高考物理備考基礎(chǔ)提升系列練習(xí)含光學(xué)+電磁波+相對論

高考物理備考基礎(chǔ)提升系列練習(xí)含解析：光學(xué)+電磁波+相對論

17光學(xué)電磁波相對論

第一部分名師綜述

綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識的同時，注重考宜基本概念和基本規(guī)律。

考綱要求

(1)理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的條件，會進(jìn)行有關(guān)簡單的計算.

(2)理解光的干涉現(xiàn)象，掌握雙縫干涉中出現(xiàn)明暗條紋的條件；理解光的衍射現(xiàn)象，知道發(fā)生明顯衍射的

條件；知道光的偏振現(xiàn)象，了解偏振在日常生活中的應(yīng)用

(3)知道電磁波是橫波：了解電磁波的產(chǎn)生、傳播、發(fā)射和接收，熟記電磁波譜；了解狹義相對論的基本

假設(shè)和幾個重要結(jié)論.

命題規(guī)律

(1)分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問題時，應(yīng)注意與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，作出正確的光路圖，可

能出現(xiàn)計算題和作圖題。

(2)光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，主要是以選擇題和填空題為

主

(3)電磁波和相對論部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，主要是以選擇題為主

第二部分知識背一背

(1)折射現(xiàn)象

①折射定律：當(dāng)sinAL=〃.

sin^2

②在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的.

③折射率：定義式：〃=任計算公式：H=-,因?yàn)榛餋,所以任何介質(zhì)的折射率都大于1

sm02v

④當(dāng)光從真空(或空氣)射入某種介質(zhì)時，入射角大于折射角；當(dāng)光由介質(zhì)射入真空(或空氣)時，入射角小

于折射角.

(2)全反射現(xiàn)象

①條件：(a)光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì):(b)入射角大于或等于臨界角。

②現(xiàn)象：折射光完全消失，只剩下反射光.

③臨界角：折射角等于90°時的入射角，用C表示，sinC=-

n

(3)光的色散

①光的色散現(xiàn)象：含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象.

②光譜：含有多種顏色的光被分解后，各種色光按其波長的有序排列.

③光的色散現(xiàn)象說明：白光為復(fù)色光；同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，頻率越大的色光折射率越大；

不同色光在同一介質(zhì)中的傳播速度不同，波長越短，波速越慢.

（4）光的干涉

①定義：兩列頻率相同、振動情況相同的光波相疊加，某些區(qū)域出現(xiàn)振動加強(qiáng)，某些區(qū)域出現(xiàn)振動減弱，

并且加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域總是相互間隔的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象。

②相干條件：只有相干光源發(fā)出的光疊加，才會發(fā)生干涉現(xiàn)象.相干光源是指頻率相同、相位相同（振動情

況相同）的兩列光波。

③雙縫干涉：由同一光源發(fā)出的光經(jīng)雙縫后，在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋.白光的雙縫干涉的條紋是中央

為白色條紋，兩邊為彩色條紋，單色光的雙縫干涉中相鄰亮條紋間距離為故二,4。

d

④薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后兩面反射的光相遇而形成的.圖樣中同一條亮（或暗）條紋上所

對應(yīng)的薄膜厚度相同.

（5）光的衍射

①定義：光離開直線路徑繞到障礙物陰影區(qū)的現(xiàn)象叫光的衍射，衍射產(chǎn)生的明暗條紋或光環(huán)叫衍射圖樣.

（2）發(fā)生明顯衍射的條件：只有當(dāng)障礙物的尺寸跟光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現(xiàn)

象才會明顯.

③衍射圖樣：

（a）單縫衍射:明暗相間的不等距條紋，中央亮紋最寬最亮，兩惻條紋具有對稱性。

（b）圓孔衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，圓環(huán)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過孔的直線照明的面積。

（c）圓盤衍射：明暗相間的不等距圓環(huán)，中心有一亮斑稱為泊松亮斑。

（6）光的偏振

①偏振：光波只沿某一特定的方向振動，稱為光的偏振.

