江苏专用2024高考物理一轮复习专题十六光电磁波与相对论含解析

PAGE19-专题十六光电磁波与相对论备考篇【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.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。由近几年考情分析可见,本专题主要考查光的折射、干涉和相对论等学问点,光的折射和相对论是考查的热点。考题形式多样,选择、填空、计算均有,难度中等。主要考查考生的科学推理素养。本专题的学问点特殊多,因此复习时要主次分明,详略得当。对于光的折射定律的应用,画好光路图,利用几何学问找准关系是解决问题的关键;对于电磁波,要以麦克斯韦电磁场理论和电磁波谱为线,把各学问点串联起来,提高复习的效率。对于光的干涉、衍射、偏振现象,留意联系生活中的实例进行理解。光的波动性1.视察光的干涉、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。2.了解激光的特性。电磁波、相对论1.了解电磁波,知道电磁场的物质性。2.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。3.了解电磁振荡。4.知道电磁波的放射、传播和接收。5.相识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。6.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【基础集训】考点一光的折射与全反射1.如图所示,一束光线从玻璃球的A点入射,入射角为60°,光线折射入球后,经过一次反射再折射到球外的光线恰好平行于入射光线。(1)求玻璃球的折射率;(2)在B点是否有光线折射出玻璃球?请写出证明过程。1.答案(1)3(2)有证明略2.如图所示,一束光以45°的入射角从AB面射入三棱镜中,棱镜的折射率n=2,光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s。求:(1)光在棱镜中的传播速度;(2)光在棱镜中的折射角。2.答案(1)2.1×108m/s(2)30°考点二光的波动性3.(多选)下列说法正确的有()A.光的偏振现象说明光是横波B.阳光下肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象C.受迫振动的频率与振动系统的固有频率有关D.变更的磁场肯定产生变更的电场3.答案AB4.[2024江苏南京调研,12B(1)](多选)下列说法正确的是()A.单缝衍射试验中,缝越宽,条纹越亮,衍射现象越明显B.光纤通信、医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理C.机械波传播过程中,某质点在一个周期内向前移动一个波长的距离D.地球上的人看来,接近光速运动的飞船中的时钟变慢了4.答案BD5.(多选)下列说法正确的是()A.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力的频率B.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度C.地球上接收到离地球远去的遥远星球发出的光的波长要变长D.全息照相利用了干涉原理5.答案CD考点三电磁波、相对论6.关于无线电波的放射和接收,下述说法中正确的是()A.为了将信号放射出去,先要进行调谐B.为了从各个电台发出的电磁波中将须要的选出来,就要进行调制C.为了从高频电流中取出声音信号,就要进行调频D.以上说法都不对6.答案D7.(多选)下列关于电磁波谱各成员说法正确的是()A.最简单发生衍射现象的是无线电波B.紫外线有明显的热效应C.X射线穿透实力较强,所以可用来检查工件D.晴朗的天空看起来是蓝色,是光散射的结果7.答案ACD8.如图所示,沿铁路排列的A、B两电线杆正中间安装一闪光装置C,光信号到达A电线杆称为事务1,到达B电线杆称为事务2。则()A.在地面视察者看来,事务1比事务2先发生;在车厢中的视察者看来,事务1、2同时发生B.在地面视察者看来,事务1比事务2后发生;在车厢中的视察者看来,事务1、2同时发生C.在地面视察者看来,事务1、2同时发生;在车厢中的视察者看来,事务2比事务1后发生D.在地面视察者看来,事务1、2同时发生;在车厢中的视察者看来,事务2比事务1先发生8.答案D综合篇【综合集训】拓展一光的干涉、衍射与偏振1.[2024江苏南京、盐城一模联考,12B(1)](多选)如图所示的四种明暗相间条纹,是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹,下列四幅图中由红光形成的图样是()1.答案AD2.[2024江苏如皋调研,12B(1)](多选)在探讨材料A的热膨胀特性时,可采纳如图所示的干涉试验法,A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透亮的平行板B,B与A上表面平行,在它们之间形成一个厚度匀称的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照耀,同时对A缓慢加热,在B上方视察到B板的亮度发生周期性变更。当温度为t1时最亮,然后亮度渐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,则()A.出现最亮时,B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加λD.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加λ2.答案BD3.(2025届江苏苏州月考,4)(多选)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮3.答案BD拓展二对电磁波的进一步相识4.(2025届江苏无锡月考,5)关于电磁场理论,下列说法中正确的是()A.在电场的四周空间肯定产生磁场B.任何变更的电场四周空间肯定产生变更的磁场C.匀称变更的电场四周空间肯定产生变更磁场D.振荡电场在四周空间产生变更的磁场4.答案D5.(2025届江苏南京月考,3)电磁波依据波长或频率的大小依次进行排列,就是电磁波谱,电磁波的波长和频率不同,表现出来的特性也不同。关于电磁波,下列说法正确的是()A.不同波长的电磁波在真空的传播速度相等B.只有高温物体才辐射红外线C.紫外线具有较强的穿透实力,医学上可以用来透视人体D.电磁波谱中最不简单发生明显衍射的是无线电波5.答案A应用篇应用一折射定律的应用【应用集训】1.(2025届江苏盐城月考,5)两束不同频率的单色光a、b从空气平行射入水中,发生了如图所示的折射现象(α>β)。下列结论中正确的是()A.光束a在水中的传播速度比光束b小B.