新高考版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 12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。光学部分体现了几何光学和物理光学的基本规律和重要的研究方法,研究了光的传播规律、光的本质及其在科技、生活中的重要应用。在几何光学中,正确作图是基础,应结合规律和几何关系分析解决问题。在物理光学中,应正确理解产生现象的原因和条件,并能熟练运用其解决实际问题。电磁波与相对论初步的知识点比较多,重点内容是:电磁波的概念和规律的理解,以电磁

2、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,尺缩效应和钟慢效应。复习时应在理解概念和规律上多下功夫。重点是:1.对光的折射、不同色光的折射率、全反射的考查;2.对光的干涉、衍射、偏振现象的考查;3.测定玻璃的折射率、双缝干涉测光的波长;4.麦克斯韦电磁场理论、电磁波、狭义相对论的两个基本假设。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。电磁波、相对论初步1.了解电磁波,知道电磁场的物质性。了解电磁波的应用。2.知道光是一种电磁波。知道光的能量是不连续的。认识电磁波谱

3、。3.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。4.了解电磁振荡。知道电磁波的发射、传播和接收。5.知道牛顿力学的局限性。初步了解相对论时空观。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)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO夹角较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大角,当=时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大角,当=时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则()A.玻璃砖对A光的折射率比对

4、B光的大B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.时,光屏上只有1个光斑D.2时,光屏上只有1答案AD2.如图所示,一玻璃球体的半径为R,O为球心,AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出,出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知ABM=30,求玻璃的折射率。球心O到BN的距离。答案333考点二光的波动性3.(2018重庆期末抽测)(多选)下列说法正确的是()A.在双缝干涉实验中,保持入射光的频率不变,增大双缝间的距离,干涉条纹间距也增大B.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上滤光片,可以使景象更清晰,这是利用了光的偏振原理C.我们发现竖直向上高速运动的球体,在水平方

5、向上长度变短了D.用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光,这是利用紫外线的荧光效应答案BD4.(多选)下列说法中正确的是()A.除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光B.机械波在给定的介质中传播时,振动的频率越高,则波传播速度越大C.光速不变原理是指真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D.两列波相叠加产生干涉现象,在干涉图样中,振动加强区域的质点,其位移始终保持最大;振动减弱区域的质点,其位移始终保持最小E.用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出明、暗相间的条纹,相邻两条明条纹间的距离为x,如果只增大双缝到光屏之间的距离,x将增大答案ACE考点三电磁

6、波、相对论初步5.(2016天津理综,1,6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C6.(2018百校联盟段考,2,4分)关于电磁波的应用下列说法正确的是() A.射线可以用于防伪鉴别工作B.紫外线可以改变基因培育优良品种C.X射线可以用于机场检查箱内的物品D.微波可以测量钢板厚度答案C7.对相对论的基础认识,下列说法正确的是()A.相对论认为:真空

7、中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与他观察到的地球上的时钟走得同样快D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了答案A8.(多选)下列说法正确的是()A.光速不变原理告诉我们,在任何条件下测得的光速都是相同的B.射线波长比X射线波长短,但射线的穿透能力比X射线强C.电磁波由空气进入水中时波速变小,声波由空气进入水中时波速变大D.以相同入射角从水中射向空气,紫光能发生全反射,红光也一定能发生全反射E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散,光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散答案BCE综

8、合篇知能转换综合集训拓展一棱镜和光的色散1.2018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2.(2017天津理综,2,6分)明代学者方以智在阳燧倒影中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是()A.若增大入射角i,则b光先消失B.在该三棱镜中a光波长小于b

9、光C.a光能发生偏振现象,b光不能发生D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压低答案D拓展二双缝干涉和薄膜干涉3.(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B4.(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D拓展三麦克斯韦电磁场理论5.(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是()A.只要空间某处有变化的电场或磁场,就会在其周围产生电磁场,从而形成电磁波B.任何变化

10、的电场周围一定有磁场C.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的统一体,即电磁场D.电磁波的理论在先,实验证明在后答案BCD应用篇知行合一应用一测定玻璃的折射率应用集训(2019辽宁大连模拟,34)在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确,且均以aa、bb为界面画光路图。(1)甲同学测得的折射率与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)乙同学测得的折射率与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(3)丙同学测得的折

11、射率与真实值相比。答案(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变应用二用双缝干涉测光的波长应用集训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=;()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

