《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习文档：第15单元 光学 电磁波 相对论 作业答案

课时作业(三十七)
1.BCD [解析] 当入射角i=0°时,光能从空气进入玻璃,故发生了折射现象,A 错误;当入
射角是90°时,根据折射定律得n=,解得r=45°,所以无论入射角i 是多大,折射角r 都
sin i
sin r 不会超过45°,B 正确;欲使折射角r=30°,根据折射定律得n=,解得i=45°,故C 正确;
sin i
sin r 当i=arctan ,有tan i=,设入射角为i ,折射角为r ,根据折射定律得n==tan i ,解得22sin i
sin r sin r=cos i ,所以反射光线跟折射光线恰好互相垂直,故D 正确;光从空气射入玻璃不会发生全反射,E 错误.
2.ABE [解析] 由图可知,光线在D 点的入射角为i=30°,折射角为r=60°,由折射率的定
义得n=,故n=,A 正确;光线在玻璃中的传播速度为v==c ,由图可知BD=R ,所
sin r
sin i 3c n 3
33以光线从B 到D 需用时t==,B 正确;若增大∠ABD ,则光线射向DM 段时入射角增
BD v 3R c 大,射向M 点时入射角为45°,而临界角满足sin C==<=sin 45°,即光线可以在DM 1n 332
2段发生全反射现象,C 错误;要使出射光线平行于AB ,则入射角必为30°,D 错误;入射角为0°时,折射角为0°,光沿直线传播,传播速度增大,E 正确.
3.BDE [解析] 由棱镜材料的折射率n=可知,全反射临界角为45°,平行细光束在ab 2面上入射角为60°,大于临界角,发生全反射,反射光在ac
面上入射角为30°,小于临界角,既有反射又有折射,光线在bc 面上垂直射出,光路图如图所示,故B 、D 、E 正确.4.C [解析] 由测定玻璃的折射率的实验过程可知,P 3应挡住P 1和P 2的像,P 4应挡住
P 2、P 1的像和P 3,以此来确定经过P 1和P 2的光线透过玻璃砖后的折射光线.
5.挡住A 、B 的像及C 1.8(1.6~1.9均可)
[解析] “测定玻璃的折射率”实验是利用大头针得到入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的A 、B 的像来确定C ,同样插入大头针D 同时挡住A 、B 的像及C ,C 和D 确定了出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线FG ,连接OO',以O 点为圆心画圆(圆未画出),分别交AB 、OO'于E 、Q 两点,分别过E 、Q 向GF 作垂线
EG 、FQ 并用毫米刻度尺测其长度,如图所示,根据n=,可得n==1.8.sin θ1
sin θ2EG
FQ 6.(1)　(2)大sin(90°-θ1)
sin(90°-θ2)
(或cos θ1cos θ2)[解析] (1)据题意可知,入射角为(90°-θ1),折射角为(90°-θ2),则玻璃的折射率为n==.
sin(90°-θ1)sin(90°-θ2)cos θ1
cos θ2(2)玻璃砖越宽,光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定,测量结果越准确,故应选用宽度大的玻璃砖来测量.
7.(1)不能　(2)n<2
[解析] (1)光路图如图所示,由于临界角C=42°,无论从侧面BC 入射的入射角θ1多大,均有折射角θ2<42°,则在侧面AB 的入射角θ'1=90°-θ2>48°,即入射角θ'1>C ,发生全反射,故不能从侧面AB 射出
.
(2)因θ2总小于临界角,要在AB 面能射出,θ'1也应小于临界角.
即θ2<C 且θ'1=(90°-θ2)<C ,计算得出C>45°.
这就要求玻璃折射率n 满足
=sin C>sin 45°=,
1n 22解得n<.
28.(1)R (2)45°
(1-33)[解析] (1)由折射定律得
=sin θsin β11
n 1
=sin θsin β21
n 2
解得β1=45°,β2=60°
故彩色光带的宽度为Δx=R tan 45°-R tan 30°=R.
(1-3
3)(2)当所有光线均发生全反射时,光屏上的光带消失,反射光束将在PN 上形成一个光点,则折射率为n 1的单色光在玻璃砖的表面上恰好发生全反射时θ角最小,有
sin C==1n 11
2
则入射角θmin =C=45°.
