（新课标Ⅲ）2019版高考物理一轮复习 专题十七 光学、电磁波、相对论课件.ppt

1、专题十七光学、电磁波、相对论,高考物理 (课标专用),考点一光学 1.2017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ACD本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距x=可知,若要增大两相邻亮条纹 的间距,应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d或增大照射光波长,而红绿蓝,故选项A、C、D正确。,解题关键熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系。,

2、五年高考,A组 统一命题课标卷题组,2.2015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ABD从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,

3、C不正确;根据n=知vavb,A正确;随着入射角增大,a光的折射角 先达到90,D正确;在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由x=知光的波长越长,干涉条纹 间距越大,E错误。,考查点光的折射、光的干涉,思路指导根据公式n=判断折射率大小;根据v=判断玻璃中的光速大小;根据=判断 真空中波长大小;根据公式x=判断干涉条纹间距大小。,3.(2014大纲全国,17,6分)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589 nm的光,在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为() A.2.0610-7 mB.2.0610-4 m C.1.6810-4 mD

4、.1.6810-3 m,答案C由x=可得双缝间距d= m=1.6810-4 m,选项C正确。,考查点双缝干涉实验,解题关键理解公式x=中l、d的物理意义。,4.2018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。,答案大于,解析本题考查折射定律在三棱镜中的应用等知识。由题意知,1=60,由几何关系知2=30,由n=,得n=。由f蓝f红得n蓝n红,又因n=,2相同,故1蓝1红,蓝光在D点射出时的折射

5、 角大于60。,5.2015课标,34(1),5分,0.253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“”)。若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为mm。,答案(2分)0.300(3分),解析根据公式x=,红光波长大于绿光波长,因此x1x2。根据题意,条纹间距x= mm=2.1 mm,所以d=3.0010-4 m=0.300 mm。,解题关键熟记双缝干涉实验的条纹间距公式。红光波长大于绿

6、光波长。,易错警示本题条纹间距x=,有些同学误认为x=。,6.2018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,解析本题考查折射定律。 过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在D点的折射角

7、为,如图所示。 根据折射定律有 n sin =sin 式中n为三棱镜的折射率。 由几何关系可知 =60 EOF=30 OEF中有 EF=OE sinEOF 由式和题给条件得 OE=2 cm 根据题给条件可知,OED为等腰三角形,有,=30 由式得 n=,解题关键解答本题的关键是根据题设条件,画出光路图,利用图中几何关系,列方程求解。,7.2018课标,34(2),10分如图,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,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

8、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()n2,解析本题考查光的折射和全反射、折射率。 ()光线在BC边上折射,由折射定律有 sin i1=n sin r1 式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC边上的入射角和折射角。 光线在AC边上发生全反射,由反射定律有 r2=i2 式中i2和r2分别是该光线在AC边上的入射角和反射角。 光线在AB边上发生折射,由折射定律有,n sin i3=sin r3 式中i3和r3分别是该光线在AB边上的入射角和折射角。 由几何关系得 i2=r2=60,r1=i3=30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 =(r

9、1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得 =60 ()光线在AC边上发生全反射,光线在AB边上不发生全反射,有 n sin i2n sin Cn sin i3 式中C是全反射临界角,满足 n sin C=1 由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为 n2,解题关键画图是解决物理问题的基本功 对于几何光学题,画好光路图是解题的关键。充分利用几何知识便可顺利解题。,8.2017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

10、。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1.43,解析本题考查几何光学折射与反射。 如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。 设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有 sin i=n sin r 由正弦定理有 = 由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条件和几何关系有 sin i= 式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得 sin r=,由式和题给数据得 n=1.43,9.2017课标,34(2),10分一直

11、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,求该液体的折射率。,答案1.55,解析设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1。在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射向E点的光线,反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示。设液体的折射率为n,由折射定律有 n sin i1=sin r1 n sin i2=sin r2

12、 由题意知r1+r2=90 联立式得n2= 由几何关系可知sin i1=,sin i2= 联立式得n=1.55,解题关键正确画出光路图,由数学知识找出相关角的关系。,10.2017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 ()从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值; ()距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。,答案()R()R(或2.74R),解析本题考查全反射、折射

