2023广东版物理高考第二轮复习-专题十六光学、电磁波和相对论

2023广东版物理高考第二轮复习专题十六光学、电磁波和相对论一、选择题.物理探索（2022河南名校联盟1月联考）（多选）下列说法中正确的是（）A.单绛衍射实验中，算越宽,条纹越亮,衍射现象越明显B.在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下,衍射现象不明显C.照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的衍射现象D.双算干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光,则条纹间距一定变窄E.水中的气泡看起来特别明亮,是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射答案BDE单舞衍射中,建越宽，衍射现象越不明显，选项A错误;在障碍物的尺寸与光的波长差不多或比光的波长短时,能发生明显的衍射现象,在比光的波长大得多的情况下,衍射现象不明显,选项B正确;照相机镜头表面涂的增透膜,是利用膜的内外表面反射光发生干涉,从而减少镜头表面的反射光损失,增强透射光的强度,选项C错误;在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为紫光,根据条纹间距公式波长变短,则干涉条纹间距变窄,选项D正确；水中的气泡看起来特别明亮,是因为光从水射向气泡时,即从光密介质射向光疏介质时,一部分光在界面上发生了全反射,选项E正确。.物理生活I（2022河南新乡二模）（多选）下列说法正确的是（）A.紫外线在生活上可以对碗筷进行消毒B.光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质C.摄影机镜头前加一个偏振片,这样做是为了增加透射光D.频率相同的激光在折射率不同的介质中传播时的波长不同E.水面上的油膜呈现彩色条纹,是油膜表面反射光与入射光叠加的结果答案ABD紫外线有杀菌消毒的作用,在生活上可以对碗筷进行消毒，故A正确;光导纤维传输信息利用光的全反射原理,所以内芯是光密介质,外套是光疏介质，故B正确;摄影机镜头前加一个偏振片,以减弱反射光的强度,不是为了增加透射光,故C错误;由n4,v=入v,两式联立可得X可知频率相同的激光在折射率不同的介质中传播时的波长不同,故D正确;水面上的油膜呈现彩色条纹,是光在油膜的前后表面的反射光干涉的结果,故E错误。3.物理科技；（2022浙江台州二模）1966年,33岁的华裔科学家高馄提出:光通过直径几微米的玻璃纤维就可以传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维已经普遍应用到通信领域。目前光纤信号传输主要采用850nm、1310nm、1550nm三种波长的激光，均大于红光波长（630~760nm）0下列说法中正确的是（）A.三种激光中,波长1550nm的激光光子能量最大B.光纤内芯和外套都是玻璃材质，且外套折射率比内芯大C.若用红光照射某光电管能产生光电效应,这三种激光也一定可以D.若换用可见光传输信号,其在光纤中的传播速度比这三种激光都小答案D由c=入v可知,波长为1550nm的激光的频率最小,再根据e=hv,可知波长为1550nm的激光光子能量最小,A错误;光发生全反射的条件是从光密介质进入光疏介质,且入射角大于等于临界角,所以内芯的折射率应大于外套的折射率,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射,B错误;三种激光的波长均大于红光的波长,则三种激光的频率均小于红光的频率,若用红光照射某光电管能产生光电效应现象,这三种激光不一定可以,C错误;三种激光的波长均大于可见光的波长，则三种激光的折射率均小于可见光的折射率,根据可知,若换用可见光传输信号,其在光纤中的传播速度比这三种激光都小,D正确。4.自然现象（2022天津和平一模）雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次，就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴,a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光，下列说法正确的是（）太阳光A.a光线是红光,b光线是紫光B.遇到同样的障碍物,b光比a光更容易发生明显衍射现象C.a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间短D.增大太阳光在水滴表面的入射角，则可能没有光线从水滴中射出答案B由光路图可知，发生第一次折射时a光线的偏折程度较大，则折射率较大，频率较大，故a光线是紫光,b光线是红光,A错误;红光的波长比紫光长，则遇到同样的障碍物,b光比a光更容易发生明显衍射现象,B正确;根据v=：可知,a光在水滴中的传播速度较小,且在水滴中的传播距离较大，则a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长,C错误;增大太阳光在水滴表面的入射角，则光线在水滴背面的入射角变大,光线仍能在水滴的背面发生全反射,再从水滴中射出,D错误。5.物理科技：（2022北京海淀一模）通过“喟啾激光脉冲放大技术（CPA）”可以获得超强超短激光,为开展极端物理条件下物质结构、运动和相互作用等的研究提供了科学基础。超强超短激光经聚焦后最高光强可以达到IO??〜io*w/cm；是已知的最亮光源。已知太阳辐射的总功率约为4X1026W。如图所示，“D周啾激光脉冲放大技术”原理可以简化为:利用色散将脉冲时长为飞秒（10⑹s）级激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽;展宽后的脉冲经过激光增益介质放大,充分提取激光介质的储能;最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值。根据以上信息,下列说法错误的是（）在时间上 经增益介八经压缩器A进行展宽质放大/\压缩脉宽,I

