高考物理备考 优生百日闯关系列 专题13 光、电磁波与相对论（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题13 光、电磁波与相对论第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查基本概念和基本规律。考纲要求（1）理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算（2）理解光的干涉现象，掌握双缝干涉中出现明暗条纹的条件；理解光的衍射现象，知道发生明显衍射的条件；知道光的偏振现象，了解偏振在日常生活中的应用（3）知道电磁波是横波；了解电磁波的产生、传播、发射和接收，熟记电磁波谱；了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论命题规律（1）分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题

2、。（2）光的干涉、衍射和偏振部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题和填空题为主（3）电磁波和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，主要是以选择题为主第二部分 精选试题1、【2016重庆市巴蜀中学高三上期中】（5分）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（）。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对三个得5分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）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

3、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【名师点睛】本题综合考查了光的折射、全反射和干涉，关键是记住几个公式：折射率定义公式、光速公式、双缝干涉条纹间距公式.2、【2016重庆市巴蜀中学高三上第三次月考】下列说法中正确的是_（填正确答案的标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对三个得6分，每选错一个扣3分，最低分为0分）A、不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的B、水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象C、在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D、声源向静止的观察者运动，观察者接收

4、到的频率小于声源的频率E、未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象【答案】ABE【解析】根据狭义相对论可得光速不变，A正确；水面上的油膜呈现彩色是光在油膜上下两个表面发生干涉现象产生的，B正确；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错误；根据多普勒效应可得声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率大于声源的频率，D错误；未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象，E正确。【名师点睛】不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率大

5、于声源的频率声波波长较长，容易发生衍射现象。3、（多选）【北京市西城区20142015学年度第一学期期末试卷】关于电磁波，下列说法正确的是A电磁波和机械波都可以在真空中传播B电磁波和机械波都能产生多普勒效应C电磁波中电场强度和磁感应强度随时间和空间做周期性的变化D以下三种电磁波按频率由高到低排序为：无线电波、紫外线、g射线【答案】BC【解析】电磁波可以在真空中传播，而机械波只能在介质中传播，A错误；当波源与观察者发生相对运动时，电磁波和机械波都能产生多普勒效应，B正确；电磁波中变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，这样一环套一环由近及远的传播就形成了电磁波，因此电磁波中电场强度和磁感应强度随

6、时间和空间做周期性的变化，C正确；以下三种电磁波按频率由高到低排序为：g射线、紫外线、无线电波，D错误。4、【丰台区20142015学年度第一学期期末练习高三物理】光学现象在实际生活、生产中有许多应用。下列选项利用了“光的干涉现象”的是（）A用光导纤维传输信号B白光通过三棱镜变成七色光C戴上特制眼镜在电影院看3D电影有立体感D用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度【答案】D【解析】用光导纤维传输信号，是利用了全反射知识，选项A错误；白光通过三棱镜变成七色光，是光的折射，选项B错误；戴上特制眼镜在电影院看3D电影有立体感是利用了光的偏振知识，选项C错误；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度

7、是利用了光的干涉，选项D正确。故选D. 5、【丰台区20142015学年度第一学期期末练习高三物理】如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45时，折射角为30。以下说法正确的是（）A反射光线与折射光线的夹角为120B该液体对红光的折射率为C该液体对红光的全反射临界角为45D当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也是30OMN空气液体红光4530【答案】C6、【北京市丰台区20152016学年度第一学期期末高三物理练习】a、b两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图所示。则关于a、b两束光，下列说法正确的

8、是（）空气介质abA介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率Ba光在介质中的速度大于b光在介质中的速度Ca光在真空中的波长大于b光在真空中的波长D光从介质射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角【答案】A7、（多选）【北京四中2014-2015学年度第二学期高二年级期末测验物理学科物理试卷】如图，a是一细束由两种不同频率的可见光组成的复色光，射向半圆玻璃砖的圆心O，折射后分为两束b、c，则下列说法中正确的是( )Ac光的偏转较b光大，因而玻璃对c光的折射率比玻璃对b光的折射率大Bc光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大Cb光在真空中的波长比c光在真空中的波长小D若b、c两种单色光由玻璃

