新高考物理二輪復習過關(guān)練習第3部分 考前特訓 熱點16　光學　電磁波 (含解析)

熱點16光學電磁波1．(2022·北京市二模)我國研制的055新型防空驅(qū)逐艦采用“雙波段雷達”系統(tǒng)．雷達發(fā)射X波段電磁波頻率為8～12GHz，S波段電磁波頻率為2～4GHz.與S波段相比，X波段的電磁波()A．在空氣中的波長更短B．在空氣中傳播速度更大C．衍射更明顯D．光子能量更小答案A解析根據(jù)波長與頻率關(guān)系λ＝eq\f(c,f)可知，頻率高對應(yīng)的波長短，故X波段的電磁波在空氣中的波長更短，A正確；不同頻率的電磁波在空氣中傳播速度相同，B錯誤；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸與波長接近或者小于波長，因X波段電磁波的波長更短，則X波段的電磁波更不容易發(fā)生衍射，C錯誤；根據(jù)光子能量表達式ε＝hν可知，頻率高對應(yīng)的光子能量大，則X波段電磁波的光子能量更大，D錯誤．2.(多選)(2022·廣西北海市一模)如圖所示，兩束單色光a、b從水下面射向A點，光線經(jīng)折射后合成一束光c.則下列說法正確的是()A．用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距B．a(chǎn)光在水中的傳播速度比b光慢C．用a、b光分別做雙縫干涉時它們的干涉條紋寬度都是不均勻的D．若a光與b光以相同入射角從水射向空氣，在不斷增大入射角時水面上首先消失的是b光答案AD解析由題圖可知，單色光a偏折程度小于b的偏折程度，故a光的折射率小于b光的折射率，則知a光的波長大，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可得，干涉條紋間距與波長成正比，所以a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，且條紋寬度都是均勻的，A正確，C錯誤；由v＝eq\f(c,n)知，因a光的折射率小于b光的折射率，則在水中a光的傳播速度大，B錯誤；若a光與b光以相同入射角從水射向空氣時，由于在水中a光的臨界角大于b光的臨界角，所以b光的入射角先達到臨界角，則b光先發(fā)生全反射，首先消失的是b光，D正確．3.(2022·江蘇省南京外國語學校模擬)G1、G2為放在水平面上的高度略有差別的兩個長方體，為了檢查這兩個長方體的上表面是否相互平行，檢測員用一塊標準的平行透明平板T壓在G1、G2的上方，T與G1、G2支架分別形成尖劈形空氣層，如圖所示．G1、G2的上表面與平板的夾角分別為α和β，P為平板T上表面上的一點．用單色光從上方照射平板T，G1、G2的上方都能觀察到明顯的干涉條紋，可以推知()A．若α＝β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距B．若α>β，則G1上方的干涉條紋間距大于G2上方的干涉條紋間距C．若將G1、G2的間距縮短些，則G1上方的干涉條紋分布變得更密D．若在P處用較小的力下壓平板T，則G1上方的干涉條紋分布變密答案C解析設(shè)有一物體上表面與平板的夾角為θ，相鄰亮條紋的間距為ΔL，由空氣薄膜干涉條件，則有2ΔLtanθ＝λ，ΔL＝eq\f(λ,2tanθ)，則若α＝β，則G1上方的干涉條紋間距等于G2上方的干涉條紋間距，若α>β，則G1上方的干涉條紋間距小于G2上方的干涉條紋間距，故A、B錯誤；若將G1、G2的間距縮短些，α增大，則G1上方的干涉條紋分布變得更密，故C正確；若P在兩長方體間，在P處用較小的力下壓平板T，α減小，則G1上方的干涉條紋分布變疏，故D錯誤．4.(2022·海南?？谑幸荒?如圖所示，橫截面為四分之一圓的柱狀透明介質(zhì)放在水平地面上，半徑為R，介質(zhì)折射率為eq\r(3).一束水平光線垂直界面由A點射入介質(zhì)，經(jīng)介質(zhì)折射后射到水平地面上的B點．已知OA間距為eq\f(R,2)，則OB之間的距離為()A.eq\r(2)R B.eq\r(3)RC．