专题17 光学 电磁波 相对论-2020年高考和模拟题物理分项汇编(解析版)

2020年全真高考+名校模拟物理试题分项解析1．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后A. 干涉条纹消失B. 彩色条纹中的红色条纹消失C. 中央条纹变成暗条纹D. 中央条纹变成红色【来源】2019年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】 D点睛：本题考查了光的干涉现象，注意只有频率相同、振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像，同时要掌握哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点。

2．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A. 对应的前后能级之差最小B. 同一介质对的折射率最大C. 同一介质中的传播速度最大D. 用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能【来源】2019年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 A【解析】根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应．波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D 错误．【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小． 3．（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波______． A. 是横波B. 不能在真空中传播C. 只能沿着梳子摇动的方向传播D. 在空气中的传播速度约为3×108 m/ s【来源】2019年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷） 【答案】 AD【解析】摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，选项A 正确；电磁波能在真空中传播，选项B 错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，选项C 错误；电磁波在空气中传播的速度约为光速，选项D 正确。

精选17 光学 电磁波 相对论1．如图所示为半径为R 的半圆柱形玻璃砖的横截面，O 为该横截面的圆心．光线PQ 沿着与AB 成300角的方向射入玻璃砖，入射点Q 到圆心O的走离为3R ，光线恰好从玻璃砖的中点E 射出，己知光在真空中的传播速度为c ． （i ）求玻璃砖的折射率；（ii ）现使光线PQ 向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出。

（不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光）。

【答案】（i；（iiR 【解析】（i ）光线PQ 入射到玻璃砖表面，入射角α= 60°，设对应折射光线QE 的折射角为β，如图所示：由几何关系得：3tan 3R β==，即：β=30°根据折射定律有：sin sin n αβ=解得：n =（ii ）若使光线PQ 向左平移距离x ，折射光线Q′E′，到达圆弧面的入射角恰好等于临界角C ，则：1sin C n=在△Q′E′O应用正弦定理有：3sin(90)sinR xRCβ+=︒-联立解得：x R=2.如图甲，让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样。

现保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，下面关于本实验说法正确的是()A. 将会观察到乙图样B. 光屏上条纹更宽C. 移动后，条纹变得模糊D. 该现象说明光具有波动性【答案】D【解析】解：A、让激光束通过一个狭缝，观察到光屏上出现单色条纹图样是光的衍射图样，衍射条纹的中央亮条纹的宽度最大，将会观察到丙图样；故A错误；BC、当保持激光器与狭缝到光屏的距离不变，将光屏向狭缝处适当移动，光屏上条纹更窄，条纹变得清晰；故B错误，C错误；D、光的衍射现象说明光具有波动性，故D正确故选：D。

根据衍射条纹的特点以及衍射的特点分析即可。

解决本题的关键知道衍射条纹的特点，以及知道缝孔的宽度越小，衍射现象越明显。

3.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A. 18λ B. 14λ C. 12λ D. λ【答案】B【解析】解：因为薄膜的厚度为波长的14，所以两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光，从而减少了反射光的能量．故选B两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光．本题考查了光的干涉，知道波程差为半波长的奇数倍时为减弱点．4.下列说法中正确的是()A. 单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零B. 有些昆虫薄而透明的羽翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象C. 变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场D. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大【答案】B【解析】解：A、单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；B、薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，得来频率的光，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；C、均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；D、根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误；故选：B．单摆的摆球在通过最低点时回复力等于零；羽翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象；均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场；沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，从而即可求解．考查回复力与合外力的区别，掌握薄膜干涉的原理，理解变化中有均匀变化与非均匀变化，知道沿着运动方向的长度在缩短．7.雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。

