【状元之路】2011高考物理一轮复习 第二章　光学　电磁波　相对论（有解析）新人教版

第二章第二章 光学光学 电磁波电磁波 相对论相对论 一 选择题 每小题 4 分 共 40 分 1 2007 高考上海卷 光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹 衍射条纹的 图样与障碍物的形状相对应 这一现象说明 A 光是电磁波 B 光具有波动性 C 光可以携带信息 D 光具有波粒二象性 解析 衍射现象说明光具有波动性 利用衍射条纹的图样与障碍物的形状对应 可以 让光携带不同的信息 答案 BC 2 空气中两条光线 a 和 b 从方框左侧入射 分别从方框下方和上方射出 其框外光线 如图 2 1 所示 方框内有两个折射率 n 1 5 的玻璃全反射棱镜 图 2 2 给出了两棱镜四 种放置方式的示意图 其中能产生图 2 1 效果的是 图 2 2 解析 从光线的出射方向可以看出 a 光线垂直下框射出 b 光线垂直上框射出 只 有 B 图能满足上述情况 答案 B 3 在完全透明的水下某深处 放一点光源 在水面上可见到一个圆形透光平面 如果 透光圆面的半径正在匀速增大 则光源正在 A 匀加速上升 B 匀加速下沉 C 匀速上升 D 匀速下沉 解析 因为发生全反射 所以圆形透光面半径 r dtan r 是匀速变大的 则 d 也是匀 速变大的 故光源是在匀速下沉 选项 D 是正确的 答案 D 4 以下关于光的说法正确的是 A 光纤通信利用了全反射的原理 B 无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照射时发生了薄膜干涉 C 人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样 D 麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在 答案 ABC 5 绿光在水中的波长和紫光在真空中的波长相等 已知水对该绿光的折射率是 4 3 则下列说法中正确的是 A 水对这种紫光的折射率应略小于 4 3 B 绿光与紫光在真空中的波长之比是 3 4 C 绿光与紫光的频率之比是 3 4 D 绿光在真空中的传播速度大于紫光在真空中的传播速度 解析 根据光在介质中的波速与频率的关系 v f 结合折射率 n 代入数据计算 c v 得 绿光与紫光的频率之比是 3 4 所以选项 C 是正确的 其余的 A B D 三个选项都 是错误的 答案 C 6 自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理 它虽然本身不发光 但在夜间骑行时 从 后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后 会有较强的光被反射回去 使汽车司机注意到前 面有自行车 尾灯由透明介质制成 其外形如图 2 3 所示 下面说法正确的是 A 汽车灯光从左面射过来 在尾灯的左表面发生全反射 B 汽车灯光从左面射过来 在尾灯的右表面发生全反射 C 汽车灯光从右面射过来 在尾灯的左表面发生全反射 D 汽车灯光从右面射过来 在尾灯的右表面发生全反射 图 2 4 解析 我们从题图中取一个凸起并作出一条光路如图 2 4 所示 由图可知 每一部分相当于一块全反射棱镜 要想让司机看到 光 要沿入射的反方向射出 因此光只 能从右侧 直边 射入 经过尾灯左表面反射回去 故选项 C 正确 A B D 错误 答案 C 7 某电路中电场随时间变化的图象如图 2 5 所示 能发射电磁波的电场是 来 图 2 5 解析 图 A 中电场不随时间变化 不会产生磁场 图 B 和 C 中电场都随时间做均匀 的变化 只能在周围产生稳定的磁场 也不会产生和发射电磁波 图 D 中电场随时间做不 均匀的变化 能在周围空间产生变化的磁场 而该磁场的变化也是不均匀的 又能产生变 化的电场 从而交织成一个不可分割的统一体 即形成电磁场 才能发射电磁波 答案 D 8 如图 2 6 所示 有一光束以与界面成 45 入射到半径为 R 的半玻璃球的球心 O 点处 折射光束与界面夹角为 60 现让光线向界面方向偏转 同时旋转半玻璃球且保持半玻璃球 上表面始终水平 则出射光线照亮玻璃球的最大截面积是 A B C D R2 2 R2 2 2 R2 2 3 R2 2 解析 当光束以 45 角入射时 折射角为 30 n 光线向界面靠近 当入 sin45 sin30 2 射角等于 90 时 折射光线照亮玻璃球的截面积最大 此时折射角 45 被照亮的截面 半径 r Rsin45 R 被照亮的最大截面积 S r2 故 B 选项正确 答案 B 2 2 R2 2 9 MN 是空气与某种液体的分界面 一束红光由空气射到分界面 一部分光线被反射 一部分光线进入液体中 当入射角是 45 时 折射角为 30 如图 2 7 所示 以下判断正 确的是 A 反射光线与折射光线的夹角为 90 B 该液体对红光全反射的临界角为 60 C 在该液体中 红光的传播速度比紫光大 D 当紫光以同样的入射角从空气射到分 界面 折射角也是 30 解析 由反射定律知 反射角等于 45 可知反射光线与折射光线的夹角为 105 由 公式 n 得 n 液体对红光的全反射临界角 C arcsin 45 紫光的折射率大于 sin 1 sin 22 1 n 红光 由公式 v c n 知 在该液体中 红光的传播速度大于紫光 答案 C 10 2010 辽宁月考 光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程 太阳能热水器 就是一种光热转换装置 它的主要器件是真空玻璃管 这些玻璃管可将太阳能转换成水的 内能 真空玻璃管表面采用镀膜技术增加透射性 使尽可能多的太阳能转换为内能 这种 镀膜技术的物理依据是 A 光的衍射 B 光的粒子性 C 光的干涉 D 光的直线传播 解析 为了增加透射性 可在真空玻璃管表面镀一层厚度为 的增透膜 物理依据是 1 4 薄膜干涉 正确选项为 C 答案 C 二 实验题 共 16 分 11 6 分 用 插针法 