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1、第十四章 光学 电磁波 相对论一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分)1(2016成都模拟)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
2、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错误答案：C2 (2015福建卷)如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，.则()AanbB. ab ，nanbCab ，na b ，na nb解析：由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，所以nab，所以B正确，A、C、D错误答案：B3 (2017包头模拟)ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由a、b
3、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，光路图如图所示，则a、b两束光()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，
4、由x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错误答案：C4 (2016衡阳模拟)如图所示是双缝干涉实验，使用波长为600 nm的橙色光照射时，在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻的亮条纹；若用波长为400 nm的紫光重复上述实验，则P0点和P1点形成的明暗条纹情况是() AP0点和P1点都是亮条纹BP0点是亮条纹，P1点是暗条纹CP0点是暗条纹，P1点是亮条纹DP0点和P1点都是暗条纹解析：无论光的波长多大，P0点总是亮条纹对600 nm的橙光，P1点与P0点为相邻的亮条纹，则S2P1S1P11600 nm，该距离之差是400 nm紫光半波长的奇数倍，因此用24
5、00 nm的紫光做实验，P1处出现暗条纹，选项B正确答案：B5类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是()A机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波解析：波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波也成立，故选项A正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故选项B正确；机械波是机械振
6、动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故选项C正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，选项D错误答案：D6 (2015课标全国II卷)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线，则()A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B. 在真空中，a光的波长小于b光的波长C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b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a首先消失E分别用a、b光
7、在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距解析：由图可知：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错误答案：ABD7(2016哈尔滨模拟)碳水化合物(糖)的含量是食品安全检验的一个重要的指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度
8、，从而鉴定含糖量偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量与标准值进行比较，就能确定被测样品的含糖量如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法正确的是()A到达O处光的强度会明显减弱B到达O处光的强度不会明显减弱C将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于D将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于解析：没有被测样品时，A、B透振方向平行，O处光最强，当加上被测样品时，由于旋光作用，偏振光的振动
9、方向会旋转一个角度，即振动方向与B的透振方向不平行，所以O处光的强度会明显减弱；要想使O处的光仍最强，可以旋转B一个角度或反方向旋转A相同角度正确选项为A、C、D.答案：ACD8(2017青岛模拟)某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装作如下改动，但还能使实验成功的是()A将遮光筒内的光屏，向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C将单缝向双缝移动少许，其他不动D将单缝与双缝的位置互换，其他不动解析：由x知：改变双缝到屏的距离l仍能得到清晰条纹，只不过条纹间距发生变化，故选项A正确；滤光片的作用是得到相干单色光，在单
10、缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故选项B正确；单缝与双缝之间的距离移动少许对干涉无影响，故选项C正确；双缝发生干涉，而单缝发生衍射，故选项D错误答案：ABC二、非选择题(本题共5小题，共52分按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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)9(8分)(2017益阳模拟)如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑这是光的_(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的_(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)解析：圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑
11、，一定不是光的直线传播现象造成的，是光在传播过程中绕过障碍物形成的现象，属于光的衍射，衍射是波的特性，所以这一实验支持了光的波动说答案：衍射 (4分) 波动说(4分)10(10分)(2016扬州模拟)用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线(1)在图上补画出所
12、需的光路(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角(3)用所测物理量计算折射率的公式为n_(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当_(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n_解析：(1)连接P3、P4与CD交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示(2)连接O点与光线在AB上的入射点即
13、为法线，作出入射角和折射角如图中i、所示(3)由折射定律可得n.(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线，实验过程中，光线在弧面AB上的入射角应适当小一些，才不会使光线在CD面上发生全反射(5)图象的斜率kn，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5.答案：(1)见解析图(2分)(2)见解析图(2分)(3)(2分)(4)小一些(2分)(5)1.5(2分)11 (10分)(2015江苏卷)人造树脂是常用的眼镜片材料，如图所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，已知光线的入射角为30，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.解析：设折
14、射角为，由折射定律sin 30nsin .(3分)由几何关系知sin ，(3分)且OP.(2分)代入数据得n1.5.(2分)答案：1.512(12分)(2016渭南模拟)两个狭缝相距0.3 mm，位于离光屏50 cm处，现用波长为6 000 的光照射双缝，求：(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少？(2)若将整个装置放于水中，那么两条相邻暗条纹间的距离是多少(水的折射率为，1 1010 m)?解析：(1)x m1103 m1 mm.(4分)(2) 4 500 ，(4分)x m0.75 mm.(4分)答案：(1)1 mm(2)0.75 mm13 (12分)(2017菏泽模拟)如图所示是一透明的折射率
15、为n 的圆柱体，其半径R20 cm，O点为圆心，AB为其中的一直径今有一束平行光沿平行于AB方向射向圆柱体，已知真空中光速为c3.0108 m/s.(1)求光在圆柱体中的传播速度；(2)假如在该平行光中有一光线经圆柱体折射后刚好到达B点，则该光线在圆柱体中的传播时间为多少解析：(1)光在该圆柱体中的传播速度为v108 m/s.(2分)(2) 假设PC经折射后经过B点，光路图如图所示假设入射角为，折射角为，则由折射定律有n，(2分)又由几何关系有2.(1分)解得60，30.(2分)则BC2Rcos R m，(2分)所以t.(2分)代入数据得t2109 s(1分)答案：(1)108 m/s(2)2109 s