高考物理一轮复习 专题十四 光学、电磁波及相对论课件.ppt

专题十四光学 电磁波及相对论 高考物理 江苏专用 考点一光学1 2018江苏单科 12b 2 两束单色光a b的波长分别为 a b 且 a b 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实验时 可以观察到 选填 a 或 b 产生的条纹间距较大 五年高考 a组自主命题 江苏卷题组 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sinc 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 2 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两点光的强度变化情况是 a a b均不变b a b均有变化c a不变 b有变化d a有变化 b不变 2 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 如图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 解析 1 白炽灯光经过偏振片p后成为完全偏振光 旋转p时p q间偏振光的振动方向改变 但光的强度不变 b d错误 由于偏振片q的透振方向不变 故旋转p时q右侧的偏振光强度发生周期性变化 故a错误 c正确 2 大头针a b确定的是入射光线的方位 大头针c d确定的是与之对应的出射光线的方位 故达到目的时四个大头针位于同一光路上 d能挡住c及a b的像 连接ab cd并延长分别与a a 相交于e f两点 再连接ef即可得到与入射光线ab对应的折射光线 过e点作a的垂线 则ab ef与垂线间的夹角即入射角及对应的折射角 答案 1 c 2 挡住c及a b的像1 8 1 6 1 9都算对 方法一用量角器测出入射角i及折射角r 查正弦表由n sini sinr可得折射率 方法二以e点为圆心适当长度为半径作圆 设圆与ab ef相交于g h 过g h作法线的垂线gi与hj 用刻度尺测出与的长度 则n 3 2011江苏单科 12b 2 一束光从空气射向折射率为的某种介质 若反射光线与折射光线垂直 则入射角为 真空中的光速为c 则光在该介质中的传播速度为 答案60 c 解析设入射角为 则折射角为90 由折射定律可知 故 60 由n 得v c 4 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 解析由几何关系sini 解得i 45 则由折射定律 n 解得 30 且i 解得 30 答案见解析 友情提醒对折射率的理解注意 折射率n 中 入射角i是光在真空或空气中的入射角度 5 2016江苏单科 12b 2 3 2 杨氏干涉实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 它们发出的光波满足干涉的必要条件 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 如果放置光屏 在 选填 a b 或 c 点会出现暗条纹 3 在上述杨氏干涉实验中 若单色光的波长 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 答案 2 频率c 3 1 178 10 2m 解析 2 只有频率相同的两列波相遇时才可能发生干涉 在相遇区域内 某时刻波峰与波峰相遇处 波谷与波谷相遇处是振动加强点 而波峰与波谷相遇处才是振动减弱点 故a b两点位于亮条纹上 c点处于暗条纹上 3 相邻亮条纹的中心间距 x 第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距l 10 x代入数据得l 1 178 10 2m 考查点本题考查了相对论中光速不变原理 长度与速度的关系 波的叠加原理 波峰与波谷 杨氏干涉实验的原理等知识 属于中等难度题 知识链接两列频率相同的波叠加时 波峰与波峰或波谷与波谷叠加的区域振动加强 波峰与波谷叠加的区域振动减弱 而且加强的区域始终是加强的 减弱的区域始终减弱 6 2015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 答案 或1 5 解析设折射角为 由折射定律有sin30 nsin 由几何关系知sin 且op 代入数据解得n 或n 1 5 考查点本题考查光的折射定律 折射率等知识 属于中等难度题 解题关键解决几何光学题的关键是画好光路图 找准入射角和折射角 充分利用平面几何的知识找关系 7 2014江苏单科 12b 3 morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒 这是因为光照射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所示 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 答案见解析 解析设光在鳞片中的折射角为 由折射定律有sini nsin 在鳞片中传播的路程l1 传播速度v 传播时间t1 解得t1 同理 在空气中的传播时间t2 则t t1 t2 考查点本题考查光的折射定律 光速与折射率的关系等知识 属于较难题 知识拓展蝴蝶翅膀在阳光的照射下之所以呈现出五彩缤纷的光芒 是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉 8 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 解析由题意知 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 答案 考查点本题考查光的折射和全反射 折射率等知识 对考生的分析推理能力有较高要求 属于中等难度题 解题关键解答本题的关键 首先是画好光路图 如图所示 其次是列出2 2 90 并由题中 两次反射的入射角相等 的条件求出 1 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b 黄光c 绿光d 紫光 b组统一命题 省 区 市 卷题组 答案d本题考查光的折射 色散 