2022新高考衡水名師原創(chuàng)物理專題卷：專題15 光學(xué) 電磁波 相對論簡介

1、2022新高考衡水名師原創(chuàng)物理專題卷 專題十五 光學(xué) 電磁波 相對論簡介1.關(guān)于光現(xiàn)象，下列說法正確的是( )A.光由空氣進(jìn)入水中,顏色不變,波長變短B.電磁波必須依賴介質(zhì)才能向遠(yuǎn)處傳播C.只要光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)就有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.介質(zhì)折射率越大,光發(fā)生全反射的臨界角越大2.某地下工事壁距地面的厚度為，為了從工事內(nèi)部更好地觀察外界的目標(biāo)，需在工事壁上開個(gè)豎直的圓柱形孔，并在孔內(nèi)嵌入折射率的玻璃磚，如圖所示。要使工事內(nèi)部人員觀察到外界視野的最大張角為，則這個(gè)圓柱形孔的直徑至少為( )A.B. C.D.3.如圖所示,一束復(fù)色光a斜射到某平行玻璃磚的上表面,結(jié)果從玻璃磚的下表面射出兩束

2、光b和c,下列說法正確的是( )A.兩束光可能不平行B.在玻璃中b光的傳播速度比c光的小C.用兩束光分別照射同一光電管,則b光對應(yīng)的遏止電壓比c光的小D.若b光是氫原子從能級躍遷到能級時(shí)產(chǎn)生的,則c光可能是氫原子從能級躍遷到能級時(shí)產(chǎn)生的4.如圖所示,在玻璃磚上方S點(diǎn)發(fā)射出的一激光束從A點(diǎn)射入玻璃磚,光線與玻璃磚上表面夾角為30,光線射出玻璃磚后落在光屏上的P點(diǎn),玻璃磚厚度,光源到光屏的垂直距離,已知P點(diǎn)與S到光屏的垂足C間的距離為。則該玻璃磚的折射率為( )A.B.C.D.5.某學(xué)校探究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用兩種顏色的激光以不同的角度同時(shí)沿不同的半徑方向射入同一塊截面為半圓形的玻璃磚,光線都是由圓

3、心O沿方向射出,如圖所示。則下列說法正確的是( )A.在同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中,A光的條紋間距較大B.A光穿過玻璃磚所需時(shí)間較短C.若A光能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則B光一定也能使其發(fā)生光電效應(yīng)D.在該玻璃磚中A光的臨界角比B光的臨界角小6.光導(dǎo)纖維由很細(xì)的內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯和外套的界面發(fā)生全反射，如圖所示。為了研究簡單，現(xiàn)設(shè)外套為空氣，內(nèi)芯的折射率為，一束光線由空氣射入內(nèi)芯，在內(nèi)芯與空氣的界面恰好發(fā)生全反射。若光速為，則光線通過邊長為L的光導(dǎo)纖維所用的時(shí)間為( )A.B.C.D.7.如圖所示，三棱鏡的橫截面為直角三角形，長為20 cm，三棱鏡材料的折射率為

4、，一束平行于底邊的單色光從邊上的中點(diǎn)O射入此棱鏡，已知真空中光速為。下列說法錯(cuò)誤的是( )A.光束在三棱鏡里傳播的速度為B.光束從邊射入的折射角為C.光束能從邊射出D.光束在三棱鏡里傳播的時(shí)間為8.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈,S是一點(diǎn)燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應(yīng)是圖中的( )A. B. C. D. 9.如圖(甲)所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖,(乙)圖為用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),在屏上觀察到的條紋情況,a為中央條紋,(丙)圖為換用另一顏色的單色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況,a為中央亮條紋,則以下說法正確的是( )A.(丙)圖可能為用紅

5、光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較長B.(丙)圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較長C.(丙)圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較短D.(丙)圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較短10.如圖所示，是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，是垂直于放置的光屏。是從軸上側(cè)點(diǎn)射出的兩朿不同的單色細(xì)光束，從玻璃體右方射出后的光束可在屏上分別得到兩個(gè)光點(diǎn)，與點(diǎn)等距離。根據(jù)該光路圖，下列說法正確的是( )A.光的頻率比光的頻率低B.該玻璃體對光的折射率比對光的折射率大C.玻璃體中，光的傳播速度比光的傳播速度小D.光通過同一單縫時(shí)，光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象11.觀察單縫衍射現(xiàn)象時(shí),把縫寬由0.