②自然光：太陽、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各

個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同，這種光叫做自然光.

③偏振光：在垂直于傳播方向的平面上，只沿某個特定方向振動的光，叫做偏振光.光的偏振證明光是橫

波.自然光通過偏振片后，就得到了偏振光.

（7）電磁波的特性

①電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播。

②不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小，但在真空中不同頻率

的電磁波傳播速度是相同的（都等于光速）。

③電磁波的頻率A波長A和波速『的關(guān)系：v=Xf.

④電磁波是橫波，具有波的特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象.

（8）電磁波的發(fā)射與接收

①電磁振蕩（/C電路）的周期丁=24，無，頻率/=—i=.

2￡LC

②發(fā)射電磁波的條件：振蕩電路要有足夠高的頻率；振蕩電路應(yīng)采用開放電路。

發(fā)射電磁波需經(jīng)過調(diào)制過程，調(diào)制的方法分為調(diào)頻和調(diào)幅.接收電磁波需經(jīng)過解調(diào)過程，解調(diào)是調(diào)制的逆

過程.

（9）狹義相對論

①狹義相對論的基本假設(shè)：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；真空中的光速在不同的慣

性參考系中都是相同的。

②時間間隔的相對性z=,z

③長度的相對性/=

//4-v

④相對論的速度變換公式〃=——-

1+-T

C~

⑤相對論質(zhì)量加=/°一

⑥質(zhì)能方程￡=卬/

第三部分技能+方法

一、確定光線的方法

①先確定光線在界面上的入射點(diǎn)，然后再找光線通過的另外一個點(diǎn)，通過兩點(diǎn)確定光線。

②根據(jù)折射定律計算折射角，確定折射光線.當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，應(yīng)注意是否發(fā)生全反射。

二、解決光的折射問題的一般方法：

①根據(jù)題意畫出正確的光路圖：準(zhǔn)確、規(guī)范地畫出光路圖是解決幾何光學(xué)問題的前提和關(guān)鍵。

（2）

②利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系，確定入射角和折射角：從光路圖上找準(zhǔn)入射角和折射角。

③利用折射定律建立方程進(jìn)行求解：應(yīng)用數(shù)學(xué)知識求出它們的正弦值.必要時可利用光路可逆原理輔助解

題。

三、全反射現(xiàn)象的理解與應(yīng)用

①在光的反射和全反射現(xiàn)象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。

②當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的界面上時，往往同時發(fā)生光的折射和反射現(xiàn)象，但在全反射現(xiàn)象中，只發(fā)生反射,

不發(fā)生折射.當(dāng)折射角等于90°時，實(shí)際上就已經(jīng)沒有折射光了。

③全反射現(xiàn)象可以從能量的角度去理解：當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，在入射角逐漸增大的過程中，

反射光的能量逐漸增強(qiáng)，折射光的能量逐漸減弱，當(dāng)入射角等于臨界角時，折射光的能量已經(jīng)減弱為零，

這時就發(fā)生了全反射。

④解答這一類問題要抓住折射定律和發(fā)生全反射的條件這個關(guān)鍵.在分析、研究光路時，常要假設(shè)某一條

光線恰能符合題意要求，再據(jù)此畫出其反射、折射或全反射的光路圖，作出推斷或求解。

四、兩束振動情況相同的光源產(chǎn)生的光相互疊加時：

雙縫干涉中出現(xiàn)象、暗條紋是由屏上某點(diǎn)夕到兩縫的光程差來決定的，而條紋間距則由雙縫到屏的距離、

雙縫之間的距離和光的波長共同決定.明確雙縫干涉中條紋特點(diǎn)和分布情況、掌握出現(xiàn)明條紋和暗條紋的

條件是解決這類問題的關(guān)鍵。

①出現(xiàn)明條紋的條件是屏上某點(diǎn)P到兩個相干光源S和￡的路程差等于波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍，

