2023年高考物理一轮复习提升核心素养 电磁波与相对论 综合练

14.5光电磁波与相对论综合练

一、单选题

1.（2022•北京大兴精华学校三模）我们知道光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，

理论和实验证明机械波也可以。一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射,

如图所示。生活中，我们发现海边的波涛，总是沿着与海岸垂直的方向袭来，就是由于波的

折射，改变了方向所致。而机械波的折射原理跟光的折射类似，入射角和折射角之间的关系

跟波的速度有关。现在有一列水波从浅水区进入深水区，水速变大了。请类比光的折射，分

析这列水波折射示意图（选项中-——为法线）合理的是（）

2.（2022•山东师范大学附中模拟预测）如图所示为双缝干涉部分示意图，双缝间距为d,双

缝至屏的距离为/,整个装置处于折射率为n的均匀透明介质中。若单色光在真空中波长为A,

则相邻条纹间距纣为（）

3.（2022•北京市十一学校三模）超材料是一种人造材料，其性质不仅取决于组成成分，还

取决于其基本单元结构。通过在关键物理尺度上单元结构的有序设计，超材料能实现自然材

料所无法达到的超常电磁特性。人工电磁黑洞由谐振和非谐振的超材料组成，能够螺旋式地

吸收电磁波。如图甲所示，电磁黑洞直径约22厘米，包含60个同轴环，每个同轴环都由结

构复杂的电路板构成。虚线外是由40个同轴环组成装置外壳，虚线内是由20个同轴环构成

吸收器（中心核），光线在中心核里被转化成热能。该装置只吸收微波频段（300MHZ-300GHZ）

的电磁波，吸收效果如图乙所示。通过电磁波在非均匀介质中的传播光路来类比光在引力场

中的运动轨迹，电磁黑洞能够模拟黑洞的部分特性。下列说法正确的是（）

A.人工电磁黑洞可以吸收波长范围0.1mm〜0.1m的电磁波

B.进入该装置中心核的微波在内表面不断被全反射

C.装置外壳越靠近轴心的位置折射率越大

D.速度小于光速。的一射线无法从该装置表面逃逸出去

4.（2022•山东日照•二模）物理社团的同学想测量一透明物体的折射率。如图所示，透明物

体左右两侧紧靠遮光板，右下方压着一片小树叶，观察点距离透明物体左上边缘的高度为限

水平距离为2/7时，恰好看到树叶。移走透明物体（小树叶和遮光板的位置不动），观察点水

平向右移动，当水平移动距离时，恰好又看到小树叶。则透明物体的折射率为（）

2

观察点

h

2hI固|遮

树叶

A.拒B.75C.72D.2

5.（2022•湖北省罗田县第一中学模拟预测）如图所示，a、6两束单色光分别沿不同方向射

向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O,已知“光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线

未画出）刚好与。光的反射光线重叠，且夕＞£,则判断（）

A.若将b光沿。光的光路射向。点，6光也能发生全反射

B.用d6单色光分别检查同一光学平面的平整度时，6光呈现的明暗相间的条纹要宽些

C.用6单色光分别照射同一光电管的阴极材料时，用。光照射打出的光电子的遏止电压

小

D.用0、6单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，。光发生的侧移小

6.（2022•江苏南京•三模）一束激光沿光路1从空气射入盛水的方形玻璃容器中，并沿光路

4射出玻璃，且容器侧壁厚度相同，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1.65。若不考虑每个界面的反射光，则（）

