高考物理真题分类汇编 光学 电磁波 相对论.docx
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高考物理真题分类汇编光学电磁波相对论
N单元 光学 电磁波 相对论
光的传播
18．[2014·浙江卷]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
18．CD [解析]本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx＝
λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D正确．
8．[2014·天津卷]一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（ ）
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
8．AB [解析]本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，B正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx＝
λ，由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，C错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式Ek＝hν－W得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D错误．
3．[2014·四川卷]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
3．D [解析]光从水中进入空气，只要在没有发生全反射的区域，就可以看到光线射出，所以A、B错误；光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以C错误；由v＝
得，光从水中进入空气后传播速度变大，所以D正确．
34．
（2）一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝
.
（ⅰ）一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？
（ⅱ）一细束光线在O点左侧与O相距
R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．
（2）（ⅰ）
R （ⅱ）略
[解析]在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图所示，由全反射条件有
sinθ＝
①
由几何关系有
OE＝Rsinθ②
由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为
l＝2OE③
联立①②③式，代入已知数据得
l＝
R④
（ⅱ）设光线在距O点
R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得
α＝60°>θ⑤
光线在玻璃砖内会发生三次全反射．最后由G点射出，如图所示，由反射定律和几何关系得
OG＝OC＝
R⑥
射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．
13．[2014·福建卷Ⅰ]如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是（ ）
A B
C D
13．A [解析]光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，在其分界面处当入射角大于或等于临界角时，会发生全反射现象，故A项正确；光线由空气射向玻璃砖时，由于光线与分界面不垂直，所以除了有反射现象之外还应发生折射现象，其折射角小于入射角，故B、D项错误；光线由空气沿半径射入玻璃砖时，传播方向不变，由玻璃砖射向空气时，折射角应大于入射角，故C项错误．
2．（2014·洛阳名校联考）下列说法中正确的是（ ）
A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长
B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断a光的折射率比b光的大
D．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的
2．AC [解析]声波从空气中传入水中时，频率不变，波速增大，由v＝λf得波长变长，选项A正确；在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速度是两个运动形式的速度，两者不存在联系，选项B错误；a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，由Δx＝
知，a光的波长小，频率大，折射率大，选项C正确；肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，选项D错误．
3．（2014·北京顺义统考）两束不同频率的单色光a、b以相同的入射角从空气射入水中，发生了如图X28 1所示的折射现象（α>β）．下列说法中正确的是（ ）
图X
28 1
A．光束b的频率比光束a的频率低
B．相同条件下b光的双缝干涉条纹间距比a光的大
C．光束b在水中的传播速度比光束a在水中的传播速度大
D．若a光照射某金属能发生光电效应，则b光照射该金属也能发生光电效应
3．D [解析]由折射定律
＝n知，b光的折射角小，折射率大，频率高，波长小，选项A、B错误，选项D正确；由v＝
知，b光在玻璃里的速度小，选项C错误．
图X28 4
6．（2014·焦作一模）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的．彩虹形成的示意图如图X28 4所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）．下列关于a光与b光的说法中正确的是（ ）
A．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率
B．a光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度
C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距
D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
E．若a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射
6．ABE [解析]进入水滴时，由折射定律
＝n知，a光在水滴里的折射角小，折射率大，选项A正确；由v＝
，a光在水滴里的速度小，选项B正确；由C＝arcsin
，a光的临界角小，容易发生全发射，选项E正确；a光在水滴里的折射率大，频率大，波长小，由Δx＝
，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，选项C错误；在真空和在水滴中，分别有c＝λ0f和v＝λf，则
＝
，故a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，选项D错误．
9．（2014·湖北八校二模）图X28 8为由某种透明材料做成的三棱镜的横截面，其形状是边长为a的等边三角形．现用一束宽度为a的单色平行光束以垂直于BC面的方向入射到该三棱镜的AB及AC面上，结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面．
（1）求该材料对此平行光束的折射率．
（2）这些到达BC面的光线从BC面射出后，如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑，则当屏到BC面的距离d满足什么条件时，此光斑分为两块？
图X28 8
9．
（1）
（2）d＞
a
[解析]
（1）从AB面入射的光线，在棱镜中是平行于AC面的，则光线进入AB面时的入射角α、折射角β分别为
α＝60°，β＝30°
由折射定律知，该材料对此平行光束的折射率
n＝
＝
.