即歸5「&2|=以=（2幻（勺（（女=0,L2,3…）；當(dāng)*=0時，即可=做，此時2點(diǎn)處的明條紋叫做中央

亮條紋。

②出現(xiàn)暗條紋的條件是屏上某點(diǎn)夕到兩個相干光源$和￡的路程差等于半波長的奇數(shù)倍，即

塔-尸邑|=以=（2々+1）弓）（（A-=0,l,2,3-）;

五、衍射與干涉的比較

比較項(xiàng)廣單縫衍射雙縫干涉

條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等

不同點(diǎn)條紋間距各相鄰條紋間距不等各相鄰條紋等間距

亮度情況中央條紋最亮，兩邊變暗條紋清晰，亮度基本相等

干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍

相同點(diǎn)

射都有明暗相間的條紋

六、偏振光的產(chǎn)生方式

①自然光通過起偏器：通過兩個共軸的偏振片觀察自然光，第一個偏振片的作用是把自然光變成偏振光，

叫起偏器.第二個偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器.

②自然光射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90°時,

反射先和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直.

特別提醒不能認(rèn)為偏振片就是刻有狹縫的薄片，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特征，即存在一個

偏振方向，只讓平行于該方向振動的光通過，其他振動方向的光被吸收了.

七、偏振光的理論意義及應(yīng)用

①理論意義：光的干涉和衍射現(xiàn)象充分說明了光是波，但不能確定光波是橫波還是縱波.光的偏振現(xiàn)象說

明了光波是橫波.

②應(yīng)用：照相機(jī)鏡頭、立體電影、消除車燈眩光等.

八、電磁波譜分析及電磁波的應(yīng)用

①波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性.其中波長較長的無線電波和紅外線等，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象;

波長較短的紫外線、才射線、丁射線等，穿透能力較強(qiáng)。

②電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、I射線和7射線都有

重疊，但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同。

九、狹義相對論的理解

①慣性系：如果牛頓運(yùn)動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系，在不同的慣性參考系中，一

切物理規(guī)律都是相同的，即對于一切物理現(xiàn)象的描述來說，所有的慣性系都是等效的。

②光速的大小與選取的參考系無關(guān)，，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動和

觀察者的運(yùn)動無關(guān)。。

IY1

③狹義相對論認(rèn)為物體的質(zhì)量m與物體的速度v有關(guān)，其關(guān)系式為⑤相對論質(zhì)量m=7。一

第四部分基礎(chǔ)練+測

1.下列說法正確的是

A.當(dāng)觀察者向靜止的聲源運(yùn)動時，觀察者接收到的聲波的頻率高于聲源的頻率

B.通過小縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象

C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以增加透射光的強(qiáng)度

D.用紅光代替黃光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)形成的干涉條紋中相鄰兩亮（暗）條紋間距變大

E.兩個完全相同的日光燈發(fā)出的光相遇時，一定可以發(fā)生干涉

【答案】ABD

【解析】

【詳解】

A：由多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的波的頻率變高。故A項(xiàng)正確。

B：小縫隙的間隙與光的波長相差不大，通過小縫隙觀察日關(guān)燈，光發(fā)生衍射，可以看到彩色條紋。故B項(xiàng)

正確。

C：在鏡頭前加一個偏振片，可以減小反射光的影響，應(yīng)用了光的偏振現(xiàn)象；加一個偏振片不能增加透射光

的強(qiáng)度。故C項(xiàng)錯誤。

D：紅光波長大于黃光波長，同樣的裝置，光的波長越長，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)形成的干涉條紋中兩相鄰亮（暗）條

紋間距越大。故D項(xiàng)正確。

E：兩個完全相同的日光燈發(fā)出的光不是相干光，不能形成干涉。故E項(xiàng)錯誤。

2.2018年央視春節(jié)晚會大量使用激光，為觀眾提供了一場視覺盛宴.下列關(guān)于光的應(yīng)用說法正確的是

A.光學(xué)鏡頭的增透膜是利用光的衍射原理

B.全息照相主要是利用激光的相干性好的特點(diǎn)