水对光束a的折射率比对光束b的折射率小C.若分别用a、b两束光做双逢干涉试验,b光的干涉条纹较宽D.若分别让a、b两束光从水中射向空气发生全反射,则a光的临界角较小答案B2.(2024江苏常州月考,8)(多选)如图所示,从点光源S发出的一细束白光以肯定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的a、b间形成一条彩色光带。下列说法中正确的是()A.a侧是红色光,b侧是紫色光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率答案BC3.[2024课标Ⅰ,34(2),10]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3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照耀到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53°(取sin53°=0.8)。已知水的折射率为43(ⅰ)求桅杆到P点的水平距离;(ⅱ)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,从水面射出后仍照耀在桅杆顶端,求船行驶的距离。答案(ⅰ)7m(ⅱ)5.5m应用二双缝干涉规律的应用【应用集训】1.[2024江苏南京月考,12B(1)](多选)某同学按试验装置安装好双缝干涉的相关仪器后,视察光的干涉现象,获得胜利,若他在此基础上对仪器的安装做如下改动,还能使试验胜利的是()A.将遮光筒内的光屏,向靠近双缝的方向移动少许,其他不动B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动C.将单缝向双缝移动少许,其他不动D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动答案ABC2.(2025届江苏淮安月考,7)(多选)如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一上表面水平的薄凸透镜,在两者之间形成厚度不匀称的空气膜,让一束单波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方视察到如图乙所示的内疏外密的同心圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是()A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是匀称变更的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是匀称变更的答案AC3.(2025届江苏连云港高级中学月考,6)市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照耀物品时能使被照耀物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的缘由之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀有一层折射率为n的薄膜,这种膜能消退玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在真空中的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为()A.λ/4 B.λ/2 C.λ/(4n) D.λ/(2n)答案C创新篇【创新集训】1.如图,MN是竖直放置的长L=0.5m的平面镜,视察者在A处视察,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=0.25m,视察者能在镜中看到小球像的时间Δt=0.2s。已知视察的眼睛到镜面的距离s=0.5m,求小球从静止起先下落经多长时间,视察者才能在镜中看到小球的像。(取g=10m/s2)1.答案0.275s2.(2024江苏徐州第一高级中学月考,14)晴天晚上,人能望见卫星的条件是卫星被太阳照耀且在人的视野之内,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旁边恰能看到卫星,之后卫星极快地变暗而看不到了,已知地球的半径R地=6.4×106m,地面上的重力加速度为10m/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。2.答案(1)6.4×106m(2)5.7×103m/s3.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(没有遇到屏幕)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。3.答案(1)见解析(2)gL(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由三角形相像可知:yh=联立以上三式可得:h=gLt2v0【五年高考】A组基础题组1.[2024江苏单科,12B(1)](多选)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()A.是横波B.不能在真空中传播C.只能沿着梳子摇动的方向传播D.在空气中的传播速度约为3×108m/s1.答案AD2.[2024江苏单科,12B(1)](多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有()A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢2.答案AC3.[2024江苏单科,12B(1)]一艘太空飞船静止时的长度为30m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是()A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c3.答案B4.[2024江苏单科,12B(1)]某同学用单色光进行双缝干涉试验,在屏上视察到(甲)图所示的条纹,仅变更一个试验条件后,视察到的条纹如(乙)图所示。他变更的试验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源4.答案B5.[2024江苏单科,12B(2)]两束单色光A、B的波长分别为λA、λB,且λA>λB,则(选填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉试验时,可以视察到(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。

