2019年高考物理 真題和模擬題分項(xiàng)匯編 專題17 光學(xué) 電磁波 相對(duì)論（含解析）

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1、專題17 光學(xué) 電磁波 相對(duì)論 1．（2019·北京卷）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說(shuō)法正確的是 A．甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫 B．甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫 C．都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大 D．都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大 【答案】A 【解析】根據(jù)單縫衍射圖樣和雙縫干涉圖樣特點(diǎn)判斷。單縫衍射圖樣為中央亮條紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋，條紋間距相等，條紋寬度相等，結(jié)合圖甲，乙可知，甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫，故A正確，BCD錯(cuò)誤。 2．（2019·北京卷）光電管是一

2、種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 組 次 入射光子的能量/eV 相對(duì)光強(qiáng) 光電流大小/mA 逸出光電子的最大動(dòng)能/eV 第 一 組 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 強(qiáng) 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第 二 組 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 強(qiáng) 27 40 55 2.9 2.9 2.9 由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是 A．兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光 B．兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同 C．若入射光子

3、的能量為5.0 eV，逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9 eV D．若入射光子的能量為5.0 eV，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大 【答案】B 【解析】由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程比較兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)的逸出功和光電流與光強(qiáng)的關(guān)系解題 由題表格中數(shù)據(jù)可知，兩組實(shí)驗(yàn)所用的入射光的能量不同，由公式可知，兩組實(shí)驗(yàn)中所用的入射光的頻率不同，故A正確；由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得：第一組實(shí)驗(yàn)：，第二組實(shí)驗(yàn)：，解得：，即兩種材料的逸出功相同也即材料相同，故B錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程可得：，故C正確；由題表格中數(shù)據(jù)可知，入射光能量相同時(shí)，相對(duì)光越強(qiáng)，光電流越大，故D正確。 3．（2019·天津卷）某小組做測(cè)定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器

4、材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。 ①下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度______。 A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚 B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚 C．選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn) D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些 ②該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是______。 ③該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫(huà)出光線的徑跡，以入射點(diǎn)為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于、點(diǎn)，再過(guò)、點(diǎn)作法線的垂線，垂足分別為、點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率______。（用圖中線段的字母表示）

5、【答案】①AD ②D ③ 【解析】①采用插針?lè)y(cè)定光的折射率的時(shí)候，應(yīng)選定光學(xué)表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會(huì)更加清晰，減小誤差，同時(shí)兩枚大頭針的距離盡量大一些，保證光線的直線度，因此AD正確，光學(xué)表面是否平行不影響該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，因此B錯(cuò)誤，應(yīng)選用細(xì)一點(diǎn)的大頭針因此C錯(cuò)誤。 ②根據(jù)光的折射定律可知當(dāng)選用平行的玻璃磚時(shí)出射光和入射光應(yīng)是平行光，又因發(fā)生了折射因此出射光的出射點(diǎn)應(yīng)相比入射光的延長(zhǎng)線向左平移，因此D正確，ABC錯(cuò)誤； ③由折射定律可知折射率，，，聯(lián)立解得。 4．（2019·江蘇卷）將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過(guò)這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色

6、條紋，這是由于光的 （選填“折射”“干涉”或“衍射”）．當(dāng)縫的寬度 （選填“遠(yuǎn)大于”或“接近”）光波的波長(zhǎng)時(shí)，這種現(xiàn)象十分明顯。 【答案】衍射 接近 【解析】通過(guò)兩支鉛筆中間縫能看到彩色條紋，說(shuō)明光繞過(guò)縫而到人的眼睛，所以這是由于光的衍射現(xiàn)象，由發(fā)生明顯衍射條件可知，當(dāng)縫的寬度與光波的波長(zhǎng)接近或比光波的波長(zhǎng)少得多時(shí)能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。 5．（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷）某同學(xué)利用圖示裝置測(cè)量某種單色光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，接通電源使光源正常發(fā)光：調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可__________

7、； A．將單縫向雙縫靠近 B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng) C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng) D．使用間距更小的雙縫 （2）若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測(cè)得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長(zhǎng)λ=_________； （3）某次測(cè)量時(shí)，選用的雙縫的間距為0．300 mm，測(cè)得屏與雙縫間的距離為1.20 m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm。則所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_____________nm（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。 【答案】（1）B （2） （3）630 【解析】（1）由Δx= ，因Δx越小，目鏡中觀察得條紋數(shù)越多，故B符合題

8、意； （2）由，λ=； （3）λ==。 6．（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷）如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率為。 （1）求桅桿到P點(diǎn)的水平距離； （2）船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點(diǎn)發(fā)出的激光束方向，當(dāng)其與豎直方向夾角為45°時(shí)，從水面射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。 【答案】（1）7 m （2） 【解析】（1）設(shè)光束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為x1，到P點(diǎn)的水平距離為x2；桅桿高度為h