C.光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種橫波

D.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查平面的平整度是利用光的偏振

E.光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射

【答案】BCE

【解析】

【詳解】

光學(xué)鏡頭的增透膜是利用光的干涉原理，故A錯；激光的相干性比較好，所以全息照相主要是利用激光的

相干性好的特點(diǎn)，故B對；只有橫波才有偏振現(xiàn)象，所以光的偏振現(xiàn)象說明了光是一種橫波，故C對；用

透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查平面的平整度是利用光的干涉原理，故D錯；光在纖維中傳播發(fā)生全發(fā)射，由近

到遠(yuǎn)傳播信號，所以光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射，故E對；

故選BCE

3.（加試題）波長為L和入2的兩束可見光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長為L的光的

條紋間距大于波長為L的條紋間距。則（下列表述中，腳標(biāo)“1”和“2”分別代表波長為L和入2的光所

對應(yīng)的物理量）

A.這兩束光的光子的動量Pl>P2

B.這兩束光從玻璃射向真空時，其臨界角C>C2

C.這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則遏止電壓，>U2

D.這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n=2能級時產(chǎn)生，則相應(yīng)激發(fā)態(tài)的電離能△EI>^E2

【答案】BD

【解析】

【詳解】

A.根據(jù)雙峰干涉的條紋間距的表達(dá)式=可知人〉入2，由=可知P《P2,選項(xiàng)A錯誤；

B.光1的折射率m小于光2的折射率Fh,則根據(jù)sinC=l/n可知這兩束光從玻璃射向真空時，其臨界角G

>C2,選項(xiàng)B正確；

C.光1的頻率尢小于光2的頻率fz,則這兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則根據(jù)=：2=—次招>可

知，遏止電壓UKU2,選項(xiàng)C錯誤；

0.這兩束光由氫原子從不同激發(fā)態(tài)躍遷到n=2能級時產(chǎn)生，可知1光所處的激發(fā)態(tài)的能級較低，相應(yīng)激

發(fā)態(tài)的電離能較大，即△EI>^E2,選項(xiàng)D正確.

4.△〃，施,為玻璃等腰三棱鏡的橫截面。小。兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面.機(jī)W兩束光關(guān)于a

對稱），在棱鏡側(cè)面〃從根,上反射和折射的情況如圖所示，則下列說法正確的是

A.在玻璃棱鏡中，a光由面射向做7面的傳播時間大于b光由,眥面射向陽面的傳播時間

B.在玻璃棱鏡中，a光的傳播速度大于力光的傳播速度

C.若光束從玻璃棱鏡中射向空氣，則光束方的臨界角比光束a的臨界角小

0.用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距小

E.用外方照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯

【答案】BCE

【解析】

【詳解】

AB：由圖可知，a、b兩單色光以相同的入射角分別射向0M、0N兩界面，b光發(fā)生全反射，而a光發(fā)生折射,

所以a光的折射率小于b光的折射率，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，a光在玻璃棱鏡中的運(yùn)動時間

短。故A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確。

C：由臨界角公式C=arcsinf知,折射率大的光臨界角小,則光束”的臨界角比光束a的臨界角小。故C項(xiàng)

正確。

D：a光的折射率小，a光頻率小，波長大，用同樣的裝置做“雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)，a光的條紋間距大。故D項(xiàng)

錯誤。

E：a光波長大，照射同一狹縫，a光衍射現(xiàn)象更明顯。故E項(xiàng)正確。

5.在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒體。光盤上的信息通常是通過激光束來讀取

的。若激光束不是垂直入射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進(jìn)的方向。如圖所

示為一束激光（紅、藍(lán)混合）入射到光盤面上后的折射情況。則下列說法中正確的是（）

A.圖中光束①是紅光，光束②是藍(lán)光

B.光束①的光子動量比光束②的光子動量大

C.若光束①、②先后通過同一雙縫干涉裝置，光束①條紋寬度比光束②的寬

D.若光束①、②都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光束①照射下逸出的光電子的最大初動能較大