第4节光的波动性电磁波相对论1.(多选)下列说法正确的有( AD )A.英国物理学家托马斯·杨发现了光的干涉现象B.激光和自然光都是偏振光C.麦克斯韦用实验证明了光是一种电磁波D.爱因斯坦认为真空中光速在不同惯性系中相同解析:1801年,英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象,A正确;激光的偏振方向一定,是偏振光,而自然光包含着垂直传播方向上沿一切方向振动的光,B错误;麦克斯韦只是从理论上提出光是一种电磁波,C错误;根据爱因斯坦光速不变原理,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,D正确.2.(多选)在五彩缤纷的大自然中,我们常常会见到一些彩色光的现象,下列现象中属于光的干涉的是( BC )A.洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象B.小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象C.雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象D.用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象解析:A属于光的色散现象;B,C属于光的薄膜干涉现象;D属于光的单缝衍射现象.3.(多选)以下关于电磁波的说法中正确的是( CD )A.只要电场或磁场发生变化,就能产生电磁波B.电磁波传播需要介质C.电磁振荡一旦停止,电磁波仍能独立存在D.电磁波具有能量,电磁波的传播是伴随有能量向外传递的解析:如果电场(或磁场)是均匀变化的,产生的磁场(或电场)是稳定的,就不能再产生新的电场(或磁场),也就不能产生电磁波;电磁波不同于机械波,它的传播不需要介质;电磁振荡停止后,电磁波仍独立存在;电磁波具有能量,它的传播是伴随有能量传递的.故选C,D.4.(多选)电磁波在日常生活和生产中已经被大量应用了,下面说法中正确的是( AD )A.手机通话使用的无线电波,波长比可见光长B.银行的验钞机和家用电器的遥控器发出的都是紫外线C.电磁波不能发生偏振现象D.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领解析:手机通话使用的无线电波,其波长要大于可见光,A正确;遥控器采用的是红外线而不是紫外线,B错误;电磁波是横波,可以发生偏振现象,C选项错误;机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X 射线的穿透本领,D正确.5.(多选)如图所示,a,b,c,d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样.分析各图样的特点可以得出的正确结论是( AC )A.a,b是光的干涉图样B.c,d是光的干涉图样C.形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长D.形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短解析:干涉条纹是等距离的条纹,因此,a,b图是干涉图样,c,d图是衍射图样,故A正确,B错误;由公式Δx=λ可知,条纹宽的入射光的波长长,所以形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长长,故C正确;形成c图样的光的波长比形成d图样的光的波长长,故D错误.6.(2019·江西南昌模拟)(多选)以下说法中正确的是( AD )A.对于同一障碍物,波长越大的光波越容易绕过去B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象C.红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉解析:波长越长的光越容易发生衍射现象,故越容易绕过障碍物,A正确;白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象,B错误;红光由空气进入水中,频率不变,故颜色不变,传播速度减小,故波长变短,C错误;用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉,即薄膜干涉,D正确.7.隐形飞机的原理是:在飞机研制过程中设法降低其可探测性,使之不易被敌方发现、跟踪和攻击.根据你所学的物理知识,判断下列说法中正确的是( B )A.运用隐蔽色涂层,无论距你多近,即使你拿望远镜也不能看到它B.使用能吸收雷达电磁波的材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现C.使用吸收雷达电磁波涂层后,传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D.主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施,使其不易被对方发现解析:隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用能吸收雷达电磁波的材料,使反射的雷达电磁波很弱,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,飞机很难被发现,故只有B正确.8.(多选)为了有效地把磁场的能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间,除了用开放的电路,还有行之有效的办法是( ABC )A.增大电容器极板间的距离B.减小电容器极板的面积C.减小线圈的匝数D.采用低频振荡电流解析:实行开放电路和提高辐射频率是发射电磁波的两种有效方法.由f=,C=可知,A,B,C选项正确.9.(多选)关于红外线的作用与来源,下列说法正确的是( AD )A.一切物体都在不停地辐射红外线B.红外线具有很强的热作用和荧光作用C.红外线的显著作用是化学作用D.红外线容易穿透云雾解析:一切物体都会辐射红外线,故A正确;荧光作用和化学作用都是紫外线的重要用途,故B,C错误;红外线波长比可见光长,绕过障碍物能力强,易穿透云雾,D正确.10.(多选)在狭义相对论中,下列说法正确的是( AB )A.所有惯性系中基本规律都是等价的B.在真空中,光的速度与光的频率、光源的运动状态无关C.在不同惯性系中,光在真空中沿不同方向传播速度不相同D.质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对运动状态的改变而改变解析:根据狭义相对性原理:在不同的惯性系中,一切物理规律都是相同的,A正确;在一切惯性系中,光在真空中的传播速度都相等,光速与光的频率、光源的运动状态无关,B正确,C错误;质量、长度、时间的测量结果会随物体与观察者的相对运动状态的改变而改变,D错误.11.(2018·广东广州模拟)(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是( ABC )A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象解析:发生明显衍射的条件是孔或障碍物的尺寸小于或接近于波长,选项A正确;发生衍射后不改变机械波的性质,如波长、频率、周期等均不改变,选项B正确;若孔AB扩大,可能会由于孔的直径大于波长而不能观察到明显的衍射现象,选项C正确;能否发生明显衍射,取决于孔的大小和波长之间的关系,波源频率增大,波长变小,不能更明显地观察到衍射现象,选项D错误.12.(2019·广东湛江“四校”联考)(多选)下列说法中正确的是( ACD )A.交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘B.光在同一种介质中沿直线传播C.用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射D.让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置.形成的干涉条纹间距较大的是绿光解析:交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长,更容易穿透云雾烟尘,选项A正确;光在同一种均匀介质中沿直线传播,选项B错误;用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射,选项C正确;根据条纹间距表达式Δx=λ可知,因为绿光的波长大于蓝光,故让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置.形成的干涉条纹间距较大的是绿光,选项D 正确.13.(多选)如图(甲)所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的水平情况,观察到如图(乙)所示的条纹P和Q的情况,这说明( BC )A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表面B处向上凸起C.N的上表面A处向下凹陷D.N的上表面B处向下凹陷解析:P处所在的条纹是同一条纹,若为直线,则说明该处同一水平线,线上各点对应的空气层厚度都相同,但实际上P处条纹向左弯曲,意味着后一级条纹(图中白色条纹)提前出现,可见P处对应的检测平板上的A点所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同,而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大,可见A处向下凹陷,才能出现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样,C项正确;同理B项正确.14.(多选)关于LC振荡电路中电容器两极板上的电荷量,下列说法正确的是( BC )A.电荷量最大时,线圈中振荡电流也最大B.电荷量为零时,线圈中振荡电流最大C.电荷量增大的过程中,电路中的磁场能转化为电场能D.电荷量减少的过程中,电路中的磁场能转化为电场能解析:电容器电荷量最大时,振荡电流为零,A错误;电荷量为零时,放电结束,振荡电流最大,B正确;电荷量增大时,磁场能转化为电场能,C 正确;同理可判断D错误.15.(多选)某时刻LC振荡电路的状态如图所示,则此时刻( AD )A.振荡电流i在减小B.振荡电流i在增大C.电场能正在向磁场能转化D.磁场能正在向电场能转化解析:图中电容器上极板带正电荷,图中给出的振荡电流方向,说明负电荷向下极板聚集,所以电容器正在充电,电容器充电的过程中,电流减小,磁场能向电场能转化,所以选项A,D正确.16.(2019·广西百色学院附中月考)用氦氖激光器进行双缝干涉实验,已知使用的双缝间距离d=0.1 mm,双缝到屏的距离l=6.0 m,测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是 3.8 cm,氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少?假如把整个装置放入折射率是的水中,这时屏上的条纹间距是多少?解析:根据Δx=λ,解得红光的波长为λ=Δx=×3.8×10-2 m=6.3×10-7 m.由波长、波速、频率关系式v=λf和v=可得,红光进入水中的波长为λ′===所以屏上的条纹间距Δx′=λ′==2.85×10-2 m.答案:6.3×10-7 m 2.85×10-2 m。

