高三物理（第02期）好題速遞分項解析匯編 專題15 光、電磁波、相對論（選修3-4）（含解析）

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專題15 光、電磁波、相對論 一、選擇題 1.【福建省三明市2016屆普通高中畢業(yè)班5月質(zhì)量檢查理科綜合】）下列說法正確的是。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個 得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分） A.偏振光可以是橫波，也可以是縱波 B.光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 C.光纖通信及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 D.X射線在磁場中能偏轉(zhuǎn)．穿透能力強，可用來進行人體透視 E聲源與觀察者相對靠近時，觀察者所接收的頻率大于聲源振動的頻率 【答案】BCE 【解析】 考點：考查了光的偏振，干涉，多普勒效應(yīng) 【名師點睛】導纖維傳播信號是利用光的全反射原理；光的偏振說明光的橫波，反射光都是橫波；光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象；聲源與觀察者相對靠近，觀察者所接收的頻率大于聲源發(fā)出的頻率 2.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB=60，兩束平行于角平分線OM的單色光a和b由OA面射入介質(zhì)，經(jīng)OA面折射的光線都相交于M點，其中a光的折射光線恰好平行于0B，以下說法正確的是（ ） A．該介質(zhì)對a光的折射率為2/3 B．a(chǎn)光的折射光線不能在AB面發(fā)生全反射 C．在同一介質(zhì)中，a光的光速大于b光的光速 D．用同一裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距大于b光的條紋間距 【答案】B 【解析】 考點：考查了光的折射，全反射，雙縫干涉現(xiàn)象 【名師點睛】根據(jù)題意作出光路圖，由幾何知識求出入射角和折射角，即可由折射定律公式求解折射率．由幾何知識求出光線在M點的入射角，與臨界角比較，分析能否發(fā)生全反射．再根據(jù)光速及波長和頻率的關(guān)系可明確兩光的光速大小，由干涉條紋間距公式可明確間距的大小 3.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB=60，兩束平行于角平分線OM的單色光a和b由OA面射入介質(zhì)，經(jīng)OA面折射的光線都相交于M點，其中a光的折射光線恰好平行于0B，以下說法正確的是（ ）B A．該介質(zhì)對a光的折射率為2/3 B．a(chǎn)光的折射光線不能在AB面發(fā)生全反射 C．在同一介質(zhì)中，a光的光速大于b光的光速 D．用同一裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距大于b光的條紋間距 【答案】B 【解析】 試題分析：由幾何知識可知，入射角，折射角,根據(jù)折射定律得,故A錯誤；由幾何知識求出光線在M點的入射角,臨界角的正弦為，即有,故折射光線中恰好射到M點的光線不能發(fā)生全反射,故B正確；由圖可知，a光的折射率要大于b光，由可知，a光的光速小于b光的光速,故C錯誤；因a光的折射率大，故a光的波長小于b光，由可知，用同一裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距小于b光的條紋間距；故D錯誤； 考點：考查了光的折射，全反射，雙縫干涉現(xiàn)象 【名師點睛】根據(jù)題意作出光路圖，由幾何知識求出入射角和折射角，即可由折射定律公式求解折射率．由幾何知識求出光線在M點的入射角，與臨界角比較，分析能否發(fā)生全反射．再根據(jù)光速及波長和頻率的關(guān)系可明確兩光的光速大小，由干涉條紋間距公式可明確間距的大小 4.【江蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】下列說法中正確的是 A．變化的電場一定能夠在其周圍空間產(chǎn)生變化的磁場從而形成電磁波 B．當觀察者向靜止的聲源運動時，接收到的聲音的波長大于聲源發(fā)出的波長 C．相對論認為時間和空間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān) D．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象，全息照相的拍攝利用了光的衍射原理 【答案】C 【解析】 考點：考查了電磁波的產(chǎn)生、多普勒效應(yīng)、相對論以及光的干涉 【名師點睛】周期性變化的電場一定能夠在其周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場；根據(jù)多普勒效應(yīng)分析波的頻率的變化；相對論認為時間和空間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān)；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，全息照相的拍攝利用了光的干涉原理． 5.【江西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（3分）以下說法正確的是 A．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波 B．雨后路面上的油膜呈現(xiàn)彩色，是光的折射現(xiàn)象 C．