廣東版高考物理總復習專題十七光學、電磁波與相對論初步（試題練）教學講練

1、物理高考總復習PAGE PAGE 24學好數(shù)理化，走遍天下都不怕專題十七光學、電磁波與相對論初步備考篇【考情探究】課標解讀考情分析備考指導考點內(nèi)容光的折射與全反射1.通過實驗,理解光的折射定律。會測量材料的折射率。2.知道光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。初步了解光纖的工作原理、光纖技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用考查內(nèi)容:1.本專題考查的熱點內(nèi)容有光的折射定律、折射率的計算、全反射的應用等。2.測定玻璃折射率、光的雙縫干涉、衍射現(xiàn)象及實驗也常見于高考試題中。3.電磁波的概念和規(guī)律的理解,以及電磁波內(nèi)容為背景的波的傳播和能量的輻射;相對論時空觀,狹義相對論的兩個基本假設(shè)、質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系。命題趨勢:1.以

2、幾何光學為背景,側(cè)重考查折射定律、光的全反射。2.命題背景仍結(jié)合半圓形介質(zhì)、球形介質(zhì)、棱鏡、平行介質(zhì)等考查光的反射、折射等1.幾何光學中要掌握折射定律等相關(guān)定律的內(nèi)涵,臨界角、偏向角等概念,還應能熟練應用三角函數(shù)、正余弦定理及相似三角形等數(shù)學知識。2.物理光學中要熟記雙縫干涉實驗中的條紋寬度公式、注意理解光的干涉和衍射的概念和現(xiàn)象。3.電磁波的相關(guān)知識也不可忽視光的波動性1.觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象,了解這些現(xiàn)象產(chǎn)生的條件,知道其在生產(chǎn)生活中的應用。知道光是橫波,會用雙縫干涉實驗測量光的波長。2.通過實驗,了解激光的特性。能舉例說明激光技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用電磁波、相對論初步1.初步了解麥

3、克斯韋電磁場理論的基本思想,初步了解場的統(tǒng)一性與多樣性,體會物理學對統(tǒng)一性的追求。2.通過實驗,了解電磁振蕩。3.知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收。4.認識電磁波譜。知道各個波段的電磁波的名稱、特征和典型應用。5.知道牛頓力學的局限性,體會人類對自然界的探索是不斷深入的。6.初步了解相對論時空觀【真題探秘】基礎(chǔ)篇【基礎(chǔ)集訓】考點一光的折射與全反射1.(多選)下列說法正確的是()A.因為水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介質(zhì)B.因為水的折射率小于酒精的折射率,所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)C.同一束光,在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D.同一束光,在光密介質(zhì)中的傳播速度較小答案BD2.如圖,一個三棱鏡的截面

4、為等腰直角ABC,A為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊,進入棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反射。則該棱鏡材料的折射率為() A.62B.2C.32答案A考點二光的波動性3.如圖為雙縫干涉實驗的裝置示意圖,圖甲為用綠光進行實驗時屏上觀察到的現(xiàn)象,圖乙為換用另一種顏色的單色光實驗時觀察到的條紋情況,則下列說法中正確的是()A.乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較長B.乙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較短C.乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較長D.乙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較短答案C4.如圖所示,在用單色光做雙縫干

5、涉實驗時,若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動,則()A.不再產(chǎn)生干涉條紋B.仍可產(chǎn)生干涉條紋,且中央亮條紋P的位置不變C.仍可產(chǎn)生干涉條紋,中央亮條紋P的位置略向上移D.仍可產(chǎn)生干涉條紋,中央亮條紋P的位置略向下移答案D5.一束紅光射向一塊有雙縫的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈現(xiàn)亮暗相間的干涉條紋?，F(xiàn)將其中一個窄縫擋住,讓這束紅光只通過一條窄縫,則在光屏上可以看到()A.與原來相同的亮暗相間的條紋,只是明條紋比原來暗些B.與原來不相同的亮暗相間的條紋,而中央亮條紋變寬些C.只有一條與縫寬對應的亮條紋D.無條紋,只存在一片紅光答案B6.(多選)在觀察光衍射的實驗中,分別觀察

