2013届高三物理试题汇编详解系列 第3期 专题15 光、电磁波、相对论含答案

一、单项选择题
1。

（辽宁省五校协作体2012-2013学年度高三上学期初联考物理试题）在物理学的发展过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是
A．开普勒揭示了行星的运动规律，奠定了天体力学的基础
B．法拉第通过实验研究，总结出法拉第电磁感应定律，为交流发电机出现奠定了基础
C．洛伦兹预言了电磁波的存在，后来被赫兹用实验所证实
D．安培通过多年的研究，发现了电流周围存在磁场，并提出了分子电流假说
1。

B 解析：开普勒揭示了行星的运动规律，之后牛顿发现了万有引力定律,奠定了天体力学的基础，选项A错误；法拉第通过实验研究,总结出法拉第电磁感应定律，为交流发电机出现奠定了基础，选项B正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在,后来被赫兹用实验所证实，选项C错误；奥斯特发现了电流的磁效应，选项D错误。

本题答案为B。

2．（福建省福州一中2012届高三下学期5月理科综合校模拟）下列说法中错误的是（)
A．在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色条纹是光的干涉现象B．光传播时，若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大得多将发生明显的衍射现象
C．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来赫兹用实验证实了电磁波的存在
2．B解析：阳光下，油膜上的彩色条纹是光的薄膜干涉现象，选项A说法正确；光传播时，若遇到的障碍物的尺寸比光的波长小得多将发生明显的衍射现象,选项B说法错误;光导纤维能够传递信息利用的是光的全反射原理，光从折射率较大的内芯入射到折射率较小的外套材料时发生了全反射现象，所以内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C说法正确；显然，选项D说法正确。

本题答案为B。

3。

（浙江省台州中学2012届高三5月调考试题试题)如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S,它发出的是两种不同颜色的a光和b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域,该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色(见图乙)。

则以下说法中正确的是
A。

a光在水中的传播速度比b光大
B。

水对a光的折射率比b光大
C.a光的频率比b光大
D。

在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄
3.A 解析：根据题意，a 光从水射向空气时发生全反射的临界角C 较大，根据公式
比b 光宽，选
项D 错误。

本题答案为A 。

4.（上海市徐汇区2012届高三第二学期4月诊断)分别用绿、黄、红、紫四种颜色的光做双缝干涉实验，在所产生的干涉条纹中相邻明条纹间距最宽的是 ( ）
A 。

绿色条纹 B.黄色条纹 C 。

红色条纹 D.紫色条纹
4。

C 解析：根据公式λd l x =∆可知，光的波长越长，干涉条纹
的间距越宽；绿、黄、红、紫四种颜色的光中，红光的波长最长，所以红色条纹最宽，选项C 正确.本题答案为C.
5.（甘肃省兰州一中2013届高三上学期期中考试理综试题、广西区百所高中2012届高三上学期联考理综卷）如图所示，a 、b 为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面,直线OO ′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N 点,入射点A 、B 到N 点的距离相等,经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P 点，则下列说法正确的是( ）
A ．在真空中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度
B ．在玻璃中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度
C ．同时增大入射角（入射角始终小于90°），则a 光在下表面先发生全反射
D ．对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比b 光的干涉条纹宽
5.D 解析:各种光在真空中的光速相同，选项A 错误；根据题图，入射角相同，a 光的折射角较大，所以a 光的折射率较小，再根据关系式n=c/v 可得，光在介质中的光速v=c/n ,可见，a 光的折射率较小，其在介质中的光速越大，选项B 错误；根据根据临界角公式C=arcsin n 1可知，a 光的折射率较小，临界角较大，b 光在下表面先发生全反射，选项C 错误；a 光的折射率较小，波长较长，根据
公式λ=∆d l x 可知，对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比b 光的干
涉条纹宽，选项D 正确。

本题答案为D 。

6.（浙江省温州市2012届高三第二次适应性测试）如图所示，匀质透明球体的球心为O ，半径为R ，置于真空中。

一条光线CD 平行于直径AOB 射向球体,若CD 与AOB 的距离，光线从D 射入球体经一次反射后由E （图中未标出）再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c ，则 （ ）
A.球体的折射率为n =2
B.球体的折射率为n =23
C.光线从D 点射入到E 点射出球体的总时间为6R/c
D 。

