高考物理大一轮复习第15单元光学电磁波相对论作业手册.doc

1 / 11【2019【2019 最新最新】精选高考物理大一轮复习第精选高考物理大一轮复习第 1515 单元光学电磁波相对单元光学电磁波相对论作业手册论作业手册课时作业(三十七) 第 37 讲 光的折射、全反射 时间 / 40 分钟基础巩固1.(多选)一束光从空气射向折射率 n=的某种玻璃的表面,如图 K37-1 所示.i代表入射角,则( ) 图 K37-1 A.当入射角 i=0°时不会发生折射现象 B.无论入射角 i 是多大,折射角 r 都不会超过 45° C.欲使折射角 r=30°,应以 i=45°的角度入射D.当入射角 i=arctan 时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直E.当入射角大于临界角时,会发生全反射 2.(多选)如图 K37-2 所示是一玻璃球体,其半径为 R,O 为球心,AB 为水平直径,M 点是玻璃球的最高点,来自 B 点的光线 BD 从 D 点射出,出射光线平行于 AB.已 知ABD=30°,光在真空中的传播速度为 c,则( ) 图 K37-2A.此玻璃的折射率为B.光线从 B 到 D 需用时 C.若增大ABD,光线不可能在 DM 段发生全反射现象 D.若减小ABD,从 AD 段射出的光线均平行于 AB E.若ABD=0°,则光线从 A 点射出,传播方向不变,光的传播速度增大3.(多选)图 K37-3 所示为一直角三棱镜的横截面,bac=90°,abc=60°,一平行细光束从 O 点沿垂直于 bc 面的方向射入棱镜.已知棱镜材料的折射率n=,若不考虑原入射光在 bc 面上的反射光,则( ) 图 K37-3 A.有光线从 ab 面射出 B.有光线从 ac 面射出 C.有光线从 bc 面射出,且与 bc 面斜交 D.有光线从 bc 面射出,且与 bc 面垂直 E.光线不可能从 ab 面射出,即在 ab 面发生全反射2 / 114.在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa'和 bb'分别是 玻璃砖与空气的两个界面,如图 K37-4 所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1 和 P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次 插上大头针 P3 和 P4.在插 P3 和 P4 时,应使( ) 图 K37-4 A.P3 只挡住 P1 的像 B.P4 只挡住 P2 的像 C.P3 同时挡住 P1、P2 的像 5.“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A、B,在 另一侧再竖直插两个大头针 C、D.在插入第四个大头针 D 时,要使它 .图 K37-5 所示是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线 a、a'是描在纸上的玻璃砖 的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率 n= .(计算结果保留两位 有效数字) 图 K37-5 6.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操 作后,作出的光路图及测出的相关角度如图 K37-6 所示. 图 K37-6 (1)此玻璃的折射率计算式为 n= (用图中的 1、2 表示). (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用 宽度 (选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量. 7.一顶角为直角的玻璃砖,放在空气中,一光束射入玻璃砖的一个侧面 BC,如 图 K37-7 所示,然后投射到它的另一个侧面 AB.若该光束在玻璃砖中发生全反 射的临界角为 42°. (1)这束光线能否从侧面 AB 射出? (2)若光线能从侧面 AB 射出,则玻璃砖折射率应满足什么条件? 图 K37-78.半径为 R 的固定半圆形玻璃砖的横截面如图 K37-8 所示,O 点为圆心,OO'为直径 MN 的垂线,足够大的光屏 PQ 紧靠在玻璃砖的右侧且与 MN 垂直.一束复色光沿半径方向且与 OO'成 =30°角射向 O 点,已知复色光中为折射率从n1=的光,因而光屏上出现了彩色光带.(1)求彩色光带的宽度. (2)当复色光入射角逐渐增大时,光屏上的彩色光带将变成一个光点,则 角 至少为多少? 图 K37-8 9.如图 K37-9 所示的直角三角形 ABC 是玻璃砖的横截面,BC 长度为 L,A=30°,B=90°,E 为 BC 边的中点.