专题检测 专题十七.docx

1、专题十七光学、电磁波与相对论初步【专题检测】A组一、选择题1.(2020届四川四市诊测)(多选)关于电磁波,下列说法正确的是()A.电磁波在真空和介质中的传播速度相同B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波谱中的无线电波与可见光相比,更容易产生显著的衍射现象D.电磁振荡可以产生电磁波,若波源的电磁振荡停止,其发射到空间的电磁波随即消失E.发射电磁波是为了用它传递某种信号,载有信号的电磁波可以在真空中传输也可以通过光缆传输答案BCE本题考查了电磁波传播,体现了物理观念中的能量要素。电磁波在真空中的传播速度最大,在其他介质中的传播速度将变小,而且介质的折射率越大,速度越小,选项

2、A错误;根据电磁波知识知,选项B正确;波长越长的电磁波,波动性越显著,干涉、衍射现象越容易发生,无线电波的波长大于可见光的波长,选项C正确;当发射电路的电磁振荡停止了,只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会立即消失,还要继续传播一段时间,选项D错误;电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以实现无线传输,电磁波的频率越高,相同时间传递的信息量越大,光的频率比无线电波的频率高得多,因此光缆可以传递大量信息,选项E正确。2.(2019宁夏大学附属中学一模,15)(多选)如图所示,两束单色光a、b从水下面射向A点,光线经折射后合成一束光c,则下列说法正确的是()A.用同一双缝干涉实验装置分别

3、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光在水中的传播速度比b光的快C.用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的D.在水中a光的临界角大于b光的临界角E.若a光与b光以相同入射角从水射向空气,在不断增大入射角时水面上首先消失的是a光答案ABD由图可知,单色光a偏折程度小于b的偏折程度,根据折射定律n=sinrsini知,水对a光的折射率小于水对b光的折射率,则知a光的波长大,根据双缝干涉条纹的间距公式x=Ld可得,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,故A正确;由v=cn,可知a光折射率小,则传播速度快,故B正确;两光的干涉条纹宽度都是均匀的,选项C

4、错误;由全反射临界角公式sin C=1n,知折射率n越大,临界角C越小,则知在水中a光的临界角大于b光的临界角,故D正确;若a光与b光以相同入射角从水射向空气,由于在水中a光的临界角大于b光的临界角,所以b光的入射角先达到临界角,则b光先发生全反射,首先消失的是b光,故E错误。故选A、B、D。考查点光的折射、全反射温馨提示解决本题的关键是通过光路图比较出折射率,从而得知频率、波长等关系,知道偏折程度越大,折射率越大,在介质中的速度越小,频率越大,波长越小。3.2019福建龙岩调研,34(1)(多选)如图所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点得出的

5、下列结论错误的是(所用干涉、衍射仪器相同)()A.a、b是光的干涉图样B.c、d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D.形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短答案BCDa、b是干涉图样,c、d是衍射图样,故A项正确,B项错误;由公式x=ld可知,干涉条纹宽的入射光的波长长,所以形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长,故C项错误;根据单缝衍射图样特点可知,形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长长,故D项错误。4.(2019江苏常州月考,8)(多选)如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的a、b间

6、形成一条彩色光带。下列说法中正确的是()A.a侧是红色光,b侧是紫色光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率答案BC红光的折射率小,所以偏折角小,故b侧为红色光,a侧为紫色光,选项A错误;红色光的波长比紫色光的波长大,即a侧光的波长小于b侧光的波长,选项B正确;因为a光的偏折程度较大,则折射率较大,即三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率,选项C正确;根据v=cn可知,在三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率,选项D错误。二、非选择题5.(2019湖南永州二模,20)如图所示为一个透明球体

7、的横截面,其半径为R,AB是一竖直直径,现有一束半径为32R的圆环形平行细光沿AB方向射向球体(AB直径为圆环中心轴线),所有光线经折射后恰好经过B点而在水平光屏上形成一圆亮环,水平光屏到B点的距离为L=R,光在真空中的传播速度为c,求:()透明球体的折射率;()光从入射点传播到光屏所用时间。答案()3()5Rc解析()光路图如图所示,由几何关系可知,R sin =32R,即=60由图可知,=2,得=30由折射定律有n=sinsin=3()光在透明球体中的速度为v=cn光在透明球体中的传播时间t1=2Rcosv=3Rc由折射定律知光线从B点出射后与竖直方向的夹角为=60所以光从透明球体出射后到