适当改变入射点的位置,光线进入球体后，可在球体内发生全反射现象
6。

C 解析：作出光路图，如图所示，根据几何关系，i=60°，
i=2r ,所以r =30°，再根据折射定律，玻璃的折射率n=330sin 60sin
=︒︒，选
项AB 错误;光线从D 点射入到E 点射出球体的总路程为s =2·BD=2×2H=R 32，光在玻璃中传播的速度v=c/n =c 33，所以t =s/v =6R/c ，
选项C 正确；光线进入球体后再次射向真空时的入射角始终等于r ，并且满足i=2r ，当适当改变入射点的位置时,i 的最大值为90°，所以r 的最大值为45°，因为sin r ＜C n
sin 13322==＜，r ＜C ，所以光线进入球体后，不可能在球体内发生全反射现象，选项D 错误。

本题答案为C.
7。

（上海市普陀区2011-2012学年高三第二学期质量调研物理试卷)我们平时从来也没有观察到从两只小灯泡发出的光在屏上产生干涉条纹,其主要原因是（ ）
A.两只小灯泡灯丝的发光面积太大，不能看作点光源
B。

平时环境里外界杂散的光太强，干扰了对干涉条纹的观察
C.两只小灯泡的灯丝离得较远，产生的干涉条纹太密,不能分辨
D。

小灯泡灯丝发出的光是大量原子被激发后随机辐射的，很难满足相干条件
7.D 解析：小灯泡发出的光是自然光,非相干光,这是不能发生光的干涉的主要原因，选项D正确。

8。

（浙江省宁波市2012届高三下学期4月高考模拟考试、浙江省温州中学2012届高三上学期期末试题理综卷）如图甲所示，一束复色光沿PO射向截面为半圆形玻璃砖的圆心O处后，分成a、b 两束单色光射出。

对于a、b两束单色光下列说法正确的是（）
A。

单色光a频率较小
B. 单色光a穿过玻璃砖的时间较长
C。

用这两种单色光在同一套实验装置做双缝干涉实验时，单色光a在屏幕上形成的相邻两明条纹的间距较小.
D. 若将这一束细光束从半圆形玻璃砖的侧面始终指向圆心O 入射(如图乙)，在增大入射角的过程中,从O点出射的光中首先消失的是甲图中单色光a
8.A解析:光从空气射入玻璃砖时，入射角相同而a光的折射角较大,根据折射定律可知，a光的折射率较小，所以单色光a频率
较小,选项A 正确；根据关系式v=c/n 和n a ＜n b 可知，单色光a 在玻璃砖中的波速较大，所以通过相同距离时，单色光a 需要的时间较短，选项B 错误；a 光的折射率较小，波长较大,再根据光的双缝干涉条纹间距公式λd l x =∆可知，若用同一干涉装置做实验，则a 光的干
涉条纹间距应该是较大，所以选项C 错误；根据临界角公式sin C =1/n 可知,a 光的折射率较小,所以两种单身光均从玻璃砖射向空气时a 光的临界角较大，在增大入射角的过程中,从O 点出射的光中首先消失的是单色光b ，选项D 错误。

本题答案为A.
9.（上海市长宁区2012届高三4月教学质量检测二模）某同学以教室日光灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象，以下说法正确的是（ ）
A.若狭缝与灯管平行，衍射条纹与狭缝平行
B.若狭缝与灯管垂直,衍射条纹与狭缝垂直
C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度无关
D.衍射条纹的明条纹呈现白色
9。

A 解析：狭缝与灯管平行时,单缝衍射条纹与狭缝是平行，若狭缝与灯管垂直，将看不到衍射条纹，所以选项A 正确，B 错误；衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度以及狭缝到接收屏的距离都有关,选项C 错误；用白光照射单缝时，中间是白色条纹,两边是彩色条纹，选项D 错误。