一束平行于 AB 的光束从 AC 边上的 某点射入玻璃砖,进入玻璃砖后,在 BC 边上的 E 点被反射,EF 是其反射光线, 且 EF 恰与 AC 平行.求: (1)玻璃砖的折射率; (2)从该光束射入玻璃砖开始计时,光束经 BC 边上的 E 点反射后,到紧接着的 一次射出玻璃砖所需要的时间. 图 K37-93 / 1110.2017·河北唐山一中模拟 如图 K37-10 所示,某种透明玻璃球的折射率为,一束足够强的细光束在过球心的平面内以 45°入射角由真空射入玻璃球,在玻璃球中发生多次反射,从各个方向观察玻璃球,能看到几束光线射出?其中最强的一束出射光与该细光束的夹角为多大? 图 K37-10课时作业(三十八) 第 38 讲 光的波动性 电磁波 相对论 时间 / 40 分钟基础巩固1.(多选)关于以下几种电磁波的作用,说法正确的是 ( ) A.用红外线热像仪检测发热病人,利用了物体在不同温度下发射的红外线的 频率和强度不同 B.刑侦上用紫外线拍摄指纹照片,因为紫外线波长短,分辨率高 C.红外遥感技术利用了红外线的显著热效应 D.验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应 E.阴极射线是一种频率极高的电磁波 2.(多选)下面有关光纤及光纤通信的说法正确的是( ) A.光纤由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大 B.光在光纤中传输利用了全反射的原理 C.光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式,光波按其波长长短,依次可 分为红外线、可见光和紫外线,但红外线和紫外线属不可见光,它们都不可用 来传输信息 D.光波和无线电波同属电磁波,光波的频率比无线电波的频率低,波长比无线 电波的波长长,在真空中传播的速度大小都约为 3.0×108 m/s E.光纤通信的主要优点是容量大,此外,光纤传输还有衰减小、抗干扰性强等 优点 3.(多选)下列说法正确的是( ) A.用光导纤维束传输图像和信息,利用了光的全反射原理 B.紫外线比红外线更容易发生明显的衍射现象 C.经过同一装置所得的干涉条纹,红光比绿光的条纹宽度大 D.光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的 E.光的偏振现象说明光是一种横波 4.(多选)根据相对论原理,下列说法中正确的是( ) A.按照相对论来讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的 运动速度都不可能等于或超过光速 c B.按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为 E=mc2 C.某个静止质量为 m0 的物体,相对它静止的观察者测其质量为 m=m0,能量为 E=E0=m0c2,称为静止能量,这表明任何静止质量不为零的物体都储存着巨大 的能量 D.按照相对论来讲,物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式 5.(多选)关于振动和波动,下列说法不正确的是( ) A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象 B.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可使景象更清晰4 / 11C.无线电波的发射能力与频率有关,频率越高发射能力越弱 D.一个单摆在海平面上的振动周期为 T,那么将其放在某高山之巅,其振动周 期一定变大E.根据单摆的周期公式 T=2,在地面附近,如果 l,则其周期 T6.(多选)下列关于波的说法正确的有( ) A.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化 B.光波从空气进入水中后,更容易发生明显的衍射现象 C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波 源频率低 D.机械波、电磁波都满足 v=f,式中三个参量依次为波速、波长、频率 E.电磁波具有偏振现象 7.(多选)关于光在传播过程中所表现的现象,下列说法正确的是 ( ) A.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象 B.白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是光的色散现象 C.涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色,说明增透膜增强了对淡紫色的透色程 度 D.夜间观看到天边星座的位置比实际位置偏高,这是光的折射现象 E.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长,容易发生明显的衍射现 象 8.