相對論認為空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)無關(guān) D．光導纖維中內(nèi)層的折射率小于外層的折射率 【答案】A 【解析】 考點：光的偏振；光的干涉；相對論；光導纖維 6.【江西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（4分）如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺。當a擺振動的時候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動力，使其余各擺也振動起來，此時b擺的振動周期 (選填“大于”、“等于”或“小于”)d擺的周期。圖乙是a擺的振動圖象，重力加速度為g，則a的擺長為 。 a b c d 甲 x t0 2t0 3t0 t 乙 O 【答案】等于； 【解析】 試題分析：a擺擺動起來后，通過水平繩子對b、c、d三個擺施加周期性的驅(qū)動力，使b、c、d三擺做受迫振動，三擺做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，由于驅(qū)動力頻率相同，則三擺的周期相同．據(jù)乙圖可知：T=2t0，再據(jù)可知，a的擺長 考點：單擺 7.【重慶市巴蜀中學2017屆高三上學期開學考試理科綜合物理試題】實物粒子和光都具有波粒二象性性。下列事件中突出體現(xiàn)波動性的是 .（填正確答案標號） A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) D．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) E．光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān) 【答案】ACD 【解析】 考點：考查光的波粒二象性． 【名師點睛】本題考查了光的波粒二象性，有時波動性明顯，有時粒子性明顯．明確各種物理現(xiàn)象的實質(zhì)和原理才能順利解決此類題目． 8.【江西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】如圖所示，MM′是空氣與某種介質(zhì)的界面，一條光線從空氣射入介質(zhì)的光路如圖所示，那么根據(jù)該光路圖做出下列判斷中正確的是(　　) A．該介質(zhì)的折射率為 B．光在介質(zhì)中的傳播速度c(c真空中光速) C．光線從介質(zhì)射向空氣時有可能發(fā)生全反射 D．光線由介質(zhì)射向空氣時全反射的臨界角大于45 【答案】BCD 【解析】 試題分析：由圖知，入射角 i=60，折射角r=45，則折射率為，故A錯誤．光在介質(zhì)中的傳播速度，故B正確．光線從介質(zhì)射向空氣時，只要入射角大于等于臨界角就能發(fā)生全反射，故C正確．設(shè)光線由介質(zhì)射向空氣時全反射的臨界角為C，則，則得：C＞45，故D正確；故選BCD. 考點：光的折射定律 9．【江西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，圖9中四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是（ ） a b c d A．a(chǎn)、c B．b、c C．a(chǎn)、d D．b、d 【答案】D 【解析】 試題分析：單縫衍射的條紋是不等間距，中央亮紋又寬又亮，故選D. 考點：單縫衍射 10. 【江西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】2009年諾貝爾物理學獎授予英國華裔科學家高錕, 以表彰他在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面”做出了突破性成就,高錕被譽為“光纖之父”.光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段,它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù).目前我國正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò),下列說法正確的是( ) A.光導纖維傳遞光信號是利用光的干涉原理 B.光纖通信利用光作為載體來傳遞信號 C.目前廣泛應(yīng)用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲 D.光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理 【答案】BC 【解析】 考點：光導纖維 11．【江西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】一束復色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚，經(jīng)折射分成兩束單色光a、b。已知a光的頻率小于b光的頻率。下列哪個光路圖可能是正確的？（ ） 【答案】B 【解析】 試題分析：因a光的頻率小于b光的頻率，則a光的折射率小于b光的折射率，射入玻璃后a光的折射角較大；兩種光從玻璃中岀射時應(yīng)該平行射出，故選B. 考點：光的折射 12．【江西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】圖示為一直角棱鏡的橫截面，。一平行細光束從O點沿垂直于bc面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n=，若不考試原入射光在bc面上的反射光，則有光線（ ） b c a o A．從ab面射出 B．從ac面射出 C．從bc面射出，且與bc面斜交 D．從bc面射出，且與bc面垂直 【答案】BD 【解析】 考點：光的折射 13.