9、1，P點(diǎn)處水深為h2：激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關(guān)系有 ① ② 由折射定律有 sin53°=nsinθ③ 設(shè)桅桿到P點(diǎn)的水平距離為x，則 x=x1+x2④ 聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得 x=7 m⑤ （2）設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時(shí)，從水面出射的方向與豎直方向夾角為，由折射定律有 sin=nsin45°⑥ 設(shè)船向左行駛的距離為x'，此時(shí)光束從水面射出的點(diǎn)到桅桿的水平距離為x'1，到P點(diǎn)的水平距離為x'2，則 ⑦ ⑧ ⑨ 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入題給數(shù)據(jù)得 x'=⑩ 7．（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷）如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截

10、面，∠A=90°，∠B=30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于AC邊射出。 （1）求棱鏡的折射率； （2）保持AB邊上的入射點(diǎn)不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出。求此時(shí)AB邊上入射角的正弦。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）光路圖及相關(guān)量如圖所示。光束在AB邊上折射，由折射定律得 ① 式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知 α+β=60°② 由幾何關(guān)系和反射定律得 ③ 聯(lián)立①②③式，并代入i=60°得 n=④ （2）設(shè)改變后的入射角為，折射角為，由折射定律得 =n⑤ 依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角

11、，且 sin=⑥ 由幾何關(guān)系得 =α'+30°⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為 sin=⑧ 8．（2019·江蘇卷）如圖所示，某L形透明材料的折射率n=2?，F(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時(shí)不會(huì)射入空氣，求θ的最大值． 【答案】 【解析】要使光線不會(huì)射入空氣，即發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C，即有： 由幾何關(guān)系得： 聯(lián)立解得： 9．（2019·四川省成都市高三模擬）下列說(shuō)法正確的是____。 A．變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng) B．電磁波和機(jī)械波都能傳遞能量和信息 C．紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的

12、傳播速度大于紫光的傳播速度 D．若在地球上接收到來(lái)自某遙遠(yuǎn)星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠(yuǎn)去 E．相同的單擺在地球緯度越高的地方，擺動(dòng)的周期越大 【答案】ABD 【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)，故A正確；電磁波和機(jī)械波都能傳遞能量和信息，故B正確；紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的傳播速度等于紫光的傳播速度，都等于光速，故C錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，若在地球上接收到來(lái)自某遙遠(yuǎn)星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠(yuǎn)去。故D正確；單擺周期公式為，由單擺周期公式可以看出：周期T只與l及g有關(guān)，從赤道到北極，g增大，周期變小。故

13、E錯(cuò)誤。 10．（2019·江西省名校（高三5月聯(lián)合考）下列說(shuō)法中正確的是 A．觀看3D電影《復(fù)仇者聯(lián)盟4》時(shí)，所佩戴的眼鏡利用了光的衍射知識(shí) B．軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步，是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象 C．手機(jī)上網(wǎng)時(shí)用的Wifi信號(hào)屬于無(wú)線電波 D．紅光由空氣進(jìn)入水中，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，顏色不變 E．分別用藍(lán)光和黃光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用黃光時(shí)得到的條紋間距更寬 【答案】BCE 【解析】3D電影《復(fù)仇者聯(lián)盟4》在放映時(shí)，兩臺(tái)放映機(jī)發(fā)出的光是相互垂直的偏振光，在觀看電影時(shí)觀眾必須帶上特殊的眼鏡才能獲得最佳觀賞效果，這種眼鏡是利用了光的偏振原理，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；軍隊(duì)士兵過(guò)橋時(shí)使用便步，是

14、為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象，故選項(xiàng)B正確；手機(jī)上網(wǎng)時(shí)用的Wifi信號(hào)屬于無(wú)線電波，故選項(xiàng)C正確；紅光由空氣進(jìn)入水中，頻率不變，則顏色不變，根據(jù)知波速變小，根據(jù)知波長(zhǎng)變短，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；分別用藍(lán)光和黃光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，黃光的波長(zhǎng)較大，根據(jù)條紋間距，則黃光干涉條紋的間距較寬，故選項(xiàng)E正確。 11．（2019·安徽省安慶市市示范中學(xué)髙三聯(lián)考）下列說(shuō)法正確的是 A．水面波是一種機(jī)械波 B．彩虹現(xiàn)象是光的全反射形成的 C．?dāng)z影機(jī)鏡頭鍍膜增透是應(yīng)用了光的衍射原理 D．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無(wú)關(guān) E．肥皂液是無(wú)色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光的干涉而形成的 【答案

