《高考物理一轮复习 专题十四 光学、电磁波及相对论习题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 专题十四 光学、电磁波及相对论习题课件（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、非选择题 1.2017江苏单科,12B(1)(3)(1)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 (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),A组 自主命题江苏卷题组,五年高考,解析 (1)由狭义相对论的“钟
2、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。,答案 (1)AC (3)见解析,2.(2016江苏单科,12B,12分)(1)一艘太空飞船静止时的长度为30 m,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30 m B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c (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
3、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=5.8910-7 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距,离l=2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。,解析 (1)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30 m,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=24 m,B正确。由光速不变原 理知,C、D皆错误。 (2)只有频率相同的两列波相
4、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=10x 代入数据得L=1.17810-2 m,答案 (1)B (2)频率 C (3)1.17810-2 m,3.2015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=5 cm,AB=20 cm,BP=12 cm, 求该人造树脂材料的折射率n。,答案
5、(或1.5),解析 设折射角为,由折射定律有sin 30=n sin 由几何关系知sin = ,且OP= 代入数据解得n= (或n1.5),4.2014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sin i=n sin 在鳞片中传播的路程l1= ,传播速度v
6、= ,传播时间t1= 解得t1= 同理,在空气中的传播时间t2= 则t=t1+t2= +,5.2013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),答案,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= = 。,考点一 光学
7、一、单项选择题 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,考点一 光学 一、单项选择题 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
8、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
9、。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.(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,
10、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ab,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。,知识归纳 单色光的相关物理量(其他条件相同),4.(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、B
11、O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sin i-sin r图像如图乙所示。则 ( ) A.光由A经O到B,n=1.5 B.光由B经O到A,n=1.5 C.光由A经O到B,n=0.67 D.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。,5.2016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= c
12、 C.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sin C= = 知该玻璃的临界角C45,A错误。光在玻璃砖中的传播速度为v= = c,B错误。如图,sin i= = ,由折射定律有sin r=n sin i= ,故r=60,C正确。由sin C= 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。,6.(2015安徽理综,18,6分)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
13、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 。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 ( ),A. B. C. D.,答案 A 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+=180,2r+=180,得=2r,而=2(i-r),得i= ,由折射定律得n= = ,选项A正确。,7.(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.anb B.ab,nab,nanb,答
14、案 B 由图可知b光偏折程度大,则nab,B项正确。,8.(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nbna, A错误;由sin C= 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
15、玻璃中的传播时 间较长,D错误。,9.2015重庆理综,11(1),6分虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的, 可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成 MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为 ( ) A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红,答案 A 由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃 球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的 颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q
16、点的颜色为紫色,所以只有A项正 确。,10.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n0)。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(n0),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。,11.2015课标,34(1),5分如图,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