6、到如圖甲、乙所示的清晰的明暗相間的同心圓環(huán)圖樣,圖中黑線為暗紋。那么對應的障礙物分別是()A.甲圖對應的是很大的不透明圓盤B.乙圖對應的是很小的不透明圓盤C.甲圖對應的是很大的中間有小圓孔的不透明擋板D.乙圖對應的是很大的中間有大圓孔的不透明擋板答案BC7.(多選)對激光的認識,以下說法正確的是()A.普通光源發(fā)出的光都是激光B.激光是自然界普遍存在的一種光C.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光D.激光已經(jīng)深入到我們生活的各個方面答案CD考點三電磁波、相對論初步8.關(guān)于生活中遇到的各種波,下列說法正確的是()A.電磁波可以傳遞信息,聲波不能傳遞信息B.手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波C.太陽光中

7、的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同答案B9.關(guān)于狹義相對論的說法,不正確的是()A.狹義相對論認為在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的B.狹義相對論認為在一切慣性參考系中,光在真空中的速度都等于c,與光源的運動無關(guān)C.狹義相對論只涉及無加速運動的慣性系D.狹義相對論在任何情況下都適用答案D綜合篇【綜合集訓】拓展一光的折射與全反射的理解和綜合分析1.2019廣州二模,34(2),10分如圖,某三棱鏡的橫截面為等腰直角三角形ABC,BC長度為d,O為BC中點。在ABC所在平面內(nèi),光線PO垂直BC邊入射,恰好在AB邊界發(fā)生全

8、反射。()求該三棱鏡的折射率;()保持光線PO入射點O不變,入射方向逐漸向CO方向偏轉(zhuǎn),求AB邊有光線射出的區(qū)域?qū)挾?。答?)光線PO恰好在AB邊界發(fā)生全反射,臨界角C=45,設(shè)三棱鏡的折射率為n,根據(jù)折射定律有:n=1解得n=2()光線PO垂直BC邊入射,光線進入棱鏡后在AB邊上的E點發(fā)生全反射。光線PO入射方向逐漸轉(zhuǎn)向CO方向時,光線從棱鏡的出射點對應由E點逐漸向B點方向移動。當光線幾乎沿CO方向入射時,光線折射后沿OD方向,由折射定律有n=sin90解得DOE=45由幾何關(guān)系得:OE=OB=dAB邊有光線射出的區(qū)域?qū)挾菵E=OE sinDOE解得DE=242.2019湛江調(diào)研,35(2)

9、,10分半徑為R的半圓柱形介質(zhì)截面如圖所示,O為圓心,AB為直徑,Q是半圓上的一點,從Q點平行于AB射入半圓柱介質(zhì)的光線剛好從B點射出,已知QBO=30,現(xiàn)有一條光線從距離O點32R處垂直于AB邊射入半圓柱形介質(zhì),已知光在真空中的傳播速度為c,求該半圓柱形介質(zhì)的折射率;垂直AB邊射入介質(zhì)的光線在半圓柱形介質(zhì)中的傳播時間。答案由幾何關(guān)系可知,從Q點射入的光線入射角 i=60,折射角 r=30根據(jù)折射定律得折射率 n=sinisinr=垂直AB邊射入介質(zhì)的光線到達圓弧面時的入射角=60設(shè)全反射臨界角為C,根據(jù)sin C=1n=33,可得,C,因此光線在P點發(fā)生了全反射,且共發(fā)生了三次全反射光線在介

10、質(zhì)中傳播路程為s=2R+2R sin 30=3R光線在介質(zhì)中傳播速度為v=cn=3光線在半圓柱形介質(zhì)中的傳播時間t=sv=拓展二光的干涉與衍射3.2020屆珠海月考,35(1),5分(多選)下列說法正確的是()A.對于受迫振動,驅(qū)動力頻率越大,受迫振動的振幅一定越大B.一切波都能發(fā)生衍射,衍射是波特有的現(xiàn)象C.波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時,接收到的頻率會發(fā)生變化D.光速在任何條件下都是3108 m/sE.紫外線具有較高的能量,許多物質(zhì)在紫外線的照射下會發(fā)出熒光答案BCE4.2019深圳二模,34(1),5分(多選)下列有關(guān)光學現(xiàn)象的說法正確的是()A.光從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),若入射角大

11、于臨界角,則一定發(fā)生全反射B.做雙縫干涉實驗時,用紅光替代紫光,相鄰亮條紋間距變大C.在白光下觀察肥皂泡,其表面的相鄰各條紋是等間距的D.光的偏振現(xiàn)象表明光是橫波E.在同一種物質(zhì)中,波長越短的光傳播速度越小答案BDE應用篇應用全反射的應用光導纖維【應用集訓】1.2019廣州一模,34(1),5分光纖通信中,光導纖維傳遞光信號的物理原理是利用光的現(xiàn)象,要發(fā)生這種現(xiàn)象,必須滿足的條件是:光的入射方向應該是(填“從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)”或“從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)”),且入射角臨界角(填“”或“”)。答案全反射從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)2.被稱為“光纖之父”的華裔物理學家高錕,由于在光纖傳輸信息研究方面做出了巨