12、.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()x创新篇守正出奇创新集训如图,MN是竖直放置的长L=0.5 m的平面镜,观察者在A处观察,有一小球从某处自由下落,小球下落的轨迹与平面镜相距d=0.25 m,观察者能在镜中看到小球像的时间t=0.2 s。已知观察的眼睛到镜面的距离s=0.5 m,求小球从静止开始下落经多长时间,观察者才能在镜中看到小球的像。(取g=10 m/s2)答案0.275 s2.如图所示,一小球A与一个白炽灯泡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

13、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 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： /g2 由三角形相似可知： / /联立以上三式可得 / ，式中、 、 均为常量，表明影子的位移与运动的时间成正比，即影子沿屏幕向下做匀速运动。(2)gL5年高考A组基础题组1.2015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.

14、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.将光源向远离双缝的位置移动答案ACD3.(2015福建理综,13,

15、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B4.2015重庆理综,11(1),6分虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为() A.紫、红、红、紫B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红D.紫、红、紫、红答案A5.2016课标,34(1),5分(多选)关于电磁波,下列说法正确的是()A.电磁

16、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ABC6.2015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)7.2018课标,34(2),10分如图,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90

17、,B=60。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点。不计多次反射。()求出射光相对于D点的入射光的偏角;()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?答案()60()233B组综合题组1.2019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

18、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ADDAC2.2018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点作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点作AB

19、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33.2017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1.434.2017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

20、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,求该液体的折射率。答案1.555.2019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()36.2017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。

21、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()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(27.2019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,当其与竖直方向夹角为45时,从水面射出后

22、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1.2016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 m2.2016课标,34(2),10分如图,玻璃球冠的折射率为3,其底面镀

23、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1503年模拟时间:55分钟分值:60分一、单项选择题(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+cos2C.1+cos2答案D二、多项选择题(每题4分,共28分)2.2020届湖北鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校期中,17(1)下列说

24、法正确的是()A.全息照相主要是利用了光的衍射现象B.单反相机的增透膜利用了光的偏振现象C.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉D.用光导纤维传输信息是利用了光的全反射的原理E.医学上用激光做“光刀”来进行手术,主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点答案CDE3.2019湖北荆门模拟,34(1)三束单色光a、b、c沿图示方向射向圆形玻璃砖,经两次折射后变成复色光d,以下说法正确的是()A.b光的频率比c光小B.在真空中,a光传播速度比b、c大C.在玻璃砖中,a光传播速度比b、c小D.a光的光子能量最小E.若以a、b、c三种单色光分别用相同的装置做“双缝干涉测定单色光的波长”的实验,

25、则a光观察到的条纹间距最大答案ADE4.2020届河北邢台期中,19(1)下列有关光学现象的说法正确的是()A.光从光密介质射入光疏介质,若入射角大于临界角,则一定发生全反射B.光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,传播速度变小C.光的干涉、衍射现象证明了光具有波动性D.做双缝干涉实验时,用红光替代紫光,相邻明条纹间距变小E.频率相同、相位差恒定的两列波相遇后能产生稳定的干涉条纹答案ACE5.2019湖北八校第一次联考,34(1)如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为l,玻璃砖的折射率n=3,若光从上表面AB射入,入射角i=60,在真空中的光速为c,则() A.折射角=30B.光在玻璃中

26、传播的时间为2C.光在玻璃中传播的时间为2D.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射E.改变入射角i,光一定能从CD面射出答案ACE6.2019福建龙岩调研,34(1)如图所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点得出的下列结论错误的是(所用干涉、衍射仪器相同)() A.a、b是光的干涉图样B.c、d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D.形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短答案BCD7.(2018河北石家庄二模)下列说法中正确的是()A.如图甲所示,小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动,小球做简谐运动B.如图乙所示,a是一束白光,射向半圆玻璃砖的圆心O,经折射后发生色散,最左侧为紫光,最右侧为红光C.如图丙所示为双缝干涉示意图,双缝间距d越大,相邻亮条纹的中心间距越大D.如图丁所示为光导纤维示意图,内芯的折射率比外套的折射率大E.如图戊所示为单色光单缝衍射示意图,如果换成白光,屏上得到的条纹是彩色的答案BDE8.(2018湖北黄冈中学三模,34)下列说法正确的是()A.对于同一障碍物,波长越大的光波越容易绕过去B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象C.红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平