专题十七光学、电磁波与相对论初步挖命题【考情探究】分析解读本专题内容为新课标高考的选考内容,是选修模块3-4中的重要部分之一,高考命题为了突出知识的覆盖面,该部分出题的可能性很大。

光学部分体现了几何光学和物理光学的基本规律和重要的研究方法,研究了光的传播规律、光的本性及它们在科技、生活中的重要应用。

复习时应在理解概念和规律上多下功夫。

重点是光的折射、色散、全反射、光的干涉、衍射现象以及利用它们分析解决实际问题。

在几何光学中,正确作图是基础,应结合规律和几何关系进行分析解决问题。

在物理光学中,应正确理解产生现象的原因和条件,并能熟练运用其解决实际问题。

电磁波与相对论初步的知识点比较多,但均为Ⅰ级要求,因此复习本部内容时应以课本为主。

重点内容是:电磁波的概念和规律的理解,以电磁波内容为背景的波的传播和能量的辐射;相对论时空观、狭义相对论的两个基本假设、质速关系和质能关系。

【真题典例】破考点【考点集训】考点一光的折射与全反射1.[2018河南八市第一次测评,17(2),10分]如图所示,玻璃三棱镜的横截面是边长为a的等边三角形,BC面沿竖直方向,O点为BC的中点,现用一束宽为a的单色平行光束水平射向AB及AC面,若玻璃三棱镜对此平行光束的折射率为。

①求射向AB中点P的光线经折射后直接到达BC边的位置;②若距O点距离为a处放置一平行BC面的光屏,光屏上被照亮的竖直长度为多少?答案①BC边的中点②2a2.[2017河北衡水摸底,18(2),10分]如图所示,MN为竖直放置的光屏,光屏的左侧有半径为R、折射率为的透明半球体,O为球心,轴线OA垂直于光屏,O至光屏的距离OA=R,一细束单色光垂直射向半球体的平面,在平面的入射点为B,OB=R,求:①光线从透明半球体射出时,出射光线偏离原方向的角度;②光线在光屏上形成的光斑到A点的距离。

答案①30°②0.5R3.被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟,由于在光纤传输信息研究方面做出了巨大贡献,与两位美国科学家共同荣获2009年诺贝尔物理学奖。

专题17光、电磁波、相对论一、单选题1．下列有关光的现象中，不能用光的波动性进行解释的是（）A. 光的衍射现象B. 光的偏振现象C. 泊松亮斑D. 光电效应【答案】 D【解析】光的衍射、偏振都是波特有的性质，故能说明光具有波动性（偏振是横波特有的属性），AB不符合题意；泊松亮斑是由于光的衍射形成的，能用光的波动性进行解释，故C不符合题意；光电效应说明光具有粒子性，D 符合题意．2．如图所示，在空气中有一直角棱镜ABC，∠A＝30°，一束单色光从AB边射入棱镜，入射角为45°，垂直于BC边射出，则该棱镜的折射率为 ( )A.22B. 2C. 1.5D. 3【答案】 B【解析】由光路图和几何知识得i′＝60°，i＝30°，则该棱镜的折射率为sin45=2sin30n︒=︒。

故选B.【点睛】解决本题的关键要灵活运用数学知识求解折射角，同时要掌握折射定律．3．下列说法正确的是（）A. 红光的折射率比紫光的折射率大B. 光从空气射入介质后，光的频率发生改变C. 绿光比红光更容易发生全反射D. 在同一介质中传播时，蓝光比红光的传播速率大【答案】 C4．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下叙述正确的是（）。