(多选)2018·贵阳一中月考 下列说法中不正确的是( ) A.赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实 B.用单色平行光照射单缝,缝宽不变,光的波长越长,衍射现象越显著 C.太阳光经过偏振片后,光强度减弱,且和医院“B 超”中的超声波传播速度 相同 D.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用衍射法检查平面的平整 程度 E.如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静 止时发出的光波波长大,这说明该星系正在远离我们而去 9.(多选)利用图 K38-1 所示装置研究双缝干涉现象时,下列说法中正确的是 ( ) 图 K38-1 A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄 B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 10.如图 K38-2 所示,A、B 两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样, 其中图 A 是光的 (选填“干涉”或“衍射”)图样.由此可以判断 出图 A 所对应的圆孔的孔径 (选填“大于”或“小于”)图 B 所对 应的圆孔的孔径. 图 K38-2 11.某同学用图 K38-3 甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实 验,他用带有游标卡尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离 x.转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹 确定为第一亮条纹)的中心,此时游标卡尺上的示数如图丙所示,再转动测量 头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第 6 条亮条纹的中心,此时游标卡尺上的5 / 11示数情况如图丁所示,则图丁的示数 x2= mm.如果实验所用双缝之 间的距离 d=0.20 mm,双缝到屏的距离 L=60 cm.根据以上数据可得出光的波 长 = (保留 1 位小数)nm. 图 K38-3 12.如图 K38-4 所示,在“杨氏双缝干涉”实验中,激光的波长为 5.30×10-7 m,屏上 P 点距双缝 S1 和 S2 的路程差为 7.95×10-7 m,则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为 6.30×10-7 m 的激光进行上 述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽” “变窄”或“不变”). 图 K38-4 13.为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂一层增透膜,一 般用折射率为 1.38 的氟化镁.为了使波长为 5.52×10-7 m 的绿光在垂直表 面入射时使反射光干涉相消,求所涂的这种增透膜的厚度. 14.两个狭缝相距 0.3 mm,位于离光屏 50 cm 处,现用波长为 6000 Å 的光照射 双缝. (1)两条相邻暗条纹间的距离是多少?(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?(水的折射率为,1 Å=10-10 m)教师详解(作业手册) 课时作业(三十七)1.BCD 解析 当入射角 i=0°时,光能从空气进入玻璃,故发生了折射现象,A 错误;当入射角是 90°时,根据折射定律 n=,解得 r=45°,所以无论入射角i 是多大,折射角 r 都不会超过 45°,B 正确;欲使折射角 r=30°,根据折射定律 n=,解得 i=45°,故 C 正确;当 i=arctan ,有 tan i=,设入射角为 i,折射角为 r,根据折射定律 n=tan i,解得 sin r=cos i,所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直,故 D 正确;光从空气射入玻璃不会发生全反射,E 错误.2.ABE 解析 由题图可知,光线在 D 点的入射角为 i=30°,折射角为r=60°,由折射率的定义得 n=,故 n=,A 正确;光线在玻璃中的传播速度为 v=c,由题图知 BD=R,所以光线从 B 到 D 需用时 t=,B 正确;若增大ABD,则光线射向6 / 11DM 段时入射角增大,射向 M 点时入射角为 45°,而临界角满足 sin C=sin 45°,即光线可以在 DM 段发生全反射现象,C 错误;要使出射光线平行于 AB,则入射角必为 30°,D 错误;入射角为 0°时,折射角为 0°,光沿直线传播,传播速度增大,E 正确. 3.BDE 解析 由棱镜材料的折射率 n=可知,全反射临界角为 45°,平行细 光束在 ab 面上入射角为 60°, 大于临界角,发生全反射,反射光在 ac 面上入 射角为 30°,小于临界角,既有反射又有折射,光线在 bc 面上垂直射出,光路 图如图所示,故 B、D、E 正确. 4.C 解析 由测定玻璃的折射率的实验过程可知,P3 应挡住 P1 和 P2 的像, P4 应挡住 P2、P1 的像和 P3,以此来确定经过 P1 和 P2 的光线透过玻璃砖后 的折射光线. 