（2）如图所示，O为BC的中点，在B点附近折射的光线从BC面射出后与直线AO交于D点，只要屏放得比D点远，光斑就会分成两块．
由几何关系可得OD＝
a
所以当屏到BC面的距离d＞
a时，此光斑分为两块．
4．（2014·福州质检）ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC.由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图G11 2所示．则a、b两束光（ ）
图G11 2
A．在真空中，a光的传播速度比b光的大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
4．C [解析]所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由v＝
知，b光在棱镜里的速度小，选项B错误；由折射定律
＝n知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确；a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由Δx＝
知，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误．
5．（2014·贵州六校二联）如图G11 3所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向（O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出）射向水中，折射后通过水中的B点．图中O点为A、B连线与分界面的交点．下列说法正确的是（ ）
图G11 3
A．O1点在O点的右侧
B．蓝光从空气中射入水中时，速度变小
C．若沿AO1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
D．若沿AO1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
E．若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
5．BCD [解析]由折射定律
＝n知，蓝光从空气射向水中，入射角大，O1点在O点的左侧，选项A错误；由v＝
知，蓝光进入水中的速度变小，选项B正确；若沿AO1方向射向水中的是—束紫光，紫光折射率大，折射角小，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，选项C正确；若沿AO1方向射向水中的是—束红光，红光折射率小，折射角大，则折射光线有可能通过B点正上方的D点，选项D正确；若蓝光沿AO方向射向水中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，不可能通过B点正上方的D点，选项E错误．
10．（2014·湖北八市联考）如图G11 8所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n＝
，玻璃介质的上边界MN是屏幕．玻璃中有一个正三角形空气泡，其边长l＝40cm，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕平行．一束激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现两个光斑．
（1）求两个光斑之间的距离L.
（2）若任意两束相同的激光同时垂直于AB边向上射入空气泡，求屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离．
图G11 8
10．
（1）40cm
（2）80cm
[解析]
（1）画出光路图如图甲所示．
在界面AC，入射角i＝60°，由折射定律
＝n解得折射角r＝30°
由光的反射定律得反射角θ＝60°
由几何关系得，△ODC是边长为
l的正三角形，△OEC为等腰三角形，且CE＝OC＝
则两个光斑之间的距离L＝DC＋CE＝40cm.
甲 乙
（2）作出入射点在A、B的光线的光路图，如图乙所示，由图可得屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离
PQ＝2l＝80cm.
光的波动性
18．[2014·浙江卷]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
18．CD [解析]本题考查光速、光的全反射、折射、双缝干涉等知识．在同一种介质中，波长越短，波速越慢，故红光的传播速度比蓝光大，选项A错误；光从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质，不能发生全反射，选项B错误；在岸边观察水中的鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的深度要深，选项C正确；在空气中红光的波长比蓝光要长，根据Δx＝
λ可知红光的双缝干涉条纹间距大，选项D正确．
8．[2014·天津卷]一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（ ）
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
8．AB [解析]本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，B正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx＝
λ，由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，C错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式Ek＝hν－W得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D错误．
电磁场 电磁波
6．[2014·天津卷]下列说法正确的是（ ）
A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转
D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同
6．BD [解析]本题是对玻尔理论、天然放射现象及多普勒效应等知识的考查，α粒子散射实验导致原子核式结构模型的建立，A错误；紫外线可以使荧光物质发光，B正确；天然放射现象中产生的γ射线在电场或磁场中不会发生偏转，C错误；观察者和波源发生相对运动时，观察者接收到的频率就会发生改变，D正确．
2．，[2014·四川卷]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
2．C [解析]衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误．
6．（2014·开封名校联考）下列有关光纤及光纤通信的说法正确的是（ ）
A．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