【答案】BD

【解析】

【詳解】

A.由圖可知①光的偏折程度較大，則折射率較大，藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，所以①光是藍(lán)光，②

是紅光。故A錯誤。

B.紅光波長較長，則根據(jù)=可知，紅光動量較小，光束①的光子動量比光束②的光子動量大，選項(xiàng)B正確；

C.藍(lán)光的波長小于紅光的折射率波長，干涉條紋的間距與波長成正比，則若①光、②光先后通過同一雙縫

干涉裝置，前者得到的條紋比后者的窄，故C錯誤。

D.①光是藍(lán)光，頻率大，則若光束①、②都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則光束①照射下逸出的光電子的

最大初動能較大；故D正確。

6.以下關(guān)于原子、原子核的說法正確的是（）

A.只要空間中某區(qū)域有均勻變化的電場或均勻變化的磁場就能產(chǎn)生電磁波

B.振蕩電路中，在電容器的放電過程中，振蕩電流逐漸增大

C.各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量各異，因此利用不同氣體可以制作五顏六色的霓虹燈

D.B衰變方程：嗡一卷+_%因?yàn)猷ê偷暮俗訑?shù)均為234,所以這兩個原子核的結(jié)合能相等.

【答案】BC

【解析】

【詳解】

A.均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，則如果空間中某區(qū)域有均勻變化的

電場或均勻變化的磁場不能產(chǎn)生電磁波，選項(xiàng)A錯誤；

B.振蕩電路中，在電容器的放電過程中，振蕩電流逐漸增大，選項(xiàng)B正確；

C.根據(jù)玻爾理論，各種氣體原子的能級不同，不同的能級之間躍遷，可產(chǎn)生不同頻率的光，故C正確；

D.B衰變：2居-2黑+，會釋放能量，雖然/和魯?shù)暮俗訑?shù)均為234,但前者比后者的結(jié)合能小，故D錯

誤。

7.下列說法正確的是o

A.單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)

B.在干涉現(xiàn)象中，振動加強(qiáng)點(diǎn)的位移總比減弱點(diǎn)的位移要大

C.火車鳴笛向我們駛來，我們聽到的笛聲頻率比聲源發(fā)聲的頻率高

D.用兩束單色光A、B,分別在同一套裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，若A光的條紋間距比B光的大，則說明A光

波長大于B光波長

E.當(dāng)水波通過障礙物時，若障礙物的尺寸與波長差不多，或比波長大的多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象

【答案】ACD

【解析】

【詳解】

A.單擺在周期性外力作用下做受迫振動，單擺的周期與驅(qū)動力的周期相等，與固有周期無關(guān)，與單擺的擺

長無美，故力正確

B.在干涉現(xiàn)象中，振動加強(qiáng)點(diǎn)振幅最大，位移在變化，所以振動加強(qiáng)點(diǎn)的位移不是總比減弱點(diǎn)的位移大，

故6錯誤；

C.火車鳴笛向我們駛來時，根據(jù)多普勒效應(yīng)知，我們聽到的笛聲頻率大于聲源發(fā)出的頻率，故。正確；

D.根據(jù)=知，力光的條紋間距比8光的條紋間距大，則月光的波長大于8光的波長，故D正確；

E.當(dāng)水波通過障礙物時，若障礙的尺寸與波長差不多，或比波長小的多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故E

錯誤；

8.光是人出生第一眼見到的物質(zhì)，可是迄今為止人們還不能說對光有了深入的了解。下列對光的認(rèn)為正確

的是________?>

A.光垂宜界面射入另一種介質(zhì)時仍沿直線傳播，因此其傳播速度也不變

B.海市蜃樓等現(xiàn)象使人們有時眼見也不為實(shí)