A. a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角B. 用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距比b光宽C. 在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度D. 如果b光能使某种金属发生光电效应，a光也一定能使该金属发生光电效应【答案】 B【解析】b光的偏折程度大于a光，则b光的折射率大于a光，根据sinC=1n知，a光的全反射临界角大于b光全反射临界角．故A错误．因为a光的折射率小，则a光的波长大，根据△x＝Ldλ知，则a光的干涉条纹间距宽．故B正确．根据cvn得，a光的折射率小，则a光在介质中的传播速度大于b光．故C错误．a光的折射率小，则a光的频率小，b光能使某金属发生光电效应，a光不一定能使该金属发生光电效应．故D错误．故选B．点睛：解决本题的突破口，比较出两光的折射率大小，从而得出频率、波长、临界角、在介质中的波速等大小关系．5．如图所示，L是直流电阻可以忽略的电感线圈，LC振荡电路工作时的周期为T，在t=0时断开电键K，则在0到T/4这段时间内，下列叙述正确的是A. 电容器C放电，A板上正电荷逐渐减小，LC回路中电流逐渐增大，当t=T/4时电流达到最大B. 电容器C放电，A板上正电荷逐渐减少，LC回路中电流逐渐减小，t=0时放电电流最大C. 电容器C被充电，B板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=T/4时电流为零D. 电容器C被充电，A板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=T/4时电流为零【答案】 C【解析】开关闭合时，通过L的电流从上往下，电容器带电量为零；在t=0时断开电键K，则在0到T/4这段时间内，则电容器C被充电，B板上正电荷逐渐增多，LC回路中电流逐渐减小，到t=T/4时电流为零，故选项C正确，ABD错误；故选C.6．物体放在凸透镜的主轴上，且物距大于焦距，用红、紫、白三种光照射物体，在镜另一侧的一个可动光屏上分别形成清晰的像，则下列说法中正确的是A. 红光照射成的像最大B. 紫光照射成的像最大C. 白光照射成的像最大D. 用白光照射成的像最清晰【答案】 A【解析】因红光的折射率最小，则经透镜折射后的焦距最长，即物体更靠近红光的焦点位置，则所成的像最大，故选项A正确，BC错误；因白光是复色光，各种颜色的光成像的位置不重合，则图像最不清晰，选项D错误；故选A.7．把物体和光屏的位置固定，在两者的正中间放一个透镜，这时光屏上出现一个清晰的像，若再移动透镜到某一位置时，则光屏上A. 还可以出现一个缩小的像B. 还可以出现一个放大的像C. 先后出现一个缩小的像和放大的像D. 不再出现像【答案】 D【解析】由题意知，在两者连线的正中间放一凸透镜，这时光屏上出现一个清晰的像，物体经凸透镜后成的是实像，且像距等于物距，则成倒立、等大的实像．如果沿着连线再移动透镜时，凸透镜成实像时，物近像远像变大，而题目中告知把物体和光屏的位置固定，所以不可能出现放大或缩小的像．故ABC错误，D正确．故选D．8．如图所示，任意一条光线射向夹角为的两平面镜的相对镜面上，相继经两镜面反射后，最后射出线与最初入射线的方向间夹角应为A. B. 2 C. 3 D. 4【答案】 B【解析】由图可知，光线经两面镜反射后的光线如图所示，夹角为i，由几何关系可知，∠i=∠CAB+∠ABC；作出两次反射的法线，如图所示，则有：∠CAB+∠ABC=Φ；则可知i=2Φ，故B正确，ACD错误．故选B．点睛：本题考查光的反射定律的应用，要注意光学问题作出光路路再根据几何关系求解是解题的关键．9．人们对光的认识经历了一个漫长的过程，下列有关对光的阐述中正确的是（）A. 当一束光射到两种介质的分界面上时，一定会同时发生反射和折射现象B. 光在水中的传播速度可能大于光在真空中的速度C. 光的偏振现象说明光是一种横波D. 光的干涉和衍射现象说明光是一种纵波【答案】 C【解析】若光在界面上发生全反射现象，则没有折射现象发生，A错误；光在真空中的传播速度最大，在水中的传播速度小于在真空中的传播速度，B错误；偏振是横波的特点，光的偏振现象说明光是一种横波，C正确；光的干涉和衍射现象仅说明光具有波动性，D错误．10．一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示，则该介质的折射率约为( )A. 1.50B. 1.41C. 0.71D. 0.67【答案】 B【解析】由题单色光从空气射向该介质时，入射角i=45°，折射角r=30°，则该介质的折射率为2 1.41sini n sinr===，故选B ． 点睛：折射率公式sini n sinr =是几何光学基本知识，要注意适用的条件是光从真空射入介质发生折射． 11．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光 a 、b ，用这两束单色光 a 、b 分别照射同一光电管，下列说法正确的是（ ）A. 若 a 光恰能发生光电效应，则 b 光一定不能发生光电效应B. 若 b 光恰能发生光电效应，则 a 光可能发生光电效应C. 若 a 、b 光都能发生光电效应，则 a 光的饱和电流小D. 若 a 、b 光都能发生光电效应，则 a 光的遏制电压低【答案】 D 【解析】根据折射率定义公式sini n sinr=，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a 对应的折射角较大，故光线a 的折射率较小，即n a ＜n b ，a 光的频率较小，若 a 光恰能发生光电效应，则 b 光一定能发生光电效应；若 b 光恰能发生光电效应，则 a 光一定不能发生光电效应，选项A 错误；饱和光电流大小与光的频率无关，只与光强有关，选项C 错误；a 光频率较小，根据E=hγ，则a 光光子能量较小，则a 光束照射逸出光电子的最大初动能较小，根据212m qUc mv =，则a 光的遏止电压低，故D 正确；故选D ． 点睛：本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系．12．下列说法正确的是．A. 光的偏振现象说明光是一种纵波B. 雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象C. 激光全息照相时利用了激光相干性好的特性D. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽【答案】 C13．如图所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角a为30°。