2R D.eq\r(5)R答案B解析作出光路圖，如圖，則sinθ＝eq\f(1,2)，解得θ＝30°，則OD＝Rcosθ＝eq\f(\r(3),2)R，由折射率n＝eq\f(sinα,sinθ)＝eq\r(3)，解得α＝60°；由幾何關(guān)系知β＝60°，則tanβ＝eq\f(DB,CD)＝eq\f(DB,OA)，解得DB＝eq\r(3)OA＝eq\f(\r(3),2)R，則OB之間的距離為OB＝OD＋DB＝eq\r(3)R，故B正確．5.(2022·浙江寧波市二模)如圖所示，有一個長為20cm的豎直線狀光源AB，其表面可以向各個方向發(fā)射光線，將光源封裝在一個半球形的透明介質(zhì)中，整個裝置放在水平地面上．線狀光源的B端與半球的球心O重合，封裝用的透明介質(zhì)的折射率為1.5，為使光源發(fā)出的所有光均能射出介質(zhì)球，不考慮二次反射，試分析介質(zhì)球的半徑R至少為()A．30cmB．10eq\r(5)cmC．20cmD．40cm答案A解析如圖所示，在半球面上任選一點P，根據(jù)幾何關(guān)系可知，若此時線狀光源A點發(fā)出的光能夠射出P點，則線狀光源其他點發(fā)出的光也一定能夠射出P點，所以只要A點發(fā)出的所有光線能夠射出球面，則光源發(fā)出的所有光均能射出球面，在△APB中，根據(jù)正弦定理有eq\f(AB,sinα)＝eq\f(PB,sinθ)，解得sinα＝eq\f(AB,PB)sinθ，當θ＝90°時，sinα有最大值為sinα＝eq\f(AB,PB)，為使光線一定能從P點射出，應(yīng)有sinα＝eq\f(AB,PB)≤eq\f(1,n)，所以R＝PB≥nAB＝1.5×20cm＝30cm，故A正確，B、C、D錯誤．6.(2022·浙江嘉興市二模)如圖所示，激光筆發(fā)出一束激光射向水面O點，經(jīng)折射后在水槽底部形成一光斑P.已知入射角α＝53°，水的折射率n＝eq\f(4,3)，真空中光速c＝3.0×108m/s，打開出水口放水，則光斑在底面移動，下列說法正確的是()A．激光在水中傳播的速度v＝4.0×108m/sB．僅增大入射角α，激光能在水面發(fā)生全反射C．光斑P移動的速度大小保持不變D．光斑P移動距離x與水面下降距離h間關(guān)系滿足x＝eq\f(7,12)h答案D解析根據(jù)波速與折射率的關(guān)系有v＝eq\f(c,n)，代入數(shù)據(jù)有v＝2.25×108m/s，A錯誤；當光線從光密介質(zhì)進入到光疏介質(zhì)時才會發(fā)生全反射，題干是從空氣中射入水中，故增大入射角α，激光不能在水面發(fā)生全反射，B錯誤；根據(jù)題意畫出光路圖，由圖可看出OO′＝h，AB＝x，由n＝eq\f(sinα,sinβ)，可知sinβ＝eq\f(3,5)，則β＝37°，由幾何關(guān)系可知O′B＝htanα，O′A＝htanβ，則AB＝O′B－O′A＝eq\f(7,12)h，即x＝eq\f(7,12)h，D正確；光斑P移動的速度大小為v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(7Δh,12Δt)，打開出水口，水平下降的過程中，底部的水壓不斷在減小，故水面下降的速度越來越慢，則由上式可知光斑P移動的速度大小越來越慢，C錯誤．7.(多選)(2022·山東棗莊市模擬)如圖，有一透明材料制成的空心球體，內(nèi)徑R＝1m，外徑為2R，在過球心的某截面內(nèi)有一束單色光從球面上A點射入，光線與AO間夾角i＝60°，經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切，已知光速c＝3×108m/s，下列說法正確的是()A．光線射入球體后頻率變低B．光線射入球體后波長變大C．透明材料對該單色光的折射率為eq\r(3)D．從A點射入球體的光線經(jīng)反射再次回到A點所用時間為6×10－8s答案CD解析光線射入球體后頻率不變，故A錯誤；由v＝eq\f(c,n)可知光線射入球體后速度變小，根據(jù)λ＝eq\f(v,f)可知波長變小，故B錯誤；根據(jù)幾何關(guān)系得在透明材料中的折射角的正弦值sinr＝eq\f(R,2R)＝eq\f(1,2)，根據(jù)折射