高中全程训练计划物理课练含答案37 光的折射 全反射 光的波动性 电磁波.docx

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高中全程训练计划物理课练含答案37光的折射全反射光的波动性电磁波

课练37　光的折射　全反射　光的波动性　电磁波

1．一束红色的细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着θ角的变化而变化，如图乙所示．下列说法正确的是（　　）

A．透明体对红光的折射率为

B．红光在透明体中的速度大小与在真空中的相同

C．红光的折射光线的频率会随着折射光线强度的增大而增大

D．红光在透明体内发生全反射的临界角为30°

2．（多选）

如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率为f的激光束在真空中沿直线BC传播，于C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中．已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为

，则下列说法中正确的是（设c为真空中的光速）（　　）

A．激光束的入射角α＝60°

B．改变入射角α的大小，激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射

C．激光束在射入玻璃球后，光的频率变小

D．此激光束在玻璃中的波长为λ＝

E．从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为

3.

如图所示，两束细平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是（　　）

A．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射

B．在玻璃中单色光a的传播速率小于单色光b的传播速率

C．单色光a的折射率小于单色光b的折射率

D．若单色光a为黄光，则单色光b可能为红光

4．图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图．他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦（sinr）与入射角正弦（sini）的关系图象．则下列说法正确的是（　　）

A．该玻璃的折射率n＝

B．该玻璃的折射率n＝1.5

C．在由空气进入该玻璃中传播时，光波频率变为原来的

D．在由空气进入该玻璃中传播时，光波波长变为原来的1.5倍

5．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了一层薄膜（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表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为（　　）

A.

λB.

λC.

λD．λ

6.

（多选）如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出．下列说法正确的是（　　）

A．a光的频率小于b光的频率

B．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距

C．出射光束a、b一定相互平行

D．a、b两束单色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大

7．电磁波已广泛运用于很多领域，下列关于电磁波的说法符合实际的是（　　）

A．电磁波不能产生衍射现象

B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机

C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度

D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同

8．（多选）电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，则造成这一现象的原因可能是（　　）

A．电池用久了

B．振荡电路中电容器的电容大了

C．振荡电路中线圈的电感大了

D．振荡电路中电容器的电容小了

9．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为（　　）

A．洞口为椭圆形，长度变短

B．洞口为圆形，长度不变

C．洞口为椭圆形，长度不变

D．洞口为圆形，长度变短

10．

（1）为进行“杨氏双缝干涉实验”，现准备了下列仪器：

A．白炽灯；B.双窄缝片；C.单窄缝片；D.滤光片；E.白色光屏．把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：

________（填写选项前的字母）

（2）在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法是：

________.

A．改用波长较长的光（如红光）入射

B．增大双缝到屏的距离

C．减小双缝间距

D．增大双缝间距

11．（2017·成都名校联考）某同学利用图甲中装置做用双缝干涉测光的波长实验．

实验用的光具座上所带的测量头是游标卡尺，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（图乙），游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（图丁），游标卡尺的示数如图戊所示，图丙中游标卡尺的示数为________mm，图戊中游标卡尺的示数为________mm.已知双缝间距为d＝0.50mm，从双缝到屏的距离为l＝1.000m，可求得所测光的波长为________m（保留三位有效数字）．

12.

某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和透明物质Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为AB中点，∠BAC＝30°，半圆形透明物质Ⅰ的折射率为n1＝

，透明物质Ⅱ的折射率为n2.一束光线在纸面内沿O点方向射入元件，光线与AB面垂线的夹角为θ时，通过观察发现此时从AC面恰好无光线射出，在BC面有光线垂直射出，求：

（1）该透明物质Ⅱ的折射率n2；

（2）光线在透明物质Ⅱ中的传播速率v；

（3）光线与AB面垂线的夹角θ的正弦值．

1．（多选）（2015·课标Ⅱ）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·课标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Δx1与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630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm.

3．（2016·课标Ⅰ）

如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0m．从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为

.