N1 光的传播14．N1[2017·北京卷] 如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是()图1A．红光B．黄光C．绿光D．紫光14．D[解析] 由图可知a光偏折程度比b光偏折程度大，所以a光的折射率大于b光的折射率．选项中只有紫光的折射率大于蓝光的折射率，所以选项D正确．12．[2017·江苏卷] 【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．若多做，则按A、B两小题评分．B．N4、G2、N1[选修3-4](1)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有________．A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C．地球上的人观测到地球上的钟较快D．地球上的人观测到地球上的钟较慢(2)野生大象群也有自己的“语言”. 研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音，发现以2倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音．播放速度变为原来的2 倍时，播出声波的________(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍，声波传播速度________(选填“变大”“变小”或“不变”)．(3)人的眼球可简化为如图所示的模型．折射率相同、半径不同的两个球体共轴．平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为2，且D＝2R.求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)图1B ．(1)时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢，运动速度越快，效果越明显，故A 、C 正确．(2)播放速度变为原来的2倍，说明完成一次全振动所需的时间减为原来的一半，也就是周期减为原来的一半，故频率变为原来的2倍；速度是由传播的介质决定的，介质没有变，故传播速度不变．(3)由几何关系得sin i ＝D2R ，解得i ＝45°则由折射定律得sin isin γ＝n ，解得γ＝30°且i ＝γ＋α2，解得α＝30°.34．[2017·全国卷Ⅰ] [物理—选修3-4](2)N1如图，一玻璃工件的上半部是半径为R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为R 、高为2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为0.6R .已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．图1(2)如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C 点反射．设光线在半球面的入射角为i，折射角为r.由折射定律有sin i＝n sin r①由正弦定理有sin r 2R＝sin（i－r）R②由几何关系，入射点的法线与OC的夹角为i.由题设条件和几何关系有sin i＝LR③式中L是入射光线与OC的距离．由②③式和题给数据得sin r＝6205④由①③④式和题给数据得n＝ 2.05≈1.43⑤34．N2、N1[2017·全国卷Ⅱ] [物理—选修3-4](1)在“双缝干涉”实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________．A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．图1 34．[答案] (1)ACD(2)1.55[解析] (1)两相邻亮条纹间距Δx＝ldλ，因λ红>λ绿，所以Δx红>Δx绿，故改用红色激光后，干涉图样中两相邻亮条纹的间距增大，A正确；因λ蓝<λ绿，所以Δx蓝<Δx绿，B错误；减小双缝间距d会增大条纹间距，C正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，l增大，会使条纹间距变大，D正确；光源与双缝间的距离不影响条纹间距，E错误．(2)设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线反射后沿ED射向D点．光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示．设液体的折射率为n，由折射定律有n sin i1＝sin r1①n sin i2＝sin r2②由题意知r1＋r2＝90°③联立①②③式得n2＝1sin2i1＋sin2i2④由几何关系可知sin i1＝l24l2＋l24＝117⑤sin i2＝32l4l2＋9l24＝35⑥联立④⑤⑥式得n＝1.55⑦2．N1、N2、O1[2017·天津卷] 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是()图1A．若增大入射角i，则b光先消失B．在该三棱镜中a光波长小于b光C．a光能发生偏振现象，b光不能发生D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低2．D[解析] 由图可知，复色光通过三棱镜后分成两束，棱镜对b光的折射率大于对a光的折射率，a光波长大于b光的波长，在三棱镜中，a光的速度大于b光，a光的频率小于b光，故a光的波长大于b光，B错误；由几何关系可知，光线射入三棱镜的折射角r与射出三棱镜的入射角r′之和为60°，只增大入射角i，则r增大，r′减小，故a、b光都不会消失，A错误；光在玻璃表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，C错误；由于b光的频率大于a光的频率，若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光照射时光电子的最大初动能小，则a光的遏止电压低，D正确．N2 光的波动性20．N2、N3[2017·北京卷] 物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是()图1A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合20．C[解析] 干涉与无线电波强弱无关，所以选项A错误．因波源固定，故由波源发出的两种不同波长的电磁波不能发生干涉，所以选项B错误．两种不同波长的电磁波在空间的强弱分布稳定，所以选项C正确．不同波长的电磁波在空间的强弱分布不能完全重合，所以选项D错误．34．N2、N1[2017·全国卷Ⅱ] [物理—选修3-4](1)在“双缝干涉”实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________．A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．图134．[答案] (1)ACD(2)1.55[解析] (1)两相邻亮条纹间距Δx＝ldλ，因λ红>λ绿，所以Δx红>Δx绿，故改用红色激光后，干涉图样中两相邻亮条纹的间距增大，A正确；因λ蓝<λ绿，所以Δx蓝<Δx绿，B错误；减小双缝间距d会增大条纹间距，C正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，l增大，会使条纹间距变大，D正确；光源与双缝间的距离不影响条纹间距，E错误．(2)设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由光源射向E点的光线反射后沿ED射向D点．光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示．设液体的折射率为n，由折射定律有n sin i1＝sin r1①n sin i2＝sin r2②由题意知r1＋r2＝90°③联立①②③式得n 2＝1sin 2 i 1＋sin 2 i 2 ④由几何关系可知sin i 1＝l 24l 2＋l 24＝117⑤ sin i 2＝32l 4l 2＋9l 24＝35⑥ 联立④⑤⑥式得 n ＝1.55 ⑦[2017·全国卷III ] [物理—选修3-4](2)如图所示，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴(过球心O 与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：图1(ⅰ)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值； (ⅱ)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离．(2)(ⅰ)如图所示，从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角i c 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l .i ＝i c ①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有 n sin i c ＝1 ② 由几何关系有 sin i ＝lR③联立①②③式并利用题给条件，得 l ＝23R ④ (ⅱ)设与光轴相距R3的光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有n sin i 1＝sin r 1 ⑤设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有 sin ∠C R ＝sin （180°－r 1）OC ⑥ 由几何关系有 ∠C ＝r 1－i 1 ⑦ sin i 1＝13⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得 OC ＝3（22＋3）5R ≈2.74R ⑨2．