9.(1)　(2)323L
c
[解析] (1)作出光路图,光线在AC 边的入射角为60°,折射角为30°,根据折射定律得
玻璃砖的折射率n==.
sin60°
sin30°3
(2)因为发生全反射的临界角C 满足
<sin C=<12133
2
所以光线在F 点发生全反射,
在E 、H 点不发生全反射.作出光束经BC 面反射后的光路图如图所示
因光在介质中的传播速度v=c
n
故时间t===.GE +EF +FH v 1
2L +L +12L c 323L
c 10.三束　30°
[解析] 光射入玻璃球的光路图如图所示,θ1=45°,由折射定律得n=,解得 θ2
=30°sin θ1
sin θ2光在球面上同时发生折射和反射,且在玻璃球内3次反射后光路重复,所以从玻璃球射出的光线有三束,如图所示.第一次出射光线最强,设它与入射光线夹角为α.
由折射定律得=sin θ'2
sin θ'11
n
由几何关系得θ'2=θ2=30°
解得θ'1=45°
由几何关系得α=(θ1-θ2)+(θ'1-θ'2)=30°.
课时作业(三十八)
1.ABD [解析] 物体的温度越高,它辐射的红外线越强,波长越短,红外线热像仪利用物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人,选项A 正确;因为紫外线波长短,用紫外线拍摄指纹照片,分辨率高,选项B 正确;红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接收的物体发射的红外线探知物体的特征,选项C 错误;紫外线具有荧光效应,可使钞票上的荧光物质发光,选项D 正确;阴极射线实际是高速电子流,E 错误.
2.ABE [解析] 发生全反射的条件是光必须从光密介质射入光疏介质,即从折射率大的介质射入折射率小的介质,且入射角大于临界角,当内芯的折射率比外套的折射率大时,光在界面上才能发生全反射,选项A 、B 正确;只要是光波,就能够在光导纤维中传播,不管是可见光还是不可见光,都可以用来传输信息,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短,选项D 错误;光纤通信的优点有容量大、衰减小、抗干扰性强等,选项E 正确.
3.ACE [解析] 用光导纤维束传输图像和信息,利用了光的全反射原理,A 正确;紫外线的频率比红外线的大,故波长比红外线的小,所以二者相比,红外线更容易发生明显的
衍射现象,B 错误;根据干涉条纹间距公式Δx=λ知,波长越长,条纹间距越大,因为红光l d 的波长大于绿光的波长,所以经过同一装置所得的干涉条纹,红光比绿光的条纹宽度大,C 正确;光的折射、干涉都能引起光的色散,D 错误;偏振是横波特有的,光的偏振现象说明光是横波,E 正确.
4.ABC [解析] 按照相对论的结论m=,这表明高速运动的物体其质量的测量值m 0
1-
v 2c 2会非常大,并随着速度趋于光速而无限增大,一个真实的物体,其质量是确定值、有限
大的,所以按照相对论来讲,一个真实的、静止质量不为零的物体,相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c ,A 正确;质能关系式能按照相对论及基本力学规律推出,B 正确;根据质能方程E=mc 2的意义知,C 正确;按照狭义相对论的基本假设,物理规律在一切惯性参考系中都是相同的,D 错误.
5.ACE [解析] 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象,选项A 错误;在照相机镜头前装上一个偏振滤光片,利用了光的偏振原理,当偏振片的方向与偏振光的方向平行时,允许偏振光通过,当它们相互垂直时,偏振光不能通过,在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可以减弱反射光,使照片清楚,选项B 正确;无线电波的发
射能力与频率有关,频率越高发射能力越强,选项C 错误;单摆的周期公式T=2π,当其l
g 放在某高山之巅时,因重力加速度变小,故其振动周期一定变大,选项D 正确;根据单摆
的周期公式T=2π,在地面附近,如果L →∞,则重力加速度变化,故选项E 错误.
l
g 6.ADE [解析] 波在传播过程中波速和波长会变化,始终不变的量是频率,A 正确;光从空气进入水中后,波长减小,更不容易发生明显的衍射现象,B 错误;根据多普勒效应可知,当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的波信号的频率升高,C 错误;公式v=fλ适用于任何波,D 正确;电磁波是横波,横波具有偏振现象,E 正确.