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 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本题考查薄膜干涉 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 在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 2015课标 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 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 c不正确 根据n 知va vb 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 知识归纳单色光的相关物理量 其他条件相同 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 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点射出时的折射角大于60 答案大于 5 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点的入射光的偏角 为实现上述光路 棱镜折射率的取值应在什么范围 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sini1 nsinr1 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nsini3 sinr3 答案 60 n 2 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 r1 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nsini2 nsinc nsini3 式中c是全反射临界角 满足nsinc 1 由 式知 棱镜的折射率n的取值范围应为 n 2 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 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 2cm ef 1cm 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o d 则 odn 为o点发出的光线在d点的入射角 设该光线在d点的折射角为 如图所示 根据折射定律有nsin 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 oesin eof 由 式和题给条件得oe 2cm 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 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 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sini nsinr 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sini 式中l是入射光线与oc的距离 由 式和题给数据得sinr 由 式和题给数据得n 1 43 8 2017课标 34 15分 1 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 2 一直桶状容器的高为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 acd 2 1 55 解析 1 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 2 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nsini1 sinr1 nsini2 sinr2 由题意知r1 r2 90 联立 式得n2 由几何关系可知sini1 sini2 联立 式得n 1 55 解题关键 1 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 正确画出光路图 由数学知识找出相关角的关系 9 2016课标 34 2 10分 如图 在注满水的游泳池的池底有一点光源a 它到池边的水平距离为3 0m 从点光源a射向池边的光线ab与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角 水的折射率为 求池内的水深 一救生员坐在离池边不远处的高凳上 他的眼睛到池面的高度为2 0m 当他看到正前下方的点光源a时 他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45 求救生员的眼睛到池边的水平距离 结果保留1位有效数字 答案 2 6m 0 7m 解析 如图 设到达池边的光线的入射角为i 依题意 水的折射率n 光线的折射角 90 由折射定律有nsini sin 由几何关系有sini 式中 l 3m h是池内水的深度 联立 式并代入题给数据得h m 2 6m 设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x 依题意 救生员的视线与竖直方向的夹角为 45 由折射定律有nsini sin 式中 i 是光线在水面的入射角 设池底点光源a到水面入射点的水平距离为a 由几何关系有sini x l a h 式中h 2m 联立 式得x m 0 7m 1 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 c组教师专用题组 答案d本题考查色散 全反射 偏振 光电效应 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 a b 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 2 2016四川理综 5 6分 