高考物理历年高考真题分类汇编N单元光学 电磁波 相对论.docx
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高考物理历年高考真题分类汇编N单元光学电磁波相对论
N单元光学电磁波相对论
N1光的传播
18.N1[2015·安徽卷]如图14所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气.当出射角i′和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ.已知棱镜顶角为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( )
图14
A.
B.
C.
D.
18.A [解析]由几何知识得2i+(180°-α)+(180°-θ)=360°,即i=
,设图中单色光经AB面第一次折射后射入棱镜的折射角为r,由几何知识得2r+(180°-α)=180°,即r=
,根据折射定律,棱镜对该色光的折射率n=
=
,故本题答案为A.
13.[2015·福建卷]N1如图11所示,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λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则( )
图11
A.λa<λb,na>nbB.λa>λb,na C.λa<λb,na [解析]B 将入射光线延长,可以看出b光偏折程度较大,所以玻璃对b光的折射率大,则b光的频率大,波长短,即λa>λb,na 34.[2015·全国卷Ⅱ][物理选修3-4] (1)N1N2如图112所示,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,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________. 图112 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 [答案]ABD 3.[2015·四川卷]N1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( ) 图11 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 [解析]C 由a、b的光路图知b光在玻璃球中偏离入射方向的程度大,故b光折射率较大,由公式n= ,sinC= 知A、B错误,C正确;b光在玻璃中的速度小,路程大,故b光在玻璃中传播的时间长,D错误. 13.[2015·浙江卷]【自选3-4】 G2N1N2 (1)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反射原理 D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变 [解析]C 真空中光的波长由红到紫逐渐变小,选项A错误.天空中的彩虹是多次反射和折射产生的色散现象,不是干涉现象,选项B错误.光纤通信是利用了光的全反射原理,选项C正确.机械波在不同介质中传播速度不同,但频率保持不变,所以,波长会变,选项D错误. N2光的波动性 34.[2015·全国卷Ⅱ][物理选修3-4] (1)N1N2如图112所示,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,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________. 图112 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 [答案]ABD 34.[物理—选修3-4][2015·全国卷Ⅰ] (1)N2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,双缝到屏幕的距离为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. 34. (1)> 0.300 [解析]双缝干涉条纹间距Δx= ,红光波长较长,所以红光的双缝干涉条纹间距较大,即Δx1>Δx2.根据题中数据可得条纹间距Δx= =2.1mm=2.1×10-3m,根据Δx= 可得d= = m=3.00×10-4m=0.300mm. 13.[2015·浙江卷]【自选3-4】 G2N1N2 (1)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反射原理 D.机械波在不同介质中传播,波长保持不变 [解析]C 真空中光的波长由红到紫逐渐变小,选项A错误.天空中的彩虹是多次反射和折射产生的色散现象,不是干涉现象,选项B错误.光纤通信是利用了光的全反射原理,选项C正确.机械波在不同介质中传播速度不同,但频率保持不变,所以,波长会变,选项D错误. 11.[2015·重庆卷]N2N7【选修3-4】 (1)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112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 图112 [答案] (1)A [解析] (1)红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光的折射率依次增大,即偏折程度依次增大,上面的一束白光偏折程度大的射到M点上,偏折程度小的射到N点上,故M点为紫色,N点为红色,同理,下面一束白光折射后,P点的光偏折程度小,故为红光,Q点的光为紫光,A正确. N3电磁场电磁波 20.L1,N3[2015·北京卷]利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路,公交卡上的读卡机(刷卡时“滴”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容器C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是( ) A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作 C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流 D.IC卡只能接受读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息 20.B [解析]当读卡机发出特定频率的电磁波时,IC卡中的线圈产生感应电流,向读卡机传输自身信息,IC卡正常工作.所以选项B正确,选项D不正确.IC卡内没有电池,它的能量来源于读卡机.所以选项A不正确.当读卡机发射的电磁波偏离特定频率时,IC卡也能产生感应电流,但向读卡机传输自身的信息时,读卡机不能正常接收.所以选项C不正确. N4相对论 N5实验: 测玻璃砖的折射率 21.[2015·北京卷] (1)N5在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图14所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时,应使________(选填选项前的字母). 