2020届高考物理一轮复习第15单元光学电磁波相对论课时作业.docx

光学 电磁波 相对论课时作业光的折射、全反射时间/40分钟1.(多选)一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的表面,如图K37-1所示.i代表入射角,则()图K37-1A.当入射角i=0时不会发生折射现象B.无论入射角i是多大,折射角r都不会超过45C.欲使折射角r=30,应以i=45的角度入射D.当入射角i=arctan时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直E.当入射角大于临界角时,会发生全反射2.(多选)如图K37-2所示是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直径,M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D点射出,出射光线平行于AB.已知ABD=30,光在真空中的传播速度为c,则()图K37-2A.此玻璃的折射率为B.光线从B到D需用时C.若增大ABD,光线不可能在DM段发生全反射现象D.若减小ABD,从AD段射出的光线均平行于ABE.若ABD=0,则光线从A点射出,传播方向不变,光的传播速度增大3.(多选)图K37-3所示为一直角三棱镜的横截面,bac=90,abc=60,一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜.已知棱镜材料的折射率n=,若不考虑原入射光在bc面上的反射光,则()图K37-3A.有光线从ab面射出B.有光线从ac面射出C.有光线从bc面射出,且与bc面斜交D.有光线从bc面射出,且与bc面垂直E.光线不可能从ab面射出,即在ab面发生全反射4.在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图K37-4所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时,应使()图K37-4A.P3只挡住P1的像B.P4只挡住P2的像C.P3同时挡住P1、P2的像5.“测定玻璃的折射率”实验中,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.图K37-5所示是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边.根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)图K37-56.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图K37-6所示.图K37-6(1)此玻璃的折射率计算式为n=(用图中的1、2表示).(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.7.一顶角为直角的玻璃砖,放在空气中,一光束射入玻璃砖的一个侧面BC,如图K37-7所示,然后投射到它的另一个侧面AB.(1)若该光束在玻璃砖中发生全反射的临界角为42,这束光线能否从侧面AB射出?(2)若光线能从侧面AB射出,则玻璃砖折射率应满足什么条件?图K37-78.半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图K37-8所示,O点为圆心,OO为直径MN的垂线,足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直.一束复色光沿半径方向且与OO成=30角射向O点,已知复色光中为折射率从n1=到n2=的光,因而光屏上出现了彩色光带.(1)求彩色光带的宽度.(2)当复色光入射角逐渐增大时,光屏上的彩色光带将变成一个光点,则角至少为多少?图K37-89.如图K37-9所示的直角三角形ABC是玻璃砖的横截面,BC长度为L,A=30,B=90,E为BC边的中点.一束平行于AB的光束从AC边上的某点射入玻璃砖,进入玻璃砖后,在BC边上的E点被反射,EF是其反射光线,且EF恰与AC平行.求:(1)玻璃砖的折射率;(2)从该光束射入玻璃砖开始计时,光束经BC边上的E点反射后,到紧接着的一次射出玻璃砖所需要的时间.图K37-910.如图K37-10所示,某种透明玻璃球的折射率为,一束足够强的细光束在过球心的平面内以45入射角由真空射入玻璃球,在玻璃球中发生多次反射,从各个方向观察玻璃球,能看到几束光线射出?其中最强的一束出射光与该细光束的夹角为多大?图K37-10课时作业(三十八)第38讲光的波动性电磁波相对论时间/40分钟1.(多选)关于电磁波的作用,下列说法正确的是()A.用红外线热像仪检测发热病人,利用了物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同B.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片,因为紫外线波长短,分辨率高C.红外遥感技术利用了红外线的显著热效应D.验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应E.阴极射线是一种频率极高的电磁波2.(多选)有关光纤及光纤通信的说法正确的是()A.光纤由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大B.光在光纤中传输利用了全反射的原理C.光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式,光波按其波长长短,依次可分为红外线、可见光和紫外线,但红外线和紫外线属不可见光,它们都不可用来传输信息D.