2020高考物理二轮复习专题16光学电磁波相对论测含解析
更新时间:2023-05-06 20:47:01 阅读量: 实用文档 文档下载
光学电磁波相对论
【满分:110分时间:90分钟】
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。填正确答案标号,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。)
1.下列说法正确的是________
A.机械波和电磁波本质上相同,都能发生反射、折射、干涉和衍射现象
B.人耳能听见的声波比超声波更容易发生明显衍射
C.沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象
D.水中的气泡,看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时,一部分光在界面上发生了全反射
E. 在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高
【答案】 BCE
【解析】
【详解】
2.关于波的干涉、衍射等现象,下列说法正确的是______________。
A.当波源与观测者相互靠近时,观测者接收到的振动频率大于波源发出波的频率
B.在杨氏双缝干涉实验中,用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距相等的条纹
C.某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时,看到绿灯距水面最近
D.照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理
E. 电磁波与声波由空气进入水中时,电磁波波长变短,声波波长变长
【答案】 ACE
【解析】
【详解】
根据多普勒效应可知,当波源靠近接收者时,接收者接收到的波的频率比波源频率高,故A正确;用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象,屏上出现中间宽,两侧窄,间
距越来越大的衍射条纹;故B错误;光折射成像时,视深:,水底同一深度并列红、黄、绿三盏灯时,绿光的折射率最大,故绿灯视深最浅,故C正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振
片,是利用光的干涉现象,故D错误;由空气进入水中传播时,频率不变,波速变大,由公式v=λf,知电磁波的波长变短。声波的波速变大,频率不变,波长变大,故E正确。所以ACE正确,BD错误。
根据光的折射定律,即可判定;
由全反射定律可知临界角的大小关系。
【详解】
【点睛】
考查光的干涉原理,干涉条纹间距公式的内容,理解光的折射定律与全反射条件,掌握临界角的概念,注意E选项容易选错。
5.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示,调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验,下列说法正确的是________。
A.若将滤光片向右平移一小段距离,光屏上相邻两条明纹中心的距离增大
B.若将光屏向右平移一小段距离,光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
C.若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D.若将滤光片由绿色换成红色,光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
E.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条明条纹间的距离a,则相邻两条明条纹间距为
【答案】 BCD
【解析】
【详解】
【点睛】
解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式,并能灵活运用.
6.下列说法正确的是____。
A.在水中的鱼斜向上看岸边的物体时,看到的物体将比物体所处的实际位置高
B.全息照相主要是利用了光的衍射现象
C.水中的气泡看起来特别明亮是因为光从气泡射向水中时,一部分光在界面上发生了全反射
D.光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大
E.沙漠蜃景和海市蜃楼主要是光的全反射现象
【答案】 ADE
【解析】
岸边物体的光斜射到水面上,会发生折射现象,当光进入水中后靠近法线,射入鱼的眼睛,而鱼眼由于错觉,认为光始终沿直线传播,逆着光的方向看上去而形成的虚像,所以比实际位置高,故A正确。全息照相利用光的干涉现象,选项B错误;水中的气泡,看起来特别明亮,是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故,故C错误;发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,则光纤的内芯折射率大于外壳的折射率,故D正确;海市蜃楼、沙漠蜃景都是由于光的折射和全反射而产生的,故E正确。故选ADE. 7.下列说法中正确的是