A.增大入射角仇激光可能在空气和水的界面发生全反射

B.减小入射角仇激光可能在水和玻璃的界面发生全反射

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

7.（2022•山东潍坊•二模）如图甲所示，倒挂的彩虹被叫做“天空的微笑”，实际上它不是彩

虹，而是日晕，专业名称叫“环天顶弧"，是由薄而均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶

（直六棱柱）折射形成，因为大量六角片状冰晶的随机旋转而形成"环天顶弧"。光线从冰晶

的上底面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角a增大到某一临界值，侧面的折射光线因

发生全反射而消失不见。简化光路如图乙所示，以下分析正确的是（）

甲

A.光线从空气进入冰晶后传播速度变大

B.红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小

C.若太阳高度角a等于30。时恰好发生全反射，可求得冰晶的折射率为亚

3

D.若太阳高度角a等于30。时恰好发生全反射，可求得冰晶的折射率为立

2

二、多选题

8.（2023•浙江杭州•一模）如图，小明同学用一束复色激光入射直角棱镜，做了光的折射实

验，实验现象如图所示。则（）

A.d光不可能是入射激光

B.c光可视为复色激光

C.在玻璃中，6光的传播速度比a光的大

D.a光光子的动量比6光光子的大

9.（2022•浙江绍兴•模拟预测）如图所示，截面为半圆形的透明介质的圆心为0、半径为M

一束单色光从直径上的尸点平行截面射入，入射角4=60°,在圆弧上。点射出的出射角

A.透明介质对单色光的折射率为1.5

B.单色光在透明介质中传播速度为gxlO'm/s

c.当sinq=强时，出射光线与入射光线互相平行

D.若改变入射角度4,光线可能在圆弧面发生全反射

三、解答题

10.（2021•河南省杞县高中模拟预测）如图所示，足够宽的水槽下而有与水平方向夹角

0=30。的平面镜、一束光从水槽左壁水平向右射出，在平面镜上。点反射后打在右壁P点，

现向水槽中注入某种透明液体，光经液体折射后打在右壁〃点，此时液面与右壁相交于N

点，测得MN=0.5m、PN=1.5m,。点到右壁水平距离为1.5m。已知光在真空中的传播速

度为3xlOSm/s,求：（结果可保留根号）

①该透明液体的折射率〃；

11.（2022•江苏南通•模拟预测）如图甲所示，"隐身装置"可以将儿童的身体部分隐去，却对

后面的成人没有形成遮挡；简化模型的俯视图如图乙所示，48为两个厚度均为q=的

2

直角透明介质，虚线为透明介质的对称轴，儿童站在介质之间虚线框位置处，人体反射的光

线均视为与对称轴平行。已知介质折射率〃=&,光在真空中的传播速度c=3.0xlC）8m/s,

sinl50=0.26»求：

（1）光线在两透明介质中传播的时间f;

（2）儿童身体能被隐身，身体宽度的最大值九

12.（2022・广东•模拟预测）为研究井水深度对井底青蛙观天视野的影响，在实验室用模型青

蛙（可看作质点，带有感光眼睛）、圆筒、发光平板（足够宽）、清水等来进行探究。已知圆

筒的深度为从底部圆内径为厂，发光平板放在离圆筒口竖直高度为H的水平位置，模型青

蛙放置在圆筒底部的中心。处，水的折射率是〃。

（I）圆筒中没有水时，模型青蛙看到的"天"的面积是多少？

（II）圆筒中装满水时，模型青蛙看到的"天”的面积是多少？

发光板

O

13.（2022•河北•模拟预测）如图所示，一截面是夹角为NPOQ=120。扇形的透明圆柱体，放

置在水平桌面上.现有一束光平行于桌面从户。的中点/射到圆柱体表面上，折射进入后恰好

从。。中点8处垂直截面。。射出；若将这束光平行于桌面从心中点C处射到圆柱体表面上,

则折射后从。。截面的。点射出，测得。距圆心。的距离为小求：

（1）透明圆柱体的折射率；

（2）光束从C到。经历的时间。

A

Q

14.（2022•河北张家口•三模）反光面料能将远方直射光线反射回发光处。他的核心组件是折

射率比较大的玻璃微球，当一束光线在一定范围内以任何角度照射到微球前表面时，由于微

球的折射作用而聚光在微球后表面反射层上，反射层将光线反射回去，就会形成回归反射。

如图所示，取微球的最大截面圆，入射光线延长线垂直于某半径且垂足为其中点，该光线经

球面折射、反射、再折射出玻璃微球后恰好和入射光线反向平行。

（1）请完成光路图，要求画出光线、法线；

（2）求玻璃微球的折射率。（结果可用根式表示）

15.（2022•河北•模拟预测）如图所示，由同种玻璃材料制成的半径为R的5圆形玻璃