13、、折射率、折射定律。 ()如图,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角iC时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。 i=iC 设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有 n sin iC=1 由几何关系有 sin i= 联立式并利用题给条件,得,l=R ()设与光轴相距的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1,由折射定律 有 n sin i1=sin r1 设折射光线与光轴的交点为C,在OBC中,由正弦定理有 = 由几何关系有 C=r1-i1 sin i1= 联立式及题给条件得 OC=R2.74R,11.2016课标,34(2)

14、,10分如图,玻璃球冠的折射率为,其底面镀银,底面的半径是球半径的 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点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。,答案150,解析设球半径为R,球冠底面中心为O,连接O、O,则OOAB。令OAO=,有 cos = 即=30 由题意MAAB 所以OAM=60 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,所考虑的光线的光路图如图所示。设光线在M点的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i,反射角为i,玻璃折射率为n。由于OAM为等边三角形,有 i=60,由折射定律有s

15、in i=n sin r 代入题给条件n=得r=30 作底面在N点的法线NE,由于NEAM,有i=30 根据反射定律,有i=30 连接O、N,由几何关系知MANMON,故有 MNO=60 由式得ENO=30 于是ENO为反射角,NO为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为 =180-ENO=150,考查点光的折射,方法技巧(1)R底=R,所以OAB=30,OAM=60,而OM=OA=R,所以OAM为等边三角 形,且在M点的入射角i=OMA。 (2)从AB面反射的光线经过圆心O,故该反射光线会垂直球面射出球冠。,12.2014

16、课标,34(2),9分,0.571一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示。玻璃的折射率为n=。 ()一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少? ()一细束光线在O点左侧与O相距 R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点 的位置。,答案()R()见解析,解析()在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。由全反射条件有sin =,由几何关系有OE=R sin 由对称性可知,若光线都能从

17、上表面射出,光束的宽度最大为 l=2OE 联立式,代入已知数据得l=R ()设光线在距O点R的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系及式和已知条件 得 =60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得,OG=OC=R 射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。,考查点全反射,解题关键准确找出刚好发生全反射的临界光线位置是解答第()问的关键。 找出从O点左侧与O点相距R处垂直射入的光线在上表面的入射角是解答第()问的关 键。,13.2014课标,34(2),10分,0.374一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻

18、璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。,答案见解析,解析如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A点折射,根据折射定律有 n sin =sin 式中,n是玻璃的折射率,是入射角,是折射角。 现假设A恰好在纸片边缘。由题意,在A点刚好发生全反射,故 = 设AA线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有 sin = 由题意,纸片的半径应为R=L+r,联立以上各式得n=,考查点全反射,思路指导依据题述“恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线”可知射到

19、玻璃上表面的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射,进而作出示意图,找到几何关系从而完成求解。,考点二电磁波、相对论 14.2016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ABC电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁

20、场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。,易错警示易错选E项,认为波源停止振荡,波随即消失。,考点一光学 1.(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,B组 自主命题省（区、市）卷题组,答案D本题考查双缝干涉实验。 用白光做双缝干涉实验时,屏上呈现

21、彩色条纹,在光源与单缝间加红色滤光片,光源发出的白光照射滤光片后,仅有红光透过滤光片,故射到双缝上的光为红光,屏上呈现出的是红色干涉条纹,中央条纹为红色,选项D正确。,易错点拨双缝干涉实验中滤光片的作用 不要把红色滤光片误认为是“滤掉”红光的滤光片。,2.(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B由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差,则在薄膜干涉中取决于在入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜,厚度相等的位置在同一条水平线上,故同一条干涉条纹必然是水平的,由此可知只有选项B

22、正确。,解题指导干涉条纹位置与形状的判定 同一条干涉条纹上各点的位置决定了干涉条纹的形状。在双缝干涉及薄膜干涉中,某点处于哪一级亮条纹或暗条纹上,取决于两光波相遇时通过的路程差。两波源相位相同的情况下,当r=n时处于亮条纹上,当r=(2n+1)时处于暗条纹上。,3.(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光 C.a光能发生偏振现象,b光不能发生