9、射向空气时发生全反射，其临界角分别为b、c，则有bc【答案】AD【解析】从图可以看出，入射光是唯一的，即入射角相同，而c光的折射角小于b光，说明玻璃对c光的折射率比对b光的折射率大，选项A正确；由公式v=c/n可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，所以选项B错误；因为=c/f，c光的折射率大小b光，故c光的频率也大小b光，所以c光在真空中的波长比b光在真空中的波长小，选项C错误；光在发生全反射时，sin=1/n，因为ncnb，故sincc，选项D正确。【名师点晴】该题通过图示中的情景揭示了两束光的不同，从而在不同的角度上对该不同进行了分析，解题时需要我们抓住两束光的不同，得出其折射率的不

10、同，然后再根据相应的公式得出二者在真空中的传播速度的不同，波长的不同及临界角的不同等。8、（多选）【北京四中2014-2015学年度第二学期高二年级期末测验物理学科物理试卷】下面有关光的说法正确的是( )A雨后马路上的油渍呈现彩色条纹是光的干涉现象B天空出现彩虹是白光的色散现象C光是一种电磁波，能发生干涉、衍射等现象，没有动量和能量D在折射率越大的介质中，光的传播速度越快【答案】AB【名师点晴】该题通过四个与波有关的现象，来说明波的几个性质，一是波具有干涉的性质，是通过油膜的彩色条纹呈现的，二是光的色散现象，三是电磁波的动能与能量的问题，当然波是具有动量与能量的，则电磁波也应该具有动量与能量，

11、最后是光速的问题。9、【北京市清华大学附属中学2015届高三4月综合能力测试（四）】如图所示，MN是介质和介质的交界面，介质中的光源S发出的一束光照射在交界面的O点后分成两束光OA和OB，若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转至S1O的位置，则在旋转过程中下列说法正确的是A. 光线OA逆时针旋转且逐渐减弱B. 光线OB逆时针旋转且逐渐减弱C. 光线OB逐渐减弱且可能消失D. 介质可能是光疏介质【答案】C【解析】从光路图中可得入射角小于折射角，则光是从光密介质射入光疏介质，故当入射光SO顺时针旋转至S1O的位置，入射角增大能发生全反射，反射光线变强，反射光线OA逆时针旋转，折射光线OB顺时针

12、旋转且逐渐减弱，当达到全反射角时，故线OB逐渐减弱且可能消失，故C正确【名师点睛】解决本题的关键要掌握折射率与入射角的关系、光的能量与入射角的关系，同时要掌握全反射的条件，当入射角增大时，反射光增强，折射光线与入射光线同向旋转根据入射角与折射角的大小，分析折射率的大小，判断能否发生全反射10、（多选）【巴中市普通高中2016届高三“零诊”考试理科综合】如图所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光( ) A. 红光在玻璃中传播速度比蓝光大 B. 从a点射出

13、的为红光，从b点射出的为蓝光 C. 从a、b两点射出的单色光不平行 D. 分别用a、b光在同一个双缝干涉实验室装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距 E. 从a、b两点射出的单色光平行，且平行于BC【答案】ABE可知光线Pc在P点的折射角与光线ea在a点的入射角相等，据光路可逆，则过a点的出射光线与过P点的入射光线平行由此，E正确，故选ABE。11、【湖北省龙泉中学、宜昌一中2016届高三10月联考物理试题】（10分）如图18-2所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n，玻璃介质的上边界MN是屏幕，玻璃中有一个正三角形空气泡，其边长l40 cm，顶点与屏幕接触于C点

14、，底边AB与屏幕平行，一束激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑（i）求两个光斑之间的距离x；（ii）若任意两束相同的激光同时垂直于AB边向上射入空气泡，求屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离L图18-2【答案】(i) 如图所示；(ii) 80 cm【名师点睛】（1）激光a垂直于AB边射向AC边的中点O时，由于光的反射和折射，在屏幕MN上出现两个光斑，由折射定律和折射定律作出光路图（2）由几何知识求出a光的入射角，由折射定律求出折射角，根据反射定律求出反射角由几何知识求解两个光斑之间的距离L。本题是几何光学问题，是折射定律、反射定律与几何知识的综合应用要充分运用几何知