8、光屏所用的时间t2=2Lc=2Rc则光从入射点传播到光屏所用的时间为t=t1+t2=5Rc思路分析解决几何光学问题的关键是画出光路图,结合折射定律和几何关系进行求解。()作出光路图,由几何关系求出入射角和折射角,根据折射定律求解折射率;()由v=cn求出光在透明球体中的速度,结合几何关系求出光在透明球体中运行的位移,从而求出运动的时间。6.(2019安徽江南十校联考)为了研究某种透明新材料的光学性质,将其压制成半圆柱体,其截面如图(a)所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O点的法线成角射入,CD为光学传感器,可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随角变化的情况如图(b)所示。现在将

9、这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形,暴露于空气中(假设空气中的折射率与真空相同),设半圆形外半径为R,光导纤维束的半径为r。求:()这种新材料的折射率;()用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入,若该束激光不从光导纤维束侧面外泄,则弯成的半圆形半径R与纤维束半径r应满足的关系。答案见解析解析()由图(b)可知,当=53时发生全反射n=1sinC=1sin53=1.25()如图所示,临界条件为入射光在光导纤维外侧面发生全反射,则sin C=R-2rR解得R=10rB组一、选择题1.(2018河北石家庄二模)(多选)下列说法中正确的是()A.如图甲所示,小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动,小

10、球做简谐运动B.如图乙所示,a是一束白光,射向半圆玻璃砖的圆心O,经折射后发生色散,最左侧为紫光,最右侧为红光C.如图丙所示为双缝干涉示意图,双缝间距d越大,相邻亮条纹的中心间距越大D.如图丁所示为光导纤维示意图,内芯的折射率比外套的折射率大E.如图戊所示为单色光单缝衍射示意图,如果换成白光,屏上得到的条纹是彩色的答案BDE小球在两个斜面上来回滚动时,小球受到的力与位移不成正比,不属于简谐运动,故A错误;a是一束白光,射向半圆玻璃砖的圆心O,经折射后发生色散,因为紫光的折射率大于红光,因此最左侧为紫光,最右侧为红光,所以B正确;根据双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距公式x=Ld,双缝间距d越大,相

11、邻亮条纹间距越小,故C错误;根据光的全反射条件可以知道,内芯的折射率比外套的折射率大,所以D正确;如果换成白光,因白光是各种色光组合而成的,波长不同,导致屏上得到的条纹间距不同,因此是彩色的,故E正确。解题关键做简谐运动的物体的回复力与物体的位移成正比,方向总是指向平衡位置;紫光的折射率大于红光;学会运用双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距公式x=Ld;明确全反射条件(光从光密介质进入光疏介质,且入射角不小于临界角);白光的衍射条纹是彩色的。2.2019四川南充二模,34(1)(多选)由a、b两种单色光构成复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法正确的是()A.a光

12、的频率小于b光的频率B.从同种介质中斜射入空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角C.在同种介质中传播,a光传播速度大于b光的传播速度D.相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻两明条纹间距比b光的相邻两明条纹间距小E.通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显答案ACE由图可知,b光的折射角大于a光的折射角,b光的偏折程度大,根据折射定律可知,水对a光的折射率小于对b光的折射率,因此,a光的频率小于b光的频率,故A正确。a光的折射率小于b光的折射率,根据临界角公式sin C=1n可知,a光的临界角大于b光的临界角,故B错误。a光的折射率小于b光的折射率,根据v=cn可知在同种介质中

13、传播,a光传播速度大于b光的传播速度,故C正确。a光的频率小于b光的频率,则a光的波长大于b光的波长。由于在相同的条件下,双缝干涉条纹间距与波长成正比,所以相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻两明条纹间距比b光的相邻两明条纹间距大,故D错误。a光的波长大于b光的波长,a光的波动性强,通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显,故E正确。思路点拨根据折射定律分析水对a光和b光折射率的大小关系,即可确定频率和波长的大小关系。根据临界角公式sin C=1n分析临界角大小关系。由v=cn分析光在同种介质中传播速度的大小关系。根据双缝干涉条纹间距与波长成正比分析干涉条纹间距的关系。根据波长关系分