23、 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当增大入射角i时,两单色光在左侧界面的折射角增大,但在右侧界面的入射角均减小,故不会引起全反射,A错误。由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率,而同种介质对频率越大的光折射率越大,故ab,B错误。偏振 是横波所特有的现象,故a、b两光都能发生偏振,C错误。由eUc=Ek=h-W可知,在照射同一光电管即W相同的条件下,a光波长长、频率低,故a光的遏止电压Uc也低,D正确。,4.(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

24、B.黄光C.绿光D.紫光,答案D由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于b光是蓝光,故只有D选项符合题意。,5.(2015安徽理综,18,6分)如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为() A.B. C.D.,答案A由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设为

25、r, 由几何关系可知+=180,2r+=180,得=2r,而=2(i-r),得i=,由折射定律得n= ,选项A正确。,6.(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,nab,nanb,答案B由图可知b光偏折程度大,则nab,B项正确。,7.(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

26、小 D.b光在玻璃中的传播时间较短,答案C从光路图可以看出,a、b两束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知nbna,A错误;由sin C=可知,玻璃对a光的临界角较大,B错误;由n=可知,b光在玻璃中的传播速 度较小,C正确;b光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的传播时间较长,D错误。,8.(2015天津理综,2,6分)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在玄真子涛之灵中写道:“雨色映日而为虹”。从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光 () A.在同种玻

27、璃中传播,a光的传播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大 C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能 D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光,答案C根据光路图可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=可知,在同种玻璃中,a光的 传播速度应小于b光,A项错误;以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,由于a光的折射率大,偏折程度大,a光侧移量大,B项错误;折射率大的a光频率也高,所以分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能,C项正确;由于b光的折射率小,b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界

28、角大,当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时,若在空气中只能看到一种光,说明该光未发生全反射,所以一定是b光,D项错误。,9.2014重庆理综,11(1),6分打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射 B.若2,光线会从OQ边射出 C.若1,光线会从OP边射出 D.若1,光线会在OP边发生全反射,答案D作出12时一定有90-C,光线一定不会 在OP边上发生全反射,同时也一定有30+,即光线若能射在OQ边上,一定会发生全反射,故 A、B皆错误。当1时,一定有90-C,即光线一定在OP边发生全反射,C错误D正确。,10.(2014天津理综,

29、8,6分)(多选)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成a、b两束,如图所示,则a、b两束光() A.垂直穿过同一块平板玻璃,a光所用的时间比b光长 B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小 C.分别通过同一双缝干涉装置,b光形成的相邻亮条纹间距小 D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最大初动能大,答案AB由图知nanb,则由n=知vatb,A正确。由sin C=知CaCb,故B正 确。因对同种介质频率越大、波长越短时折射率越大,故ab,结合双缝干涉条纹宽度x= 可知C错误。由光电效应方程Ekm=h-W=h-W可知,同一金

30、属W相同时,a光频率高,用a光照射 时逸出的光电子最大初动能大,D错误。,11.(2014浙江理综,18,6分)(多选)关于下列光学现象,说法正确的是() A.水中蓝光的传播速度比红光快 B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深 D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽,答案CD因为频率f蓝f红,则n蓝n红,又因为在水中v=,得到v蓝蓝,同一装置L/d相同,所以用红光时条纹间距更宽,D项正确。,12.2018江苏单科,12B(2)两束单色光A、B的波长分别为A、B,且AB,则(选填“A”或“B”)在水中发生

31、全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。,答案AA,解析光的波长越大,对应同一介质的折射率越小,由临界角公式sin C=可知,A光的临界角 较大。进行杨氏双缝干涉实验时,相邻两条亮纹或暗纹间的距离x=,同一装置中,L和d为定 值,则越大,x越大,所以A光的条纹间距较大。,13.2017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,且D=R。求光线的会聚角。(示意图未按比例画出),答案30,解析