N1、N2、O1[2017·天津卷] 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是()图1A．若增大入射角i，则b光先消失B．在该三棱镜中a光波长小于b光C．a光能发生偏振现象，b光不能发生D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低2．D[解析] 由图可知，复色光通过三棱镜后分成两束，棱镜对b光的折射率大于对a光的折射率，a光波长大于b光的波长，在三棱镜中，a光的速度大于b光，a光的频率小于b光，故a光的波长大于b光，B错误；由几何关系可知，光线射入三棱镜的折射角r与射出三棱镜的入射角r′之和为60°，只增大入射角i，则r增大，r′减小，故a、b光都不会消失，A错误；光在玻璃表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，C错误；由于b光的频率大于a光的频率，若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光照射时光电子的最大初动能小，则a光的遏止电压低，D正确．N3 电磁场电磁波18．N3、O1[2017·北京卷] 2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)()A．10－21 J B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J18．B[解析] 由E＝hν，ν＝cλ，可得E＝hcλ＝6.6×10－34×3×1081×10－7J＝2×10－18 J，所以选项B正确．20．N2、N3[2017·北京卷] 物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是()图1A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合20．C[解析] 干涉与无线电波强弱无关，所以选项A错误．因波源固定，故由波源发出的两种不同波长的电磁波不能发生干涉，所以选项B错误．两种不同波长的电磁波在空间的强弱分布稳定，所以选项C正确．不同波长的电磁波在空间的强弱分布不能完全重合，所以选项D错误．N4 相对论12．[2017·江苏卷] 【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．若多做，则按A、B两小题评分．B．N4、G2、N1[选修3-4](1)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有________．A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B ．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C ．地球上的人观测到地球上的钟较快D ．地球上的人观测到地球上的钟较慢(2)野生大象群也有自己的“语言”. 研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音，发现以2倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音．播放速度变为原来的2 倍时，播出声波的________(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍，声波传播速度________(选填“变大”“变小”或“不变”)．(3)人的眼球可简化为如图所示的模型．折射率相同、半径不同的两个球体共轴．平行光束宽度为D ，对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球，会聚在轴线上的P 点．取球体的折射率为2，且D ＝2R .求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)图1B ．(1)时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，观察者会看到它变慢，运动速度越快，效果越明显，故A 、C 正确．(2)播放速度变为原来的2倍，说明完成一次全振动所需的时间减为原来的一半，也就是周期减为原来的一半，故频率变为原来的2倍；速度是由传播的介质决定的，介质没有变，故传播速度不变．(3)由几何关系得sin i ＝D2R ，解得i ＝45°则由折射定律得sin isin γ＝n ，解得γ＝30°且i ＝γ＋α2，解得α＝30°.N5 实验：测玻璃砖的折射率N6 实验：用双缝干涉实验测量光的波长2．[2015·全国卷Ⅰ] 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Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1________(填“＞”“＝”或“＜”)Δx 2.若实验中红光的波长为630 nm ，双缝到屏幕的距离为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.2．＞ 0.300[解析] 双缝干涉条纹间距Δx ＝L λd，红光波长较长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx 1>Δx 2.根据题中数据可得条纹间距Δx ＝10.5 mm 5＝2.1 mm ＝2.1×10－3 m ，根据Δx ＝Lλd 可得d ＝L λΔx ＝1.00 ×630×10－92.1×10－3m ＝3.00×10－4 m ＝0.300 mm.N7 光学综合1．[2017·广东佛山顺德一模] 如图K49­1所示，横截面为34圆的圆柱体光学器件是用折射率为3的某种玻璃制成的，其截面半径为R ，现用一细光束垂直圆柱体的轴线以i ＝60°的入射角从真空中射入圆柱体，不考虑光线在圆柱体内的反射，真空中光速为c .(1)该光线从圆柱体中射出时，折射光线偏离进入圆柱体光线多大的角度？ (2)求光线在圆柱体中的传播时间．图K49­11．(1)60°(2) 3R c[解析] (1)由折射定律n＝sin isin r得sin r＝sin in＝323＝12则光线射入圆柱体内的折射角为r＝30°，由几何知识得，光线从圆柱体射出时，在圆柱体内的入射角为30°，在圆柱体外的折射角为60°，光路图如图所示．由几何知识，出射光线偏离原方向的角度α＝60°.(2)根据几何知识得到，光线在圆柱体中的路程s＝3R传播速度v＝cn＝3c 3所以，光线在圆柱体中的传播时间t＝sv＝3R3c3＝3Rc.2．[2017·广东肇庆二模] 如图K49­2所示，一个透明的圆柱体横截面的半径为R ，折射率是3，AB 是一条直径，现有一束平行光沿AB 方向射入圆柱体．若有一条光线经折射后恰经过B 点，则：(真空中光速为c )(1)这条入射光线到AB 的距离是多少？(2)这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少？图K49­22．(1)32R (2)3Rc[解析] (1)设光线经C 点折射后如图所示，根据折射定律可得：n ＝sin αsin β＝ 3 由几何关系有sin βR ＝sin α2R cos β由以上两式解得：α＝60°，β＝30°所以CD＝R sin α＝3 2R(2)在△DBC中：BC＝CDsin β＝3Rt＝BCv＝3Rc3＝3Rc3．[2017·安徽十校联考] 在一个圆筒内有一个折射率为n、半径为R的半球形玻璃砖，玻璃砖的平面与圆筒壁垂直，圆筒的半径也为R，此装置的剖面图如图K49­3所示．现有一束平行单色光垂直玻璃砖的平面射向玻璃砖，有部分光线从玻璃砖中射出，已知光在真空中的速度为c，求：(1)射出玻璃砖的光线在玻璃砖中传播的最短时间；(2)要想所有光线都不从玻璃砖中射出，可在玻璃砖的平面上粘贴黑纸，求黑纸的最小面积．图K49­33．(1)R c n 2－1 (2)πR 2n2[解析] (1)光线从玻璃砖射入空气，设全反射临界角为θ，则 sin θ＝1n由数学知识得cos θ＝n 2－1n当入射角等于全反射临界角θ时(上图中的光线a )，光线在玻璃中传播的距离为x ＝R cos θ光线在玻璃中的速度为v ＝c n光线在玻璃中传播的时间为t ＝xv 解得t ＝Rcn 2－1.(2)设光线a 由空气射入玻璃的入射点与玻璃砖球心O 点之间的距离为r ，则 r ＝R sin θ所以黑纸的最小面积S ＝πr 2 解得S ＝πR 2n 2.4．[2017·安徽淮北一中模拟] 半径为R 的半圆形玻璃砖与厚度为32R 的矩形玻璃砖按图示方式放在水平桌面上，现有一束光沿AO 方向射入，调整细光束使其在竖直平面内绕O 点顺时针转动180°至BO 方向．已知两种玻璃砖对该光束的折射率均为2，光在真空中的传播速度为c ，矩形玻璃砖足够长，不考虑光的多次反射，试求：(1)垂直AB 入射的光由O 点到达桌面所需要的时间． (2)光线在转动过程中照亮桌面的长度．图K49­44．(1)（22＋6）R 2c(2)3R[解析] (1)光在玻璃中的传播速度v ＝c n ＝c 2＝22c垂直AB 入射的光由O 点到达桌面所需要的时间t ＝R ＋32Rv 解得t ＝（22＋6）R2c(2)任一角度入射的光线的光路图如图所示，当i ＝90°时，r 有极大值，此时光照射到水平桌面上最右端M 点，则O ′M ＝R tan 45°＋32R tan 30° 解得O ′M ＝32R接近BO 方向射入的光线照射到水平桌面上最左端与M 对称的位置，光线在转动过程中，照亮水平桌面的长度为L ＝2O ′M ＝3R .。

