1、2020衡水名师原创物理专题卷专题十五 光学 电磁波 相对论简介考点57 光的折射 全反射 考点58 光的波动性 考点59 电磁波 相对论 考点60 实验二：测定玻璃的折射率考点61 实验三：用双缝干涉测光的波长 一、选择题（本题共17个小题，每题4分，共68分。每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1、下列说法中正确的是( )A.光纤通信利用了光的全反射现象B.用标准平面检查工件表面的平整程度利用了光的偏振现象C.门镜可以扩大视野利用了光的干涉现象D.照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度.
2、利用了光的衍射现象2、下列关于光的现象，说法正确的有（ ）A.通过游标卡尺测量爪的狭缝观察日光灯周围有彩纹，是由于光的折射B.雨后彩虹是阳光通过水雾形成的衍射现象C.激光全息照相利用了激光相干性好的特点D.拍摄玻璃橱窗里的物体时，在镜头前装偏振滤光片可以减弱玻璃表面反射光的影响3、2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高锟,以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信是利用了光的全反射的原理,光导纤维由内芯和外套两层组成。下列有关光导纤维的说法中正确的是()A.内芯的折射率比外套大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B.内芯的折射率比外套小,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C.内芯
3、的折射率比外套小,光传播时在内芯与外套的界面发生折射D.内芯的折射率与外套相同,外套的材料有韧性,可以对内芯起保护作用4、平行玻璃砖横截面如图，一束复色光斜射到玻璃砖的上表面，从下表面射出时分为a、b两束单色光，则下列说法正确的是（ ）A.b光的频率较小B.在玻璃中传播时，a光的传播速度较小C.在通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹中心间距较大D.增大入射光在上表面的入射角，在下表面b光先发生全反射5、如图，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光P，下列说法正确的是( )A. A光的频率小于B光的频率B. 在玻璃砖中A光的传播速度小于B光的传播速度C. 玻
4、璃砖对A光的折射率大于对B光的折射率D. 两种单色光由玻璃射向空气时，A光的临界角较小6、下列说法正确的是( )A.光学镜头上的增透膜是光的全反射的应用B.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C.在高速运行的航天器上看地球上的钟变快了D.当观察者向静止的声源远离时,接收到的声音的波长大于声源发出的波长7、波长大于1mm的电磁波是无线电波，无线电波被用于通信、广播和其他信号传输，要有效地发射电磁波，振荡电路首先要有足够高的振荡频率，以下说法正确的是（ ）A.在LC振荡电路中，若要提高振荡频率，可以增大自感线圈的自感系数B.在LC振荡电路中，若要提高振落频率，可以较小
5、电容器的电容C.蝙蝠飞行中不断发出无线电波，依靠昆虫身体的反射来发现食物D.无线电波比红外线更容易发生衍射现象8、下列说法正确的是() A.从地面上观察,飞船上的时间进程比地面上慢B.闻其声而不见其人现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射C.用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度,这是利用多普勒效应D.做受迫振动的物体,其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率E.用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象9、如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为,经折射后出、两束光线。则()A.在玻璃中, 光的传播速度小于光的传播速度B.在真空中,
6、光的波长小于光的波长C.玻璃砖对光的折射率小于光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线首先消失E.分别用、光在同一个双缝干涉实验装置上做实验, 光的干涉条纹间距大于光的干涉条纹间距10、关于电磁波谱,下列说法中正确的是( )A. 射线对生命物质有较强的作用,过量的射线辐射会引起生物体的病变B. 射线是波长最短的电磁波,它比射线的频率还要高C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射D.在电磁波谱中,最容易发生衍射现象的是射线11、关于黄光和蓝光的比较,下列说法正确的是( )A.从玻璃到空气发生全反射时,蓝光的临界角小于黄光的临界角B.同一种介质对蓝光的折射率大于对黄光的折射率C.黄光