32、由几何关系sin i=,解得i=45,则由折射定律=n,解得=30 且i=+,解得=30,14.2015海南单科,16(2),8分一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全反射临界角为()。与玻璃砖的底平面成(-)角度且与玻璃砖横截面平行的平行光射到 玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。,答案,解析如图所示,设光线从A沿半径方向进入半圆柱形玻璃砖,恰好与法线重合,折射光线恰好射入圆心O处,由图中几何关系,可知该光线在O点的入射角恰好等于临界角而发生全反射。由几何光路可

33、知:从部分射入的光线在BO界面发生全反射,无光线射出,从部分射入的 光线在OD界面有光线射出。 由全反射条件知OCD= 由几何关系,可知COD=,CDO=-2 即= 得OD=,考点二电磁波、相对论 15.2018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3108 m/s,答案AD电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播速度最大,c=3.0108 m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等,故选A、D。,16.

34、(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。 如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是() A.天线发出的两种无线电波必须一样强 B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合,答案C波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉

35、,而波长为1和2的两列波频率不同,B错;1与1干涉,2与2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于1与2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。,疑难突破波的干涉及干涉图样 两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两列波长为1和2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故在飞机跑道区域存在两个稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线,实现安全降落。,17.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是() A.电磁波在真空

36、中以光速c传播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播,答案A声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。,18.(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C无线电波与光波均为电磁波,均

37、能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=f可知,频率与波长成反比,故A错。,知识归纳所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。,19.(2014四川理综,2,6分)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是() A.电磁波不能产生衍射现象 B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同,答案C衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的,B错

38、误。根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正确。光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。,20.2018北京理综,24(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500 m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范围。 a.设直径为100 m的望远镜能够接收到

39、的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到的来自该天体的电磁波功率P2; b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数目N。,答案a.25P1b.125N0,解析a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此 P2=P1=25P1 b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。因此,一个望远镜能观测到的此类天体数目正比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积。 设地面上望远镜能观测到此类天体需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0

40、,直径为100 m望远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L,则 P0= 可得L=5L0 则N=N0=125N0,思路分析辐射的球体模型构建 以发出电磁波的天体为球心,天体到地球距离为半径,建立球面辐射模型,是望远镜观测某一确定天体辐射的常用模型;反之,以望远镜为球心,以观测距离为半径建立的球体模型,又是反映望远镜探测能力的有效模型。,考点一光学 1.(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 。光由空 气从A点垂直射入玻璃砖,OA=。则() A.该玻璃的临界角为45 B.光在玻璃砖中的传播速度为v=c C.光第一次射出玻璃砖的折射角为60

41、D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化,C组 教师专用题组,答案C由sin C=知该玻璃的临界角C45,A错误。光在玻璃砖中的传播速度为v= =c,B错误。如图,sin i=,由折射定律有sin r=n sin i=,故r=60,C正确。由sin C= 知临界角只取决于玻璃的折射率,而与光线的入射位置无关,D错误。,2.(2013大纲全国,14,6分)下列现象中,属于光的衍射的是() A.雨后天空出现彩虹 B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象 D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹,答案B彩虹是光的色散现象,海市蜃楼是光的折射、全反射现象,肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象

42、,A、C、D错误。通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象,B正确。,知识拓展单缝衍射条纹间距不等,中央条纹是亮条纹;双缝干涉条纹间距相等。白光的单缝衍射条纹和双缝干涉条纹都是彩色的。,3.(2013浙江理综,16,6分)与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是() A.地球上有人用红色激光照射月球 B.太阳照射到地球的红光反射到月球 C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹,答案C月全食是月亮、地球、太阳三者在同一直线且地球在中间时,

43、地球将太阳光挡住而形成的,看到月亮是暗红的,原因是太阳光中的红光经地球大气层的折射到了月球表面,选项C正确。,4.(2013天津理综,8,6分)(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.时,光屏上只有1个光斑