光波和无线电波同属电磁波,光波的频率比无线电波的频率低,波长比无线电波的波长长,在真空中传播的速度大小都约为3.0108m/sE.光纤通信的主要优点是容量大,此外,光纤传输还有衰减小、抗干扰性强等优点3.(多选)下列说法正确的是()A.用光导纤维束传输图像和信息,利用了光的全反射原理B.紫外线比红外线更容易发生明显的衍射现象C.经过同一装置所得的干涉条纹,红光比绿光的条纹宽度大D.光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的E.光的偏振现象说明光是一种横波4.(多选)根据相对论原理,下列说法中正确的是()A.按照相对论来讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速cB.按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为E=mc2C.某个静止质量为m0的物体,相对它静止的观察者测其质量为m=m0,能量为E=E0=m0c2,称为静止能量,这表明任何静止质量不为零的物体都储存着巨大的能量D.按照相对论来讲,物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式5.(多选)关于振动和波动,下列说法不正确的是()A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象B.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可使景象更清晰C.无线电波的发射能力与频率有关,频率越高发射能力越弱D.一个单摆在海平面上的振动周期为T,那么将其放在某高山之巅,其振动周期一定变大E.根据单摆的周期公式T=2,在地面附近,如果l,则其周期T6.(多选)下列关于波的说法正确的有()A.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化B.光波从空气进入水中后,更容易发生明显的衍射现象C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D.机械波、电磁波都满足v=f,式中三个参量依次为波速、波长、频率E.电磁波具有偏振现象7.(多选)关于光在传播过程中所表现的现象,下列说法正确的是()A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象B.白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象C.涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色,说明增透膜增强了对淡紫色的透色程度D.夜间观看到天边星座的位置比实际位置偏高,这是光的折射现象E.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长,容易发生明显的衍射现象8.(多选)2018贵阳一中月考下列说法中不正确的是()A.赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实B.用单色平行光照射单缝,缝宽不变,光的波长越长,衍射现象越显著C.太阳光经过偏振片后,光强度减弱,且和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用衍射法检查平面的平整程度E.如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长大,这说明该星系正在远离我们而去9.(多选)中国的网络建设开始迈向5G时代,5G即第五代移动通信技术,采用33005000MHz频段,相比于现有的4G(即第四代移动通信技术,采用18802635MHz频段)技术而言,具有更大的优势.5G信号与4G信号相比,下列说法正确的是()A.5G信号比4G信号在真空中的传播速度快B.4G信号波动性更显著C.4G和5G信号都是纵波D.5G信号更容易发生明显衍射现象E.5G信号能量比4G信号能量更大10.(多选)利用图K38-1所示装置研究双缝干涉现象时,下列说法中正确的是()图K38-1A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变大C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变大D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变小11.(多选)如图K38-2所示,空间同一平面内有A、B、C三点,AB=5m,BC=4m,AC=3m.A、C两点处有完全相同的两波源做简谐运动,振动频率为1360Hz,波速为340m/s.下列说法正确的是()图K38-2A.B点的位移总是最大B.两列波的波长均为0.25mC.A、B间有12个振动加强点D.B、C间有8个振动减弱点E.振动减弱点的位移总是为零12.如图K38-3所示,A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样,其中图A是光的(选填“干涉”或“衍射”)图样.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径(选填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径.图K38-313.某同学用图K38-4甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验,他用带有游标卡尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离x.