本题答案为A 。

10.（广西南宁市2012年高中毕业班第三次适应性测试理综)一
半径为R半圆形玻璃砖放置在竖直平面内，其截面如图所示．图中O为圆心,MN为竖直方向的直径。

有一束细光线自O点沿水平方向射人玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为d时,从玻璃砖射出的光线刚好消失.则此玻璃的折射率为（)
A
22
R d
-B22
R d
-C．R
d
D．d
R
10。

C 解析：根据题意,当入射光线与O点的距离为d时，玻璃转内的水平光线射出时刚好发生了全反射,此时的入射角等于临
界角C，如图所示,根据几何关系，sin C=d/R，所以此玻璃的折射率为n=1/sin C=R/d，选项C正确。

11。

（陕西省西工大附中2012届高三第八次适应性训练题理综）下列说法正确的是（）
A.用分光镜观察光谱是利用光折射时的色散现象
B。

用X光机透视人体是利用光电效应
C.光导纤维传输信号是利用光的干涉现象
D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
11.A 解析：用分光镜观察光谱利用的是光折射时的色散现象；用X光机透视人体是利用的是X射线的穿透作用；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象；门镜可以扩大视野是利用光的折射
现象。

本题答案为A。

12。

（上海市闸北区2012届高三4月模拟考试二模）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列选项符合实际应用的是（）
A．现代防伪技术利用激光在图案表面刻细小的条纹，使照射到表面的光发生衍射而形成彩色条纹
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的干涉现象
C．阴极射线管是利用光电效应原理制成的光电元件
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
12.A 解析：白光照射到细小的条纹时会发生衍射形成彩色的条纹,选项A正确；白光通过三棱镜形成的彩色图样是光的折射现象，选项B错误；阴极射线管是将电信号转变为光学图像的一类电子束管，而光电效应是光致电变现象,选项C错误；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，选项D 错误。

本题答案为A。

13.（上海市奉贤区2011—2012学年高三第二学期调研考试）用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0。

05mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图甲所示，则在光屏上看到的条纹是图乙中的（）
13。

D 解析：单缝衍射形成的条纹与狭缝平行，明暗相间并且中间的亮条纹较宽、较亮,据此可知,选项D正确。

二、多项选择题
14。

(浙江省台州中学2012届高三5月调考试题试题）下列说法正确的是
A。

观看“3D电影"所带眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相平行
B.“电信提速,光纤入户”的优势主要指：抗干扰性强，容纳的信息量大
C.在微波炉中加热食品不能使用金属器皿，是避免金属因微波产生强大涡流而熔化
D。

在电磁炉上加热食品须使用金属器皿，是利用金属因交变电流产生的涡流发热
14。

BD 解析:立体电影拍摄时利用两台摄影机从不同的角度同时拍摄，观众观看“3D电影”时所带眼镜镜片是两个透振方向互相平行的偏振片,选项A错误；光纤传输的光信号不受电磁波的影响,所以光纤传输的抗干扰性强，光纤传输的光信号频率大,可容纳的信息量大，选项B正确；微波遇到金属器皿会发生反射，并不能加热金属器皿，此外，微波不会产生强大涡流而熔化金属器皿，选项C 错误;电磁炉需要用金属器皿，这是利用金属因交变电流产生的涡流发热，选项D正确.本题答案为BD.
15.(江西省临川一中、师大附中2013届高三上学期8月联考物理试卷）下列说法正确的是
A．全息照相利用了激光相干性好的特性
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了
D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
15. AC 解析：全息照相是一种利用了激光的干涉记录被摄物体反射(或透射)光波中信息（振幅、相位）的照相技术，所以全息照相利用了激光相干性好的特性，选项A正确；光的偏振现象说明光是横波,选项B错误；根据相对论原理，在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了，选项C正确；光的波长越长，越容易发生衍射现象，而X射线的波长比无线电波的波长短，所以无线电波比X射线更容易发生衍射现象，选项D错误。

本题答案为AC。

16。

(江苏省徐州市2013届高三模底考试物理试题）下列说法正确的是垒．
A．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
B．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
C．用同一装置观察光的双缝干涉现象，蓝光的相邻条纹间距比红光的小
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
16。