C.由于同種介質(zhì)對不同顏色的光的折射率不同，導(dǎo)致復(fù)色光通過三棱鏡時發(fā)生色散現(xiàn)象

0.光的干涉說明光具有波動性

E.材料的折射率越大，全反射的臨界角越大

【答案】BCD

【解析】

【詳解】

光垂宜界面射入另一種介質(zhì)時雖然仍沿直線傳播，但其傳播速度一定發(fā)生變叱，且變化遵循折射規(guī)律，選

項(xiàng)A錯；海市蜃樓是由于光的折射引起的，不是實(shí)際情景，B正確：由于同種介質(zhì)對不同色光的折射率不同。

導(dǎo)致復(fù)色光通過三棱鏡時，不同色光的折射角不同而分離發(fā)生色散，選項(xiàng)C正確；干涉是波的特性，因此

光的干涉說明光具有波動性，選項(xiàng)D正確；由=；可知材料的折射率越大，全反射的臨界角越小，E錯誤。

9.下列說法正確的是

A.當(dāng)聲源相對于觀察者遠(yuǎn)離時，觀察者聽到的聲音頻率會變低

B.光導(dǎo)纖維中內(nèi)層的折射率小于外層的折射率

C.泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象

D.雷達(dá)是利用電磁波中的長波來測定物體位置的無線電設(shè)備

E.真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動和觀察者的運(yùn)動無關(guān)

【答案】ACE

【解析】

【分析】

根據(jù)觀察者與聲源間距離變化，分析多普勒效應(yīng)，對照全反射條件分析光導(dǎo)纖維中內(nèi)層和外層的折射率關(guān)

系；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，雷達(dá)是利用電磁波中的微波來

測定物體位置的無線電設(shè)備；

【詳解】

A、當(dāng)聲源相對于觀察者遠(yuǎn)離時，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，觀察者聽到的聲音頻率會降低，故A正確；

B、光導(dǎo)纖維利用的是全反射原理，對照全反射條件知，光導(dǎo)纖維中內(nèi)層的折射率大于外層的折射率，故B

錯誤；

C、泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，故C正確；

D、雷達(dá)是利用電磁波中的微波來測定物體位置的無線電設(shè)備，故D錯誤；

E、根據(jù)相對論的基本原理知，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源的運(yùn)動和觀察者的

運(yùn)動無關(guān)，故E正確；

故選ACEo

10.下列說法正確的是（）（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；

每選錯1個扣3分，最低得分為。分）

A.做簡諧運(yùn)動的物體，其振動能量與振幅無關(guān)

B.肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，通過狹健看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象

C.照相機(jī)鏡頭上會鍍一層增透膜，是為了增強(qiáng)光的透射，利用光的干涉原理

D.波長越短的電磁波，越容易繞過障礙物，便于遠(yuǎn)距離傳播

E.在真空中傳播的電磁渡，當(dāng)它的頻率增加時，它的傳播速度不變，波長變短

【答案】BCE

【解析】

【分析】

根據(jù)光的干涉產(chǎn)生原理；結(jié)合相對論原理：在運(yùn)動方向，長度變短；根據(jù)公式==,確定波長與波速的關(guān)

系，從而即可求解；

【詳解】

A、做簡諧運(yùn)動的物體，其振動能量與振幅有關(guān)，即最大勢能，故A錯誤；

B、肥電泡呈現(xiàn)的彩色是光的等厚干涉現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象，故B正確；

C、照相機(jī)鏡頭上會鍍一層膜，為增透膜，這是為了增強(qiáng)光的透射程度，故C正確；

D、波長越短的電磁波，衍射本領(lǐng)越弱，越不容易繞過障礙物，不便于遠(yuǎn)距離傳播，故D錯誤；

E、在真空中傳播的電磁波，波速不變，根據(jù)=可知，當(dāng)它的頻率增加時，波長變短，故E正確；

故選BCEo

11.有一截面為正方形物體ABCD靜止浮在水面上，剛好在一半在水下，正方形邊長1=1.2m,AB側(cè)前方j(luò)=0.8

處有一障礙物。一潛水員在障礙物前方2=3%處下潛到深度為j的P處時，看到A點(diǎn)剛好被障礙物擋住。己

知水的折射率=:。求：

I)