转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心,此时游标卡尺上的示数如图丙所示,再转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心,此时游标卡尺上的示数情况如图丁所示,则图丁的示数x2=mm.如果实验所用双缝之间的距离d=0.20mm,双缝到屏的距离L=60cm.根据以上数据可得出光的波长=nm.(保留1位小数)图K38-414.如图K38-5所示,在“杨氏双缝干涉”实验中,激光的波长为5.3010-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.9510-7m,则在这里出现的应是(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.3010-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将(选填“变大”“变小”或“不变”).图K38-515.小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验.单缝和平面镜的放置如图K38-6所示,白炽灯发出的光经滤光片成为波长为的单色光,照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹.小明测得单缝与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为D,则条纹间距x=.随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹.图K38-6课时作业(三十七)1.BCD解析 当入射角i=0时,光能从空气进入玻璃,故发生了折射现象,A错误;当入射角是90时,根据折射定律得n=,解得r=45,所以无论入射角i是多大,折射角r都不会超过45,B正确;欲使折射角r=30,根据折射定律得n=,解得i=45,故C正确;当i=arctan ,有tan i=,设入射角为i,折射角为r,根据折射定律得n=tan i,解得sin r=cos i,所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直,故D正确;光从空气射入玻璃不会发生全反射,E错误.2.ABE解析 由图可知,光线在D点的入射角为i=30,折射角为r=60,由折射率的定义得n=,故n=,A正确;光线在玻璃中的传播速度为v=c,由图可知BD=R,所以光线从B到D需用时t=,B正确;若增大ABD,则光线射向DM段时入射角增大,射向M点时入射角为45,而临界角满足sin C=sin 45,即光线可以在DM段发生全反射现象,C错误;要使出射光线平行于AB,则入射角必为30,D错误;入射角为0时,折射角为0,光沿直线传播,传播速度增大,E正确.3.BDE解析 由棱镜材料的折射率n=可知,全反射临界角为45,平行细光束在ab面上入射角为60,大于临界角,发生全反射,反射光在ac面上入射角为30,小于临界角,既有反射又有折射,光线在bc面上垂直射出,光路图如图所示,故B、D、E正确.4.C解析 由测定玻璃的折射率的实验过程可知,P3应挡住P1和P2的像,P4应挡住P2、P1的像和P3,以此来确定经过P1和P2的光线透过玻璃砖后的折射光线.5.挡住A、B的像及C1.8(1.61.9均可)解析 “测定玻璃的折射率”实验是利用大头针得到入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的A、B的像来确定C,同样插入大头针D同时挡住A、B的像及C,C和D确定了出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线FG,连接OO,以O点为圆心画圆(圆未画出),分别交AB、OO于E、Q两点,分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ并用毫米刻度尺测其长度,如图所示,根据n=,可得n=1.8.6.(1)(2)大解析 (1)据题意可知,入射角为(90-1),折射角为(90-2),则玻璃的折射率为n=.(2)玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确,故应选用宽度大的玻璃砖来测量.7.(1)不能(2)n解析 (1)光路图如图所示,由于临界角C=42,无论从侧面BC入射的入射角1多大,均有折射角248,即入射角1C,发生全反射,故不能从侧面AB射出.(2)因2总小于临界角,要在AB面能射出,1也应小于临界角.即2C且1=(90-2)45.这就要求玻璃折射率n满足=sin Csin 45=,解得n.8.(1)R(2)45解析 (1)由折射定律得=解得1=45,2=60故彩色光带的宽度为x=Rtan 45-Rtan 30=R.(2)当所有光线均发生全反射时,光屏上的光带消失,反射光束将在PN上形成一个光点,则折射率为n1的单色光在玻璃砖的表面上恰好发生全反射时角最小,有sin C=则入射角min=C=45.9.(1)(2)解析 (1)作出光路图,光线在AC边的入射角为60,折射角为30,根据折射定律得玻璃砖的折射率n=.(2)因为发生全反射的临界角C满足sin C=所以光线在F点发生全反射,在E、H点不发生全反射.作出光束经BC面反射后的光路图如图所示因光在介质中的传播速度v=故时间t=.10.三束30解析 光射入玻璃球的光路图如图所示,1=45,由折射定律得n=,解得 2=30光在球面上同时发生折射和反射,且在玻璃球内3次反射后光路重复,所以从玻璃球射出的光线有三束,如图所示.