高考物理一轮规范特训第16章　光与电磁波　相对论简介

一、选择题1.[2017·北京高考]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．紫光答案D解析解法一：光的偏折程度大，则折射率大；光的频率越大，折射率也越大。题中a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，D正确。解法二：本题是单项选择，题中A、B、C三项中光的频率均比蓝光的小，只有D项光的频率比蓝光的大，可以直接判定D项正确。2．[2015·全国卷Ⅱ](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θ，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θ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解析从光路图看，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错误；根据n＝eq\f(c,v)，na>nb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Δx＝eq\f(l,d)λ知，光的波长越长，干涉条纹间距越大，E错误。3．[2015·安徽高考]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θ。已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2)) B.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(θ,2))C.eq\f(sinθ,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ－\f(α,2)))) D.eq\f(sinα,sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－\f(θ,2))))答案A解析由图可知，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r，由几何关系可知α＋β＝180°，2r＋β＝180°，得α＝2r，而θ＝2(i－r)，得i＝eq\f(θ＋α,2)，由折射定律得n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin\f(θ＋α,2),sin\f(α,2))，A正确。4．[2017·天津高考]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光的遏止电压低答案D解析如图所示，设入射光在AB界面折射角为α，在AC界面入射角为β，根据几何关系有：α＋β＝∠A，根据折射定律n＝eq\f(sini,sinα)，增大入射角i，则折射角α增大，β减小，故增大入射角i，a、b光都不会消失，A错误。复色光通过三棱镜后分解成两束单色光，b光比a光的偏折大，折射率大，频率高，波长短，即nb>na，νb>νa，λb<λa，B错误。光波是横波，偏振现象是横波所特有的现象，a、b光都能发生偏振现象，C错误。根据遏止电压Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W,e)及νb>νa可知，b光的遏止电压高，D正确。5．[2017·全国卷Ⅱ](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解析在双缝干涉实验中两相邻亮条纹的间距Δx＝eq\f(l,d)λ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。故A、C、D正确。6．[2015·浙江高考]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的干涉形成的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，波长保持不变答案C解析蓝光的频率大于红光的频率，在真空中两种光的速度相等，由λ＝eq\f(c,ν)，可得真空中蓝光的波长小于红光的波长，A错误；天空中的彩虹是由光的折射形成的，B错误；光纤通信利用了光的全反射原理，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，D错误。7．[2014·大纲全国卷]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解析由Δx＝eq\f(l,d)λ可得双缝间距d＝eq\f(l,Δx)·λ＝eq\f(1.00×589×10－9,0.350×10－2)m＝1.68×10－4m，C正确。8．[2016·天津高考]下图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和光电流大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大答案D解析从图中可以看出，a光干涉条纹的间距比b光干涉条纹的间距要小，由于是在同一双缝干涉装置上形成的干涉图样，因此a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，所以在同种均匀介质中传播时，a光的速度小于b光的速度，A错误；从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角，B错误；发生光电效应的光电流大小与光子的能量和光强有关，故无法判断饱和电流的大小，C错误；a光的频率高，光子的能量大，故由氢原子能级跃迁产生这两种光时，产生a光的能级能量差大，D正确。9．[2017·北京高考]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λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2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λ1与λ2两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解析两种无线电波强度不一定相同，A错误。两列波长为λ1的无线电波干涉时，在两波源连线的中垂面上，各点都是振动加强点，在这个面上收到的信号始终最强；同理，两列波长为λ2的无线电波干涉时，在两波源连线的中垂面上，各点也都是振动加强点。在机场其他区域，不能满足在一个面上两种频率的波各自干涉后所有的点同时都是加强点的条件，故当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道，导航利用了λ1与λ1、λ2与λ2两种无线电波之间的干涉，而不是利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉，B错误。两种无线电波分别干涉后，在空间的强弱分布稳定，C正确。由于两种无线电波波长不同，各自在空间的强弱分布不完全重合，D错误。10．[2017·江苏高考](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解析根据时间间隔的相对性，飞船上的人观测钟表时，是以飞船为参考系，看到地球上的钟表在高速运动，观测到地球上的钟慢，飞船上的钟快，A正确，B错误；同理地球上的人是以地球为参考系，观测结果是地球上的钟快，飞船上的钟慢，C正确，D错误。11．[2016·天津高考]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解析电磁波在空气中的速度可近似为c，根据波速、波长与频率的关系可知，波长越长的波，频率越低，所以米波的频率比厘米波的频率低，A错误；米波和厘米波都是无线电波，传播不需要介质，B错误；无线电波同光波一样能够发生反射、干涉和衍射现象，C正确，D错误。二、非选择题12．[2015·全国卷Ⅰ]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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(填“＞”“＝”或“＜”)。若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm。答案＞0.300解析根据公式Δx＝eq\f(l,d)λ，红光波长大于绿光波长，因此Δx1＞Δx2。根据题意，条纹间距Δx＝eq\f(10.5,6－1)mm＝2.1mm，所以d＝eq\f(lλ,Δx)＝3.00×10－4m＝0.300mm。13．[2017·全国卷Ⅲ]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：(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值；(2)距光轴eq\f(R,3)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(1)eq\f(2,3)R(2)2.74R解析(1)如图a所示，从底面上A点射入的光线，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，n是玻璃的折射率，则sinic＝eq\f(1,n)＝eq\f(l,R)，代入