A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长无关
B.线性变化的电场一定产生恒定的磁场,线性变化的磁场一定产生恒定的电场
C.在杨氏双缝实验中,若仅将入射光由红光改为蓝光,则干涉条纹间距变窄
D.光纤通信的工作原理是光的反射,光纤通信具有容量大,抗干扰性强等优
E. 用标准玻璃样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏转
【答案】 ABC
【解析】
【详解】
E:用标准玻璃样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉。故E项错误。
8.下列说法正确的是______
A.图A中,P、Q是偏振片,M是光屏,当P固定不动,缓慢转动Q时,光屏M上的光亮度将会变化,此现象表明光波是横波
B.图B是双缝干涉示意图,若只减小屏到档板间的距离L,两相邻亮条纹间距离将减小
C.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围一定能产生电磁波
D.利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长,容易发生衍射
E.人站在路边,一辆汽车响着喇叭从人身边疾驰而过,人听到喇叭的音调会由低变高
【答案】 ABD
【点睛】光的偏振现象表明光是一种横波,知道双缝干涉相邻两亮条纹的间距的表达式,知道麦克斯韦的电磁场理论,知道发生明显衍射现象的条件;根据声波的多普勒效应分析频率的变化。
9.如图所示,在透明均匀介质内有一球状空气泡,一束包含a 、b 两种单色光的细光束从介质射入气泡,A 为入射点,之后a 、b 光分别从C 点、D 点射向介质.已知光束在A 点的人射角i=30°,a 光经过气泡的偏向角θ=45°,CD 弧所对圆心角为3°,则下列说法中正确的是______。
A.b 光经过气泡的偏向角为42°
B.介质对a 3
C.a 光的频率小于b 光的频率
D.b 光从该介质射向空气的全反射临界角的正弦值为012sin51
E.若a 、b 两单色光分别通过同一双缝干涉装置,则b 光在屏上产生的条纹的间距大
【答案】 ADE
【解析】光线在A 点的入射角为i ,折射角分别为a r 、b r ,作出光路图,如图
【点睛】设光线在A 点的入射角为i ,折射角为r ,由几何知识知两光束经过球状空气泡偏向角为()2r i θ=-,由a 色光的偏向角为45°,可由()2r i θ=-求出折射角,由折射定律求出折射率.CD 弧所对的圆心角为3°,由几何关系求出a 色光的折射角,即可求出偏向角,由1sinC n
=求解临界角.a 光的偏向角大于b 光的偏向角,a 光的折射率大于b 光的折射率,a 、b 两单色光在透明介质中的波长a b λλ<,再分析干涉条纹间距的大小.
10.下列说法正确的是________。
A 机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B .在同一介质中,波长越短的光,传播速度越小
C .在打磨精密光学平面时,可以利用干涉法检查平面的平整程度
D .光的偏振现象可以说明光是横波
E .狭义相对性原理指出,力学规律在任何参考系中都是相同的
【答案】 BCD
点晴:同一频率的光在不同介质中,传播速度不同,但频率不变,而波长与波速成反比.传播的速度与折射率有关。
【详解】
画出光路图如图所示:
【点睛】
解决本题的关键掌握光的折射定律和全反射条件,画出光路图,结合几何关系进行研究.
14.如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,∠A=30°,∠B=60°,BC 边长度为L,一束垂直于AB 边的光线自AB 边的P 点射入三棱镜,AP 长度d<L,光线在AC 边同时发生反射和折射,反射光线和
折射光线恰好相互垂直,已知光在真空中的速度为c。求:
(1)三棱镜的折射率;
(2)光从P 点射入到第二次射出三棱镜经过的时间。
【答案】(1)(2)
【解析】
【详解】
(1)光线到达AC边的O点,入射角为i,折射角为r.
由题意可得:i+r=90°
i=30°
所以r=60°
可得三棱镜的折射率n=
答:(1)三棱镜的折射率是;
(2)光从P点射入到第二次射出三棱镜经过的时间是.
【点睛】
(1)光线射到AC边上的O点,由折射定律和几何关系求三棱镜的折射率;
(2)光线反射到AB边上,由几何关系求出入射角,与临界角比较,能发生全反射.再反射从BC边射出.由v=c/n求出光在棱镜中传播的速度,由几何关系求出传播的距离,再求传播时间.
16.半径为R的半圆柱形介质截面如图所示,O为圆心,AB为直径,Q是半圆上的一点,从Q点平行于AB
射入半圆柱介质的光线刚好从B点射出,已知∠QBO=,现有一条光线从距离O点处垂直于AB边射入半圆柱形介质,已知光在真空中的传播速度为c,求:
①该半圆柱形介质的折射率;
②垂直AB边射入介质的光线在半圆柱介质中的传播时间。
【答案】 (1)(2)
【解析】
【详解】
(1)作出光路图:
由几何关系可知,从Q点射入的光线的入射角为由折射定律有:;
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