7、在真空中的速度大于蓝光在貞空屮的速度D.在同一种均匀介质中,黄光的波长大于蓝光的波长E.在同一个杨氏双缝干涉裝置中,黄光的条纹间距小于蓝光的条纹间距12、如图,用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘,例如小分币,我们可以在光屏上看到的图样为下图中的()A.B.C.D.13、关于光的偏振,下列说法正确的是( )A.自然光通过偏振片后,就得到了偏振光B.拍摄水面下的景物时,加偏振片可使像更清晰C.所有的波都具有偏振现象D.立体电影是应用光的偏振的一个实例E.自然光射到两种介质的界面上,折射光是偏振光,反射光不是偏振光14、m、n两种单色光以相同的入射角和入射点从空气斜射向长方形玻璃砖，其光路如图所示
8、。关于m、n两种单色光，下列说法正确的是( )A.玻璃砖对m光的折射率较小B.m光的光子能量较小C.对同一双缝干涉装置，m光的干涉条纹间距较小D.m光在该玻璃中传播的速度较大15、如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置下列说法正确的是()A假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射D假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大16、下列说法中正确的是( )A.做简谐运动的物
9、体,其振动能量与振动的频率有关B.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关D.在同一种介质中,不同频率的机械波的传播速度不同E.医学上用激光做光刀来进行手术,主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点17、如图所示，一束复色光从圆柱形玻璃砖的侧面A点，以45的入射角射入，结果从玻璃砖的侧面B点和C点各射出一束单色光a和 b，则下列说法正确的是（ ）A单色光a从B点出射时的折射角小于单色光b从C点出射的折射角B逐渐增大复合光在A点的入射角，则b光束先于a光束在玻璃砖中发生全反射C单色光a在玻璃中从A到B的传播时间比单色光b从A到C的传播
10、时间少D经同一双缝干涉实验装置，a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距小二、 非选择题（共4小题 ，共42分，按题目要求作答，计算题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）18、如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图所示放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。1.其中他确定P3大头针位置的方法是_。2.若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆 (如图
11、中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n=_。3.该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖绕圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。19、“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图甲所示。1.下列说法正确的是_。A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.通过调节拨杆(图中没有画出),使单缝与双缝平行,且通过目镜能观察到干涉条纹C.为了减小测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距2.在本实验中,小李同学用黄光作为入射光,发现条纹间距太小。为了增大于涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有_。A.改用红光作为入射光
12、B.改用蓝光作为入射光C.增大双缝到屏的距离D.更换间距更大的双缝3.小李同学正确操作后,在目镜中看到的是图乙中的_。4.测量某暗条纹中心位置时,手轮上的示数如图丙所示,其示数为_mm。20、如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体的横截面(O为圆心)今有一束平行光以45的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出设射到OB面的光线全部被吸收，已知从O点射向透明物质的光线恰好从AB圆弧面上距离B点处射出，求：1.透明物质的折射率；2.圆弧面AB上能射出光线的部分占AB表面的百分比21、图甲为菱形玻璃砖的截面图,边长为R,现以C为圆心,R为半径将菱形玻璃砖分为两部分