第一次出射光线最强,设它与入射光线夹角为.由折射定律得=由几何关系得2=2=30解得1=45由几何关系得=(1-2)+(1-2)=30.课时作业(三十八)1.ABD解析 物体的温度越高,它辐射的红外线越强,波长越短,红外线热像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人,选项A正确;因为紫外线波长短,用紫外线拍摄指纹照片,分辨率高,选项B正确;红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接收的物体发射的红外线探知物体的特征,选项C错误;紫外线具有荧光效应,可使钞票上的荧光物质发光,选项D正确;阴极射线实际是高速电子流,E错误.2.ABE解析 发生全反射的条件是光必须从光密介质射入光疏介质,即从折射率大的介质射入折射率小的介质,且入射角大于临界角,当内芯的折射率比外套的折射率大时,光在界面上才能发生全反射,选项A、B正确;只要是光波,就能够在光导纤维中传播,不管是可见光还是不可见光,都可以用来传输信息,选项C错误;光波的频率比无线电波的频率高,波长比无线电波的波长短,选项D错误;光纤通信的优点有容量大、衰减小、抗干扰性强等,选项E正确.3.ACE解析 用光导纤维束传输图像和信息,利用了光的全反射原理,A正确;紫外线的频率比红外线的大,故波长比红外线的小,所以二者相比,红外线更容易发生明显的衍射现象,B错误;根据干涉条纹间距公式x=知,波长越长,条纹间距越大,因为红光的波长大于绿光的波长,所以经过同一装置所得的干涉条纹,红光比绿光的条纹宽度大,C正确;光的折射、干涉都能引起光的色散,D错误;偏振是横波特有的,光的偏振现象说明光是横波,E正确.4.ABC解析 按照相对论的结论m=,这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大,并随着速度趋于光速而无限增大,一个真实的物体,其质量是确定值、有限大的,所以按照相对论来讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c,A正确;质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出,B正确;根据质能方程E=mc2的意义知,C正确;按照狭义相对论的基本假设,物理规律在一切惯性参考系中都是相同的,D错误.5.ACE解析 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象,选项A错误;在照相机镜头前装上一个偏振滤光片,利用了光的偏振原理,当偏振片的方向与偏振光的方向平行时,允许偏振光通过,当它们相互垂直时,偏振光不能通过,在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可以减弱反射光,使照片清楚,选项B正确;无线电波的发射能力与频率有关,频率越高发射能力越强,选项C错误;单摆的周期公式T=2,当其放在某高山之巅时,因重力加速度变小,故其振动周期一定变大,选项D正确;根据单摆的周期公式T=2,在地面附近,如果L,则重力加速度变化,故选项E错误.6.ADE解析 波在传播过程中波速和波长会变化,始终不变的量是频率,A正确;光从空气进入水中后,波长减小,更不容易发生明显的衍射现象,B错误;根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的波信号的频率升高,C错误;公式v=f适用于任何波,D正确;电磁波是横波,横波具有偏振现象,E正确.7.BDE解析 雨后天空出现的彩虹是光的折射现象,故A错误;白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是由于不同色光折射率不同而产生的色散现象,故B正确;照相机镜头所涂增透膜的厚度是绿光在薄膜中的波长的,从薄膜前、后表面反射的绿光发生干涉相互抵消,即大部分通过增透膜和镜头,红色和紫色光反射后则不发生干涉,所以人眼看到镜头呈淡紫色,故C错误;夜间观看到天边星座的位置比实际位置高,这是光的折射现象,故D正确;波长越长,越容易发生明显的衍射现象,利用红外线进行遥感是因为红外线的波长大,容易发生明显的衍射现象,故E正确.8.ACD解析 麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹用实验加以证实,故A错误;用单色平行光照射单缝,缝宽不变,光的波长越长,则衍射现象越显著,故B正确;太阳光中的可见光是电磁波的一种,电磁波的速度等于光速,医院“B超”中的超声波属于机械波,传播速度不同,故C错误;磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以利用光的干涉,依据光程差是半个波长的奇数倍时,振动减弱,而光程差是半个波长的偶数倍时,振动加强,从而检查平面的平整程度,故D错误;根据多普勒效应可知,来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长大,由c=f知接收到的波的频率变小,说明该星系正在远离我们而去,故E正确.9.BE解析 任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,故A错误;4G信号频率较低,波动性更显著,故B正确;电磁波均为横波,故C错误;因5G信号的频率高,则波长小,故4G信号更容易发生明显的衍射现象,故D错误;5G信号的频率更高,所以能量更大,故E正确.10.ABD 解析 由条纹间距公式x=,d指双缝间距离,l指双缝到屏的距离,可知只增大,x变大;只增大d,x变小;只减小l,x变小;x与单