广东版高考物理总复习专题十七光学、电磁波与相对论初步（试题练）教学讲练

1、物理高考总复习PAGE PAGE 24学好数理化，走遍天下都不怕专题十七光学、电磁波与相对论初步备考篇【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容光的折射与全反射1.通过实验,理解光的折射定律。会测量材料的折射率。2.知道光的全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用考查内容:1.本专题考查的热点内容有光的折射定律、折射率的计算、全反射的应用等。2.测定玻璃折射率、光的双缝干涉、衍射现象及实验也常见于高考试题中。3.电磁波的概念和规律的理解,以及电磁波内容为背景的波的传播和能量的辐射;相对论时空观,狭义相对论的两个基本假设、质速关系和质能关系。命题趋势:1.以

2、几何光学为背景,侧重考查折射定律、光的全反射。2.命题背景仍结合半圆形介质、球形介质、棱镜、平行介质等考查光的反射、折射等1.几何光学中要掌握折射定律等相关定律的内涵,临界角、偏向角等概念,还应能熟练应用三角函数、正余弦定理及相似三角形等数学知识。2.物理光学中要熟记双缝干涉实验中的条纹宽度公式、注意理解光的干涉和衍射的概念和现象。3.电磁波的相关知识也不可忽视光的波动性1.观察光的干涉、衍射和偏振现象,了解这些现象产生的条件,知道其在生产生活中的应用。知道光是横波,会用双缝干涉实验测量光的波长。2.通过实验,了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用电磁波、相对论初步1.初步了解麦

3、克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解场的统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。2.通过实验,了解电磁振荡。3.知道电磁波的发射、传播和接收。4.认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。5.知道牛顿力学的局限性,体会人类对自然界的探索是不断深入的。6.初步了解相对论时空观【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一光的折射与全反射1.(多选)下列说法正确的是()A.因为水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介质B.因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质C.同一束光,在光密介质中的传播速度较大D.同一束光,在光密介质中的传播速度较小答案BD2.如图,一个三棱镜的截面

4、为等腰直角ABC,A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边,进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。则该棱镜材料的折射率为() A.62B.2C.32答案A考点二光的波动性3.如图为双缝干涉实验的装置示意图,图甲为用绿光进行实验时屏上观察到的现象,图乙为换用另一种颜色的单色光实验时观察到的条纹情况,则下列说法中正确的是()A.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短C.乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长D.乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短答案C4.如图所示,在用单色光做双缝干

5、涉实验时,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动,则()A.不再产生干涉条纹B.仍可产生干涉条纹,且中央亮条纹P的位置不变C.仍可产生干涉条纹,中央亮条纹P的位置略向上移D.仍可产生干涉条纹,中央亮条纹P的位置略向下移答案D5.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现亮暗相间的干涉条纹。现将其中一个窄缝挡住,让这束红光只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到()A.与原来相同的亮暗相间的条纹,只是明条纹比原来暗些B.与原来不相同的亮暗相间的条纹,而中央亮条纹变宽些C.只有一条与缝宽对应的亮条纹D.无条纹,只存在一片红光答案B6.(多选)在观察光衍射的实验中,分别观察

6、到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的同心圆环图样,图中黑线为暗纹。那么对应的障碍物分别是()A.甲图对应的是很大的不透明圆盘B.乙图对应的是很小的不透明圆盘C.甲图对应的是很大的中间有小圆孔的不透明挡板D.乙图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板答案BC7.(多选)对激光的认识,以下说法正确的是()A.普通光源发出的光都是激光B.激光是自然界普遍存在的一种光C.激光是一种人工产生的相干光D.激光已经深入到我们生活的各个方面答案CD考点三电磁波、相对论初步8.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是()A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中

7、的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同答案B9.关于狭义相对论的说法,不正确的是()A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中,光在真空中的速度都等于c,与光源的运动无关C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D.狭义相对论在任何情况下都适用答案D综合篇【综合集训】拓展一光的折射与全反射的理解和综合分析1.2019广州二模,34(2),10分如图,某三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC,BC长度为d,O为BC中点。在ABC所在平面内,光线PO垂直BC边入射,恰好在AB边界发生全

