专题十七 光学、电磁波与相对论初步(试题部分)

专题十七光学、电磁波与相对论初步

考点一光的折射与全反射

1.[2018河南八市第一次测评,17(2)]如图所示,玻璃三棱镜的横截面是边长为a的等边三角形,BC面沿竖直方向,O点为BC的中点,现用一束宽为a的单色平行光束水平射向AB及AC面,若玻璃三棱镜对此平

行光束的折射率为√3。

①求射向AB中点P的光线经折射后直接到达BC边的位置;

a处放置一平行BC面的光屏,光屏上被照亮的竖直长度为多少?

②若距O点距离为√3

3

答案①BC边的中点②2a

2.(2019山西百日冲刺)同一材料制成的透明体由半径为R的半球体和长度为L、半径为R的圆柱体组成,截面图如图所示,O为半球体的球心。某细束单色光沿PO方向射向半球面,在BC边恰好发生全反射,最后沿与DC夹角为θ的方向从CD边射出,已知光在真空中的速度大小为c。求

①透明体对该光的折射率n;

②该光在透明体中传播的时间t。

答案①该光在透明体中的光路如图所示,该光在BC边恰好发生全反射,α为临界角,则有:

sinα=1

n

又:n=sin(90°−θ)

sin(90°−α)

解得:n=√1+cos2θ

②由光的折射规律有:n=c

v

该光沿AD方向的分速度大小为:

v x=v sinα,且sinα=1

2

该光在透明体中传播时间为:t=Rsinα+L

v x

解得:t=R√1+cos2θ+L(1+cos2θ)

c

3.(2019安徽A10联盟2月联考)如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图,玻璃圆柱体的半径为2R,空心部分是半径为R的圆,两圆同心。一束单色光(平行于截面)从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中,光束经折射后恰好与内圆面相切于B点,已知该玻璃材料对此单色光的折射率为√2。

(Ⅰ)求入射角i;

(Ⅱ)欲使该光束从A点入射后,恰好在内圆面上发生全反射,则入射角i'是多少?

答案(Ⅰ)45°(Ⅱ)30°

4.直角等腰玻璃三棱镜ABC的截面如图所示,∠ABC=∠ACB=45°,一条单色光从腰AB上的D点射入三棱镜,在玻璃内部折射光线为DE,折射角r=30°,折射光线传播到BC边上的E点。已知该玻璃三棱镜的折射率n=√2。

(ⅰ)求光线的入射角i(图中未标出);

(ⅱ)判断光线能否在E点发生全反射。

答案本题考查了光的折射和全反射,体现了科学思维中科学推理要素。

(ⅰ)根据光的折射定律有

n=sini

sinr

解得i=45°

(ⅱ)根据几何关系有∠DEB=15°

光线在BC边的入射角为α=75°

设光线从玻璃射入空气发生全反射的临界角为C,则

sin C=1

n

可得C=45°

由α>C,可得光线在E点能发生全反射

考点二光的波动性

1.[2019贵州等四省名校联考,34(1)](多选)如图所示,两束单色光a、b分别从水下射出水面,会聚成一束光,下列说法正确的是()

A.真空中,单色光a的光速比单色光b的光速大

B.单色光a在水中折射率小于单色光b在水中的折射率

C.将单色光a、单色光b分别通过同一双缝干涉实验装置,所得的干涉条纹中单色光a相邻两亮纹中心间的距离大于单色光b相邻两亮纹中心间的距离

D.若单色光a为偏振光,则单色光b也一定为偏振光

E.两束光由水下射向空气时,单色光a在水面发生全反射的临界角大于单色光b在水面发生全反射的临界角答案BCE

2.[2018宁夏银川一中联考,34(1)](多选)如图所示,a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板,a和b、b和c 之间的夹角都为β,一细光束由红光和蓝光组成,以入射角θ从O点射入a板,且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点,由此可知。

A.射出c板后的两束单色光与入射光平行

B.射到P点的光在玻璃中的折射率较大

C.射到P点的光在玻璃中的传播速度较大,波长较长

D.若稍微增大入射角θ,光从b板上表面射入到其下表面时,在该界面上有可能发生全反射

E.若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象,则射到P点的光形成干涉条纹的间距小,这束光为蓝光

答案ABE

3.(多选)如图甲,可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n,O是圆心,MN是法线。一束单色光以入射角i=30°经玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到也为r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法正确的是()

A.此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°

B.玻璃砖的折射率n=√2

C.此光在玻璃砖中的传播速度v=√2

c

2

D.单缝b宽度较大

E.光的偏振现象说明光是一种纵波

答案BCD

4.[2019山西晋城一模,16(1)](多选)下列说法正确的是()

A.光由空气进入水中,颜色不变,波长变短

B.电磁波必须依赖介质才能向远处传播

C.两列波在介质中叠加,不一定会产生稳定的干涉现象

D.介质折射率越大,光发生全反射时的临界角越大

E.介质对某单色光的临界角为θ,此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sinθ倍

答案ACE

考点三电磁波、相对论初步

1.(2019吉林长春质检,15)(多选)以下说法中正确的是()

A.在同一种玻璃中,频率越大的光的传播速度越小

B.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振

C.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在

D.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应

E.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的

答案ADE

2.(2020届四川四市诊测)(多选)关于电磁波,下列说法正确的是()

A.电磁波在真空和介质中的传播速度相同

B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波

C.电磁波谱中的无线电波与可见光相比,更容易产生显著的衍射现象

D.电磁振荡可以产生电磁波,若波源的电磁振荡停止,其发射到空间的电磁波随即消失

E.发射电磁波是为了用它传递某种信号,载有信号的电磁波可以在真空中传输也可以通过光缆传输

答案BCE

3.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是()

A.电磁波在真空中以光速c传播

B.在空气中传播的声波是横波

C.声波只能在空气中传播

D.光需要介质才能传播

答案 A

炼技法提能力

【方法集训】

方法棱镜和光的色散

1.(2015安徽理综,18,6分)如图所示,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()