15、识，求解两个光斑之间的距离12、【贵州省遵义市航天高级中学2016届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】如图所示为一等边三角形的某种透明介质ABC，边长为L，折射率为，底部中点O处有一点光源，试问能够从AB边射出光线的长度是多少？【答案】L【解析】光路图如图所示根据全反射定律可得，解得C=37根据几何知识可得OE=EF=OEtanC=L故x=BE+EF=L【名师点睛】在分析光的折射问题时掌握光的折射率与临界角的关系，理解几何关系的应用，注意正确画出光路图是解题的关键13、【广西省柳州铁路第一中学2016届高三上学期10月月考理综试题】半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO的截面如

16、图所示。位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射，折射光线由上边界的A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。【答案】则A、B两点间的距离为：；联立解得：【名师点睛】解决本题的关键要作出光路图，运用几何知识和折射定律结合解答，由折射定律求出光线在左侧面上的折射角，可几何关系求出A、D间的距离由求出全反射临界角C，再由几何知识求解B、D间的距离，即可得到AB间的距离14、【云南省玉溪市第一中学2016届高三上学期期中考试理科综合试题】如图所示为一透明玻璃半球，在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏。两束关于中心轴OO对称

17、的激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能从球面射出。当光屏距半球上表面h1=40cm时，从球面折射出的两束光线汇聚于光屏与OO轴的交点，当光屏距上表面h2=70cm时，在光屏上形成半径r=40cm的圆形光斑。求该半球形玻璃的折射率。【答案】【名师点睛】在研究光的折射问题时，首先需要根据题中信息画出光的传播路径，然后结合几何知识，光学规律解题，光的折射问题更依靠于数学手段，激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能从球面射出，在球面上恰好发生全反射，作出光路图根据几何知识求出临界角的正弦，即可求得折射率15、【西藏日喀则地区第一高级中学2016届高三10月月考理科综合物理试题】如图甲所示，在平静

18、的水面下深d处有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，其半径为R，周边为环状区域，其宽度为，且为a光的颜色（见乙图），则：两种色光的折射率和分别是多少？【答案】【名师点睛】在解决光学问题你时，一般都是先画出光路图，然后结合几何知识分析解题，解决本题的关键从临界角入手，掌握全反射定律公式通过照亮的圆形区域，作出光路图，由几何知识得到两束光的临界角正弦值，由全反射定律得到折射率，16、【湖南师范大学附属中学2016届高三月考（三）物理试题】（9分）如图所示，直角三棱镜的折射率A30，一束与OB面

19、成300角的光射向OB面，从AB面上的C点射出若不考虑光在OB面上的反射，求能从C点射向空气的光的方向【答案】有两束光从AB面射出，分别为与AB面成30向右，与AB面成30斜向左上光经AB面反射后，垂直射向AO面，再次反射，之后光在AB面再次折射，有i4=i3由对称性知：r4=r3=60，终上所述，有两束光从AB面射出，分别为与AB面成30向右，与AB面成30斜向左上【名师点睛】本题考查光的折射定律及全反射问题；解题的关键是画出规范的光路图，知道光的折射定律以及全反射的条件和临界角的公式；此题对数学几何能力的要求较高，平时需加强训练；此题意在考查学生利用数学知识解决物理问题的能力.17、【广东

20、省广州市执信中学2016届高三上学期期中考试理综试题】如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，圆弧CD是半径为R的四分之一圆周，圆心为O光线从AB面上的M点入射，入射角i=60 ，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出已知OB段的长度l=6cm，真空中的光速c=3.0108m/s求：透明材料的折射率n光从M点传播到0点所用的时间t【答案】【名师点睛】此题是对光的折射定律以及全反射问题的考查；解题的关键是根据题意画出规范的光路图，然后在两介质的入射点找到入射界和折射角，并根据光的折射定律列出方程；注意全反射的条件：光从光密射向光疏；入射角不小于临界角.18、【