15、】ADE 【解析】水面波是一種機(jī)械波，選項(xiàng)A正確；彩虹現(xiàn)象是光的折射造成的光的色散現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；攝影機(jī)鏡頭鍍膜增透是應(yīng)用了光的干涉原理，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波在真空中的傳播速度都相同，與電磁波的頻率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D正確；肥皂液是無(wú)色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光的干涉而形成的，選項(xiàng)E正確。 12．（2019·甘肅省高三最后一次聯(lián)考）下列說(shuō)法正確的是 A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無(wú)關(guān) B．兩列波相遇時(shí)，在重疊的區(qū)域里，支點(diǎn)的位移等于兩波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的大小之和 C．小明跑步離開(kāi)小芳時(shí)，聽(tīng)到小方喊她的聲音比平時(shí)的音調(diào)低 D．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波 E．紫外線

16、的波長(zhǎng)比紅外線的波長(zhǎng)短 【答案】ACE 【解析】電磁波在真空中的傳播速度為與電磁波的頻率無(wú)關(guān)，故A正確；兩列波相遇時(shí)，在重疊的區(qū)域里，質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量之和，故B錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知小明跑步離開(kāi)小芳時(shí)，聽(tīng)到小方喊她的聲音比平時(shí)的音調(diào)低，故C正確；光的偏振現(xiàn)象是橫波特有的特征，故D錯(cuò)誤；紫外線的頻率大于紅外線的頻率根據(jù)可知紫外線的波長(zhǎng)比紅外線的波長(zhǎng)短，故E正確；故選ACE。 13．（2019·重慶市一中高三模擬）下列說(shuō)法正確的是 A．狹義相對(duì)論認(rèn)為，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) B．電視遙控器發(fā)出的紅外線的

17、波長(zhǎng)比醫(yī)院里“CT”中發(fā)出的X射線的波長(zhǎng)要短 C．分別用紅光、紫光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，紅光的相鄰兩個(gè)亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個(gè)亮條紋的中心間距 D．如圖1所示，a、b兩束光以不同的入射角由玻璃射向真空，結(jié)果折射角相同，則在玻璃中a光的全反射臨界角大于b光的全反射臨界角 E．如圖2所示，偏振片P的透振方向?yàn)樨Q直方向，沿與豎直方向成45°角振動(dòng)的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一側(cè)能觀察到透射光 【答案】ACE 【解析】狹義相對(duì)論中光速不變?cè)恚赫婵罩械墓馑僭诓煌膽T性參考系中都是相同的。故A正確；紅外線的波長(zhǎng)比射線長(zhǎng)。故B錯(cuò)誤；紅光的波長(zhǎng)長(zhǎng)于紫光，所以在同一個(gè)

18、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，紅光的相鄰兩個(gè)亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個(gè)亮條紋的中心間距。故C正確；由幾何分析可知光束對(duì)應(yīng)的折射率大，而全反射臨界角正弦值與折射率成反比，所以光的全反射臨界角小于光的全反射臨界角。故D錯(cuò)誤；由于偏振光在偏振片的透振方向有分量所以對(duì)應(yīng)的會(huì)在另一側(cè)觀察到透射光。故E正確。 14．（2019·湖北省高三調(diào)研）如圖所示，某種材料制成的扇形透明磚放置在水平桌面上，光源S發(fā)出一束平行于桌面的光線從OA的中點(diǎn)垂直射入透明磚，恰好經(jīng)過(guò)兩次全反射后，垂直O(jiān)B射出，并再次經(jīng)過(guò)光源S，已知光在真空中傳播的速率為c，求： （1）材料的折射率n； （2）該過(guò)程中，光在空氣中傳播的

19、時(shí)間與光在材料中傳播的時(shí)間之比。 【答案】（1）2 （2） 【解析】（1）光路如圖所示， 由折射定律 而，故（即） 所以該材料的折射率n=2 （2）光在空氣中傳播的路程 由幾何關(guān)系 所以，則時(shí)間為： 光在介質(zhì)中傳播的路程，則時(shí)間為： 則時(shí)間之比為： 15．（2019·四川省成都市模擬）如圖，等腰直角三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC中點(diǎn)，位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)光束自O(shè)點(diǎn)以角度i入射，第一次到達(dá)AB邊恰好發(fā)生全反射。已知∠ABC=45°，AC=AB =L，透明介質(zhì)的折射率n=2，真空中的光速為c。求：（可能用到， （i）入射角的正弦值sini； （ii）光束從O點(diǎn)入射到發(fā)生第一次全反射所用的時(shí)間。 【答案】（1） （2） 【解析】（i）光路如圖所示： 由臨界角公式： 可得： 由幾何關(guān)系可知 折射角： 由折射定律： 解得： （ii）由正弦定理可得： 光在介質(zhì)中通過(guò)的路程為： 代入數(shù)據(jù)可得 光在介質(zhì)中的速度為： 所用時(shí)間： 代入數(shù)據(jù)解得： 12