5.挡住 A、B 的像及 C 1.8(1.61.9 均可)解析 “测定玻璃的折射率”实验是利用大头针得到入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的 A、B 的像来确定 C,同样插入大头针 D 同时挡住 A、B 的像及 C,C 和 D 确定了出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线 FG,连接 OO',以 O 点为圆心画圆(圆未画出),分别交 AB、OO'于E、Q 两点,分别过 E、Q 向 GF 作垂线 EG、FQ 并用毫米刻度尺测其长度,如图所示,根据 n=,可得 n=1.8.6.(1) (2)大解析 (1)据题意可知入射角为(90°-1),折射角为(90°-2),则玻璃的折射率为 n=. (2)玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确,故 应选用宽度大的玻璃砖来测量.7.(1)不能 (2)n48°,即入射角 '1>C,发生全反射,故不能从侧面 AB 射出. (2)因 2 总小于临界角,要在 AB 面能射出,'1 也应小于临界角. 即 245°.7 / 11这就要求玻璃折射率 n 满足,故解出 n<.8.(1)R (2)45° 解析 (1)由折射定律得 解得 1=45°,2=60° 故彩色光带的宽度为x=Rtan 45°-Rtan 30°=R. (2)当所有光线均发生全反射时,光屏上的光带消失,反射光束将在 PN 上形成 一个光点,则折射率为 n1 的单色光在玻璃砖的表面上恰好发生全反射时 角最小,有sin C= 则入射角 min=C=45°.9.(1) (2) 解析 (1)作出光路图,光线在 AC 边的入射角为 60°,折射角为 30°,根据 折射定律得玻璃砖的折射率 n=. (2)因为发生全反射的临界角 C 满足 所以光线在 F 点发生全反射,在 E、H 点不发生全反射.作出光束经 BC 面反射 后的光路图如图所示因光在介质中的传播速度 v=故时间 t=. 10.三束 30°解析 光射入玻璃球的光路图如图所示,1=45°,由折射定律得 n=,解得 2=30° 光在球面上同时发生折射和反射,且在玻璃球内 3 次反射后光路重复,所以从 玻璃球射出的光线有三束,如图所示.第一次出射光线最强,设它与入射光线 夹角为 .由折射定律得解得 '1=45° 由几何关系得 =(1-2)+('1-'2)=30°.8 / 11课时作业(三十八) 1.ABD 解析 物体的温度越高,它辐射的红外线越强,波长越短,红外线热 像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人, 选项 A 正确;因为紫外线波长短,用紫外线拍摄指纹照片,分辨率高,选项 B 正 确;红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接收的物体发射的红外线探知物 体的特征,选项 C 错误;紫外线具有荧光效应,可使钞票上的荧光物质发光,选 项 D 正确;阴极射线实际是高速电子流,E 错误. 2.ABE 解析 发生全反射的条件是光必须从光密介质射入光疏介质,即从 折射率大的介质射入折射率小的介质,且入射角大于临界角,当内芯的折射率 比外套的折射率大时,光在界面上才能发生全反射,选项 A、B 正确;只要是光 波,就能够在光导纤维中传播,不管是可见光还是不可见光,都可以用来传输 信息,选项 C 错误;光波的频率比无线电波的频率高,波长比无线电波的波长 短,选项 D 错误;光纤通信的优点有容量大、衰减小、抗干扰性强等,选项 E 正确.3.ACE 解析 用光导纤维束传输图像和信息,利用了光的全反射原理,A 正确;紫外线的频率比红外线的大,故波长比红外线的小,所以二者相比,红外线更容易发生明显的衍射现象,B 错误;根据干涉条纹间距公式 x= 知,波长越长,条纹间距越大,因为红光的波长大于绿光的波长,所以经过同一装置所得的干涉条纹,红光比绿光的条纹宽度大,C 正确;光的折射、干涉都能引起光的色散,D 错误;偏振是横波特有的,光的偏振现象说明光是横波,E 正确.4.ABC 解析 按照相对论的结论 