高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题17光电磁波与相对论含解析

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求专题17 光、电磁波与相对论第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查基本概念和基本规律。考纲要求（1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算（2）理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱；了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论命题规律（1）分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题。（2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题为主第二部分 知识背一背(1)折射现象折射定律：在光的折射现象中，光路是可逆的折射率：定义式：；计算公式：，因为vl)，内芯介质的折射率为kn。一束单色光从左侧端面的中心0点射入光纤，要使该光束以任意角度射入都能在内芯与外套的界面上发生全反射，求k的取值范围。【答案】【名师点睛】此题是对光的折射定律及全反射问题的考查；关键是能画出折射光路图，结合全反射公式及几何关系求解.【例8】如图所示，一个透明的圆柱横截面的半径为R，折射率是，AB是一条直径，现有一束平行光沿AB方向射入圆柱体。若有一条光线经折射后恰经过B点，求：AABAOARA（i）这条入射光线到AB的距离是多少？（ii）这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少？【答案】（i）；（ii）。第四部分 基础练+测1、【福建省三明市2016届普通高中毕业班5月质量检查理科综合】）下列说法正确的是。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）A.偏振光可以是横波，也可以是纵波B.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C.光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理D.X射线在磁场中能偏转穿透能力强，可用来进行人体透视E声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率【答案】BCE【解析】偏振是横波是特有现象，光的偏振现象说明光的横波，故A错误；照相机的镜头上的增透膜是光的干涉现象照相机的镜头呈现淡紫色，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色，因为这反射光中已经没有了绿光故，B正确；用光导纤维传播信号是利用了光的全反射，C正确；X射线穿透力较强，但它不带电，不能在磁场中偏转，故D错误；根据多普勒效应可知声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，E正确；【名师点睛】导纤维传播信号是利用光的全反射原理；光的偏振说明光的横波，反射光都是横波；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象；声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率2、【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】下列说法中正确的是A变化的电场一定能够在其周围空间产生变化的磁场从而形成电磁波B当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的波长大于声源发出的波长C相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关D泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相的拍摄利用了光的衍射原理【答案】C【解析】【名师点睛】周期性变化的电场一定能够在其周围空间产生周期性变化的磁场；根据多普勒效应分析波的频率的变化；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关；泊松亮斑是光的衍射现象，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理3、【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】如图所示，MM是空气与某种介质的界面，一条光线从空气射入介质的光路如图所示，那么根据该光路图做出下列判断中正确的是()A该介质的折射率为 B光在介质中的传播速度c(c真空中光速)C光线从介质射向空气时有可能发生全反射 D光线由介质射向空气时全反射的临界角大于45【答案】BCD【解析】4、【江西省赣州市厚德外国语学校2017届高三上学期第一次月考物理试题】一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的？（ ）【答案】B【解析】因a光的频率小于b光的频率，则a光的折射率小于b光的折射率，射入玻璃后a光的折射角较大；两种光从玻璃中岀射时应该平行射出，故选B.5、【陕西省西安中学2016届高三第一次仿真考试理科综合试题】如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行且足够大的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束光、，则（ ）A、光束仍为复色光，光束、为单色光，且三束光一定相互平行B、增大角且，光束、会靠近光束C、玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率D、减小角且，光束可能会由于全反射而从上表面消失E、光束比光束更容易发生明显衍射【答案】ABE【解析】所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束I是复色光，而光束、由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的根据光的可逆性，知两光速仍然平行射出，且光束、是单色光，故A正确；增大角且，即减小入射角，折射角随之减小，则光束、会靠近光束I，故B正确；由图知：光束进入玻璃砖时，光束的偏折程度大于比光束，根据折射定律可知，光束的折射率大于光束的折射率，故C错误；减小角且，复色光沿PO方向射入玻璃砖，经过反射时，在上表面的入射角等于光束进入玻璃砖时的折射角所以由光路可逆性原理可知，光束不会在上表面发生全反射，一定能从上表面射出，故D错误；光束的折射率大于光束，则光束的频率大于光束的频率，光束的波长小于光束的波长，所以光束的波动性强，比光束II更容易发生明显衍射，故E正确。【名师点睛】本题由于光线在玻璃中的折射率不同，可通过光的折射而产生了色散要掌握光的反射定律、折射定律和光的全反射条件，熟练运用光路性原理分析光路。