(shè)光線在AC邊上的F點射出棱鏡,光線的入射角為i,折

11、射角為r,由幾何關(guān)系、反射定律及折射定律,有i=30i=90-sin i=nsin rnsin i=sin r聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù),得sin r=22-34由幾何關(guān)系,r即AC邊射出的光線與最初的入射光線的夾角.1.B如圖所示為人恰好看到整棵樹的像時的反射光路圖.由幾何知識可得,樹高鏡高=樹到鏡的距離+眼睛到鏡的距離眼睛到鏡的距離,即H0.06m=L+0.4m0.4m,人離樹越遠,視野越大,看到樹所需的鏡面越小,同理,當他向前走了6.0 m 后,有H0.05m=L+0.4m+6.0m0.4m,由以上兩式解得L=29.6 m,H=4.5 m.2.AC由全反射臨界角與折射率的關(guān)系sin C=1n=

12、12可知,臨界角為45,即光線垂直BC方向射出在AC面恰好發(fā)生全反射,由幾何知識可知光從AACC面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的12,所以A項正確,B項錯誤;若DE發(fā)出的單色光頻率減小,則折射率n隨之減小,由sin C=1n可知,其臨界角增大,所以AACC面有光出射的區(qū)域面積將增大,C項正確,D項錯誤.3.(1)2.6 m(2)0.7 m解析: (1)如圖所示,設(shè)到達池邊的光線的入射角為i.依題意知,水的折射率n=43,光線的折射角=90由折射定律有nsin i=sin 由幾何關(guān)系有sin i=ll2+h2式中,點光源A到池邊的水平距離l=3.0 m,h是池內(nèi)水的深度.聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得h=7

13、 m2.6 m.(2)設(shè)此時救生員的眼睛到池邊的水平距離為x.依題意知,救生員的視線與豎直方向的夾角為=45由折射定律有nsin i=sin 式中,i是光線在水面的入射角.設(shè)池底點光源A到水面入射點的水平距離為a.由幾何關(guān)系有sin i=aa2+h2x+l=a+h式中h為眼睛到池面的高度h=2.0 m聯(lián)立式得x=(3723-1) m0.7 m.4.(1)AD(2)D(3)ACBD解析:(1)為了減小實驗誤差,選用的玻璃磚前后表面間距應盡量大些,即使玻璃磚內(nèi)的折射光線盡量長些,A正確;測量折射率時,只需找出入射光線和折射光線,因此玻璃磚的兩光學表面可以不平行,B錯誤;為了減小實驗誤差應選用較細的

14、大頭針完成實驗,C錯誤;兩枚大頭針之間的距離盡量大些,描繪出的光線誤差會較小些,D正確.(2)由題圖可知,選用的玻璃磚兩光學表面平行,則入射光線應與出射光線平行,B、C錯誤;又光線在玻璃磚中與法線的夾角應小于光線在空氣中與法線的夾角,A錯誤,D正確.(3)由折射定律可知n=sinAOCsinBOD=ACAOBDBO=ACBD.5.D由題圖可知,光束a的折射角小,根據(jù)n=sinisinr知,光束a的折射率大于光束b的折射率,頻率越大,折射率越大;且已知光束b是藍光,選項中頻率大于藍光頻率的只有紫光,故光束a可能是紫光,D項正確.6.(i)3(ii)3-22解析:(i)光路圖及相關(guān)量如圖所示.光束

15、在AB邊上發(fā)生折射,由折射定律得sinisin=n式中n是棱鏡的折射率由幾何關(guān)系可知+=60由幾何關(guān)系和反射定律得=B聯(lián)立式,并代入i=60得n=3.(ii)設(shè)改變后的入射角為i,折射角為,由折射定律得sinisin=n依題意分析可知,光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角c,且sin c=1n由幾何關(guān)系得c=+30由式得入射角的正弦為sin i=3-22.考點2光的波動性、電磁波和相對論A波長為的光在玻璃片中的傳播速度v=cn,通過10的距離,光傳播的時間差t=10nc-10c=5c,選項A正確.1.衍射接近解析:通過兩支并排放在一起的鉛筆觀察與其平行的日光燈,看到的彩色條紋是單縫衍射條紋,

16、是由光的衍射產(chǎn)生的.當縫的寬度接近光的波長時,單縫衍射現(xiàn)象十分明顯.2.ABD自然光通過偏振片后,可得到在某一方向振動的光,即偏振光,A項正確;拍攝水面下的景物時,為減小光在水面處的反射,使景物更清晰,可在照相機鏡頭前裝一個偏振片,B項正確;只有橫波才能發(fā)生光的偏振現(xiàn)象,C項錯誤;立體電影的制作利用了光的偏振現(xiàn)象,放映的時候也是用雙鏡頭放映機,其中每個鏡頭前放有偏振方向不同的偏振光片,觀眾戴的眼鏡上也有相對應方向的偏振光片,這樣每只眼睛就只能看到一個鏡頭所投影的圖像,D項正確;自然光射到兩種介質(zhì)的界面上,反射光和折射光都是偏振光,E項錯誤.3.(1)(b-a)d5L(2)B解析:(1)根據(jù)題意

17、可以知道相鄰的兩條亮條紋之間的距離為x=b-a5,根據(jù)x=Ld,可得=(b-a)d5L.(2)由x=Ld可知相鄰兩條亮條紋之間的距離與單縫和雙縫之間的距離s無關(guān),故A錯誤;增大雙縫和光屏之間的距離L,可增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離,故B正確;將紅色濾光片改為綠色濾光片,波長減小,相鄰兩條亮條紋之間的距離減小,故C錯誤;增大雙縫之間的距離d,相鄰兩條亮條紋之間的距離減小,故D錯誤.4.ABC電磁波在真空中的傳播速度為3108 m/s,與電磁波的頻率無關(guān),A項正確;周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場,周期性變化的磁場又產(chǎn)生周期性變化的電場,它們相互激發(fā)向周圍傳播,就形成了電磁波,B項正確;電磁波是橫波,因此其電場強度和磁感應強度均與傳播方向垂直,C項正確;光是電磁波,利用光纖對光的全反射可以傳播信息,D項錯誤;波源的電磁振蕩停止后,已發(fā)出的電磁波不會立即消失,還要繼續(xù)傳播一段時間,E項錯誤. 5.B飛船上的觀察者相對飛船靜止,則他測得的是飛船的靜止長度,即為30 m,A項錯誤;地球上的觀測者看到飛船是運動