测定透明半圆柱玻璃砖的折射率 O 为玻璃砖截面的圆心 使 入射光线跟玻璃砖的平面垂直 图 2 9 所示的四个图中 P1 P2 P3和 P4是四个学生实验 插针的结果 图 2 9 1 在这四个图中肯定把针插错了的是 2 在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是 计算玻璃的折射率的公 式是 解析 1 垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线 经玻璃砖折射后 折射光 线不能与入射光线平行 除了过圆心的光线 A 错 2 测量较准确的是图 D 因 B 图的入射光线经过圆心 出射光线没有发生折射 C 图 的入射光线离圆心太近 射到圆界面上时 入射角太小不易测量 会产生较大的误差 测 量出入射角与折射角后 由折射定律求出折射率 n sin 1 sin 2 答案 1 A 2 D n sin 1 sin 2 12 10 分 用某种单色光做双缝干涉实验时 已知双缝间距离 d 的大小恰好是图 2 10 中游标卡尺的读数 如图 d 双缝到毛玻璃屏间距离 l 的大小也由图中毫米刻度尺 读出 如图 c 实验时先移动测量头 如图 a 上的手轮 把分划线对准靠近最左边的一条 明纹 如图 b 所示 并记下螺旋测微器的读数 x1 如图 e 所示 然后转动手轮 把分划线 向右边移动 直到对准第 7 条明条纹并记下螺旋测微器读数 x7 如图 f 所示 由以上测量 数据求得该单色光的波长为 图 2 10 图 2 10 解析 根据条纹宽度公式 x 可知 波长 x 只要根据题目提供的数据就可 l d d l 求解 据图 d 可直接读出 d 0 25 mm 双缝到屏的距离由图 c 读出 l 749 0 mm 条纹宽度可先读出 7 条条纹间距为 14 700 0 300 mm 注意此为 6 个条纹宽度 即 6 x 14 400 mm 每条条纹宽度 x 2 400 mm 将以上数据代入得 mm 8 01 10 7 m d x l 0 25 2 400 749 0 答案 8 01 10 7 m 三 计算题 共 44 分 13 8 分 据报道 2008 年北京奥运会 光纤通信网覆盖所有奥运会场馆 为各项比 赛提供了安全可靠的通信服务 光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输 如图 2 11 所示 一条圆柱形的光导纤维 长为 L 它的玻璃芯的折射率为 n1 外层材料的折 射率为 n2 光从一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为 t 请探究分析以下 问题 图 2 11 1 n1和 n2的大小关系 2 最长时间 t 的大小 图中标的 C 为全反射的临界角 其中 sinC n2 n1 解析 1 欲使光在 n1和 n2的界面上发生全反射 需有 n1 n2 2 光在介质 n1中的传播最长路程 s 传播速度为 v 故最长时间 t L sinC c n1 s v n1L csinC n2 1L n2c 答案 1 n1 n2 2 n2 1L n2c 14 10 分 如图 2 12 所示 AOB 是由某种透明物质制成的 1 4 圆柱体的横截面 O 为圆 心 折射率为 今有一束平行光以 45 的入射角射向柱体的 OA 平面 这些光线中有一部 2 分不能从柱体的 AB 面上射出 设凡射到 OB 面的光线全部被吸收 也不考虑 OA 面的反射 求圆柱 AB 面上能射出光线的部分占 AB 表面的几分之几 解析 如图 2 13 所示 从 O 点射入的光线折射角为 根据折射定律有 n sin45 sin 解得 30 假设从某位置 P 点入射的光线 折射到 AB 弧面上 Q 点处 入射角恰等 于临界角 C 有 sinC 1 n 代入数据得 C 45 易得图中角 45 故射出光线的部分 占 AB 表面的比例为 45 90 1 2 答案 1 2 15 12 分 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射 尤其是眼睛更不能 长时间被紫外线照射 否则将会严重地损害视力 有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能 大大减轻对眼睛伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率 n 1 5 所要消除的紫外线的频 率为 8 1 1014Hz 那么他设计的这种 增反膜 的厚度至少是多少 解析 要使从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强 光程差应该是波长的整 数倍 光程差为膜的厚度的两倍 故膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的 1 2 紫外线在真空中的波长 c 在膜中的波长 n 因此膜的厚度至少是 D 1 23 10 7m 2 c 2n 答案 1 23 10 7m 16 14 分 2007 高考海南卷 如图 2 14 所示 置于空气中的一不透明容器内盛满某 种透明液体 容器底部靠近器壁处有一竖直放置的 6 0 cm 长的线光源 靠近线光源一侧的 液面上盖有一遮光板 另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜 用来观察线光源 开 始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分 将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某 处时 通过望远镜刚好可以看到线光源底端 再将线光源沿同一方向移动 8 0 cm 刚好可 以看到其顶端 求此液体的折射率 n 图 2 14 解析 当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时 射到遮光板边 缘 O 的那条光线的入射角最小 如图 2 15