8、反射。()求该三棱镜的折射率;()保持光线PO入射点O不变,入射方向逐渐向CO方向偏转,求AB边有光线射出的区域宽度。答案()光线PO恰好在AB边界发生全反射,临界角C=45,设三棱镜的折射率为n,根据折射定律有:n=1解得n=2()光线PO垂直BC边入射,光线进入棱镜后在AB边上的E点发生全反射。光线PO入射方向逐渐转向CO方向时,光线从棱镜的出射点对应由E点逐渐向B点方向移动。当光线几乎沿CO方向入射时,光线折射后沿OD方向,由折射定律有n=sin90解得DOE=45由几何关系得:OE=OB=dAB边有光线射出的区域宽度DE=OE sinDOE解得DE=242.2019湛江调研,35(2)

9、,10分半径为R的半圆柱形介质截面如图所示,O为圆心,AB为直径,Q是半圆上的一点,从Q点平行于AB射入半圆柱介质的光线刚好从B点射出,已知QBO=30,现有一条光线从距离O点32R处垂直于AB边射入半圆柱形介质,已知光在真空中的传播速度为c,求该半圆柱形介质的折射率;垂直AB边射入介质的光线在半圆柱形介质中的传播时间。答案由几何关系可知,从Q点射入的光线入射角 i=60,折射角 r=30根据折射定律得折射率 n=sinisinr=垂直AB边射入介质的光线到达圆弧面时的入射角=60设全反射临界角为C,根据sin C=1n=33,可得,C,因此光线在P点发生了全反射,且共发生了三次全反射光线在介

10、质中传播路程为s=2R+2R sin 30=3R光线在介质中传播速度为v=cn=3光线在半圆柱形介质中的传播时间t=sv=拓展二光的干涉与衍射3.2020届珠海月考,35(1),5分(多选)下列说法正确的是()A.对于受迫振动,驱动力频率越大,受迫振动的振幅一定越大B.一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象C.波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到的频率会发生变化D.光速在任何条件下都是3108 m/sE.紫外线具有较高的能量,许多物质在紫外线的照射下会发出荧光答案BCE4.2019深圳二模,34(1),5分(多选)下列有关光学现象的说法正确的是()A.光从光疏介质射入光密介质,若入射角大

11、于临界角,则一定发生全反射B.做双缝干涉实验时,用红光替代紫光,相邻亮条纹间距变大C.在白光下观察肥皂泡,其表面的相邻各条纹是等间距的D.光的偏振现象表明光是横波E.在同一种物质中,波长越短的光传播速度越小答案BDE应用篇应用全反射的应用光导纤维【应用集训】1.2019广州一模,34(1),5分光纤通信中,光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的现象,要发生这种现象,必须满足的条件是:光的入射方向应该是(填“从光密介质到光疏介质”或“从光疏介质到光密介质”),且入射角临界角(填“”或“”)。答案全反射从光密介质到光疏介质2.被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟,由于在光纤传输信息研究方面做出了巨

12、大贡献,与两位美国科学家共同荣获2009年诺贝尔物理学奖。如图所示,光纤的透明介质粗细均匀,它的直径为d=1.5 mm。现把光纤的透明介质弯曲成四分之一圆弧状,圆弧内侧半径为R=2.25 mm。一束平行光从光纤左侧垂直光纤端面进入光纤。光速c=3108 m/s。求:()要使光线能在光纤内部全部发生全反射,折射率至少为多大;()若光纤的折射率为()中最小值,平行光中最下方的光线首次到达光纤下端面需要多长时间。答案()53()953210-11 s(或2.9710-11【五年高考】A组基础题组1.(2019北京理综,14,6分)利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图

13、2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()图2A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大答案A 2.2015课标,34(1),5分(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线。则()A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光

14、的干涉条纹间距答案ABD3.(2018北京理综,15,6分)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A.干涉条纹消失B.彩色条纹中的红色条纹消失C.中央条纹变成暗条纹D.中央条纹变成红色答案D4.2019江苏单科,13B(3)如图所示,某L形透明材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角,AB与水平方向的夹角为。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气,求的最大值。答案 605.2017课标,34(2),10分一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其