12、大貢獻,與兩位美國科學家共同榮獲2009年諾貝爾物理學獎。如圖所示,光纖的透明介質(zhì)粗細均勻,它的直徑為d=1.5 mm?，F(xiàn)把光纖的透明介質(zhì)彎曲成四分之一圓弧狀,圓弧內(nèi)側(cè)半徑為R=2.25 mm。一束平行光從光纖左側(cè)垂直光纖端面進入光纖。光速c=3108 m/s。求:()要使光線能在光纖內(nèi)部全部發(fā)生全反射,折射率至少為多大;()若光纖的折射率為()中最小值,平行光中最下方的光線首次到達光纖下端面需要多長時間。答案()53()953210-11 s(或2.9710-11【五年高考】A組基礎(chǔ)題組1.(2019北京理綜,14,6分)利用圖1所示的裝置(示意圖),觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象,在光屏上得到如圖

13、2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學元件說法正確的是()圖2A.甲對應單縫,乙對應雙縫B.甲對應雙縫,乙對應單縫C.都是單縫,甲對應的縫寬較大D.都是雙縫,甲對應的雙縫間距較大答案A 2.2015課標,34(1),5分(多選)如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度B.在真空中,a光的波長小于b光的波長C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大,則折射光線a首先消失E.分別用a、b光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗,a光的干涉條紋間距大于b光

14、的干涉條紋間距答案ABD3.(2018北京理綜,15,6分)用雙縫干涉實驗裝置得到白光的干涉條紋,在光源與單縫之間加上紅色濾光片后()A.干涉條紋消失B.彩色條紋中的紅色條紋消失C.中央條紋變成暗條紋D.中央條紋變成紅色答案D4.2019江蘇單科,13B(3)如圖所示,某L形透明材料的折射率n=2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角,AB與水平方向的夾角為。為使水平方向的光線射到AB面時不會射入空氣,求的最大值。答案 605.2017課標,34(2),10分一直桶狀容器的高為2l,底面是邊長為l的正方形;容器內(nèi)裝滿某種透明液體,過容器中心軸DD、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料,其

15、他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源,已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直,求該液體的折射率。答案1.556.2019課標,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。()求棱鏡的折射率;()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。答案()3()3B組綜合題組1.2016課標,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

16、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答案ABC2.2015課標,34(1),5分在雙縫干涉實驗中,分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫,在雙縫后的屏幕上,紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比,x1x2(填“”、“=”或“(2分)0.300(3分)3.2019天津理綜,9(2)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。下列哪些措施能夠提高實驗準確程度。A.選用兩光學表

17、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枚大頭針扎下的孔洞如下圖所示,其中實驗操作正確的是。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)答案ADDAC4.2019課標,34(2),10分某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光;調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干

18、涉條紋?；卮鹣铝袉栴}:()若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學可;A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.將屏向遠離雙縫的方向移動D.使用間距更小的雙縫()若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為l,測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為x,則單色光的波長=;()某次測量時,選用的雙縫的間距為0.300 mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20 m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm。則所測單色光的波長為nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。答案()B()xd(5.2018課標,34(2),10分如圖,某同學在一張水平放置的白紙上畫了一個小標記“”(圖中O點),然后用橫截

19、面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個標記上,小標記位于AC邊上。D位于AB邊上,過D點做AC邊的垂線交AC于F。該同學在D點正上方向下順著直線DF的方向觀察,恰好可以看到小標記的像;過O點做AB邊的垂線交直線DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱鏡的折射率。(不考慮光線在三棱鏡中的反射)答案36.2017課標,34(2),10分如圖,一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體,O點為球心;下半部是半徑為R、高為2R的圓柱體,圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入,該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行(不考慮多次反射)。求該玻璃

20、的折射率。答案1.437.2016課標,34(2),10分如圖,玻璃球冠的折射率為3,其底面鍍銀,底面的半徑是球半徑的32倍;在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi),有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點,該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A答案1508.2019課標,34(2),10分如圖,一艘帆船靜止在湖面上,帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P點發(fā)出的激光束,從水面出射后恰好照射到桅桿頂端,該出射光束與豎直方向的夾角為53(取sin 53=0.8)。已知水的折射率為43()求桅桿到P點的水平距離;()船向左行駛一段距離后停止,調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向,當其與豎直方向夾