八=）\=_LL

种子激

光脉冲A.激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽,其频率不变B.利用CPA技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术,用激光做“光刀”是利用激光平行度好的特点C.超强超短激光经聚焦后最高光强相当于将单位时间内太阳辐射总能量聚焦到一张书桌上D.通过周啾激光脉冲放大技术”获得的激光与输入激光能量几乎相同答案D激光脉冲通过展宽器改变的是传播速度，而不改变频率,A正确;利用CPA技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术,用激光做“光刀”是利用激光平行度好的特点,B正确;书桌的面积大约为60cmX60cm,因此太阳辐射总能量聚焦到一张书桌上的光强约为登翳W/cm^l.1X102;,W/cm；C正60x60确;根据“展宽后的脉冲经过激光增益介质放大,充分提取激光介质的储能;最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽值”可知，通过“喟啾激光脉冲放大技术”获得的激光的能量大于输入激光的能量,D错误。（2022山东青岛一模,4）2016年在贵州建成了500米口径的球面射电望远镜一一“中国天眼”，这是世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜,它对电磁波的各个波段都具有良好的接收能力。下列关于电磁波的说法正确的是（）A.频率越高的电磁波越容易发生明显的衍射现象B.频率越高的电磁波在真空中的传播速度越大C.在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度D.红外线的显著作用是热效应,温度较低的物体不能辐射红外线答案C频率越高的电磁波，波长越短，越不容易发生明显的衍射现象，故A错误;电磁波在真空中的传播速度大小都一样,故B错误;紫外线的频率比红外线的频率大,在水中折射率较大,根据v=5可知在水中紫外线的传播速度小于红外线的传播速度，故C正确;红外线的显著作用是热效应，任何温度的物体均可以辐射红外线，故D错误。（2022山东青岛一模,9）（多选）如图，有一透明材料制成的空心球体,内径R=1m,外径为2R,在过球心的某截面内有一束单色光从球面上A点射入,光线与A0间夹角i=60。，经折射后恰好与内球面相切,已知光速c=3X10"m/s,下列说法正确的是（）A.光线射入球体后频率变小B.光线射入球体后波长变大C.透明材料对该单色光的折射率为百D.从A点射入球体的光线经反射再次回到A点所用时间为6XW8s答案CD光线射入球体后频率不变，故A错误;光线射入球体后速度变小，根据A=vf,可知波长变小,故B错误;根据几何关系得在透明材料中的折射角的正弦值sinr嗯弓，根据折射定律得n©=百，故C正确;由几何关系可得光在透明材料中的路程为s=6X2Rcos30°=6百明光在透明材料中的传播速度为v=^=V3X10、m/s,则时间为t=^=6X10ss,故D正确。（2022株洲南方中学3月调研,17）（多选）小刚同学用光传感器完成如图甲有关光的实验,某次实验中,得到了如图乙所示的光强分布图,则下列说法正确的是（）A.该同学观察到的是光的干涉图样B.该同学观察到的是光的衍射图样C.若仅减小激光器到中间缝屏的距离，则观察到条纹的宽度将不变D.若换用光强更大、频率更低的激光,则观察到条纹的宽度将变大E.该实验证明了光的波粒二象性答案BCD根据光强分布图可知，中央条纹比两侧条纹宽，所以该同学观察到的是光的衍射图样，故A错误,B正确;衍射图样中条纹的宽度与缝屏到光屏的距离有关,与激光器到舞屏的距离无关，若仅减小激光器到中间缝屏的距离，则观察到条纹的宽度将不变,故C正确;若换用光强更大、频率更低的激光，则激光的波长更长,衍射现象将更加明显，则观察到条纹的宽度将变大,故I）正确;该实验说明光具有波动性,但不能说明光具有粒子性,故E错误。（2022常德一模,17）（多选）彩虹是由阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴,a、b是白光射入水滴并经过反射和折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法正确的是（）/)A.水滴对a光的折射率大于对b光的折射率B.a光在水滴中的传播速度等于b光在水滴中的传播速度C.用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验,a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距D.a、b光在由空气进入水滴后波长要变长E.若a光、b光在同一介质中,以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射答案ACE由图可知,b光的折射角大于a光的折射角，根据n案可知，水滴对a光的折射率大于对b光的折射率,故A正确;因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率,根据公式n，可知,a光在水滴V中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度，故B错误;折射率越大,波长越短，则a光波长比b光的波长短,根据双算干涉条纹间距公式Ax=X;可知，用同一台双缝干涉仪做光的双算干涉实验,a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距,故C正确;设光在真空中的波长为X。