15、他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。答案1.556.2019课标,34(2),10分如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,A=90,B=30。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出。()求棱镜的折射率;()保持AB边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。答案()3()3B组综合题组1.2016课标,34(1),5分(多选)关于电磁波,下列说法正确的是。A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成

16、电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失答案ABC2.2015课标,34(1),5分在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1x2(填“”、“=”或“(2分)0.300(3分)3.2019天津理综,9(2)某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。下列哪些措施能够提高实验准确程度。A.选用两光学表

17、面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四枚大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是。该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=。(用图中线段的字母表示)答案ADDAC4.2019课标,34(2),10分某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干

18、涉条纹。回答下列问题:()若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝()若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=;()某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字)。答案()B()xd(5.2018课标,34(2),10分如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O点),然后用横截

19、面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于AB边上,过D点做AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过O点做AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)答案36.2017课标,34(2),10分如图,一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体,O点为球心;下半部是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)。求该玻璃

20、的折射率。答案1.437.2016课标,34(2),10分如图,玻璃球冠的折射率为3,其底面镀银,底面的半径是球半径的32倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A答案1508.2019课标,34(2),10分如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53(取sin 53=0.8)。已知水的折射率为43()求桅杆到P点的水平距离;()船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹

21、角为45时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离。答案()7 m()5.5 mC组教师专用题组1.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是() A.红光B.黄光C.绿光D.紫光答案D2.(2015福建理综,13,6分)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.anbB.ab,nanbC.ab,nab,nanb答案B3.(2015四川理综,3,6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气

22、射入玻璃球的光路如图。a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短答案C4.2017课标,34(1),5分(多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是。A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动答案ACD5.(2017上海单科,4,3分)用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜,所观察到的干涉条纹为()答案B6.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身

23、先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内,则对该无线电波的判断正确的是()A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象答案C7.2016浙江自选,13(1),4分如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为O,半径为R,折射率为 3。光由空气从A点垂直射入玻璃砖,OA=R2。则(A.该玻璃的临界角为45B.光在玻璃砖中的传播速度为v=32C.光第一次射出玻璃砖的折射角为60D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化答案C8.2016课标,34(2),10分如图,在注满水的

24、游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为43()求池内的水深;()一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。答案()2.6 m()0.7 m9.2017课标,34(2),10分如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光

25、线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求()从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值;()距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O答案()23R()3(2【三年模拟】时间:60分钟分值:70分一、选择题(每小题5分,共20分)1.2019汕头二模,34(1)(多选)如图所示,横截面为等腰直角三角形的玻璃砖置于水平面上,复合光a、b垂直AB射入玻璃砖后,在屏幕CD上只收集到a光的亮斑,下列说法正确的是()A.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率B.a光和b光由玻璃砖进入空气后频率都变大C.在真空中a光的波长比b光的长D.a光比b光更容易发生衍射现象E.玻璃砖对b光

26、的折射率一定等于2答案ACD2.2019佛山二模,34(1)(多选)如图所示,一束黄光和一束蓝光,从O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体,其透射光线分别从M、N两点射出,已知=45,=60,光速c=3108 m/s,则下列说法正确的是()A.两束光穿过玻璃柱体所需时间相同B.OM是黄光,ON是蓝光C.玻璃柱体对OM光束的折射率为2D.OM光束在该玻璃柱体中传播的速度为3108 m/sE.若将OM光束从N点沿着NO方向射入,一定不会发生全反射答案BCE3.2019广州外国语学校一模,34(1)(多选)下列说法中正确的是()A.军队士兵过桥时使用便步,是为了防止桥发生共振现象B.机

27、械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响D.假设火车以接近光速通过站台时,站台上旅客观察到车上乘客在变矮E.赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在答案ACE4.2019华南师大附中三模,34(1)(多选)下列说法正确的是()A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的折射的结果,这一现象叫作光的色散B.激光测距是应用了激光平行性好的特点C.光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理D.在双缝干涉实验中要使条纹变宽,唯一的办法是将入射光由绿光变为红光E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中,若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角,A光先发生全反射答案ABE二、非选择题