21、角為45時,從水面射出后仍照射在桅桿頂端,求船行駛的距離。答案()7 m()5.5 mC組教師專用題組1.(2017北京理綜,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。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.紫光答案D2.(2015福建理綜,13,6分)如圖,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長分別為a、b,該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、nb,則()A.anbB.ab,nanbC.ab,nab,nanb答案B3.(2015四川理綜,3,6分)直線P1P2過均勻玻璃球球心O,細光束a、b平行且關(guān)于P1P2對稱,由空氣

22、射入玻璃球的光路如圖。a、b光相比()A.玻璃對a光的折射率較大B.玻璃對a光的臨界角較小C.b光在玻璃中的傳播速度較小D.b光在玻璃中的傳播時間較短答案C4.2017課標,34(1),5分(多選)在雙縫干涉實驗中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是。A.改用紅色激光B.改用藍色激光C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動E.將光源向遠離雙縫的位置移動答案ACD5.(2017上海單科,4,3分)用單色光照射位于豎直平面內(nèi)的肥皂液薄膜,所觀察到的干涉條紋為()答案B6.(2016天津理綜,1,6分)我國成功研發(fā)的反隱身

23、先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星,它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達發(fā)射無線電波的波長在110 m范圍內(nèi),則對該無線電波的判斷正確的是()A.米波的頻率比厘米波頻率高B.和機械波一樣須靠介質(zhì)傳播C.同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象D.不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象答案C7.2016浙江自選,13(1),4分如圖所示的半圓形玻璃磚,圓心為O,半徑為R,折射率為 3。光由空氣從A點垂直射入玻璃磚,OA=R2。則(A.該玻璃的臨界角為45B.光在玻璃磚中的傳播速度為v=32C.光第一次射出玻璃磚的折射角為60D.玻璃的臨界角隨入射光線位置變化而變化答案C8.2016課標,34(2),10分如圖,在注滿水的

24、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()求池內(nèi)的水深;()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)。答案()2.6 m()0.7 m9.2017課標,34(2),10分如圖,一半徑為R的玻璃半球,O點是半球的球心,虛線OO表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)。已知玻璃的折射率為1.5?，F(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光

25、線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)。求()從球面射出的光線對應的入射光線到光軸距離的最大值;()距光軸R3的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O答案()23R()3(2【三年模擬】時間:60分鐘分值:70分一、選擇題(每小題5分,共20分)1.2019汕頭二模,34(1)(多選)如圖所示,橫截面為等腰直角三角形的玻璃磚置于水平面上,復合光a、b垂直AB射入玻璃磚后,在屏幕CD上只收集到a光的亮斑,下列說法正確的是()A.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率B.a光和b光由玻璃磚進入空氣后頻率都變大C.在真空中a光的波長比b光的長D.a光比b光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象E.玻璃磚對b光

26、的折射率一定等于2答案ACD2.2019佛山二模,34(1)(多選)如圖所示,一束黃光和一束藍光,從O點以相同角度沿PO方向射入橫截面為半圓形的玻璃柱體,其透射光線分別從M、N兩點射出,已知=45,=60,光速c=3108 m/s,則下列說法正確的是()A.兩束光穿過玻璃柱體所需時間相同B.OM是黃光,ON是藍光C.玻璃柱體對OM光束的折射率為2D.OM光束在該玻璃柱體中傳播的速度為3108 m/sE.若將OM光束從N點沿著NO方向射入,一定不會發(fā)生全反射答案BCE3.2019廣州外國語學校一模,34(1)(多選)下列說法中正確的是()A.軍隊士兵過橋時使用便步,是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象B.機

27、械波和電磁波在介質(zhì)中的傳播速度僅由介質(zhì)決定C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響D.假設(shè)火車以接近光速通過站臺時,站臺上旅客觀察到車上乘客在變矮E.赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在答案ACE4.2019華南師大附中三模,34(1)(多選)下列說法正確的是()A.太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜,這是光的折射的結(jié)果,這一現(xiàn)象叫作光的色散B.激光測距是應用了激光平行性好的特點C.光導纖維傳送圖像信息利用了光的衍射原理D.在雙縫干涉實驗中要使條紋變寬,唯一的辦法是將入射光由綠光變?yōu)榧t光E.A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到真空中,若A光的頻率大于B光的頻率,則逐漸增大入射角,A光先發(fā)生全反射答案ABE二、非選擇題