14、析衍射现象明显程度。解题关键本题是几何光学与物理光学的综合。关键要掌握折射率与光的波长、频率、临界角、光速等量的关系,可结合光的色散、干涉等实验加强记忆。3.(2020届江苏常州月考,9)(多选)如图所示,a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板,a和b、b和c之间的夹角都为,一细光束由红光和蓝光组成,以入射角从O点射入a板,且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点,由此可知()A.射出c板后的两束单色光与入射光平行B.射到P点的光在玻璃中的折射率较大B.射到P点的光在玻璃中的传播速度较大,波长较大D.若稍微增大入射角,光从b板上表面射入到其下表面时,在该界面上有可能发生全反射答案AB本题考查光

15、的折射,主要考查考生的科学推理素养。光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行,则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行,A正确;射到P点的光偏折程度比射到Q点的光偏折程度大,可知射到P点的光在玻璃中的折射率较大,B正确;射到P点的光折射率较大,根据v=cn知,在玻璃中的传播速度较小,折射率大,则频率大,波长小,C错误;光从b板上表面射入到其下表面时的入射角等于射入上表面后的折射角,根据光路可逆性可知,光线不可能在下表面上发生全反射,D错误。解题关键要掌握平行玻璃板的特点:光线经过平行玻璃板时,出射光线和入射光线平行。牢记光谱的排序,知道频率越大的光折射时的偏折程度越大。二、非选择题4.某

16、同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:()若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝()若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=;()某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字)。答案()B()xd(n-1)

17、l()630解析本题是“利用双缝干涉测光的波长”实验。考查了学生的实验能力,培养了学生实事求是的科学态度,建立了结果来源于实验的价值观。()增加目镜中观察到的条纹个数必须要减小条纹间距,由公式x=ld可知B正确。()由于第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则相邻两条暗条纹的中心间距x=xn-1,单色光的波长=xdl=xd(n-1)l。()=xd(n-1)l=7.5610-30.30010-3(4-1)1.20 m=6.3010-7 m=630 nm。易错警示第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为相邻两条暗条纹中心间距的n-1倍。注意单位换算,1 nm=10-9 m。5.(2019河北衡水

18、中学十次模拟,34)如图所示,一束平行单色光照射到半圆形玻璃砖的平面上,入射光线的方向与玻璃砖平面成45角,玻璃砖对该单色光的折射率为2,入射到A点的光线折射后,折射光线刚好射到圆弧的最低点B,照射到C点的光线折射后在圆弧面上的D点刚好发生全反射,半圆形玻璃砖的半径为R,求:(1)在B点的光线反射与折射后,反射光线与折射光线间的夹角大小;(2)O、A间的距离及CDO各为多少?答案(1)105(2)33R45解析(1)光线在玻璃砖平面上发生折射,设入射角为i,折射角为r,由折射定律可知n=sinisinr,求得sin r=sinin=12,则r=30在A点发生折射的光线在B点处发生反射和折射,反

19、射角为30,根据光路可逆可知,折射角为45,因此反射光线和折射光线的夹角为180-30-45=105。(2)由几何关系知,AO=R tan 30=33R由于在C点入射的光线折射后在D点刚好发生全反射,则sin CDO=sin C=1n=22,故CDO=45。6.(2020届江苏淮安月考,15)如图,玻璃球冠的半径为R,折射率为3,其底面镀银,底面半径是球半径的32,在过球心O且垂直底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点,求:()该光线在底面发生反射的N点(未画出)到A点的距离;()该光线从球面射出的位置与入射点M的距离。答案()33

20、R()2R解析本题考查光的折射,主要考查考生的科学推理素养。()球冠半径为R,设球冠与地面接触部分的圆心为O,连接OO,则OOAB,令OAO=则:cos =OAOA=32RR=32即OAO=30已知MAAB,所以OAM=60设图中N点为光线在球冠内与地面接触部分的圆上的反射点,光路图如图所示。设光线在M点的入射角为i,折射角为r,在N点的入射角为i,反射角为i,玻璃的折射率为n。由于OAM为等边三角形,所以入射角i=60由折射定律得:sin i=n sin r代入数据得:r=30所以NMA=30AN=AM tan 30=33R()作过N点的法线NE,由于NE平行于MA,所以i=30由反射定律得:i=30连接ON,由几何关系可知MANMON,则MNO=60可得ENO=30所以ENO为反射角,反射光线过球心。因为r=30,MNO=60,故NOM=90假设光从球面上P点射出,则PM=2R解题关键圆弧面上的法线为入射点与圆心的连线。本题的解题关键为几何关系的分析,注意充分利用圆的特点进行分析。