44、,答案AD因A光先消失,说明A光先发生全反射,所以玻璃对A光的折射率大于B光,A项正确。由v=可知折射率越大则速度v越小,B项错误。当时,A光发生全反射,只有反射光 斑与B光的折射光斑,共2个,C项错误。当时,A、B光均发生全反射,光屏上只剩下1个反 射光斑,D项正确。,5.(2013四川理综,3,6分)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知() A.折射现象的出现说明光是纵波 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的 D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同,答案D折射是横波、纵波共有的现象,光是一种电磁波,而电磁波是横波,A错误;当光从光密介质

45、射向光疏介质而且入射角不小于临界角时,就只有反射光而无折射光,B错误;当入射角等于0时折射光与入射光传播方向相同,C错误;由惠更斯原理对折射的解释可知D正确。,6.(2013福建理综,14,6分)一束由红、紫两色光组成的复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是(),答案B光线通过玻璃三棱镜后应向底边偏折,可知C、D错误。光的频率越大,折射率越大,向底边偏折程度越大,光线在进入与射出两处都会发生不同程度的偏折,所以A错误、B正确。,7.(2013上海单科,3,2分)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的() A.传播速度不同

46、B.强度不同 C.振动方向不同D.频率不同,答案D白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光,而光的颜色由频率决定,不同单色光,频率不同,D正确。,8.(2011全国,16,6分)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是() A.紫光、黄光、蓝光和红光 B.紫光、蓝光、黄光和红光 C.红光、蓝光、黄光和紫光 D.红光、黄光、蓝光和紫光,答案B由选项知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红f黄f蓝f紫,故其折射率n红n黄n蓝n紫,因折射率大,光在折射时,偏折程度大,故太

47、阳光经水滴折射后,在水中传播,从上到下依次为红、黄、蓝、紫,再由光的反射定律,结合光路图可知其反射后从上到下顺序颠倒,因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光,B正确,A、C、D均错。,9.(2012全国,16,6分)(多选)在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光。为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有() A.改用红光作为入射光 B.改用蓝光作为入射光 C.增大双缝到屏的距离 D.增大双缝之间的距离,答案AC双缝干涉实验中,干涉条纹间距x=,要增大干涉条纹间距x,可以增大、l或 减小d,红黄,蓝黄,故A、C正确,B、D错误。,10.(2010全国,20,6分)频率不同的两束单色光1和

48、2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示。下列说法正确的是() A.单色光1的波长小于单色光2的波长 B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度 C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间 D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角,答案AD由图知单色光1偏折程度大,故单色光1的折射率较大,因而频率较大,波长较小,A项正确;由n=,则v=,单色光1的传播速度较小,B项错误;单色光1的传播距离小且速度也小, 因而无法比较两光在玻璃中传播的时间,C项错误;光从玻璃射入空气发生全反射的临界角的正弦值为sin C=,因n

49、1n2则C1C2,D项正确。,11.2010课标,34(1),5分如图,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AC边上,并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为(),A.B.C.D.,答案A在图中作出法线等辅助线,由1=45,2+C=,n=与n=,解得n=。,12.2013山东理综,37(2)如图所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率n=,AB=BC=8 cm,OA=2 cm,OAB=60。 求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向。 第一次的出射点距

50、Ccm。,答案见解析,解析设发生全反射的临界角为C,由折射定律得 sin C= 代入数据得 C=45 光路图如图所示,由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60,均发生全反射。设光线在CD边的入射角为,折射角为,由几何关系得=30,小于临界角,光线第一次射出棱镜是在CD边,由折射定律得 n= 代入数据得,=45 由于AO=2 cm,AB=BC=8 cm,由几何关系得 AE=BE=BF=CF=4 cm,所以CG=CF tan 30= cm,13.2014山东理综,38(2)如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB

51、边恰好发生全反射。已知=15,BC边长为2L,该介质的折射率为。求: ()入射角i; ()从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin 75=或tan 15=2-)。,答案()45()L,解析()根据全反射规律可知,光线在AB面上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得 sin C= 代入数据得 C=45 设光线在BC面上的折射角为r,由几何关系得 r=30 由折射定律得 n= 联立式,代入数据得 i=45,()在OPB中,根据正弦定理得 = 设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得 =vt v= 联立式,代入数据得 t=L,14.2013课标,34(2),9分