6、 2mm逐漸增大到0.8mm,看到的現(xiàn)象是( )A.衍射條紋的間距逐漸變小,衍射現(xiàn)象逐漸不明顯B.衍射條紋的間距逐漸變大,衍射現(xiàn)象越來越明顯C.衍射條紋的間距不變,只是亮度增強(qiáng)D.以上現(xiàn)象都不會發(fā)生12.關(guān)于電磁波，下列說法正確的是（ ）A.家用的太陽能熱水器主要利用的是太陽光中熱效應(yīng)最強(qiáng)的可見光B.醫(yī)院用X射線進(jìn)行人體檢查，是因?yàn)樗歉鞣N電磁波中穿透本領(lǐng)最強(qiáng)的C.日光燈的鎮(zhèn)流器能使燈管中的稀薄汞蒸氣發(fā)出紅外線，使得燈管壁上的熒光粉發(fā)光D.無線電波的波長一定比可見光的波長長13.各種不同頻率范圍的電磁波按頻率由大到小的排列順序是( )A.射線、紫外線、可見光、紅外線B.射線、紅外線、紫外線、可

7、見光C.紫外線、可見光、紅外線、射線D.紅外線、可見光、紫外線、射線14.某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的兩倍,其過球心的某截面(紙面內(nèi))如圖所示,一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點(diǎn)射入,入射角為45時(shí),光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切于B點(diǎn)。已知真空中的光速為c,下列分析判斷正確的是( )A.該光在該透明材料中的傳播速度B.該光束從A點(diǎn)入射,入射角變?yōu)闀r(shí),恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射C.該光束從A點(diǎn)入射,入射角不論多大都不會在外球面上發(fā)生全反射D.若用頻率更高的單色光照射,光在透明材料中的傳播速度可能為15.如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R、質(zhì)量分布均勻的玻璃球.頻率為的細(xì)光束在空中沿直線傳播，

8、于C點(diǎn)經(jīng)折射進(jìn)入玻璃球，并在玻璃球表面的D點(diǎn)又經(jīng)折射進(jìn)入真空中，已知，玻璃球?qū)υ摷す獾恼凵渎蕿?，則下列說法中正確的是（設(shè)c為真空中的光速）( )A.激光束的入射角B.改變?nèi)肷浣堑拇笮。?xì)激光束可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射C.光在射入玻璃球后，光的頻率變小D.此激光束在玻璃中的波長為E.從C點(diǎn)射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不經(jīng)反射傳播的最長時(shí)間為16.彩虹是由陽光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開水滴時(shí)再折射一次形成的彩虹形成的.示意圖如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入水滴，是白光射入水滴后經(jīng)過一次反射和兩次折射后的兩條出射光線（是單色光）.下列關(guān)于a光與b光的說法中正確的是(

9、)A.水滴對a光的折射率大于對b光的折射率B.a光在水滴中的傳播速度小于b光在水滴中的傳播速度C.用同一臺雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光相鄰的亮條紋間距大于b光的相鄰亮條紋間距D.光在水滴中傳播的波長都比各自在真空中傳播的波長要長E.若光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)生全反射17.關(guān)于下列各圖中的物理現(xiàn)象，說法正確的是( )A.圖甲中，光滑圓弧面上的小球從最低點(diǎn)移開一小段距離后，以最低點(diǎn)為平衡位置左右運(yùn)動。若更換質(zhì)量稍大的小球，其他條件不變，其從最高點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)的時(shí)間減小B.圖乙中，水波傳播的過程中，遇到由兩個(gè)擋板組成的狹縫，狹縫越小

10、，水波越容易繞到擋板后面繼續(xù)傳播C.圖丙中，波源固定、頻率相同的兩列水波在水面上相遇，水面上出現(xiàn)的一條條相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，它們在水面上的位置是穩(wěn)定不變的D.圖丁所示的電磁波譜，波譜的一端是波長很長的電磁波，如無線電波。波譜的另一端是波長很短的電磁波，如射線、射線、射線18.某小組做測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。（1）下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度_。A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界

11、線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是_。（3）該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于點(diǎn)，再過點(diǎn)作法線的垂線，垂足分別為點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率_。（用圖中線段的字母表示）19.在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中,將實(shí)驗(yàn)器材按要求安裝在光具座上,如圖甲所示。在實(shí)驗(yàn)前已獲知的數(shù)據(jù)有:雙縫的間距為,雙縫到屏的距離為。(1)分別選用紅色濾光片和藍(lán)色濾光片做實(shí)驗(yàn),得到的干涉圖樣是如下四幅圖中的兩幅,其中用紅色濾光片做實(shí)驗(yàn)得到的干涉圖樣是_;A. B. C. D. (2)一同學(xué)用某種單色光照射雙縫得到的干涉圖樣如圖乙

12、所示,分劃板在圖乙中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為11.1 mm,在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示,則在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為_mm,單色光的波長為_m;(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后,觀察到明顯的干涉現(xiàn)象,若他對實(shí)驗(yàn)裝置改動后,在屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加,此改動可能是_。A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫向遠(yuǎn)離雙縫方向移動少許C.僅將單縫與雙縫的位置互換D.僅將紅色濾芯光片換成綠色濾芯光片20.（1）有一列沿x軸傳播的簡諧橫波，在某一時(shí)刻它的波形圖如圖甲所示，M和N是這列簡諧橫波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從該時(shí)刻起某同學(xué)記錄下了質(zhì)點(diǎn)N在一段時(shí)間內(nèi)的