5.答案AA6.[2024江苏单科,12B(3)]人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为2,且D=2R。求光线的会聚角α。(示意图未按比例画出)6.答案30°7.[2024江苏单科,12B(3)]人造树脂是常用的眼镜镜片材料。如图所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点。已知光线的入射角为30°,OA=5cm,AB=20cm,BP=12cm,求该人造树脂材料的折射率n。7.答案449148.[2024江苏单科,13B(2)(3)](2)将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能视察到彩色条纹,这是由于光的(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象非常明显。

(3)如图所示,某L形透亮材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角,AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气,求θ的最大值。8.答案(2)衍射接近(3)60°9.[2024江苏单科,12B(2)(3)](2)杨氏干涉试验证明光的确是一种波。一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满意干涉的必要条件,即两列光的相同。如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,假如放置光屏,在(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹。

(3)在上述杨氏干涉试验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7m,双缝间的距离d=1mm,双缝到屏的距离l=2m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。9.答案(2)频率C(3)1.178×10-2mB组综合题组1.[2024课标Ⅱ,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θ,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.若变更光束的入射方向使θ角渐渐变大,则折射光线a首先消逝E.分别用a、b光在同一个双缝干涉试验装置上做试验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距1.答案ABD2.[2024课标Ⅰ,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°。

2.答案3大于3.[2024江苏单科,12B(3)]Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照耀下呈现出闪亮刺眼的蓝色光线,这是因为光照耀到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图。一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c,求光从a到b所需的时间t。3.答案2n24.[2024课标Ⅲ,34(2)]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。(ⅰ)求棱镜的折射率;(ⅱ)保持AB边上的入射点不变,渐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。4.答案(ⅰ)3(ⅱ)3C组老师专用题组1.[2024课标Ⅱ,34(1),5分](多选)在双缝干涉试验中,用绿色激光照耀在双缝上,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ACD2.[2013江苏单科,12B(2)]如图所示,两艘飞船A、B沿同始终线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L,则A测得两飞船间的距离(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号,A测得该信号的速度为。

答案大于c(或光速)3.[2013江苏单科,12B(3)]图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最终光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是多少?(计算结果可用三角函数表示)答案14.[2012江苏单科,12B(1)(2)](1)如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧。旋转偏振片P,A、B两点光的强度变更状况是。

A.A、B均不变 B.A、B均有变更C.A不变,B有变更 D.A有变更,B不变(2)“测定玻璃的折射率”试验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时,要使它。

如图所示是在白纸上留下的试验痕迹,其中直线a、a'是描在纸上的玻璃砖的两个边。依据该图可算得玻璃的折射率n=。(计算结果保留两位有效数字)

答案(1)C(2)拦住C及A、B的像1.8(1.6~1.9都算对)5.[2024课标Ⅰ,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。已知最终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1.43【三年模拟】时间:30分钟分值45分一、单项选择题(每小题3分,共15分)1.(2024江苏常州期中,4)电磁波已成为现代生活中不行缺少的信息传递方式,比较手机信号、激光信号和电视机遥控器信号在真空中的传播速度,下列说法正确的是()A.手机信号的传播速度最小B.激光信号的传播速度最小C.电视遥控器信号的传播速度最小D.三种信号的传播速度相同1.答案D2.(2025届江苏无锡期中,3)如图所示,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λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.λa<λb,na>nbB.λa<λb,na<nbC.λa>λb,na<nbD.λa>λb,na>nb2.答案C3.(2025届江苏苏州调研,3)下列关于光的说法中正确的是()A.托马斯·杨通过光的单缝衍射试验,证明白光是一种波B.日落时分,在岸上拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振光片可以使影象更清楚C.公路积水上的油膜呈现彩色图样是光的衍射现象D.照相机镜头表面涂上增透膜,以增加透射光的强度,是应用了光的全反射现象3.答案B4.(2024江苏扬州中学开学考试,4)目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz~1000MHz的范围内,下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()A.真空中,上述频率范围内的电磁波的波长在30m到150m之间B.电磁波是由匀称变更的电场或磁场产生的C.波长越短的电磁波,越简单绕过障碍物,便于远距离传播D.测出电磁波从放射到接收的时间,就可以确定放射点到障碍物的距离4.答案D5.(2024江苏扬州中学四模,7)下列说法中正确的是()A.真空中的光速与光源的运动有关B.X射线是比紫外线频率低的电磁波C.机械波和电磁波本质上不相同,但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象D.在“用单摆测定