（1）求池内的水深；

（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0m．当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）

4．（2016·课标Ⅲ）

如图，玻璃球冠的折射率为

，其底面镀银，底面的半径是球半径的

倍；在过球心O且垂直于底面的平面（纸面）内，有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点，该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点．求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角．

5．（多选）（2016·课标Ⅱ）关于电磁波，下列说法正确的是（　　）

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

6．（2016·北京理综）下列说法正确的是（　　）

A．电磁波在真空中以光速c传播

B．在空气中传播的声波是横波

C．声波只能在空气中传播

D．光需要介质才能传播

7．（2016·天津理综）

我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是（　　）

A．米波的频率比厘米波频率高

B．和机械波一样须靠介质传播

C．同光波一样会发生反射现象

D．不可能产生干涉和衍射现象

8．（2017·四川资阳二模）在磁场周围欲产生电磁波，则该磁场应按图中的何种规律变化（　　）

9．（多选）（2017·四川成都模拟）关于电磁波和相对论，下列说法正确的是（　　）

A．由于高频电磁波向外界辐射能量的本领更强，所以经过调制的高频电磁波才能把我们要发射的信号发射出去

B．电磁波是由恒定的电场和磁场产生的

C．研究高速火车的运动必须利用相对论的知识

D．研究速度接近于光速的粒子的运动利用相对论的知识

10．（多选）（2017·江苏盐城模拟）下列说法正确的是（　　）

A．测定某恒星上特定元素发光的频率，对比地球上该元素发光的频率，可以推算该恒星远离地球的速度

B．无线电波没有偏振现象

C．红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象

D．在一个确定的参考系中观测，运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关

11．（2017·湖北黄冈质检）

如图，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面．位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B＝

R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求：

（1）透明半球体对该单色光的折射率n；

（2）该光在半球体内传播的时间．

12．（2017·陕西商洛二模）

如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率n＝4/3，求：

（1）鱼饵灯离水面的深度；

（2）若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出．

课练37　光的折射　全反射

光的波动性　电磁波1.A　由题图可知临界角为60°，则n＝

＝

，故选项A正确、D错误；由v＝

可知光在介质中速度小于真空中速度，故选项B错误；折射、反射过程光的频率不会发生变化，故选项C错误．

2．ADE　由几何知识得到激光束在C点的折射角r＝30°，由n＝

得，sinα＝nsinr＝

，得α＝60°，故A正确．激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角α，在D点的入射角等于C点的折射角，根据光路可逆性原理得知，光束不可能在D点发生全反射，一定能从D点折射出玻璃球，故B错误．光的频率由光源决定，则激光束穿越玻璃球时频率不变，选项C错误．激光束在玻璃球中传播的速度为v＝

＝

，则v＝λf得λ＝

，选项D正确．当光束沿玻璃球直径方向射入，路程最长，传播时间最长为t＝

，可得t＝

，选项E正确．

3．C　

a、b光射入玻璃砖的光路如图，由光路的可逆性可知，两束光不会发生全反射，A错误．a光折射率小于b光，由n＝c/v得，a光在玻璃中传播速率大，B错误、C正确．光的频率越大，折射率越大，a光折射率小，则频率小，D错误．

4．B　由折射定律n＝sini/sinr可知，折射角正弦（sinr）与入射角正弦（sini）的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝3/2＝1.5，选项A错误，选项B正确．在由空气进入该玻璃中传播时，光波的频率不变，光波的波长变为原来的2/3，选项C、D错误．

5．B　为减少热效应显著的红外线，要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的

，选B.

6．BC　

作出光路图如图所示．由图可知，a光相对于入射光线偏折程度大，则a光的频率大，在介质中的折射率大，传播速度小，波长短，从同种介质射入空气中的临界角小，在相同装置的双缝干涉实验中，条纹间距小，故选项A、D错误，B正确；由光路可逆知出射光束a、b一定相互平行，选项C正确．

7．C　任何波都能产生衍射现象，故选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机的，故选项B错误；根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故选项C正确；由相对论知光在真空中的传播速度在不同的惯性参考系中数值不变，故选项D错误．

8．BC　LC回路的周期T＝2π

，由此公式可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其他因素无关．此题选B、C.

9．D　在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直于运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.

10．解题思路：

（2）条纹太密，需要增大条纹间距，根据条纹间距Δx＝

λ可知，可以减小双缝间距，加大双缝到光屏的距离，换用波长较长的光，故答案为A、B、C.

答案：

（1）ADCBE　

（2）ABC

11．解题思路：

根据两次游标卡尺的读数可得条纹间距Δx＝

＝1.225mm，代入公式有λ＝

＝6.13×10－7m.

答案：

11.6　16.5　6.13×10－7

12．解题思路：

（1）由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面射出，光路图如图．

设透明物质Ⅱ的临界角为C，由几何关系可知C＝θ1＝θ2＝60°，sinC＝

，得n2＝

.

（2）由n2＝

，得v＝

＝2.6×108m/s.