13、振動圖象，如圖乙所示。則下列說法正確的是_。A.該列簡諧橫波正以1.0 m/s的速度沿x軸負(fù)方向傳播B.圖甲所示時(shí)刻M和N兩質(zhì)點(diǎn)的速度都為零C.M和N兩質(zhì)點(diǎn)的振動方向始終相反D.當(dāng)時(shí)質(zhì)點(diǎn)M距離其平衡位置最遠(yuǎn)，且加速度最大E.在2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)N向左移動了2.0 m（2）一玻璃磚的橫截面為直角三角形，如圖所示，斜邊邊長為L，玻璃磚的折射率為。有一束光線垂直照射到上的E點(diǎn)，E點(diǎn)是邊的中點(diǎn)，光在真空中的傳播速度為c，光發(fā)生折射時(shí)不考慮反射光線。（i）當(dāng)光線到達(dá)時(shí)，判斷光線是否會從射出；（）求光線在玻璃磚中傳播所用的時(shí)間。參考答案1.答案：A解析：波的頻率由波源決定，光從空氣進(jìn)入水中，頻率不變，波速變小，

14、由得，波長變小，所以A正確；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，B錯(cuò)誤；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，才有可能發(fā)生全反射，由可知，折射率越大，臨界角C越小，C、D錯(cuò)誤。2.答案：A解析：，由題意可知，又，可得，圓柱形孔的直徑至少為。3.答案：C解析：根據(jù)光的折射定律,可知出射光線一定相互平行,A錯(cuò)誤;根據(jù)偏移程度可知玻璃對c光的折射率大于對b光的,根據(jù)公式可知在玻璃磚中b光的傳播速度大于c光的,B錯(cuò)誤;根據(jù)玻璃對c光的折射率大于對b光的,可知c光的頻率高于b光的,結(jié)合光電效應(yīng)中的公式和,可知b光對應(yīng)的遏止電壓比c光的小,C正確;根據(jù)玻爾原子模型的頻率條件公式以及c光的頻率高于b光的,可知D錯(cuò)誤。4.答案：B

15、解析：設(shè)激光束在A點(diǎn)的入射角為,折射角為,由題可知,由題意畫出光路圖如圖所示,由幾何關(guān)系有,代入數(shù)據(jù)解得,由,解得,根據(jù)光的折射定律有,選項(xiàng)B正確。5.答案：D解析：根據(jù)折射定律及題圖知A光的折射率大,即A光頻率大,波長短,由雙縫干涉條紋間距公式知A光的條紋間距較小,A錯(cuò)誤;光在介質(zhì)中的傳播速度為,可見在玻璃磚中A光的速度比B光的小,所以A光穿過玻璃磚所需時(shí)間較長,B錯(cuò)誤;因A光光子的能量大于B光光子的能量,若A光能使某金屬原子發(fā)生光電效應(yīng),則B光不一定使其發(fā)生光電效應(yīng),C錯(cuò)誤;A光折射率大,由臨界角公式可知,A光臨界角較小,D正確。6.答案：C解析：一束光線由空氣射入內(nèi)芯,在內(nèi)芯與空氣的界面

16、恰好發(fā)生全反射,設(shè)臨界角為C,則光的傳播方向與光導(dǎo)纖維的方向之間的夾角為：,光通過長度為L的光導(dǎo)纖維時(shí)的路程為：光導(dǎo)纖維的折射率為n,則光在光導(dǎo)纖維中的傳播速度：又由于：所以光的傳播的時(shí)間：故選：C7.答案：C解析：該光束在三棱鏡里傳播的速度為，A正確；作出光路圖如圖所示，由折射定律，解得，B正確；由臨界角公式知，得，光束到達(dá)邊時(shí)，由幾何關(guān)系可知入射角，光束將發(fā)生全反射，所以光束不能從邊射出，C錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系，則，故光束在三棱鏡里傳播的時(shí)間，D正確。8.答案：D解析：鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同水平線上厚度基本一致，如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強(qiáng)，那么這

17、一水平線上同一厚度處光波會加強(qiáng)，所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的。9.答案：A解析：根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點(diǎn),入射光的波長越長,同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大,由題意可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長長,因此B、C、D錯(cuò),A對。10.答案：A解析：本題考查光的折射和光的衍射。如圖所示，分別作出兩條入射光線在折射位置的法線，可知光線的入射角小于光線的入射角，而兩者的折射角相等，根據(jù)折射定律，玻璃體對光的折射率小于對B光的折射率，而同一種介質(zhì)對頻率高的光線折射率較大，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)介質(zhì)對光線的折射率與光速的關(guān)系，可知在介質(zhì)中傳播速度大的光線其折射率小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)公式可知，