7.BDE [解析] 雨后天空出现的彩虹是光的折射现象,故A 错误;白光通过分光镜在光屏上形成的彩色光带是由于不同色光折射率不同而产生的色散现象,故B 正确;照相机
镜头所涂增透膜的厚度是绿光在薄膜中的波长的,从薄膜前、后表面反射的绿光发1
4生干涉相互抵消,即大部分通过增透膜和镜头,红色和紫色光反射后则不发生干涉,所以人眼看到镜头呈淡紫色,故C 错误;夜间观看到天边星座的位置比实际位置高,这是光的折射现象,故D 正确;波长越长,越容易发生明显的衍射现象,利用红外线进行遥感
是因为红外线的波长大,容易发生明显的衍射现象,故E 正确.
8.ACD [解析] 麦克斯韦预言了电磁波的存在,而赫兹用实验加以证实,故A 错误;用单色平行光照射单缝,缝宽不变,光的波长越长,则衍射现象越显著,故B 正确;太阳光中的可见光是电磁波的一种,电磁波的速度等于光速,医院“B 超”中的超声波属于机械波,传播速度不同,故C 错误;磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以利用光的干涉,依据光程差是半个波长的奇数倍时,振动减弱,而光程差是半个波长的偶数倍时,振动加强,从而检查平面的平整程度,故D 错误;根据多普勒效应可知,来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发出的光波波长大,由c=λf 知接收到的波的频率变小,说明该星系正在远离我们而去,故E 正确.
9.BE [解析] 任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,故A 错误;4G 信号频率较低,波动性更显著,故B 正确;电磁波均为横波,故C 错误;因5G 信号的频率高,则波长小,故4G 信号更容易发生明显的衍射现象,故D 错误;5G 信号的频率更高,所以能量更大,故E 正确.
10.ABD [解析] 由条纹间距公式Δx=λ,d 指双缝间距离,l 指双缝到屏的距离,可知只l d 增大λ,Δx 变大;只增大d ,Δx 变小;只减小l ,Δx 变小;Δx 与单、双缝间距无关.故
A 、
B 、D 正确.
11.BDE [解析] 由题意知,波长λ== m =0.25 m ,B 点到两波源的距离差Δx=1 m =4λ,该v f 3401360点为振动加强点,但不是位移不变,故A 错误,B 正确;AB 上的点与A 点的距离和与C 点的距离之差一定小于AC ,即小于3 m ,设AB 中点为D ,D 到A 、C 距离相等,则A 、D 间的点到A 、C 两点的距离差可能为0.25n m (n=1,2,…,11),B 、D 间的点到A 、C 两点的距离差大于0且小于1 m ,则可能为0.25n m (n=1,2,3),可知A 、B 间有15个振动加强点,故
C 错误;BC 上的点与A 点的距离和与C 点的距离之差一定小于AC ,大于AB-BC ,即小于3 m ,大于1 m ,则距离差可能为0.125·(2n+1) m (n=4,5,6,…,11),有8个振动减弱点,故
D 正确;由于两波源的振幅相同,可知振动减弱点的位移总是为零,故
E 正确.
12.衍射　小于
[解析] A 中出现明暗相间的条纹,B 中出现圆形亮斑.只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟光波波长相差不多时,才能发生明显的衍射现象.图A 是光的衍射图样,图B 的形成可以用光的直线传播解释.所以图A 对应的圆孔的孔径比图B 所对应的圆孔的孔径小.
13.8.95　590.0
[解析] 由游标卡尺的读数规则可得x 2=8 mm +19×0.05 mm =8.95 mm .由Δx=λ,Δx=L d ,x 1=2×0.05 mm =0.10 mm ,解得λ=590.0 nm .
x 2-x 1514.暗条纹　变宽
[解析] 因为==,即P 点距双缝S 1、S 2的路程差为半波长的奇数倍,所以出
d λ7.95×10-75.30×10-732现暗条纹.根据条纹间距公式Δx=λ知,当单色光的波长变长时,条纹间距变大.l d 15.λ　不能
D
2ℎ[解析] 该实验可以看成是双缝间距d=2h 、双缝与光屏间距L=D 的双缝干涉,所以Δx=λ=λ.在单缝下方A 处放置同样的另一单缝,可以形成双缝结构,但白炽灯的光通过L d D
2ℎ滤光片后直接通过双缝形成了两个光源,而光波是概率波,随机发射,即使两个光源同时打开也不能保证相遇的两列光波相位差恒定,所以不能形成稳定的相位差,并不能成为相干光.产生干涉的必要条件是两列波的频率相等、振动方向相同以及相位差恒定,
必须用一分为二的方法获得相干光,所以双缝干涉实验需要在双缝前再加一个单缝.。