AC 解析：相对论认为时间和空间都具有相对性，时间和空间与物质的运动状态有关，没有绝对准确的时间和空间，选项A 正确；根据多普勒效应，当声源向静止的观察者运动,观察者接收到的频率大于声源的频率，选项B 错误；蓝光的波长比红光的短，根据双缝干涉条纹间距公式λd l x =∆可知,选项C 正确；拍摄玻璃橱窗
内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了消弱玻璃上反射光,并不能增加透射光的强度,选项D 错误。

本题答案为AC.
17.（湖北省黄冈中学2012届高三适应性考试理科综合试卷）下列说法中正确的是
A ．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关
B ．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
C ．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
D ．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确,应选用10 cm 长的细线和小铁球
E ．各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为3×108m/s
17。

BCE 解析:做简谐运动的质点的能量与振幅有关，振幅越大,能量越高,选项A 错误；在“用单摆测定重力加速度"的实验中,应选用1m 的细线和小铁球,选项D 错误。

本题答案为BCE 。

18.（浙江省温州八校2013届高三9月期初联考物理试卷）如图所示为用a 、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。

现让a 、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的
传播路径与方向可能正确的是（▲ ）
18.AD解析：因为单色光斜射入平行玻璃砖时的出射光线平行于入射光线，所以选项B错误；根据干涉图样,a光的干涉条纹间距较大,所以a光的波长大，在同种介质中的折射率较小，沿相同方向斜射入平行玻璃砖时a光的侧移量较小，选项A正确；a光的折射率小，临界角较大，更不易发生全反射,所以选项C错误，D正确。

本题答案为AD。

19。

（江西省南昌市2011-2012学年度高三第二次模拟测试卷）有关光的应用，下列说法正确的是
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象
D．在光导纤维束内传送图像是刊用光的全反射原理
E.用透明的标准平面样板检查查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
19.BCD 解析:拍摄玻璃橱窗内的物品时，由于玻璃反射光的
干扰，景物的像往往比较模糊，而在镜头前加一个偏振片(偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直）可以减弱反射光，使景像更清晰，但是偏振片不能增加透射光的强度，选项A错误;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项B正确;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散现象，利用了光的折射原理，选项C正确；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，选项D正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，选项E说法错误。

20。

(湖北省孝感三中2012届高考复习最后冲刺猜押物理信息试卷）如图所示，a和b两束光平行射入一半圆柱体玻璃砖，且入射光线与AOB面垂直,若从圆面射出时,两光束交于P点，则下列说法中正确的是( )
A．a光的频率大
B．在同一玻璃中a光传播速度大
C．在同一玻璃中a光的折射率大于b光的折射率
D．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻亮条纹的间距a光较大
20。

BD 解析：根据光路图，两光束在圆面发生折射时的入射角相同,但a光的折射角较小，根据折射定律，a光在玻璃中的折射率较小，选项C错误；a光在玻璃中的折射率较小，其频率也较小，选项A错误；根据关系式v=c/n可知，a光在玻璃中的折射率较小,光传播的速度大,选项B正确；a光在同种均匀介质中的折射率
较小，波长较大，根据双缝干涉条纹间距公式λd l x =
∆可知,选项D 正
确。

21。

（河南省中原六校联谊2012届高三下学期第一次联考）a 、b 两种单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 ．通过同一双缝干涉装置,a 光的干涉条纹间距比b 光的宽
C ．在该介质中a 光的传播速度小于b 光的传播速度
D ．在该介质中a 光的波长大于b 光的波长
21。

BD 解析：两种单色光从介质射向真空时,折射角大于入射角,随着入射角的逐渐增大，b 光的折射光线最先消失，所以b 光发生全反射的临界角较小，选项A 错误；b 光的临界角较小,折射率较大，波长较短，通过同一双缝干涉装置时，干涉条纹的间距较窄，选项BD 正确；在该介质中,a 光的折射率较小，根据v=c/n 可知，在该介质中a 光的传播速度较大,选项C 错误。

本题答案为BD 。

三、非选择题
21。

(辽宁省本溪一中2012—2013学年上学期高三年级第二次月考物理试题）如图所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的
水平截面图，FD 为14
圆周，圆心为O ,光线从AB 面入射，入射角θ1
＝60°，它射入棱镜后射在BF 面上的O 点并恰好不从BF 面射出.求:
(1）画出光路图;
（2)求该棱镜的折射率n 和光线在棱镜中传播的速度大小v （光在真空中的传播速度c ＝3.0×108 m/s ）
21.解析：（1）光路图如图所示。

