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1、专题专题 1515 光、电磁波和相对论光、电磁波和相对论一、选择题一、选择题1【2017北京卷】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【考点定位】光的折射【名师点睛】由教材中白光通过三棱镜时发生色散的演示实验可知，光线在进入棱镜前后偏折角度越大，棱镜对该光的折射率越大，该光的频率越大。2 【2016上海卷】一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时A速度相同，波长相同B速度不同，波长相同C速度相同，频率相同D速度不同，频率相同【答案】D【考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】本
2、题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式cvn公式分析光进入不同介质中的传播速度。3 【2016上海卷】各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是A射线、紫外线、可见光、红外线B射线、红外线、紫外线、可见光C紫外线、可见光、红外线、射线D红外线、可见光、紫外线、射线【答案】A【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、射线、射线，所以选项 A 正确。【考点定位】电磁波谱【方法技巧】本题需要记得电磁波谱按照波长或频率的排列顺序，按照这个顺序就可以分析出答案。4 【2016北京卷】下列说法正确的是A电磁波在真空中以光速c传
3、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【答案】A【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，A 正确；在空气中传播的声波是纵波，B 错误；声波的传播需要介质，可以在空气、液体和固定中传播，C 错误；光属于电磁波，其传播不需要介质，可以在真空中传播，D 错误。【考点定位】考查了机械波和电磁波【方法技巧】本题的关键是知道光是电磁波的一种，电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同，机械波传播的是振动形式，其传播离不开介质，机械波在传播过程中波速由介质决定。5 【2016上海卷】在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则A中间条纹间距较两侧更宽B不同色光形成
4、的条纹完全重合C双缝间距离越大条纹间距离也越大D遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹【答案】D【考点定位】双缝干涉、lxd 、单缝衍射【方法技巧】通过双缝干涉条纹特征和单缝衍射条纹特征进行分析和判断，再应用公式lxd 分析条纹间距。6【2017天津卷】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Ca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
5、压低【答案】D【解析】设折射角为，在右界面的入射角为，根据几何关系有：A，根据折射定律：sinsinin ，增大入射角i，折射角增大，减小，而增大才能使b光发生全反射，故 A 错误；由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率（bann ），则a光的波长大于b光的波长（ba），故 B 错误；根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能k0EhW，再根据动能定理：ck0eUE，即遏止电压0 cWhUee ，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，bann ，则a光的频率小于b光的频率（ba），a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故 D 正确；光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象
6、与光的频率无关，故 C 错误。【考点定位】光的折射，全反射，几何光学【名师点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系。7【2017北京卷】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1和2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到1和2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
7、发出的两种无线电波必须一样强B导航利用了1与2两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AD两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合【答案】C【考点定位】波的干涉【名师点睛】波长相等的两列波可以产生稳定的干涉，类似双缝干涉实验，在两波源连线的中垂线上干涉始终加强（波程差为零）。8【2017江苏卷】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】飞船相对地球高速运动
8、，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以 A、C 正确；B、D 错误【考点定位】狭义相对论【名师点睛】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动9【2017新课标卷】 （5 分）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_（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改用红色激光 B改用蓝色激光C减小双缝间距 D将屏
9、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【考点定位】双缝干涉【名师点睛】此题考查双缝干涉中条纹间距的影响因素；关键是理解实验原理，知道干涉条纹间距的表达式lxd ，题目较简单。10 【2016江苏卷】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【解析】根据狭义相对论可知，沿相对运动方向的长度缩短，所以地球上的观测者测
10、得该飞船的长度小于 30m，飞船上的人测量飞船的长度等于 30m，所以 A 错误；B 正确；根据光速不变原理，飞船上和地球上测量光的速度都等于c，故 C、D 错误【考点定位】狭义相对论【方法技巧】对动尺缩短的理解，沿相对运动方向长度缩短以及光速不变原理。11 【2016四川卷】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，做出 sin i-sin r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
11、=0.67【答案】B考点：光的折射定律【名师点睛】此题是几何光学问题，但是是用函数图像表示的折射角和入射角正弦的关系，起码要知道的是介质的折射率都是大于 1 的，折射率等于“大角”的正弦与“小角”的正弦比值，而在空气中的“角”比较大.12 【2016天津卷】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 110 m 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【考点定位】电磁波的传播【名师点睛】此题考查了电磁波及机械波的
12、特点；要知道电磁波传播不需要介质，而机械波的传播需要介质；干涉和衍射是所有波特有的现象；知道波长、波速和频率之间的关系式：vf。13 【2016天津卷】右图是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】由图可知a光的干涉条纹间距小于b光的，根据Lxd 可知，a的波长小于b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，则根据cnv 可知，在同种介质中传播
13、时a光的传播速度较小，选项 A 错误；根据1sinCn 可知，从同种介质中射入真空，a光发生全反射的临界角小，选项 B 错误；发生光电效应时饱和光电流与入射光的强度有关，故无法比较饱和光电流的大小，选项 C 错误；a光的频率较高，若两光均由氢原子能级跃迁产生，则产生a光的能级差大，选项 D 正确。【考点定位】双缝干涉、全反射、光电效应、玻尔理论【名师点睛】此题考查了双缝干涉、全反射、光电效应以及玻尔理论等知识点；要知道双缝干涉中条纹间距的表达式Lxd ，能从给定的图片中得到条纹间距的关系；要知道光的频率越大，折射率越大，全反射临界角越小，波长越小，在介质中传播的速度越小。14 【2016全国新
14、课标卷】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【考点定位】电磁波的产生和传播【名师点睛】此题主要考查电磁波的传播特点；现代生活中已经离不开电磁波，了解电磁波的知识并能和所学的物理知识相联系，历来是高考的热点题型；题目各项都比较简单，都是来自课本知识，只要多看书，加深记忆即可。15 【2015全国新课
15、标34（1） 】如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，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【考点定位】光的折射；光的干涉；波长、频率和波速【方法技巧】本题主要是光的折射，重点是考察不同频率的光，折射率也是不一样的。注意折射率的两种算方法vcn21 sinsin ，这往往是解决问题的关键。16 【2015四川3】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Cb光在玻璃中的传播速度较小 Db光在玻璃中的传播时间较短【答案】C【解析】由于a、b光平行且关于过球心O的直线P1P2对称，因此它们的入射角i相等，根据图中几何关系可知，b光在玻璃球中的光路偏离进入球之前方向较多，即b光的折射角较小