，光在介质中的波长为X,根据公式n，可得n书则入产n入，故a、b光在由空气进入水滴后波长要变短，故D错误;因为水滴对a光的折射率大于对b光的折射率,根据公式sinC=；可知,a光的临界角小于b光的临界角,若a光、b光在同一介质中,以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射,则a光也一定能够发生全反射,故E正确。（2022南开一模,3）如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AB边的中点D,入射方向与边AB的夹角为。=30。，经三棱镜折射后分为a、b两束单色光,单色光a偏折到BC边的中点E,单色光b偏折到F点,则下列说法正确的是（A.a光的频率小于b光的频率B.棱镜对单色光b的折射率小于百C.在棱镜中a光的传播速度大于b光的传播速度D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大答案B频率越高,折射率越大,由于棱镜对b光的折射率小于棱镜对a光的折射率,因此a光的频率大于b光的频率,A错误;如图,由几何关系可知,入射角i=60。，a光的折射角厂30。，因此棱镜对a光的折射率乙号翳=b,由于棱镜对b光的折射率小于棱镜对a光的折射率,因此棱镜对单色光b的折射率小于b,B正确;折射率越大，传播速度越小,由于棱镜对b光的折射率小于对a光的折射率,因此在棱镜中,a光的传播速度较小,C错误;由于a光的频率高,因此a光的波长短,根据△x］入可知，通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距小,D错误。（2022十二区模拟,6）（多选）关于教科书中出现的以下四张图片，下列说法正确的是（）图1图2图3 图4A.图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由多普勒效应引起的B.图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由光的衍射产生的C.图3所示泊松亮斑现象是由光的偏振产生的D.图4所示水中的气泡看上去特别明亮,是由光的全反射引起的答案AD图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调发生变化,当急救车靠近时,感觉声调变高,当急救车远离时,感觉声调变低，这是由多普勒效应引起的，故A正确;图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由光的干涉产生的，故B错误;图3所示泊松亮斑现象是由光的衍射产生的，故C错误;图4所示水中的气泡看上去特别明亮,是由于光从水进入气泡时发生了全反射引起的,故D正确。（2022河西一模,2）下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是（）A.雨后的彩虹B.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色C.透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮答案B雨后的彩虹是色散现象，故A错误。水面上的油膜在阳光照射下呈彩色，是干涉现象，故B正确。透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色，是衍射现象，故C错误。荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮,是光的全反射的结果，故D错误.图3图3图4A.图1中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片,光屏依然发亮B.图2为光导纤维示意图,内芯的折射率比外套的折射率小C.图3所示的雷达测速利用了多普勒效应D.图4所示的照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的衍射现象引起的答案C自然光通过偏振片后形成偏振光，因两个偏振片的透振方向相互垂直,所以没有光射到光屏上，光屏发黑，故A错误;依据光的全反射条件,需要从光密介质进入光疏介质可知，内芯的折射率比外套的折射率大，故B错误;雷达测速仪是借助频率的改变数值,计算出目标与雷达的相对速度,利用了多普勒效应,C正确;照相机镜头在阳光下呈现淡紫色,是光的薄膜干涉现象,故D错误。（2022北京西城一模,2）如图所示,光束沿AO方向从空气射向某种介质，折射光线沿0B方向。已知空气中光速C,下列说法正确的是（）N空气N'A.这束光从空气进入介质后频率会增大B.这束光从空气进入介质后波长会增大C.这束光在该介质中的传播速度小于在空气中的传播速度D.若这束光沿B0方向从介质射向空气,可能会发生全反射现象答案C光的频率由自身性质决定,与介质无关,A错。波长A=}nq,由空气进入介质v变小，人减小,B错,C对。若光沿B0从介质射向空气,发生全反射，匕应为90°,由光路可逆知沿BO方向从介质射向空气不发生全反射,D错。（2022北京丰台一模,2）有关红、绿、紫三束单色光，下述说法正确的是（）A.红光频率最大B.在空气中红光的波长最小C.红光光子的能量大于绿光光子的能量D.用同一双绛干涉装置看到的紫光相邻两条亮条纹间距最小答案D红、绿、紫三种单色光，紫光频率最大,A错。空气中红光波长最长,B错。