6、【广东省湛江一中等“四校”2017届高三上学期第一次联考物理试题】(5分）下列说法中正确的是（填正确答案标号，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错一个扣3分，最低分为0分）A交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘B光在同一种介质中沿直线传播C用光导纤维束传输图象信息利用了光的全反射D让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹间距较大的是绿光E围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应【答案】ACD7、【天津市南开区2016届高三下学期第一次模拟考试理科综合】在水下同一深度有两个不同颜色的点光源P、Q，在水面上P光出射光的区域大于Q光出射光的区域，以下说法正确的是AP光对水的折射率小于Q光对水的折射率BP光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度CP光恰能使某金属发生光电效应，则Q光不能使该金属发生光电效应D用P和Q发出的光分别照射同一双缝干涉装置，P光条纹间距小于Q光条纹间距【答案】A【解析】【名师点睛】此题考查了光的折射定律、光电效应、双缝干涉等知识；要知道在同一深度两光源发光的水面区域不同，从而确定它们的折射率则可以假设P是红光，Q是紫光，所以利用红光 与紫光的特性做出判断.8、【四川省成都市第七中学、嘉祥外国语学校2016届高三第二次模拟考试理综】半径为R的半圆柱形介质截面如图3所示，O为圆心，AB为直径，Q是半圆O上的一点，QO垂直于AB。相互平行的同种单色光a和b从不同位置进入介质，光线a沿直线射向O点，在O点恰好发生全反射，光线b从Q点射入介质，入射角为45，b光经介质折射后交于直径AB上的P点，则P点距O点的距离为()来图3A. B. C. D. 【答案】A【解析】做折射光路如图所示：光线a在AB面上发生全反射，根据得，C=45，解得折射率n=2根据折射定律知，解得b光在半圆柱面上的折射角=30，设P点距O为x，根据几何关系知，解得故A正确，B、C、D错误故选A【名师点睛】本题是简单的几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角，根据折射定律求解9、【四川省绵阳南山中学2016届高三下学期“绵阳三诊”热身考试理科综合】半径为R的半圆柱形介质截面如图所示，O为圆心，AB为直径，Q是半圆O上的一点，QO垂直于AB。相互平行的同种单色光a和b从不同位置进入介质，光线a沿直线射向O点，在O点恰好发生全反射，光线b从Q点射入介质，入射角为45，b光经介质折射后交于直径AB上的P点，则P点距O点的距离为AR BR CR DR【答案】A【解析】【名师点睛】本题是简单的几何光学问题，其基础是作出光路图，根据几何知识确定入射角与折射角，根据折射定律求解。10、【河北省邯郸市第一中学2016届高三第十次研究性考试】如图所示，上、下表面平行的玻璃砖置于空气中，一束复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成两束单色光，下列说法中正确的是（ ）A、两束单色光相互平行B、光在玻璃中的传播速度大于光C、在玻璃中光全反射的临界角小于光D、用同一双缝干涉装置进行实验光的条纹间距小于光【答案】ACD【解析】【名师点睛】此题关键要理解玻璃砖的光学特性，知道光线通过平板玻璃后，其侧移与折射率有关，同样条件下折射率越大，侧移越大。11、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2016届高三下学期第二次模拟】如图所示，一束截面为圆形（半径为）的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区，屏幕S至球心距离为，不考虑光的干涉和衍射，试问：若玻璃半球对紫色光的折射率为，请你求出圆形亮区的半径。若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？【答案】（1）；（2）紫色【解析】（1）如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E到亮区中心G的距离就是所求最大半径设紫光临界角为C，由全反射的知识得：，又：，所以有。（2）紫色。当平行光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率的最大，则临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光线与屏幕的交点最远故圆形亮区的最外侧是紫光。【名师点睛】本题考查光的折射关键是作出光路图，根据几何知识求出入射角与折射角，知道折射率和临界角的关系，了解各种色光的波长和折射率的关系。12、【内蒙古杭锦后旗奋斗中学2017届高三上学期入学摸底考试理科综合】如图所示，直角棱镜ABC置于空气中，A=30，AB边长为2a。一束单色光从D点垂直于BC边射入棱镜，在AC边上的E点恰好发生一次全反射后，从AB边中点F处射出。已知真空中光速为c。求：棱镜的折射率n；单色光通过棱镜的时间t。ABC30FED【答案】CD13、【广西陆川县中学2017届高三8月月考理科综合物理试题】半径为R的半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，O为圆心，光线I沿半径方向从a点射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射，另一条光线II平行于光线I从最高点b射入玻璃砖后，在底边MN上的d点射出，若测得Od=，求该玻璃砖的折射率。【答案】【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题14、【兰州市第一中学2017届高三上学期期中考试】（10分）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，ABBC8 cm，OA2 cm，OAB60。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C多远。【答案】光线第一次从CD边射出与CD边成45斜向左下方 15、【河北省衡水中学2017届高三上学期期中考试】（6分）图示为用玻璃做成的一块棱镜的截面图，其中ABCD是矩形，OCD是半径为R的四分之一圆弧，圆心为O一条光线从AB面上的某点入射，入射角145，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点，光路图如图所示，求： 求该棱镜的折射率n； 求光线在该棱镜中传播的速度大小（已知光在空气中的传播速度c3.0108 m/s）【答案】108 m/s16、【内蒙古鄂尔多斯市一中2017届高三上学期第四次月考】（10分）如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO垂直于水平桌面位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO，夹角=60的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后