图14 A.P3只挡住P1的像 B.P4只挡住P2的像 C.P3同时挡住P1、P2的像 21. (1)C [解析] (1)由测定玻璃的折射率的实验过程可知,P3应挡住P1和P2的像,P4应挡住P2、P1的像和P3,以此来确定经过P1和P2的光线透过玻璃砖后的折射光线. 12.[2015·江苏卷]B.[选修3—4] (3)N5人造树脂是常用的眼镜镜片材料.如图112所示,光线射在一人造树脂立方体上,经折射后,射在桌面上的P点.已知光线的入射角为30°,OA=5cm,AB=20cm,BP=12cm,求该人造树脂材料的折射率n. 图112 (3) (或1.5) (3)设折射角为γ,由折射定律sin30°=nsinγ,由几何关系知sinγ= 且OP= 代入数据解得n= (或n≈1.5). 38.[2015·山东卷]G1【物理—物理3-4】 N5 (2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO′的截面如图所示.位于截面所在平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出.当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射.求A、B两点间的距离. 图114 [答案] R [解析]当光线在O点的入射角为i0时,设折射角为r0,由折射定律得 =n① 设A点与左端面的距离dA,由几何关系得 sinr0= ② 若折射光线恰好发生全反射,则在B点的入射角恰好为临界角C,设B点与左端面的距离为dB,由折射定律得 sinC= ③ 由几何关系得 sinC= ④ 设A、B两点间的距离为d,可得 d=dB-dA⑤ 联立①②③④⑤式得 d= R⑥ N6实验: 用双缝干涉实验测量光的波长 N7光学综合 2.N7[2015·天津卷]中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道: “雨色映日而为虹”.从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的.图11是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光( ) 图11 A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大 C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能 D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光 2.C [解析]由图可知a光偏折程度比b光的大,所以a光的折射率较大,在同种玻璃中a光的速度比b光的小,A错误;以相同的角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,a光的侧移量大,B错误;a光光子的能量比b光光子的能量大,若b光能引起光电效应,则a光也一定能引起光电效应,C正确;a光发生全反射时的临界角比b光的小,如果光从水中射入空气中,在空气中只能看到一种光时,一定是b光,D错误. 11.[2015·重庆卷]N2N7【选修3-4】 (1)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112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 图112 [答案] (1)A [解析] (1)红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光的折射率依次增大,即偏折程度依次增大,上面的一束白光偏折程度大的射到M点上,偏折程度小的射到N点上,故M点为紫色,N点为红色,同理,下面一束白光折射后,P点的光偏折程度小,故为红光,Q点的光为紫光,A正确. 1.[2015·福建漳州芗城中学高三第四次月考]如图K481所示,红色细光束a射到折射率为 的透明球表面,入射角为45°,在球的内壁经过一次反射后,从球面射出的光线为b,则入射光线a与出射光线b的夹角α为( ) 图K481 A.30°B.45° C.60°D.75° 1.A [解析]由折射定律知n= ,即 = ,则折射角θ2=30°,画出光路图,如图所示,光线方向改变了45°-30°=15°,光在球面内的入射角为30°,经一次反射,光线的传播方向改变180°-2θ2=120°,再射出球体时传播方向又改变15°角,因此光线方向改变了120°+2×15°=150°角,则α=180°-150°=30°,故A选项正确. 2.[2015·河北邯郸高三教学质量检测]一透明半圆柱体折射率为n=2,半径为R,长为L.平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,部分柱面有光线射出,求该部分柱面的面积S. 2. RL [解析]设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件,全反射临界角为θ,由折射定律有n= 解得θ= 由几何关系得∠O′OB=θ 所以照亮面积为S=2RθL= RL. 3.[2015·湖北八校高三第一次联考]图K482为某种材料做成的透明光学器件,横截面AOB为半径为R的四分之一圆弧,O为圆心.一束宽度为R的单色平行光垂直AO入射,该器件对光的折射率为n= .点C、D位于AO上,CO= ,从C点入射的光线从AB上的E点射出,出射角为β.从D点入射的光经AB一次反射后直接到达B点. (1)求β的大小; (2)通过计算说明从D点入射的光能否在AB上发生全反射. 图K482 3. (1)60° (2)发生全反射 [解析] (1)由几何关系知入射角i=∠CEO=30° 根据折射定律有n= 代入n= 、i=30°,得β=60°. (2)画出光路如图 由反射定律有∠DFO=∠BFO 由几何关系知∠DFO=60° 由于sin60°> = ,故在F点发生全反射. 4.2015·重庆巴蜀中学高三一模一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30°,斜边AB=a.棱镜材料的折射率为n= .在此截面所在的平面内,一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜(如图K483所示).画出光路图,并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况). 图K483 4.略 [解析]光路图如图所示 设折射光线与AB的交点为D,入射角为i,折射角为r,由折射定律得n= 解得r=30° 由几何关系可知,在D点的入射角θ=60° 设全反射的临界角为C,则sinC= 解得C=45° θ>C,光在D点发生全反射,设光线的出射点为E,由几何关系可知DE⊥BC,过M作AD的垂线交于点F,由几何关系得: BD=a-2AF,BE=BDsin30° 解得BE= a,即出射点在BC边上离B点 a的位置.
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