13、,上半部分如图乙所示。一束平行光斜向左下方与边成45角射入玻璃砖,已知玻璃砖的折射率为,不考虑光的第二次反射。1.通过计算说明光束第一次经边折射后在玻璃砖中的传播方向;2.光束第一次到达圆弧面时,求有光线射出的区域在面上的弧长。答案以及解析1答案及解析：答案：A解析：光导纤维传送光信号利用了光的全反射现象,A正确;用标准平面检查工件表面的平整程度利用了光的干涉现象,B错误;门镜可以扩大视野利用了光的折射现象.C错误;照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,利用了光的干涉现象,D错误 2答案及解析：答案：CD解析：A、通过一个细长的狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，这是由光通过狭缝时发生明显的
14、衍射造成的，属于衍射现象，故A错误；B、雨后彩虹是阳光通过水雾形成的折射现象，故B错误；C、全息照相利用了激光的频率单一，具有相干性好的特点，故C正确；D、反射光是偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，或拍摄水面上的物品时，往往在镜头前加装偏振片以减弱玻璃表面反射光进入照相机镜头，故D正确； 3答案及解析：答案：A解析：全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,入射角大于等于临界角。所以内芯的折射率大于外套的折射率,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射,A正确. 4答案及解析：答案：C解析：A、光从空气斜射到玻璃，在玻璃上表面发生折射时，b光偏折角大，所以b光的折射率，频率较大，故A错误B、由知，a
15、光的折射率小，则在玻璃中传播时，a光的传播速度较大故B错误C、a光的折射率较小，频率较低，波长较长，根据双缝干涉条纹间距公式知，a光的相邻亮条纹间距较大，故C正确D、由于光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆性原理可知，光一定能从下表面射出，不会发生反射，故D错误 5答案及解析：答案：A解析：由题图可知，玻璃砖对B光的折射程度大，则，故B光的频率较大，故A正确、C错误；由v=c/n知，在玻璃砖中，故B错误；两种单色光由玻璃射向空气时，由于sinC=1/n，所以，故D错误；故选A。 6答案及解析：答案：D解析：A、光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,减弱反射光的强度,增加透
16、射光的强度,故A错误;B、拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度,使照片清晰,故B错误;C、根据 知,在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变慢了,故C错误;D、根据多普勒效应,当观察者向静止的声源远离时,接收到的声音的频率小于声源发出的频率,结合v=f可知,接收到的声音的波长大于声源发出的波长,故D正确; 7答案及解析：答案：BD解析：AB、振荡电路发射电磁波的条件是：有足够高的振荡频率与开放电路，而为了把无线电波发射出去，就要改造LC振荡电路增大电容器极板间的距离，减小极板的面积，同时减小自感线圈的匝数，以便减小L、C的值，增大振荡频率，同时使电场和磁场
17、扩展到外部空间这样的振荡电路叫做开放电路，故A错误，B正确；C、蝙蝠飞行中不断发出超声波，不是无线电波，故C错误；D、电磁波是横波，在自由空间传播过程中，变化的电场E和变化磁场B的方向与传播方向垂直，故D正确. 8答案及解析：答案：ABC解析： 根据相对论原理可知,从地面上观察,飞船上的时间进程比地面上慢,故A正确;闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时,声波比可见光容易发生衍射,因为声波的波长比可见光长,故B正确;利用多普勒效应,当间距变化时,接收的频率与发出频率不相同,则可测量血流速度,故C正确;受迫振动的物体,其稳定时的振动频率一定等于驱动力的频率,但不一定等于固有频率,故D错误;检
18、查光学面的平整程度是利用光的干涉现象,利用两平面所夹空气薄层的反射,获得频率相同的光波,从而进行相互叠加,故E错误;故选ABC。 9答案及解析：答案：ABD解析：由题图可知玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故C错误;在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故A正确;a光的频率大于b光的频率,在真空中,a光的波长小于b光的波长,故B正确;若改变光束的入射方向使角逐渐变大,因为玻璃砖对a光的折射率大,则折射光线a首先消失,故D正确;a光的波长小于b光的波长,分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故E错误。 10答案及解析：答案：AB解析