m=,这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大,并随着速度趋于光速而无限增大,一个真实的物体,其质量是确定值、有限大的,所以按照相对论来讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速 c,A 正确;质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出,B 正确;根据质能方程 E=mc2 的意义知,C 正确;按照狭义相对论的基本假设,物理规律在一切惯性参考系中都是相同的,D错误.5.ACE 解析 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象,选项 A 错误;在照相机镜头前装上一个偏振滤光片,利用了光的偏振原理,当偏振片的9 / 11方向与偏振光的方向平行时,允许偏振光通过,当它们相互垂直时,偏振光不能通过,在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可以减弱反射光,使照片清楚,选项 B 正确;无线电波的发射能力与频率有关,频率越高发射能力越强,选项 C 错误;单摆的周期公式 T=2,当其放在某高山之巅时,因重力加速度变小,故其振动周期一定变大,选项 D 正确;根据单摆的周期公式 T=2,在地面附近,如果 L,则重力加速度变化,故选项 E 错误. 6.ADE 解析 波在传播过程中波速和波长会变化,始终不变的量是频率,A 正确;光从空气进入水中后,波长减小,更不容易发生明显的衍射现象,B 错误; 根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的波信号的 频率升高,C 错误;公式 v=f 适用于任何波,D 正确;电磁波是横波,横波具有 偏振现象,E 正确.7.BDE 解析 雨后天空出现的彩虹是光的折射现象,故 A 错误;白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是由于不同色光折射率不同而产生的色散现象,故B 正确;照相机镜头所涂增透膜的厚度是绿光在薄膜中的波长的,从薄膜前、后表面反射的绿光发生干涉相互抵消,即大部分通过增透膜和镜头,红色和紫色光反射后则不发生干涉,所以人眼看到镜头呈淡紫色,故 C 错误;夜间观看到天边星座的位置比实际位置高,这是光的折射现象,故 D 正确;波长越长,越容易发生明显的衍射现象,利用红外线进行遥感是因为红外线的波长大,容易发生明显的衍射现象,故 E 正确. 8.ACD 解析 麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹用实验加以证实,故 A 错误;用单色平行光照射单缝,缝宽不变,光的波长越长,则衍射现象越显著, 故 B 正确;太阳光中的可见光是电磁波的一种,电磁波的速度等于光速,医院 “B 超”中的超声波属于机械波,传播速度不同,故 C 错误;磨制各种镜面或其 他精密的光学平面时,可以利用光的干涉,依据光程差是半个波长的奇数倍时,振 动减弱,而光程差是半个波长的偶数倍时,振动加强,从而检查平面的平整程 度,故 D 错误;根据多普勒效应可知,来自遥远星系上某些元素发出的光波波 长比地球上这些元素静止时发出的光波波长大,由 c=f 知接收到的波的频 率变小,说明该星系正在远离我们而去,故 E 正确.10 / 119.ABD 解析 由条纹间距公式 x=,d 指双缝间距离,l 指双缝到屏的距离,可知只增大 ,x 变大;只增大 d,x 变小;只减小 l,x 变小;x 与单、双缝间距无关.故 A、B、D 正确. 10.衍射 小于 解析 A 中出现明暗相间的条纹,B 中出现圆形亮斑.只有障碍物或孔的尺寸 比光波波长小或跟光波波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图 A 是光 的衍射图样,图 B 的形成可以用光的直线传播解释.所以图 A 对应的圆孔的孔 径比图 B 所对应的圆孔的孔径小. 11.8.95 590.0解析 由游标卡尺的读数规则可得 x2=8 mm+19×0.05 mm=8.95 mm.由x=,x=,x1=2×0.05 mm=0.10 mm,解得 =590.0 nm. 12.暗条纹 变宽解析 因为,即 P 点距双缝 S1、S2 的路程差为半波长的奇数倍,所以出现暗条纹.根据条纹间距公式 x= 知,当单色光的波长变长时,条纹间距变宽.13.1×10-7 m 解析 设绿光在真空中的波长为 0,在增透膜中的波长为 ,由折射率与 光速的关系、光速与波长及频率的关系得n=即 = 那么增透膜的厚度d= m=1×10-7 m 14.(1)1 mm (2)0.75 mm解析 (1)x= m=1×10-3 m=1 mm.(2)'= Å=4500 Å x'= m=0.75 mm.11 / 11