21、云南省师范大学附属中学2016届高三适应性月考卷（二）理科综合物理试题】（10分）如图22所示，真空中有一下表面镀反射膜的平行玻璃砖，其折射率n，一束单色光与界面成=450角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现两个光点A和B，A和B相距h4.0cm。已知光在真空中的传播速度c=3.0xl08m/s.i画出光路图；ii求玻璃砖的厚度【答案】光路图如右图；3.46cm【名师点睛】此题考查了光的折射定律的应用；解题的关键是根据题意画出完整的光路图，然后根据光的折射定律结合几何关系列出方程进行解答；此题意在考查学生利用数学知识来解决物理问题的基本能力；此题是基础题.19、【吉林省实验

22、中学2016届高三上学期第一次模拟理科综合试题】如图所示，一等腰直角三棱镜放在真空中，斜边BC长度为d，一束单色光以600的入射角从AB侧面的中点D入射，折射后从侧面AC射出，不考虑光在AC面的反射。已知三棱镜的折射率n=，单色光在真空中的光速为c，求此单色光通过三棱镜的时间？【答案】20、【2016重庆市巴蜀中学高三上第三次月考】如图甲所示的由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与AB成角射入，对射出的折射光线的强度随角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示，如图丙所示是这种材料制成的器具，左侧是半径为R的半圆，右侧是长为8R，高为2R的长方体，一束单色光从左侧点沿半径方向与长边成

23、37角射入器具，已知光在真空中的传播速度为c，求：（sin37=0.6，cos37=0.8）该透明材料的折射率光线至少要经过几次全反射才能穿过器具？并求出器具所用的时间？（必须有必要的计算说明）【答案】【名师点睛】解决本题关键要理解全反射现象及其产生的条件，并掌握临界角公式，同时注意光在器具中的传播速度与光在真空中传播速度的不同，第二问根据光路图，结合光的全反射，确定光程，并根据与，即可求解21、【2016银川一中高三第四次月考】如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。已知棱镜的折射率，AB=BC=8cm，OA=2cm，OAB=600(i

24、)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向;(ii)第一次的出射点距C点的距离.【答案】（i） (ii)【解析】（i）设发生全反射的临界角为C，由折射定律得 代入数据得 光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60，均发生全反射。设光线在CD边的入射角为，折射角为，由几何关系得，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得 【名师点睛】解决本题的关键掌握全发射的条件，以及折射定律，作出光路图，结合几何关系进行求解根据，求出临界角的大小，从而作出光路图，根据几何关系，结合折射定律求出出射光线的方向（2）根据几何关系，求出第一次的出射点距C的距离22、【福建省晨曦、冷

25、曦、正曦、岐滨四校2015-2016年高三上学期期中联考理综物理】(8分）某种透明物质制成的直角三棱镜ABC，折射率为n，角A等于30。一细束光线在纸面内从O点射入棱镜，如图所示，当入射角为时，发现刚好无光线从AC面射出，光线垂直于BC面射出。求：透明物质的折射率n。光线的入射角。（结果可以用的三角函数表示）【答案】【解析】由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面从棱镜射出，光路图如下图。设该透明物质的临界角为C，由几何关系可知；由几何关系得：r=30由折射定律23、【四川省资阳市2016届高三第一次诊断性考试理科综合物理试题】（10分）如图所示，一玻璃球体半径为R，O为

26、球心，AD为水平直径。来自A点的单色光从B点射出，出射光平行于AD。已知玻璃对此光的折射率为。若真空中光的传播速度为c，求此光从A到B的传播时间t。【答案】联解得：24、【内蒙古赤峰市宁城县2016届高三第一次统一考试物理试题】有一玻璃球冠，右侧面镀银，光源S就在其对称轴上，如图所示从光源S发出的一束光射到球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光折入玻璃球冠内，经右侧镀银面第一次反射恰能沿原路返回若球面半径为R，玻璃折射率为，求光源S与球冠顶点M之间的距离SM为多大？【答案】则光源S与M间距：（3分）25、【甘肃省河西部分高中（张掖中学、嘉峪关一中、山丹一中）2016届高三上学期期中联考】一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8m处有一浮标，示意如图一潜水员在浮标前方s2=3.0m处下潜到深度为h2时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜h=2.0m，恰好能看见Q（已知水的折射率n=）求深度h2；赛艇的长度l（可用根式表示）【答案】4m