（2）设光线在AB 面的折射角为θ2，折射光线与OD 的夹角为C ，则n =2
1
sin sin θθ。

由题意，光线在BF 面恰好发生全反射，sin C =n
1 由图可知，θ2+C =90°,联立以上各式解出n ≈1。

3(或27
)
又n =v
c ，可解出v ≈2。

3×108 m/s （或错误!×108 m/s ）。

22。

（江苏省徐州市2013届高三模底考试物理试题）如图所示的玻璃砖为半径为R 的半圆形玻璃砖上截取的一部分，其折射率为n ，一束光线垂直于AB 边入射,当入射点P 距AB 边中点至少为多远
时，曲面上将无光线透射？
22。

解析：作出发生全反射时的部分光路图，如图所示,根据几何关系，此时入射点P 距AB 边中点为R sin C =R/n ,即当入射点P 距AB 边中点至少为R/n 时,曲面上将无光线透射。

23。

（河南省新乡许昌平顶山三市2013届高三第一次调研考试理科综合能力测试）如图所示，ΔABC 为一直角三棱镜的截面，其顶角θ=30°，P 为垂直于直线光屏。

现一宽 度等于AB 的单色平行光束垂直射向AB 面，在光屏P 上形成一条光带，已知棱镜的折射率为，AB 的长度为d 。

求光屏P 上形成的光带的宽度。

23.解析：如图所示,图中θ1、θ2为AC 面上入射角和折射角。

根据折射定律，有n =1
2
sin sin θθ，θ1=θ 设出射光线与水平方向成α角，则θ2=θ1+α，2
2
1tan AC C C =α，θtan 2AB BC AC ==
联立以上各式解得:d C C 3121=，则光屏P 上形成的光带的宽度为
d CC C A 3
21==''。

24。

（辽宁省丹东市四校协作体2013届高三摸底考试）如图所示,M 是一块平面镜，位于透明液体中，镜面水平向上放置,镜面到液面的距离h =0。

8m 。

一束细光线竖直向下射来,通过液体射到平面镜上.现将平面镜以入射点为水平轴顺时针转过18。

5°角，转到图中虚线所示的位置，光线经平面镜反射后，在液面处分成两束，且这两束光恰好垂直.（已知sin 370.6︒=）(设平面镜较短，光线在平面镜上只发生一次反射）
（1)求光从开始进入液面到第一次离开液面的时间；
（2）平面镜绕水平轴顺时针至少转过多少度，才能没有光线从液面射出。

24。

解析:(1）依题意作出光路图如图所示
当镜面转过18。

5°角时，反射光线转过37°角,即∠AOO ＇
=∠OO /N /=37°
由几何知识可得∠CO /N =53°，则,液体的折射率r i n sin sin =︒︒=37sin 53sin 34=，光在液体中的路程为8.137cos 0=+=h h s m ，光从开始进入液面到第一次离开液面的时间9108-⨯===n c
s v s t s
（2）光在液面发生全反射的临界角4
31sin ==n C ，则当∠AOO ＇=∠OO /N /=C 时，光在液面刚好发生全反射，没有光线从液面射出，
此时平面镜绕水平轴顺时针转过的最小角度为4
3sin 212acr C
==α. 25。

(江苏省南师大附中2012届高三5月份模拟考试试卷）如图所示，一束光线以60°的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在上方与平面镜平行的光屏上留下一光点P ，现在将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，则进入透明体的光线经平面镜反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的P′点，与原来相比向左平移了3。

46 cm,已知透明体对光的折射率为错误!。

求光在透明体里运动的时间．
25.解析：光路示意图如图所示，由sinα=n sinβ，得β=30°。

由题意及光路图得Δs=2d tan60°－2d tan30°，代入数值解得
d =1.5 cm.
光在透明介质里传播的速度v=c/n ，光在透时介质里的路程为s =2d /cos β，所以光在透时体里运动的时间t =s/v =2dn /cos β=2×10-10 s.。