2020届高考物理二轮：振动与波、光、电磁波、相对论练习及答案 *振动与波、光、电磁波、相对论*一、选择题1、(多选)做简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫50πt ＋π6 cm ，则下列说法正确的是( )A ．它的振幅为4 cmB ．它的周期为0.04 sC ．它的初相位是π6D ．它在14周期内通过的路程可能是2 2 cmE ．该物体是从平衡位置开始振动的2、(2019·鞍山模拟)(多选)弹簧振子做简谐运动，O 为平衡位置，当它经过点O 时开始计时，经过0.3 s ，第一次到达点M ，再经过0.2 s 第二次到达点M ，则弹簧振子的周期不可能为( )A ．0.53 sB ．1.4 sC ．1.6 sD ．2 sE ．3 s3、(多选)一列简谐横波在x 轴上传播，如图甲、乙分别是在x 轴上a 、b 两质点的振动图象，且x ab ＝6 m 。

下列判断正确的是( )甲 乙A ．波一定沿x 轴正方向传播B ．波可能沿x 轴负方向传播C ．波长可能是8 mD ．波速一定是6 m/sE ．波速可能是2 m/s4、(2019·湖北部分重点中学联考)(多选)如图所示为一列简谐横波在t 1＝0.1 s 的波形图，已知该简谐横波沿x 轴负方向传播，A、B两点为该简谐波上平衡位置在x A＝1.0 m、x B＝1.2 m处的质点。

经观测可知A点通过大小为振幅的10倍的路程所用的时间为t＝0.5 s，则下列说法正确的是()A．该简谐横波的周期为0.2 sB．开始计时时，B质点的运动方向向下C．0～1.5 s内，A、B质点通过的路程均为24 cmD．t2＝0.58 s时刻，B质点回到平衡位置且运动方向向上E．t3＝0.73 s时刻，A质点在x轴上方且运动方向向上5、(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。

下列说法中正确的是()A．此介质的折射率等于1.5B．此介质的折射率等于 2C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E．光进入介质后波长变短6、(2019·三亚模拟)(多选)下列说法正确的是()甲乙丙丁戊A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。

专题17光学电磁波相对论1．（2019·北京卷）利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。

下列关于P处放置的光学元件说法正确的是A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大【答案】A【解析】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断。

单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。

2．（2019·北京卷）光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。

表中给出了6次实验的结果。

入射光子的能逸出光电子的最组次相对光强光电流大小/mA量/eV大动能/eV第一组第二组1234564.04.04.06.06.06.0弱中强弱中强2943602740550.90.90.92.92.92.9由表中数据得出的论断中不正确的是A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eV1D ．若入射光子的能量为5.0 eV ，相对光强越强，光电流越大 【答案】B【解析】由爱因斯坦质能方程EhW k比较两次实验时的逸出功和光电流与光强的关系解题由题表格中数据可知，两组实验所用的入射光的能量不同，由公式E h可知，两组实验中所用的入射光的频率不同，故 A 正确；由爱因斯坦质能方程E hW k可得：第一组实验：0.9 4.0 W 0，第二组实验：2.9 6.0 W ，解得：WW3.1eV 020102，即两种材料的逸出功相同也即材料相同，故B 错误；由爱因斯坦质能方程E h W 可得： E(5.0 3.1)eV=1.9eV kk，故 C 正确；由题表格中数据可知，入射光能量相同时，相对光越强，光电流越大，故 D 正确。

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考纲要求（1）理解折射率的概念，把握光的折射定律；把握全反射的条件，会进行有关简洁的计算．（2）理解光的干涉现象，把握双缝干涉中消灭明暗条纹的条件；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、放射和接收，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，应留意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能消灭计算题和作图题。

