专题十五 光 电磁波 相对论.docx

1、专题十五 光 电磁波 相对论专题十五光电磁波相对论挖命题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例关联考点学业水平素养要素光的折射全反射对折射率和全反射的理解2018课标,34(1),5分三棱镜的应用水平2物理观念2018课标,34(2),10分全反射、光路图水平3科学思维2017课标,34(2),10分全反射、光路图水平3科学思维2014山东理综,38(2)全反射、光路图水平3科学思维对光的色散的理解2015课标,34(1),5分折射率水平2物理观念光的波动性对光的干涉现象的理解2015课标,34(1),5分双缝干涉实验水平2物理观念对光的衍射现象的理解对光的偏振现象的理解电磁波相对论电磁

2、波的应用2016课标,34(1),5分电磁振荡水平2物理观念电磁波的产生相对论分析解读本专题考查三方面内容:几何光学,结合半圆柱形介质、三棱镜、表面平行的介质等考查反射、折射、全反射,解决此类问题要掌握相关定律的内涵及入射角、反射角、临界角、偏向角等概念,熟练应用三角函数、正余弦定理及相似三角形等数学工具;物理光学,主要涉及光的干涉和衍射,要熟记双缝干涉实验中的条纹间距公式,要注意理解概念和现象;电磁波、相对论,以基本概念、规律的理解为主,多以选择题形式出现。【真题典例】破考点【考点集训】考点一光的折射全反射1.实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随波长的变化符合科西经验公式:n=A+

3、,其中A、B、C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示。则()A.屏上c处是紫光 B.屏上d处是红光C.屏上b处是紫光 D.屏上a处是红光答案D2.(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO夹角较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大角,当=时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大角,当=时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则()A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大C.时,光屏上只有1个光斑D.)组成,棱镜的

4、横截面如图所示。一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜,先后经过AC边和CB边反射后,从AB边的O点射出,则出射光线是()A.平行于AC边的光线 B.平行于入射光线的光线C.平行于CB边的光线 D.平行于AB边的光线答案B2.如图,三棱镜的横截面为直角三角形ABC,A=30,B=60。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜,在AC边发生反射后从BC边的M点射出。若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等,()求三棱镜的折射率;()在三棱镜的AC边是否有光线透出?写出分析过程。(不考虑多次反射)答案() ()没有光线透出;分析过程见解析解析()设在N点的入射角为i,由几何关系得i=6

5、0此三棱镜的全反射临界角满足n sin C=1由式得iC此光线在N点发生全反射,三棱镜的AC边没有光线透出。方法2双缝干涉的分析3.(2017四川昌隆联考,9,4分)(多选)下列关于光的说法中正确的是()A.雨后彩虹是太阳光入射到水滴中发生全反射形成的B.“和谐号”动车组高速行驶时,地面上测得其车厢长度将明显变短C.在双缝干涉实验中,用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距D.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的波长不同E.光从一种介质进入另一种介质发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同答案CDE4.(多选)双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝

6、的挡板上,双缝S1和S2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是()A.O点是红光的亮条纹B.O点不是蓝光的亮条纹C.红光的第一条亮条纹在P点的上方D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方E.蓝光的第一条亮条纹在P点的下方答案ACE过专题【五年高考】A组基础题组1.(2018北京理综,15,6分)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

7、D.中央条纹变成红色答案D2.2016课标,34(1),5分(多选)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答案ABC3.(2017北京理综,14,6分)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D4.(20

8、17天津理综,2,6分)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D5.2017江苏单科,12B(1)(多选)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

9、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答案AC6.2017课标,34(1),5分(多选)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答案ACD7.2018课标,34(1),5分如图,ABC为一玻璃三棱镜的横截面,A=30。一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60,则玻璃对红光的折射率为。若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角(填“小于

10、”“等于”或“大于”)60。答案大于8.2015课标,34(1),5分在双缝干涉实验中,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x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1x2(填“”、“=”或“(2分)0.300(3分)9.2018课标,34(2),10分如图,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点。不计多次反射。()求出射光相对于D点的入射光的偏角;()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?答案()60() n光线在玻璃砖

11、内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得OG=OC=R射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。8.2014山东理综,38(2)如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知=15,BC边长为2L,该介质的折射率为。求:()入射角i;()从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin 75=或tan 15=2-)。答案()45() LC组教师专用题组1.2016浙江自选,13(1),4分如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为O,半径为R,折射率为。

12、光由空气从A点垂直射入玻璃砖,OA=。则()A.该玻璃的临界角为45B.光在玻璃砖中的传播速度为v=cC.光第一次射出玻璃砖的折射角为60D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化答案C2.(2013大纲全国,14,6分)下列现象中,属于光的衍射的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹答案B3.2015浙江自选,13(1),4分以下说法正确的是()A.真空中蓝光的波长比红光的波长长B.天空中的彩虹是由光干涉形成的C.光纤通信利用了光的全反射原理D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变答案C4.(2014浙江理综,18,

13、6分)(多选)关于下列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽答案CD5.(2015福建理综,13,6分)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则()A.anb B.ab,nanbC.ab,nab,nanb答案B6.2015重庆理综,11(1),6分虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平

14、行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为()A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红答案A7.(2015四川理综,3,6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比()A.玻璃对a光的折射率较大B.玻璃对a光的临界角较小C.b光在玻璃中的传播速度较小D.b光在玻璃中的传播时间较短答案C8.(2014四川理综,3,6分)如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球。则()A.小球必须位于缸底中心才能从侧

15、面看到小球B.小球所发的光能从水面任何区域射出C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大答案D9.2014重庆理综,11(1),6分打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射B.若2,光线会从OQ边射出C.若1,光线会从OP边射出D.若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(n0),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=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路径的示意图是()答案B