市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習理科綜合】一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，如圖1所示。下列說法中正確的是 A．介質(zhì)的折射率等于 B．介質(zhì)的折射率等于1.5 C．介質(zhì)的折射率等于 D．增大入射角，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 【答案】A 【解析】 考點：折射定律 二、非選擇題 1.湖北省孝感高級中學2017屆高三9月調(diào)考】有一玻璃球冠，右側(cè)面鍍銀，光源S就在其對稱軸上，如圖所示．從光源S發(fā)出的一束光射到球面上，其中一部分光經(jīng)球面反射后恰能豎直向上傳播，另一部分光折入玻璃球冠內(nèi)，經(jīng)右側(cè)鍍銀面第一次反射恰能沿原路返回．若球面半徑為R，玻璃折射率為，求光源S與球冠頂點M之間的距離SM為多大？ 【答案】 【解析】 試題分析：如圖所示，根據(jù)折射定律，有： 根據(jù)反射定律，有：， 考點：光的折射定律 【名師點睛】處理幾何光學相關(guān)的問題，關(guān)鍵是作出光路圖，一定要用直尺準確作圖，然后根據(jù)幾何圖形的特點求角或者線段的長度。 2.建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】(6分)如圖，由a、b兩種單色光組成的平行復色光，從空氣中垂直射向玻璃半球的左側(cè)平面上，在玻璃半球的右側(cè)球面上會出現(xiàn)一個單色環(huán)形光帶，已知玻璃半球的半徑為R，a光在玻璃中的折射率為，a的頻率小于b的頻率，由此可知，環(huán)形光帶是 (選填“a”或“b”)色光，環(huán)形光帶的外邊緣半徑為 。 【答案】a， 【解析】 試題分析：a的頻率小于b的頻率，則玻璃對a光的折射率小于b光的折射率，由臨界角公式知，a光的臨界角大于b光的臨界角．環(huán)形光帶外側(cè)邊緣光線恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C，則知環(huán)形光帶是a光．環(huán)形光帶的外邊緣半徑 考點：全反射 【名師點睛】本題關(guān)鍵要掌握全反射的條件和臨界角公式．對于臨界角，當光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)恰好發(fā)生全反射時，入射角等于臨界角． 3.蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】如圖所示，ABCD為一棱鏡的橫截面，∠A＝∠B＝90，∠C＝60，CD面為鍍銀的反射面，BC邊長為L，一束單色光垂直AB面射入棱鏡，從BC面中點P射出后垂直射到與水平方向成30的光屏MN上，光在真空中速度為c，求： （1）棱鏡材料的折射率； （2）光束在棱鏡中傳播的時間． 【答案】（1）（2） 【解析】 考點：考查了光的折射，傳播 【名師點睛】解決光學問題的關(guān)鍵要掌握全反射的條件、折射定律、臨界角公式、光速公式，運用幾何知識結(jié)合解決這類問題． 4.西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】如圖所示，一根長直棒AB豎直地插入水平池底，水深a=0.8m，棒露出水面部分的長度b=0.6m，太陽光斜射到水面上，與水面夾角=37，已知水的折射率n=，sin37=0.6，cos37=0.8．求： ①太陽光射入水中的折射角β；②棒在池底的影長l． 【答案】①37 ②1.4m 【解析】 考點：光的折射定律 5【江西省贛州市厚德外國語學校2017屆高三上學期第一次月考物理試題】如圖所示，一束截面為圓形半徑為R的平行單色光，垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個圓形亮區(qū)，已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S到球心的距離為d（d>3R），不考慮光的干涉和衍射，玻璃對該光的折射率為n，求屏幕上被照亮區(qū)域的半徑。 【答案】 【解析】 試題分析：設(shè)光恰好要發(fā)生全反射時的臨界光線照射到屏幕S上的E點到亮區(qū)中心O′點的距離r就是所求最大半徑，如圖所示．設(shè)臨界角為C，有 又 O′E=（d-OF）cotθC 解得 考點：全反射 6.西省宜川市宜春中學、樟樹中學、高安中學等五校2017屆高三7月聯(lián)考物理試卷】（8分）如圖所示，直角棱鏡ABC置于空氣中，∠A=30，AB邊長為2a。一束單色光從D點垂直于BC邊射入棱鏡，在AC邊上的E點恰好發(fā)生一次全反射后，從AB邊中點F處射出。已知真空中光速為c。求： ①棱鏡的折射率n；　　　②單色光通過棱鏡的時間t。 A B C 30 F E D 【答案】① ② 【解析】 試題分析：在E點恰好發(fā)生全反射，臨界角C= 則此玻璃的折射率 傳播的速度 光線在玻璃磚中傳播的距離 所用時間 考點：光的折射定律；全反射 7.南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）一玻璃三棱鏡，其橫截面為等腰三角形，頂角θ為銳角，折射率為．現(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半部射入棱鏡．不考慮棱鏡內(nèi)部的反射．若保持入射線在過入射點的法線的下方一側(cè)（如圖），且要求入射角為任何值的光線都會從棱鏡的右側(cè)面射出，則頂角θ可在什么范圍內(nèi)取值？ 【答案】 【解析】 考點：考查了光的折射，全反射 【名師點睛】作出光路圖，根據(jù)光的折射定律結(jié)合光在另一側(cè)面上折射時不能發(fā)生全反射，通過幾何關(guān)系求出頂角的范圍．