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n 如图甲所示 o是圆心 mn是法线 ao bo分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径 该同学测得多组入射角i和折射角r 作出sini sinr图像如图乙所示 则 a 光由a经o到b n 1 5b 光由b经o到a n 1 5c 光由a经o到b n 0 67d 光由b经o到a n 0 67 答案b图像斜率k 1 故光从光密介质射入 从光疏介质射出 其折射率n 1 5 故b选项正确 3 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 cc 光第一次射出玻璃砖的折射角为60 d 玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化 答案c由sinc 知该玻璃的临界角c 45 a错误 光在玻璃砖中的传播速度为v c b错误 如图 sini 由折射定律有sinr nsini 故r 60 c正确 由sinc 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 评析本题以半圆形玻璃砖为载体考查了光的折射 全反射及光在介质中的传播速度 几何条件给定较为隐蔽 较好地考查了作图能力 难度中等偏易 4 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 a b na b na nb 答案b由图可知b光偏折程度大 则na b b项正确 5 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nb na a错误 由sinc 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 6 2014北京理综 20 6分 以往 已知材料的折射率都为正值 n 0 现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料 其折射率可以为负值 n 0 称为负折射率材料 位于空气中的这类材料 入射角i与折射角r依然满足 n 但是折射线与入射线位于法线的同一侧 此时折射角取负值 现空气中有一上下表面平行的负折射率材料 一束电磁波从其上表面射入 下表面射出 若该材料对此电磁波的折射率n 1 正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是 答案b折射线与入射线应位于法线的同一侧 故选项a d错误 因为材料折射率n 1 电磁波由空气进入介质时 sin sin 得 则c项错 故正确选项为b 7 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589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 a 2 06 10 7mb 2 06 10 4mc 1 68 10 4md 1 68 10 3m 答案c由 x 可得双缝间距d m 1 68 10 4m 选项c正确 8 2014课标 34 2 9分 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 rsin 由对称性可知 若光线都能从上表面射出 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 考点二电磁波相对论a组自主命题 江苏卷题组1 2016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c 答案b飞船上的观测者相对飞船是静止的 测得飞船长度为静止长度30m a错误 地球上的观测者相对飞船的速度为0 6c 测得飞船的长度l l0 0 8l0 24m b正确 由光速不变原理知 c d皆错误 2 2011江苏单科 12b 1 如图所示 沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔a b和c 假想有一列车沿ac方向以接近光速行驶 当铁塔b发出一个闪光 列车上的观测者测得a c两铁塔被照亮的顺序是 a 同时被照亮b a先被照亮c c先被照亮d 无法判断 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 0 108m 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 4 2017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 答案ac由狭义相对论的 钟慢效应 原理可知 飞船上的人观测到地球上的钟较慢 地球上的人观测到飞船上的钟较慢 故a c正确 b d错误 知识链接钟慢效应某两个事件在不同参考系中的时间间隔 t 5 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 解析从飞船a测量时飞船b是静止的 从地面上测量时两飞船都是运动的 由相对论的 尺缩效应 知运动长度要缩短 故从地面测得的飞船间距小 由光速不变原理知光信号的传播速度与参考系是无关的 故a测得该信号的速度仍为光速c 1 2016北京理综 14 6分 下列说法正确的是 a 电磁波在真空中以光速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 b组统一命题 省 区 市 卷题组 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 知识归纳要把电磁波与机械波的共同点和不同点比较清楚 2 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1 10m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 3 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3 108m s 与频率无关 选项a正确 由麦克斯韦电磁场理论可知 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 