B．光在光纤中的传输利用了全反射的原理
C．光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息
D．光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长大，在真空中传播的速度都约为3.0×108m/s
6．B [解析]光在光纤中的传输利用了光的全反射原理，内芯的折射率比外套的大，选项A错误，选项B正确；只要是光波，就能在光纤中传播，选项C错误；光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长小，选项D错误．
相对论
2．，[2014·四川卷]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
2．C [解析]衍射现象是波的特有现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，B错误；遥远天体和地球的距离发生变化时，遥远天体的电磁波由于相对距离发生变化而出现多普勒效应，所以能测出遥远天体相对地球的运动速度，C正确；光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值是相同的，即光速不变原理，D错误．
4．（2014·成都二诊）下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦预言了电磁波，且首次用实验证实了电磁波的存在
B．红外线是一种频率比紫外线还高的电磁波
C．在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后，来回抖动梳子能产生电磁波
D．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度明显变短
4．C [解析]麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项A错误；红外线的频率比紫外线低，选项B错误；在干燥环境下，用塑料梳子梳理头发后带电，来回抖动梳子能产生变化的电场，从而产生电磁波，选项C正确；“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得的其车厢长度将略微变短，选项D错误．
5 实验：
测玻璃砖的折射率
实验：
用双缝干涉实验测量光的波长
8．（2014·北京东城联考）用双缝干涉测光的波长，实验装置如图X28 7甲所示．已知单缝与双缝的距离L1＝60mm，双缝与屏的距离L2＝700mm，单缝宽d1＝0.10mm，双缝间距d2＝0.25mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心（如图乙所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度．
（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1＝________mm，对准第4条时读数x2＝________mm，相邻两条亮纹间的距离Δx＝________mm.
（2）计算波长的公式λ＝________；求得的波长值是________nm（保留三位有效数字）．
丙
图X28 7
8．
（1）2.191 7.868 1.893
（2）
Δx 676
[解析]
（1）对准第1条时读数x1＝（2＋0.01×19.1）mm＝2.191mm，对准第4条时读数x2＝（7.5＋0.01×36.8）mm＝7.868mm，相邻两条亮纹间的距离Δx＝
≈1.893mm.
（2）由条纹间距Δx＝
可得计算波长的公式λ＝
，代入数据解得λ≈6.76×10－7m＝676m.
光学综合
11．【选修3－4】
（1）（6分）[2014·重庆卷]打磨某剖面如题11图1所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线在OP边和OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况），则下列判断正确的是（ ）
题11图1
A．若θ＞θ2，光线一定在OP边发生全反射
B．若θ＞θ2，光线会从OQ边射出
C．若θ＜θ1，光线会从OP边射出
D．若θ＜θ1，光线会在OP边发生全反射
（2）（6分）一竖直悬挂的弹簧振子下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸．当振子上下振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如题11图2所示的图像．y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标．由此图求振动的周期和振幅．
题11图2
11．[答案]
（1）D
（2）
本题第一问考查光的折射和全反射，第二问考查波的图像．
[解析]
（1）D
（2）设周期为T，振幅为A.
由题图得T＝
，A＝
.
8．[2014·天津卷]一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（ ）
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
8．AB [解析]本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，B正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式Δx＝
λ，由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，C错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式Ek＝hν－W得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D错误．
17．[2014·全国卷]在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（ ）
A．2.06×10－7mB．2.06×10－4m
C．1.68×10－4mD．1.68×10－3m
17．C [解析]本题考查双缝干涉条纹间距离公式．双缝干涉相邻条纹间距Δx＝
λ，则d＝
λ＝1.68×10－4m，C正确．
20．[2014·北京卷]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
＝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（ ）
A B
C D
20．B 本题考查光的折射．是一道创新题，但本质上还是光的折射定律，本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A、D错误．折射率为－1，由光的折射定律可知，同侧的折射角等于入射角，C错误，B正确．
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