18、真空中A光的波長大于B光的波長，故A、B光通過同一單縫時(shí)，A光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤11.答案：A解析：觀察衍射圖樣發(fā)現(xiàn)：狹縫的寬度逐漸變小，衍射現(xiàn)象越明顯，衍射條紋間距變大。本題是縫寬增大,所以選項(xiàng)A正確。12.答案：D解析：太陽光中熱效應(yīng)最強(qiáng)的是紅外線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；射線的穿透本領(lǐng)比X射線的要強(qiáng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；紫外線具有熒光效應(yīng)，可使燈管壁上的熒光粉發(fā)光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；無線電波的波長比可見光的波長長，選項(xiàng)D正確。13.答案：A解析：在電磁波譜中,各電磁波按照頻率從小到大的排列順序是:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、射線,所以選項(xiàng)A正確。14.答案：BC解析：光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面

19、上B點(diǎn)恰好與內(nèi)球面相切,由題意知,入射角,折射角滿足,根據(jù)折射定律得,該束單色光在該透明材料中的傳播速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光束從A點(diǎn)入射,入射角為時(shí)光束經(jīng)折射到達(dá)內(nèi)球面上的C點(diǎn),如圖所示,恰好發(fā)生全反射,由,知,由正弦定理得,解得，由折射定律得，解得,選項(xiàng)B正確;光束從A點(diǎn)入射,是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),不會發(fā)生全反射,其他情況下,光束在外球面上的入射角都不會超過臨界角,因此入射角不論多大,都不會在外球面上發(fā)生全反射,選項(xiàng)C正確;若用頻率更高的單色光照射,折射率增大,光在透明材料中的傳播速度小于,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。17.答案：ADE解析：本題考查光的折射、全反射等.由幾何知識知，激光束在C點(diǎn)的折射角為，

20、據(jù)，解得，A項(xiàng)正確；無論怎樣改變?nèi)肷浣堑拇笮。す馐贒點(diǎn)的入射角一定會等于C點(diǎn)的折射角，不可能大于臨界角，故激光束不可能在玻璃球的內(nèi)表面發(fā)生全反射，B項(xiàng)錯(cuò)誤；光的頻率由光源決定，由空氣射入玻璃，頻率不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；激光束在玻璃中的傳播度為，由，可得，D項(xiàng)正確；當(dāng)激光束沿玻璃球的直徑方向射入時(shí)，路程最長，傳播時(shí)間也最長為，E項(xiàng)正確.18.答案：ABE解析：本題考查折射率、雙縫干涉、全反射等.以相同的入射角進(jìn)入水滴，a光在水滴里的折射角小，由折射定律知，a光折射率大，A項(xiàng)正確；由知，a光在水滴里的速度小，B項(xiàng)正確；由知，a光的臨界角小，容易發(fā)生全發(fā)射，E項(xiàng)正確；a光在水滴里的折射率大，頻率大，波

21、長小，由光的相鄰亮條紋間距小于b光的相鄰亮條紋間距，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在真空和在水滴中，分別有和，則，故光在水滴中傳播的波長都比各自在真空中傳播的波長要短，D項(xiàng)錯(cuò)誤.19.答案：BC解析：圖甲中，小球的運(yùn)動與單擺類似，運(yùn)動周期與質(zhì)量無關(guān)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。狹縫越小，衍射現(xiàn)象越明顯，水波越容易繞過障礙物繼續(xù)傳播，B選項(xiàng)正確。兩列相位差不變、頻率相同的水波發(fā)生干涉時(shí)，振動加強(qiáng)點(diǎn)始終振動加強(qiáng)，振動減弱點(diǎn)始終振動減弱，故C選項(xiàng)正確。射線、射線是高速粒子流，不是電磁波，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。18.答案：（1）A、D（2）D（3）解析：（1）采用插針法測定玻璃的折射率的時(shí)候，應(yīng)選定光學(xué)表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會更加清晰，減小誤差，同時(shí)兩枚大頭針的距離盡量大一些，保證光線的準(zhǔn)確度，因此A、D正確；光學(xué)表面是否平行不影響該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，因此B錯(cuò)誤；應(yīng)選用細(xì)的大頭針，因此C錯(cuò)誤。（2）根據(jù)光的折射定律可知當(dāng)選用平行的玻璃磚時(shí)出射光和入射光應(yīng)是平行光，又發(fā)生了折射，因此出射光的出射點(diǎn)應(yīng)相比大射光的延長線向左平移，因此D正確，A、B、C錯(cuò)誤。（3）由折射定律可知折射率,聯(lián)立解得。19.答案：(1)A(2)15.6;(3)D解析：(1)干涉圖樣