根据E=hv,紫光光子能量最强,红光光子能"弱,C错。发生双缝干涉时,根据紫光条纹间距最小，故选几16.易混:干涉图样和衍射图样I（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（）光屏TOC\o"1-5"\h\z光源口 1图1 ।mmlimn甲 乙A.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单缝衍射图样中心亮纹较宽，两侧亮纹宽度逐渐变窄,故甲图样为单缝衍射图样;双缝干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同，对应乙图样。故A正确,B、C、D均错。易混提醒单色光双缝干涉图样是明暗相间的等间距的条纹;单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹,两侧是明暗相间的条纹,条纹宽度比中央的窄且暗。17.易错:LC振荡电路的频率|（多选）LC振荡电路的固有频率为f,则（）A.电容器内电场变化的频率为fB.电容器内电场变化的频率为2fC.电场能和磁场能转化的频率为fD.电场能和磁场能转化的频率为2f答案AD电场能和磁场能是标量，只有大小在做周期性变化，所以电场能和磁场能转化的周期是电磁振荡周期的一半,转化的频率为电磁振荡频率的两倍,电容器内电场变化的频率等于电磁振荡的频率。故选A、D.易错警示在一个振荡周期过程中,电容器正向充电（或放电）和反向充电（或放电）各一次，所以在一个振荡周期内正向电场强度（或反向电场强度）变化也是一次,即LC振荡电路的频率为f时,电容器的正向电场强度的变化频率为f.在一个振荡周期内，电容器正向充电（或放电）和反向充电（或放电）各一次,所以在一个振荡周期内电场能和磁场能的变化为两次,即LC振荡电路的频率为f时,电场能和磁场能转化的频率为2f.18.（2022江苏南京三模,6）一束激光沿光路1从空气射入盛水的侧壁厚度相同的方形玻璃容器中,并沿光路4射出玻璃,如图所示。该激光在空气中的折射率设为1.00,在水中的折射率为1.33,在玻璃中的折射率为L65。若不考虑每个界面的反射光，则（）A.增大入射角0,激光可能在空气和水的界面发生会全反射B.减小入射角。，激光可能在水和玻璃的界面发界发生全反射C.激光在水中的光路2和在空气中的光路4一定不平行D.激光在水中的速度比在玻璃中的速度小答案c光必须从光密介质进入光疏介质才可能发生全反射，故A、13错误;当光从空气透过平行玻璃板再进入空气时,入射光和透射光是平行的,故此处的光路2和光路4一定是不平行的,C正确;由v彳可知D错误。19.学习探索（2022江苏南通如皋二模,7）“水流导光”实验装置如图所示，长直开口透明塑料瓶内装有适量清水,在其底侧开一小孔,水从小孔流出形成弯曲不散开的水流,用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察实验现象。则（）A.减小激光强度，“水流导光”现象更明显B.改用频率更低的激光，“水流导光”现象更明显C.改用折射率较大的液体，“水流导光”现象更明显D.随着瓶内清水高度的降低，“水流导光”现象更明显答案C减小激光的强度，激光全反射的临界角不变，现象不会改变，故A错误;改用频率更低的激光，激光全反射的临界角变大，“水流导光”现象减弱,故B错误;改用折射率较大的液依激光全反射的临界角变小，“水流导光”现象更明显，故C正确;随着瓶内清水高度的降低，则从孔中射出的水流速度会变小,水流轨迹会变得弯曲,激光在水和空气界面处的入射角会变小，“水流导光”现象会减弱,故D错误。二、非选择题20.物理模型（2022安徽宣城二调）如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为2h,缸底面圆心处有一单色点光源S,缸中装有某种液体,深度为h,0点为液面的圆心,OS垂直于水平面。

用面积为Bh」的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以0为圆心剪出一个面积为gXh'的圆孔,把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出,则缸口的最小面积为多少?解析用面积为S,=nh-的黑纸片覆盖在液面上,液面上方恰好无光线射出,则从点光源S发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生全反射，临界角为C光路图如图甲所示甲甲Sfnr^-nh2由几何关系得tanC4由全反射知识有sinC二H解得n=V2剪出一个面积为sknh二的圆孔后,设透光部分的半径为r;,射出光线的最大入射角为i,对应的折射角为0,光路图如图乙所示乙乙S2=nnh2由几何关系得tani邛根据折射定律有『瞿缸口的最小半径r,3=r2+htan8缸口的最小面积S.FJi号解得SF宇“h,21.物理科技(2022重庆二模)如图甲为微棱镜增亮膜的工作原理示意图,光源通过入光面及透明的基材层，在棱镜层透过其表层精细的棱镜结构时，将光线经过折射、全反射、光累积等来控制光强分布，进而将光源散射的光线向正面集中，并且将视角外未被利用的光通过光的反射实现再循环利用,减少光的损失，同时提升整体辉度与均匀度,对液晶显示屏(LCD)面板显示起到增加亮度和控制可视角的效果。如图乙,AABC为棱镜层中的一个微棱镜的横截面,ZA=90°,AB=AC,用放在BC边上P点的单色点光源来模拟入射光对增亮膜进行研究,PC=3PB,已知微棱镜材料的折射率n1,sin37。=0.6,只考虑从P点发出照射到AB边和AC边上的光线。⑴若经AB边折射出的光线与BC边垂直,求该光线在微棱镜内入射角的正弦值；⑵求从P点发出的光能从AB边和AC边射出棱镜区域的长度