(1)深度J;

(2)繼續(xù)下潛2恰好能看見CD右側(cè)水面上方的景物，則2為多少？

【答案】①]=4;②2~1.C

【解析】

【詳解】

解：①設(shè)過A點(diǎn)光線，恰好障礙物擋住時，入射角、折射角分別為、，則：s=告。

②潛水員和C點(diǎn)連線與水平方向夾角剛好為臨界角C,則：=」=資

tan=

由④⑤解得：2*"

12.如圖所示一半徑為R、由透明介質(zhì)制成的球體，左側(cè)有一沿豎直方向且與球體相切的墻面，圖中過圓心

的水平線段為球體的直徑，在該直徑的最右側(cè)S點(diǎn)沿不同的方向發(fā)射出兩束光，其中射到A點(diǎn)的光經(jīng)折射

后垂直于墻面到達(dá)M點(diǎn)，而射到B點(diǎn)的光恰好在球體的表面發(fā)生全反射，/=為,求：

(1)該透明介質(zhì)的折射率；

(2)S點(diǎn)發(fā)出的光在傳播過程中，經(jīng)過SA與AM所用的時間的比值；

(3九點(diǎn)至1」50的距離。

【答案】(1)=等=百；(2)；=椀(3)=半

sina3

【解析】

【詳解】

(1)已知NOSA=W,由幾何關(guān)系知光在A點(diǎn)的入射角=刈。，折射角=60°

則該透明介質(zhì)的折射率=粵=V3

sin

(2)光在球體中的傳播速度=

光由S點(diǎn)傳到A點(diǎn)的時間：==史”=.

光由A點(diǎn)傳到M點(diǎn)的時間2==—=：

解得/=6

a

(3)由迤意可知臨界角C=NOBS，

又sin=±=5，則cos=—

B點(diǎn)到SO的距離=xsin=2cosXsin=爹

13.力圖，玻璃柱的橫截面為半徑廬20.0cm的半圓，。點(diǎn)為圓心。光屏CD緊靠在玻璃柱的右側(cè)，且與截

面底邊MN垂直。一光束沿中半徑方向射向0點(diǎn)，光束和MN的夾角為

,在光屏CD上出現(xiàn)兩個光斑。己知玻璃的折射率為斤VX

,V

(i)若

=60。，求兩個光斑間的距離；

(ii)屏上兩個光斑間的距離會隨

大小的變化而改變，求兩光斑間的最短距離。

【答案】(i)苧m：(ii)20V3cm

【解析】

【詳解】

(i)光束在MN界面上一部分反射，設(shè)反射光與光屏CD的交點(diǎn)為C,另一部分折射，設(shè)折射光與光屏的交

點(diǎn)為D,入射角為八折射角為了,光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系得：尸90°-。=30。

得：==V3

根據(jù)折射定律得=

可得，；=60°

則=="

3

所以兩個光斑間的距離=容

(ii)屏上兩個光斑間的距離會隨，的減小而變短，當(dāng)光線在MN就要發(fā)生全反射時，兩光斑間距離最短,

由臨界角公式==得：=耳

所以兩光斑間的最短距離

ZmiL

聯(lián)立解得心產(chǎn)20傷01

14.一個儲油桶的底面半徑與高均為&如圖a所示，當(dāng)桶內(nèi)沒有油時，從力點(diǎn)恰能看到桶底邊緣8點(diǎn)；如

圖。所示，當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，仍沿力8方向看去，恰能看到桶底上的C點(diǎn)。C、8兩點(diǎn)相距