（3）由几何关系得β＝30°，由相对折射率定义得，光由透明物质Ⅰ射入透明物质Ⅱ时，相对折射率n21＝

＝

，解得sinθ＝

.

答案：

（1）

（2）2.6×108m/s　（3）

加餐练

1．ABD　从光路图看，入射角相同，a光的折射角较大，所以玻璃砖对a光的折射率较大，a光的频率较大，波长较短，B正确、C不正确；根据n＝

知va

λ知光的波长越长，干涉条纹间距越大，E错误．

2．解题思路：

根据公式Δx＝

λ，红光波长大于绿光波长，因此Δx1>Δx2.根据题意，条纹间距Δx＝

mm＝2.1mm，所以d＝

＝3.00×10－4m＝0.300mm.

答案：

>　0.300

3．解题思路：

（1）

如图，设到达池边的光线的入射角为i.依题意，水的折射率n＝

，光线的折射角θ＝90°.由折射定律有nsini＝sinθ①

由几何关系有sini＝

②

式中，l＝3m，h是池内水的深度．联立①②式并代入题给数据得

h＝

m≈2.6m③

（2）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′＝45°.由折射定律有nsini′＝sinθ′④

式中，i′是光线在水面的入射角．设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有

sini′＝

⑤

x＋l＝a＋h′⑥

式中h′＝2m．联立③④⑤⑥式得

x＝

m≈0.7m⑦

答案：

（1）2.6m　

（2）0.7m

4．解题思路：

设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则

OO′⊥AB.令∠OAO′＝α，

有cosα＝

＝

①

即α＝30°②

由题意MA⊥AB

所以∠OAM＝60°③

设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示．设光线在M点的入射角为i、折射角为r，在N点的入射角为i′，反射角为i″，玻璃折射率为n.由于△OAM为等边三角形，有

i＝60°④

由折射定律有sini＝nsinr⑤

代入题给条件n＝

得r＝30°⑥

作底面在N点的法线NE，由于NE∥AM，有i′＝30°⑦

根据反射定律，有i″＝30°⑧

连接ON，由几何关系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨

由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩

于是∠ENO为反射角，NO为反射光线．这一反射光线经球面再次折射后不改变方向．所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为

β＝180°－∠ENO＝150°⑪

答案：

150°

5．ABC　电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，与频率无关，选项A正确；由麦克斯韦电磁场理论可知，选项B正确；变化的电场和磁场相互激发，且相互垂直，形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直，选项C正确；电磁波可以通过电缆、光缆传输，选项D错误；电磁振荡停止后，电磁波可以在空间继续传播，直到能量消耗完为止，选项E错误．

6．A　声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项均错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，D项错误．

7．C　无线电波与光波均为电磁波，均能发生反射、干涉、衍射现象，故C正确、D错．电磁波在真空中传播速度最快，故B错．由c＝λf可知，频率与波长成反比，故A错．

8．D　依据变化的磁场可激发电场，则A错．均匀变化的磁场可激发恒定的电场，则B、C错．振荡的磁场可激发振荡的电场，形成电磁波，则D项正确．

9．AD　恒定的电场和磁场不能产生电磁波，B错；高速火车的运动速度远小于光速，不必用相对论知识解决，可利用经典力学知识解决，则C错．

10．AD　偏振现象是横波所特有的现象，无线电波是横波，故B错误．根据电磁波谱可知红外线的波长比无线电波的短，因而无线电波更容易发生干涉和衍射现象，B错误．

11．解题思路：

（1）光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图．

光由空气射向半球体，由折射定律，有n＝

在△OCD中，sin∠COD＝

得∠COD＝60°

由几何知识知γ＝∠COD＝60°

光由半球体射向空气，由折射定律，有n＝

故α＝β

由几何知识得α＋β＝60°

故α＝β＝30°

解得n＝

（2）光在半球体中传播的速度为v＝

＝

c

由几何关系知AC＝AO

且ACsinα＋AO＝O′B

得AC＝

R

光在半球体中传播的时间t＝

＝

答案：

（1）

（2）

12．解题思路：

（1）设入射角、折射角分别为i、r，鱼铒灯离水面的深度为h2，则由图可知

sinr＝

sini＝

根据光的折射定律可知：

n＝

得：

h2＝2.4m

（2）设当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面PQ间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向的夹角恰好为临界角C，如图所示，则

sinC＝

又sinC＝

得：

h3＝

m≈1.59m

答案：

（1）2.4m　

（2）1.59m