（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洁理解为主，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洁理解为主，主要是以选择题为主 其次部分 学问背一背 (1)折射现象①折射定律：n =21sin sin θθ． ②在光的折射现象中，光路是可逆的．③折射率：定义式：21sin sin θθ=n ；计算公式：vcn =，由于v <c ，所以任何介质的折射率都大于1。

④当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角． （2）全反射现象①条件：（a ）光从光密介质射入光疏介质；（b ）入射角大于或等于临界角。

②现象：折射光完全消逝，只剩下反射光．③临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示， nC 1sin =（3）光的色散①光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象． ②光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列．③光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢． （4）光的干涉①定义：两列频率相同、振动状况相同的光波相叠加，某些区域消灭振动加强，某些区域消灭振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。

专题10 光电磁波相对论1．【2017·北京卷】如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。

如果光束b是蓝光，则光束a可能是A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光【答案】D【考点定位】光的折射【名师点睛】由教材中白光通过三棱镜时发生色散的演示实验可知，光线在进入棱镜前后偏折角度越大，棱镜对该光的折射率越大，该光的频率越大。

2．【2017·天津卷】明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。

如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是A．若增大入射角i，则b光先消失B．在该三棱镜中a光波长小于b光C．a光能发生偏振现象，b光不能发生D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低【答案】D【考点定位】光的折射，全反射，几何光学【名师点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系。

3．【2017·北京卷】物理学原理在现代科技中有许多重要应用。

例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。

如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。

两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。

飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。

下列说法正确的是A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合【答案】C【解析】由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。

2020届高考物理专练：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论（答案在最后）**专题：机械振动与机械波、光、电磁波、相对论**一、选择题1、下列说法中正确的是。

A．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关B．用超声波被血流反射回来其频率发生变化的特点可测血流速度，这是利用多普勒效率C．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可减小干涉条纹的间距D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响E．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在2、一个质点在平衡位置O点附近做机械振动．若从O点开始计时，经过3 s质点第一次经过M点(如图所示)；再继续运动，又经过2 s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是()A．8 s B．4 sC．14 s D．103s3、周期为2．0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/sB．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/sC．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/sD．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s4、以往，已知材料的折射率都为正值(n>0)．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i 与折射角r 依然满足sin i sin r ＝n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出．若该材料对此电磁波的折射率n ＝－1，正确反映电磁波穿过该材料的传播途径的示意图是( )5、在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个透明的平行板B ，B 与A 上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性变化．当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则( )A ．出现最亮时，B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相抵消C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ4D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加λ26、关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A ．X 射线对生命物质有较强的作用，过量的X 射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线7、一列横波沿x轴正方向传播，在t s与(t＋0．8)s两时刻，在x轴上－3～3 m区间内的两波形图正好重合，如图所示．则下列说法中正确的是()A．质点振动周期一定为0．8 sB．该波的波速可能为10 m/sC．从t时刻开始计时，x＝1 m处的质点比x＝－1 m处的质点先到达波峰位置D．在(t＋0．4)s时刻，x＝－2 m处的质点位移不可能为零8、如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz．现匀速转动摇把，转速为240 r/min．则()A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0．5 sB．当振子稳定振动时，它的振动频率是4 HzC．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D．当转速减小时，弹簧振子的振幅增大9、关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是()A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化10、下列说法中正确的有()A．交通警察通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理B．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变宽C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显D．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，但衍射现象越不明显二、非选择题1、甲用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示．(1)组装单摆时，应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)．A．长度为1 m左右的细线B．长度为30 cm左右的细线C．直径为1．8 cm的塑料球D．直径为1．8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g ＝__________(用L、n、t表示)．(3)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理．乙(4)用多组实验数据作出T2－L图象，也可以求出重力加速度g．已知三位同学作出的T2－L图线的示意图如图乙中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，下列分析正确的是________(选填选项前的字母)．A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值丙(5)某同学在家里测重力加速度．他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图丙所示，由于家里只有一根量程为0～30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程．保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长．实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g＝________(用l1、l2、T1、T2表示)．2、投影仪的镜头是一个半球形的玻璃体，光源产生的单色平行光投射到平面上，经半球形镜头折射后在光屏MN上形成一个圆形光斑。

专题17光学电磁波相对论1 （2020.江苏I卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。

它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。

若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长九的变化情况是A. I增大，九增大B. I增大，九减小C. I减小，九增大D. I诚小，九减小2 （2020.浙江卷）在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。

下列说法正确的是A.当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D.红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的3 （2020.浙江卷）下列说法正确的是A.质子的德布罗意波长与其动能成正比B.天然放射的三种射线，穿透能力最强的是a射线C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性4 （2020.新课标I卷）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角0 = 60。

时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好A.玻璃砖的折射率为1.5D .光从玻璃到空气的临界角为30°5 （2020•山东卷）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。

光源S 到S 1、S 2的距离相等，O 点为S 1、S 2连线 中垂线与光屏的交点。

光源S 发出的波长为九的光，经S 1出射后垂直穿过玻璃片传播到O 点，经S 2出射后 直接传播到O 点，由S 1到O 点与由S 2到O 点，光传播的时间差为A t 。

玻璃片厚度为10九，玻璃对该波长 光的折射率为1.5,空气中光速为c ，不计光在玻璃片内的反射。

以下判断正确的是（ ）（2020•新课标I 卷）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有 ____ A .雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B .超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C .观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D .同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E.天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化7 （2020.江苏卷）电磁波广泛应用在现代医疗中。