4 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500m 有效提高了人类观测宇宙的精度和范围 a 设直径为100m的望远镜能够接收到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100m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 25p1b 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 直径为100m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 1 2015浙江自选 13 1 4分 以下说法正确的是 a 真空中蓝光的波长比红光的波长长b 天空中的彩虹是由光干涉形成的c 光纤通信利用了光的全反射原理d 机械波在不同介质中传播 波长保持不变 c组教师专用题组 答案c蓝光的频率大于红光的频率 在真空中光的传播速度相等 由 v f 可得蓝光的波长小于红光的波长 选项a错 天空中的彩虹是由光的折射形成的 选项b错 光纤通信利用了光的全反射原理 选项c正确 机械波在不同介质中传播 频率保持不变 波长发生变化 选项d错误 2 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 考点一光学1 2018江苏苏州摸底 12b 1 如图所示 两束单色光a b从水面下射向a点 光线经折射后合成一束光c 则下列说法不正确的是 a 用同一双缝干涉实验装置分别以a b光做实验 a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距b a光比b光更容易发生衍射现象c 在水中a光的速度比b光的速度小d 在水中a光的临界角大于b光的临界角 三年模拟 a组2016 2018年高考模拟 基础题组 答案c根据题给的光路图可知 a光的折射率较小 b光的折射率较大 根据n 可知 在水中a光的速度比b光的速度大 选项c错误 根据折射率大的 光的频率较大 波长较短可知 a光的波长较长 a光比b光更容易发生衍射现象 选项b正确 由双缝干涉条纹间距公式 x 可知 在同一装置中波长较长的单色光a的干涉条纹间距较大 选项a正确 由全反射临界角公式sinc 可知 在水中a光的临界角大于b光的临界角 选项d正确 2 2016江苏南通一模 12b 1 下列说法中正确的是 a 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验 蓝光的条纹间距宽b 光纤通信利用了全反射的原理c 肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的d 动车组高速行驶时 在地面上测得车厢的长度明显变短 答案b双缝干涉条纹的间距 x 红光的波长长 在同一装置中条纹间距宽 a错 光纤通信是利用激光在光纤管中的全反射传递信息的 b正确 肥皂泡呈现彩色条纹是光的薄膜干涉形成的 c错 动车组的速度远小于光速 相对论效应极不明显 故d错 3 2018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 答案ad双缝干涉图样是明暗相间的干涉条纹 所有条纹宽度相同且等距 照射光的波长越长 条纹间距越大 红光的波长大于紫光 故a为红光的干涉条纹 单缝衍射条纹中间明亮且宽大 越向两侧宽度越小且越暗 而波长越长 中央亮条纹越宽 故d为红光的单缝衍射图样 知识链接双缝干涉条纹间距 x l d一定时 越大 x越大 4 2018江苏如皋调研 12b 1 多选 在研究材料a的热膨胀特性时 可采用如图所示的干涉实验法 a的上表面是一光滑平面 在a的上方放一个透明的平行板b b与a上表面平行 在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜 现在用波长为 的单色光垂直照射 同时对a缓慢加热 在b上方观察到b板的亮度发生周期性变化 当温度为t1时最亮 然后亮度逐渐减弱至最暗 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d 温度从t1升至t2过程中 a的高度增加 答案bd出现最亮时 是b下表面反射光与a上表面反射光发生干涉 叠加后加强 故a错 b对 当路程差 即空气薄膜厚度的2倍 等于半波长的偶数倍时 出现亮条纹 由此可知 由最亮再次变到最亮时 路程差应减小 则a的高度增加 故c错 d对 知识链接本题属于薄膜干涉 当光的路程差等于半波长的偶数倍时 出现亮条纹 路程差为半波长的奇数倍时 出现暗条纹 5 2017浙江名校协作体联考 15 多选 某大学研制出了正六棱柱 隐形衣 有同学将正六棱柱放进装满水的透明鱼缸 向着棱的方向看 可以看到鱼缸另一侧大学的校徽 用一支铅笔穿过正六棱柱中心轴线的孔洞 再向着棱的方向观察 铅笔插进孔洞的那段消失不见了 如图甲所示 图乙为光路说明图 关于此实验说法正确的是 甲乙a 隐形的原理是光发生了全反射b 光由水进入该介质 折射角大于入射角 c 隐形的原理是光被玻璃吸收了d 光在该介质中传播的速度大于水中速度 答案bd根据光路图判断水和该介质的折射率的大小情况 隐形的原理是光的折射现象 发生折射的光线绕过了铅笔 选项a c错误 由光路图可知 光由水进入该介质时 折射角大于入射角 选项b正确 该介质相对于水是光疏介质 光在光疏介质中传播速度快 选项d正确 考查点本题考查光折射的知识和考生的分析能力 为中等难度题 温馨提示隐形的原理是光的折射现象 光在光疏介质中传播速度快 6 2018江苏苏锡常镇一模联考 12b 3 两束平行的细激光束 垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上 如图所示 已知其中一条光线沿直线穿过玻璃 它的入射点是o 另一条光线的入射点为a 穿过玻璃后两条光线交于p点 已知玻璃截面的圆半径为r oa r 2 op r 光在真空中传播的速度为c 求 玻璃材料的折射率 入射点为a的激光在玻璃中传播的时间 答案 解析 光路图如图所示 过a点的光线在半圆面上的入射点为b 入射角为 1 30 op r由几何关系 余弦定理 可知bp r 则折射角 2 60 由折射定律可得玻璃的折射率为n 