二，光在真空中的傳播速率為c。求：

「?A

“'TTI

BBC

（1）油的折射率；

（2）光在油中傳播的速度

【答案】（1）油的折射率坐；（2）光在油中傳播的速度是華

54

【解析】

【詳解】

（1）由題意知，底面半徑與桶高相等，圖中入射角折射角為T

由幾何關(guān)系得：

szni=T-^一

/2-2

所以油的折射率為

rp

2)由

rp

得光在油中傳播的速度為

=-c

4

15.如圖所示，一透明玻璃磚橫截面的上半部分是半徑為R的半圓，下半部分是邊長為2R的正方形，在玻

璃磚的左側(cè)距離為R處，有一和玻璃磚側(cè)面平行的足夠大的光屏。一束單色光沿圖示方向從光屏上的P點(diǎn)

射出，從M點(diǎn)射入玻璃磚，恰好經(jīng)過半圓部分的圓心0,且NM0A=45°,已知玻璃磚對該單色光的折射率

n=S光在真空中的傳播速度為c。

J

①求該單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值。

②從M點(diǎn)射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚，求該單色光在玻璃病內(nèi)傳播的時間。

【答案】（D,（2）也誓

53

【解析】

【詳解】

（1）設(shè)單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角為C,則有=工

解得：sin=A

（2）單色光射到玻璃磚的平面上時的入射角均為=45

sin45>sin則單色光在玻璃磚內(nèi)射到平面上時會發(fā)生全反射，其光路圖如圖所示

單色光在玻璃瓶內(nèi)傳播的距離為：2=人。+N

傳播運(yùn)度為==5

傳播時間為2=也衿。

16.如圖所示,某透明介質(zhì)的橫截面由半徑為"的:的圓和一銳角為勁的直角三角形構(gòu)成,一細(xì)束激光從圓

弧上的A點(diǎn)平行于，如邊射入透明介質(zhì)，且入射點(diǎn)A與，郎的距離=三，已知該透明介質(zhì)對激光的折射率

仁激光第一次射到八尸邊時能否射出透明介質(zhì)？請說明理由。

②第一次從，妒邊射出的激光與.如邊所成的夾角（銳角）為多大？

【答案】@第一次射到AP的光束不能射出透明介質(zhì)；

至第一次有，如射出的光線與?四的夾角應(yīng)為耐。

【解析】

【詳解】

仁畫出光路圖如圖。由幾何知識得：=Z

C\

0

由sin/=,解得：/=6。

在力點(diǎn)，由折射定律得=5

sin

解得：=密

根據(jù)幾何知識可得光線第一次射到上時入射角/I=盼;

設(shè)介質(zhì)全反射臨界角為C,則sin=2

而sinZ5°="與可得

所以先線,，W上發(fā)生全反射，不能射出透明介質(zhì);

至光線射到必上時入射角N2=46<

所以光線第一次由?伊射出，由折射定律有=當(dāng)?shù)谩?=第

SUI/

所以第一次由J0射出的光線與?卯間的夾角為砂。

17.如圖所示，AABC為一直角三棱鏡的截面，其一個底角為30°,一束單色平行光束斜射向AB面，經(jīng)三

棱鏡折射后在AC面平行于BC射出。

①以圖中三條光線代表光束，畫出三條光線經(jīng)棱鏡折射的光路示意圖；

②若棱鏡的折射率為b，求入射光線與AB面的夾角0。

答案】①光路圖如圖所示

【解析】

【詳解】

解：①光路圖如圖甲所示。

②由乙可知史=,

又=百，解得=30

由圖中幾何關(guān)系可知=30

同理我=,解得二面

sin

則=34

18.如圖所示，。是半球形玻璃磚的球心，MN是其中心軸，玻璃磚半徑為R.兩束與中心軸平行的同種單色

光a、b分居在中心軸的兩側(cè)，當(dāng)a光與中心軸MN的距離是R/2時.單色光a從玻璃磚上C點(diǎn)射出，出射

光線與中心軸M5I交于F點(diǎn).當(dāng)b光