山东版物理高考总复习专题十五光学、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 23学好数理化，走遍天下都不怕专题十五光学、电磁波与相对论初步【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.本专题中的测定玻璃折射率、光的双缝干涉现象及实验也常见于高考试题中。命题趋势1.以几何光学为背景,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

2、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、

3、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。7.关注宇宙起源和演化的研究进展。【真题探秘】基础篇 固本夯基【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.(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面平行,它们分别是玻璃和空气的界面,设为界面和

4、界面,光线从界面射入玻璃砖,再从界面射出,回到空气中,如果改变光到达界面时的入射角,则()A.只要入射角足够大,光线在界面上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大,光线在界面上可能发生全反射现象C.不管入射角多大,光线在界面上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大,光线在界面上都不可能发生全反射现象答案CD3.如图所示,光线由空气射入半圆形玻璃砖,或由玻璃砖射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为1.5)() A.图乙、丁B.图甲、丁C.图乙、丙D.图甲、丙答案A4.如图,一个三棱镜的截面为等腰直角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

5、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5.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C6.(多选)在观察光衍射的实验中,分别观察到如图甲、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

6、.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

7、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 知能转换【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山东青岛第一次模拟,34(2),10分如图,MN下方足够大的空间有一长方体玻璃介质,其折射率n=3,玻璃介质的上边界MN是屏幕,玻璃中有一个正三棱柱的真空区域。三棱柱轴线与纸面垂直,图中竖直截面正三角形的边长为20 cm,顶点C紧靠屏幕,距离可忽略

8、。底边AB与屏幕平行,一束激光在竖直截面内垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现了两个光斑。光在真空中的传播速度c=3108 m/s,求两个光斑之间的距离。答案20 cm2.2018山东聊城第二次模拟,35(2),10分如图所示是一个透明圆柱的横截面,其半径为R,折射率是3,AB是一条直径。今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体,若一条入射光线经折射后恰经过B点,光在真空中的传播速度为c,则:()这条入射光线到AB的距离是多少?()这条入射光线在圆柱体中的运动时间是多少?答案()32R()拓展二光的干涉与衍射3.2019山东实验中学第五次模拟,34(1)改编,5分(多选)下列说法中正

9、确的是()A.偏振光只可以是横波B.双缝干涉中也存在衍射现象C.直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的全反射原因D.X射线在磁场中能偏转,穿透能力强,可用来进行人体透视答案AB4.如图所示,在用单色光做双缝干涉实验时,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D应用篇 知行合一应用全反射的应用光导纤维【应用集训】1.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

10、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

11、面需要多长时间。答案()53()953210-11 s(或2.9710-11创新篇 守正出奇【创新集训】1.晴天晚上,人能看见卫星的条件是卫星被太阳照射且在人的视野之内,一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面,卫星自西向东运动,春分期间太阳光垂直射向赤道,赤道上某处的人在日落后8小时在西边的地平线附近恰能看到卫星,之后卫星极快地变暗而看不到了,已知地球的半径R地=6.4106 m,地面上的重力加速度为10 m/s2。估算:(答案要求精确到两位有效数字)(1)卫星轨道离地面的高度;(2)卫星的线速度大小。答案(1)6.4106m(2)5.7103m/s2.如图所示,一小球A与一个白

12、炽灯泡S紧靠在一起,小球在灯泡的右侧,小球可看成质点,灯泡可视为一点光源,P为一个竖直放置的屏幕,P与光源之间的距离为L,今将小球以水平速度v0向右抛出。(1)试证明小球运动过程中(没有碰到屏幕)它在屏幕上的影子将沿屏幕向下做匀速运动。(2)求影子的运动速度。答案(1)如图所示,作出小球在t时刻形成影子的光路图。小球在运动过程中做平抛运动,由其运动规律可知:y=12gtx=v0t由三角形相似可知:yh=联立以上三式可得:h=gLt2v0,式中,g、v0、L均为常量,(2)gL【五年高考】A组基础题组1.2015课标,34(1),5分,0.372(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃

13、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光的干涉条纹间距答案ABD2.2017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

14、.将光源向远离双缝的位置移动答案ACD3.2018课标,34(1),5分如图,ABC为一玻璃三棱镜的横截面,A=30。一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60,则玻璃对红光的折射率为。若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角(填“小于”“等于”或“大于”)60。答案3大于4.2017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

15、率。答案1.555.2016课标,34(2),10分如图,在注满水的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 m6.2019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

16、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),

17、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=;

18、()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()x4.2018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

19、在三棱镜中的反射)答案35.2017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)。求该玻璃的折射率。答案1.436.2017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,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求(

20、)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(27.2016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

21、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B

22、3.(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.(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D5.(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

23、分)我国成功研发的反隐身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C8.2019天津理综,9(2

24、)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ADDAC9.(2

25、019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【三年模拟】时间:50分钟分值:75分一、单项选择题(每小题3分,共3分)1.(2020届山东等级考模拟,7)如图所示,由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中。某种单色光在介质中传输,经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2出射,则此介质的折射率为() A.1+sin2B.1+

26、cos2C.1+co答案D二、多项选择题(每小题4分,共8分)2.2019山东实验中学第二次模拟,34(1)改编(多选)如图所示,在透明均匀介质内有一球状空气泡,一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡,A为入射点,之后a、b光分别从C点、D点射向介质。已知光束在A点的入射角i=30,a光经过气泡的偏向角=45,CD弧所对圆心角为3,则下列说法中正确的是()A.b光经过气泡的偏向角为42B.介质对a光的折射率大于3C.b光从该介质射向空气的全反射临界角的正弦值为1D.若a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置,则b光在屏上产生的条纹的间距大答案ACD3.2019山东威海第二次模拟考试,34

27、(1)下列说法正确的是()A.电磁波不能产生多普勒效应,而机械波能产生多普勒效应B.电磁波是横波,可以发生衍射现象和偏振现象C.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关D.电磁波在真空中传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度方向均垂直答案BD三、非选择题(共64分)4.2019山东临沂第二次模拟,34(1)(5分)如图所示,一个半径为R、透明的14球体放置在水平面上,一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出,最后射到水平面上的C点。已知OA=R2,该球体对蓝光的折射率为3。则它从球面射出时的出射角=若换用一束紫光同样从A点射入该球体,则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与C点相比,位

28、置(填“偏左”、“偏右”或“不变”)。答案60偏左5.2019山东实验中学等四校联考,34(2)(10分)如图,高度为l的玻璃圆柱体的中轴线为MN,一束光以入射角45从M点射入,在侧面恰好发生全反射。已知光在真空中传播速度为c,求:()该玻璃的折射率;()这束光通过玻璃圆柱体的时间。答案()62()6.2019山东淄博第一次模拟,34(2)(10分)某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍,其过球心的某截面(纸面内)如图所示。一束单色光(纸面内)从外球面上A点入射,入射角为45时,光束经折射后恰好与内球面相切。()求该透明材料的折射率;()欲使光束从A点入射后,恰好在内球面上发生全反射,则应将入射角变为多少度?答案()2()307.2019山东德州第一次模拟,34(2)(10分)如