52、,0.511图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。 ()为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件; ()求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。,答案()sin i(),解析()设光线在端面AB上C点(见图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律有sin i=n sin r 设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为,为了使该光线可在此光导纤维中传播,应有 式中,是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足 n sin =1 由几何关系得 +r=90 由式得,sin

53、i ()光在玻璃丝中传播速度的大小为 v= 光速在玻璃丝轴线方向的分量为 vz=v sin 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为 T= 光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长,由式得 Tmax=,考查点全反射、光导纤维,思路点拨从AB端面射入的光线折射后射到光导纤维边界面上,其入射角必须大于临界角。 光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到另一端面所走路程最长,所用时间最长。,15.2013课标,34(2),10分,0.43如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30,B=60。一束平行于AC边的光线自AB边的P点

54、射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等, ()求三棱镜的折射率; ()在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程。(不考虑多次反射),答案()()没有光线透出;分析过程见解析,解析()光路图如图所示,图中N点为光线在AC边发生反射的入射点。设光线在P点的入射角为i、折射角为r,在M点的入射角为r、折射角依题意也为i,有 i=60 由折射定律有 sin i=n sin r n sin r=sin i 由式得 r=r OO为过M点的法线,C为直角,OOAC。由几何关系有,MNC=r 由反射定律可知 PNA=MNC 联立式得 PNA=r 由几何关

55、系得 r=30 联立式得 n= ()设在N点的入射角为i,由几何关系得 i=60 此三棱镜的全反射临界角满足 n sin C=1 由式得,iC 此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。,考查点光的折射、全反射,方法技巧考查几何光学时,要根据折射定律和反射定律正确画出光路图,找出几何关系。,16.2013江苏单科,12B(3)如图为单反照相机取景器的示意图,ABCDE为五棱镜的一个截面,ABBC。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,最后光线垂直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,解析由题

56、意知,光线经界面CD和界面EA两次反射后传播方向改变了90,光线在两界面上反射时入射角与反射角的和都为45,则对应的入射角为22.5,若此时恰好发生全反射,则折射率为最小值,即n=。,17.2012课标,34(2),9分一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。,答案,解析如图,考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有 n sin =sin 式中,n是玻璃的折射率,入射角等于,是折射角。 现假设A点是上表面面

57、积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在A点刚好发生全反射,故 A= 设线段OA在立方体上表面的投影长为RA,由几何关系有 sin A= 式中a为玻璃立方体的边长。由式得 RA= 由题给数据得 RA=,由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆,所求的镀膜面积S与玻璃立方体的表面积S之比为 = 由式得=,18.2011课标,34(2),9分一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心。一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出。已知光线在M点的入射角为30,MOA=60,NOB=30。求 ()光线在M点的折射角; ()透明物

58、体的折射率。,答案()15(),解析()如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线。,设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,OMQ=,PNF=。根据题意有 =30,由几何关系得,PNO=PQO=r,于是 +r=60 且+r= 由式得 r=15 ()根据折射率公式有 sin i=n sin r 由式得 n=,考点二电磁波、相对论 19.(2013四川理综,1,6分)下列关于电磁波的说法,正确的是() A.电磁波只能在真空中传播 B.电场随时间变化时一定产生电磁波 C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在,答案C

59、电磁波是电磁场这种物质在空间的传播,它既可在真空中传播,也可在介质中传播,A错误;当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场,稳定的磁场不能再产生电场,故也就不能形成电磁波,B错误;做变速运动的电荷产生变化的磁场,变化的磁场在其周围空间产生变化的电场电场、磁场交替产生,向外传播的过程就形成了电磁波,C正确。麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,D错误。,20.(2013浙江理综,14,6分)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射线波长相同,答案B电磁波、声波都能够传递信息,A项错误;手机通话时将人的声音转化为电信号并通过电磁波传递,B正确;医院“B超”的超声波属于声波,传播速度远小于光速,C错误;红外线与X射线相比频率低,波长长,D错误。,21.2013江苏单科,12B(2)如图所示,两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得