高考物理专题演练专题三十二光电磁波相对论(含两年高考一年模拟).doc

高考物理专题演练专题三十二光电磁波相对论(含两年高考一年模拟)
考点32　光　电磁波　相对论
两年高考真题演练
1．[2015·新课标全国卷Ⅱ，34(1)](多选)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射角为θ，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θ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
2．(2015·天津理综，2)

中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光(　　)
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大
C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
3．(2015·四川理综，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
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
4．(2015·福建理综，13)

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λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则(　　)
A．λa＜λb，na＞nb B．λa＞λb，na＜nb
C．λa＜λb，na＜nb D．λa＞λb，na＞nb
5．[2015·新课标全国卷Ⅰ，34(1)]在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝。在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1及绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1____Δx2(填“＞”、“＝”或“＜”)。若实验中红光的波长为630 nm，双缝及屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________ mm。
6．[2015·山东理综，38(2)]

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。

7．[2014·新课标全国卷Ⅰ，34(2)]一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率为n＝。
(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？
(2)一细束光线在O点左侧及O相距R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。
考点32　光　电磁波　相对论
一年模拟试题精练
1．(2015·北京顺义统考)

两束不同频率的单色光a、b以相同的入射角从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α＞β)。下列说法中正确的是(　　)
A．光束b的频率比光束a的频率低
B．相同条件下b光的双缝干涉条纹间距比a光的大
C．光束b在水中的传播速度比光束a在水中的传播速度大
D．若让a、b光分别从同种玻璃射向空气，a光发生全反射时的临界角较大
2．(2015·嘉兴高三测试)

如图是一段拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30°，折射角为53°(sin 53°＝0.8)，则(　　)
A．此光纤的折射率为0.625
B．该单色光在光纤中的传播速度为1.875×108 m/s
C．减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率
D．同一单色光在此光纤内的全反射临界角比在圆柱形光纤中大
3．(2015·河北石家庄质检)(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．做简谐运动的物体，其振动能量及振幅无关
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，及光源和观察者的运动无关
D．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点
E．机械波和电磁波都可以在真空中传播
4．(2015·陕西五校一模)

(多选)如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线。a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是(　　)
A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．a光的频率大于b光的频率
C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大
D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
E．b光比a光更容易发生衍射现象
5．(2015·湖北六校元月调考)

如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径。今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体。若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？
6．(2015·辽宁抚顺高三期末)

如图所示，ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率n＝2，AC为一半径为R的圆弧，O为圆弧面圆心，ABCO构成正方形，在O处有一点光源。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，求这部分光照射的圆弧的弧长。
7．(2015·景德镇市二检)

如图所示，MN是一条通过透明球体球心的直线，在真空中波长为λ0＝600 nm的单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，若出射光线CD及MN的交点P到球心O的距离是球半径的倍，且及MN所成的夹角α＝30°。求：
(1)透明体的折射率n；
(2)此单色光在透明球体中的波长λ。
参考答案
考点32　光　电磁波　相对论
两年高考真题演练
1．ABD　[由题图可知，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；根据n＝可知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率，根据λ＝可知，在真空中a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确；a光的波长小于b光的波长，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E错误。]
2．C　[由题图可知，a光的折射率大于b光的折射率，即na＞nb，有fa＞fb，B错误，C正确；由v＝知a光在玻璃中的传播速度小于b光，A错误；由sin C＝知a光的全反射临界角小于b光，D错误。]
3．C　[由图可知，b折射程度较大，故玻璃对b的折射率较大，A错误；由sin C＝知b的临界角较小，B错误；由v＝知，b在玻璃中的传播速度较小，C正确；由t＝知，b在玻璃中传播距离大且传播速度小，故b在玻璃中的传播时间较长，D错误。]
4．B　[由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以na＜nb。又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，故b光的频率大于a光的频率，又根据c＝λν，所以b光的波长小于a光的波长，即λa＞λb，所以B正确，A、C、D错误。]
5．解析　双缝干涉条纹间距Δx＝λ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1＞Δx2。相邻条纹间距Δx＝＝2.1 mm＝2.1×10－3 m，根据Δx＝λ可得d＝＝0.3 mm。
答案　＞　0.3

6．解析　光路如图；
当光线从A点射出时，设折射角为r，由光的折射定律可知：n＝，则A点到左端面的距离为x1＝；若在B点发生全反射时，则sin C＝，故B点离左端面的距离x2＝Rtan C，联立解得A、B间的距离为Δx＝x2－x1＝R(－)
答案　R(－)

7．解析　(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图。
由全反射条件有sin θ＝①
由几何关系有OE＝Rsin θ②
由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为
l＝2OE③
联立①②③式，代入已知数据得l＝R④

(2)设光线在距O点R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得
α＝60°＞θ⑤
光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图。
由反射定律和几何关系得
OG＝OC＝R⑥
射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出。
答案　(1)R　(2)见解析
一年模拟试题精练
1．D　[由折射定律＝n知，b光的折射角小，折射率大，频率高，波长小，选项A错误；由Δx＝λ知，相同条件下b光的双缝干涉条纹间距小，选项B错误；由v＝知，b光在水中的传播速度小，选项C错误；由sin C＝知，a光发生全反射时的临界角较大，选项D正确。]
2．B　[单色光的折射率n＝＝1.6，A错误；光在介质中的速度大小为v＝＝1.875×108 m/s，B对；如果要提高光的传输效率，就要减小光的折射，应增大单色光在O点的入射角，C错误；全反射临界角由折射率和介质决定，入射光和光纤材料不变，只是形状发生改变时，全反射临界角保持不变，D错误。]
3．BCD
4．ACD　[由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由v＝得到，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度，故A正确；b光的折射率大，则b光的频率高，故B错误；两种色光通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹的间距及波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大，故C正确；由公式sin C＝分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，故D正确；光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象，所以可知a光比b光更容易发生衍射现象，故E错误。]
5．解析　

设光线P经C折射后过B点，光路如图所示。
根据折射定律n＝＝
在△OBC中，由几何关系得α＝2β
解得β＝30°，α＝60°
所以CD＝Rsin α＝R
答案　R
6．解析　

设该种材料的临界角为C，则
sin C＝
解得C＝30°
如图所示，若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则∠ADF＝30°，同理，若沿DG方向射到BC面上的光线刚好发生全反射，则∠CDG＝30°，因此∠FDH＝30°
根据几何关系可得FH＝×2πR
解得FH＝ πR
答案　πR
7．解析　由折射定律得：
n＝＝
光线进入“道威棱镜”时的折射角：γ＝30°
全反射临界角：sin C＝＝
即C＝45°
如图所示，光线到达CD边时入射角：θ＝75°＞C
光线不能从CD边射出

答案　不能从CD边射出
12 / 1212 / 12