19、：射线对生命物质有较强的作用,过量的射线辐射会引起生物体的病变,故A正确. 射线是波长最短的电磁波,它比射线的频率还要高,故B正确.在电磁波谱中从无线电波到射线,波长逐渐减小,频率逐渐增大,而波长越大,波动性越强,越容易发生干涉、衍射现象,因此紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射现象,无线电波最容易发生衍射现象,故C、D错. 11答案及解析：答案：ABD解析：A、蓝光的折射率比黄光的折射率大,由可知蓝光的临界角小于黄光的临界角,故A正确;B、对同一种介质而言,波长越长的,折射率越小,由于黄光的波长比蓝光长,因此黄光在其中的折射率小于蓝光在其中的折射率,故B正确;C、所有光在真空中速度均相等,故C错
20、误;D、在同一种均匀介质中,黄光的波长大于蓝光的波长,故D正确;E、根据公式,黄光的波长比蓝光长,则黄光的条纹间距大于蓝光的条纹间距,故E错误;故选ABD. 12答案及解析：答案：B解析： 13答案及解析：答案：ABD解析：A、自然光透过偏振片后的光振动方向只沿着偏振片的透振方向,故自然光透过偏振片后变为偏振光,故A正确;B、拍摄水面下的景物时,加偏振片可以防止反射光的干扰,使像更清晰,故B正确;C、只有横波才有偏振现象,故C错误D、立体电影是应用光的偏振的理论设置的,故D正确;E、自然光射到两种介质的界面上,调整入射角的大小,可以使得折射光和反射光都为偏振光,故E错误;故选ABD 14答案及
21、解析：答案：C解析：由光路图可知m的折射率比n大，选项A错误。m光的折射率大，则m的频率大，得知m光的能量大，选项B错误。可知，m光的波长小，条纹间距可知m光的条纹间距小，选项C正确。由可知，m光在玻璃中的传播速度小，选项D错误。故选C. 15答案及解析：答案：ACD解析：三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A对假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于
22、临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射所以选项C对、B错假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以D对，本题答案选A、C、D. 16答案及解析：答案：BCE解析：A.做简谐运动的物体,其振动能量与振幅有关,与振动的频率无关,故A错误;B. 全息照相的拍摄利用了激光的干涉,可以记录光强、光频、相位,有立体感,故B正确;C. 根据狭义相对论,真空中的光速在不同的惯性参考系中
23、都是相同的,与光源和观察者的运动无关,故C正确;D. 在同一种介质中,不同频率的机械波的传播速度是相同的,故D错误;E. 医学上用激光做“光刀”来进行手术,主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点,故E正确。故选:BCE 17答案及解析：答案：C解析：由图知在A点，玻璃砖对b光的偏折角大于对a光的偏折角，说明玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，而由对称性和光路可逆性可知：单色光a从B点出射时的折射角与单色光b形C点出射时的折射角相等，都等于45故A错误。逐渐增大复合光在A点的入射角，折射角也随之增大，但根据光路可逆性可知两束光都不可能在玻璃砖中发生全反射，都能从玻璃砖射出。故B错误。由v=c
24、/n知单色光a在玻璃中传播速度较大，而a光在玻璃中通过的路程较小，所以单色光a在玻璃中传播所用时间较短，故C正确。玻璃砖对b光的折射率大于对a光的折射率，则知b光的频率高，波长短，a光的频率低，波长长，而双键干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光形成的条纹间距比b光形成的条纹间距大，故D错误。故选C。 18答案及解析：答案：1.透过玻璃砖看,使P3挡住P1、P2的像2.1.5; 3.偏小解析： 19答案及解析：答案：1.B; 2.AC; 3.B; 4.6.870解析：1.调节光源高度使光束沿遮光筒的轴线照在屏中心时,不安装单、双缝,高度调节到位后,再安装单、双缝.A错误。用测微目镜测出n条亮纹间
25、的距离a,则相邻两亮条纹间的距离,C错误,B正确。2.根据公式可知,若需增大条纹间距,可增大双缝到屏之间的距离,或者减小双缝间的距离d,也可以换波长更长的光,故AC正确。3.若操作正确,在目镜中看到的应是图B。4.根据读数规则,手轮上的示数应为6.5mm+37.00.01mm=6.870mm。 20答案及解析：答案：1.根据题述，从O点射向透明物质的光线的折射角r30根据折射定律有：解得2.设从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C，有：代入数据解得：C45能射出光线的区域对应的圆心角C45故能射出光线的部分占AB表面的比例为：即圆弧面AB上能射出光线的部分占AB表面的百分比为50%解析： 21答案及解析：答案：1.由题意可知光束到达边时的入射角为45,光路图如图所示,由折射定律可知代入数据解得即光束第一次经边折射后,传播方向与边平行斜向左下方。2.如图所示,进入玻璃砖内的光束,在面上到达位置越向左入射角越大光线在此面上恰发生全反射的临界角满足设恰好射到N点的光线为对应临界角时的光线,设此时入射角为,则由几何关系得所以射出光线的圆弧部分对应圆心角为对应的弧长为。解析：