光在玻璃中的传播速度v 时间t 7 2017江苏三市二联 12b 3 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 求玻璃球的折射率 在b点是否有光线折射出玻璃球 请写出证明过程 答案 见解析 解析 由几何知识可知 在a点的折射角为30 由折射定律得 n 设临界角为c 由sinc 得sinc 所以c 30 在b点的入射角为30 小于临界角 即在b点会发生折射 有折射光线射出 友情提醒折射率n 中的i一定是光在空气 真空 中传播方向与法线的夹角 方法指导 作光路图 由几何知识知光线在a点的折射角 由折射定律n 求折射率 由临界角公式sinc 求临界角c 考点二电磁波相对论1 2018江苏淮安调研 12b 1 据报道 欧洲大型强子对撞机 lhc 已于2008年9月10日开启 并加速了第一批质子 该对撞机 开足马力 后能把数以百万计的粒子加速至光速的99 9 粒子流每秒可在隧道内狂飙11245圈 单束粒子的能量可达7万亿电子伏特 下列说法正确的是 a 如果继续对粒子进行加速 粒子的速度将能够达到光速b 如果继续对粒子进行加速 粒子的速度将能够超过光速c 粒子高速运动时的质量将大于静止时的质量d 粒子高速运动时的质量将小于静止时的质量 答案c根据公式m 可知高速运动的物体的质量m大于其静止时的质量m0 所以c正确 d错误 粒子速度越大 质量越大 若达到光速 则质量会无限大 因此不能加速到光速 更不能超过光速 a b错误 2 2016苏北三市三模 12b 1 下列说法正确的是 a 机械波能发生多普勒效应 电磁波则不能b 全息照片利用了激光平行度好的特点c 考虑相对论效应 沿杆方向高速运动的杆长度比静止时短d 在双缝干涉实验中 若仅将入射光由绿光改为红光 则相邻干涉条纹间距变窄 答案c所有波都能发生多普勒效应 故a错 全息照片利用了激光的相干性好的特点 故b错 c项所述为相对论的 尺缩效应 正确 由 x 和红光波长更长可知d错 3 2018江苏南通一模 12b 1 多选 下列说法中符合实际的有 a 电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机b 根据多普勒效应可以算出宇宙中的星球靠近或远离地球的速度c 可见光和医院 b超 中的超声波在空气中的传播速度相同d 电磁波和声波均能产生干涉 衍射 反射和折射现象 答案bd常用红外线做脉冲信号来遥控电视 故a错误 可见光在空气中传播的速度约为光速 超声波在空气中的传播速度是声速 二者是不相等的 故c错误 4 2018江苏南通如皋调研 12c 2 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经过地球 地球上的观测者测得该飞船的长度 选填 小于 等于 或 大于 30m 飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度 选填 小于 等于 或 大于 c 答案小于等于 解析由狭义相对论可知 地球上的观测者测得飞船的长度l l0 把v 0 6c代入解得l 24m 30m 由狭义相对论可知 相对于不同的参考系 光速不变 5 2016江苏南京 盐城二模 12b 2 如图a所示 竖直墙上挂着一面时钟 地面上静止的观察者a观察到钟的面积为s 另一观察者b以0 8c c为光速 平行y轴正方向运动 观察到钟的面积为s 则ss 选填 大于 等于 或 小于 时钟与观察者有不同相对速度的情况下 时钟的频率也是不同的 它们之间的关系如图b所示 a观察者观察到时钟的周期是2 0s 则b观察者观察到时钟的周期约为s 解析根据相对论的尺缩效应 高速运动的观察者的测量尺寸小于静止观测者的测量尺寸 由图b可以看出 观察者的速度为0 8c时观察到时钟的频率为0 3hz 则周期t 3 3s 答案大于3 3 考查点本题考查相对论的尺缩效应 钟慢效应 周期与频率的关系等知识 属于容易题 学习指导相对论的理解很难 学习过程中不必耗时费力地挖得太深 但一定要掌握相对论的几个基本原理 1 2018江苏宿迁月考 12b 1 抽制细丝时可用激光监控其粗细 如图所示 激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度窄缝的规律相同 则下列描述正确的是 这是利用光的干涉现象 这是利用光的衍射现象 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变粗了 如果屏上条纹变宽 表明抽制的丝变细了a b c d b组2016 2018年高考模拟 综合题组 时间 20分钟分值 40分 一 选择题 每题3分 共9分 答案b题述现象符合光的衍射现象 故 正确 由衍射产生的条件 可知丝越细 即障碍物尺寸越小 衍射现象越明显 故 也正确 选项b正确 解题思路本题的监控原理是利用光的衍射现象 根据衍射产生的条件分析 2 2018江苏徐州月考 两束平行的光斜射到平行玻璃砖 经玻璃砖折射后如图所示 则关于这两束光的说法中正确的是 a 玻璃对a光的折射率比玻璃对b光的折射率小b a光在水中的传播速度比b光在水中的传播速度小c 从玻璃砖下表面射出的两束光可能不平行d 若分别用这两束光用同一装置做双缝干涉实验 则a光在光屏上形成的条纹间距大 答案ba光与b光的入射角相同 但a光的折射角较小 玻璃对故a光的折射率比对b光的折射率大 a光频率大 a光在水中的传播速度比b光在水中的传播速度小 选项a错误 b正确 从玻璃砖下表面射出的两束光平行 选项c错误 a光的波长 小 由 x 可知 若分别用这两束光用同一装置做双缝干涉实验 则a光在光屏上形成的条纹间距小 选项d错误 3 2018江苏南通期中 12b 1 如图是一段拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品 呈圆台形 一单色光射到上边界o点并射出光纤 进入真空中时 入射角为30 折射角为53 sin53 0 8 则 a 此光纤的折射率为0 625b 该单色光在光纤中的传播速度为1 875 108m sc 减小单色光在o点的入射角可以提高光能传输效率d 同一单色光在此光纤内的全反射临界角比在圆柱形光纤中大 答案b此光纤的折射率n 1 6 a错误 光在介质中的速度大小为v 1 875 108m s b对 如果要提高光的传输效率 就要减弱光的折射光 应增大单色光在o点的入射角 c错误 全