1_7. 10年高考真题——专题十六.docx

北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版 专题十六　光学 1.(2022北京,2,3分)下列现象能说明光是横波的是(　　) A.光的衍射现象　　　　　　　　　　B.光的折射现象 C.光的偏振现象　　　　　　　　　　D.光的干涉现象 答案　C　衍射和干涉现象说明光具有波动性;折射现象说明光从一种介质进入另一介质的过程中,传播方向会改变;偏振现象是横波的特有表现。故选C。 2.(2022浙江6月选考,4,3分)关于双缝干涉实验,下列说法正确的是(　　) A.用复色光投射就看不到条纹 B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果 C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹 D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大 答案　B　复色光通过双缝干涉实验装置,能够看到彩色的干涉条纹,选项A错误;利用双缝可以得到两列相干光,明暗相间条纹是这两列光在屏上叠加的结果,选项B正确;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Lλd可知,光屏前移或后移,会改变干涉条纹的疏密程度,选项C错误;蓝光的波长比红光的短,通过同一个干涉实验装置,根据Δx=Lλd可知,蓝光干涉条纹的间距比红光的小,选项D错误。 3.(2022浙江6月选考,8,3分)如图所示,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验,在失重环境下,往大水球中央注入空气,形成了一个空气泡,气泡看起来很明亮,其主要原因是(　　) A.气泡表面有折射没有全反射 B.光射入气泡衍射形成“亮斑” C.气泡表面有折射和全反射 D.光射入气泡干涉形成“亮纹” 答案　C　往大水球中央注入空气,形成一个空气泡,当光从水射向气泡,即由光密介质射向光疏介质,若入射角小于临界角,发生折射,若入射角大于或等于临界角,就会发生全反射现象,气泡就会看起来很明亮,C正确。 4.(2022浙江1月选考,11,3分)如图所示,用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点,发现有a、b、c、d四条细光束,其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度Δθ时,b、c、d也会随之转动,则　(　　) A.光束b顺时针旋转角度小于Δθ B.光束c逆时针旋转角度小于Δθ C.光束d顺时针旋转角度大于Δθ D.光束b、c之间的夹角减小了2Δθ 答案　B　光束a为入射光,则光束b为反射光,光束c为折射光,光束d为光束c的反射光。根据反射定律光束a逆时针转过Δθ时,光束b顺时针转过Δθ,故A错误;根据折射定律n=sinisinr,折射角小于入射角,则光束c逆时针转过角度小于Δθ,故B正确,C错误;由光束b、c转动情况,可知光束b、c之间夹角减小的角度小于2Δθ,故D错误。 5.(2022山东,7,3分)柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以O为圆心、半径为R的14圆,左侧是直角梯形,AP长为R,AC与CO夹角45°,AC中点为B。a、b两种频率的细激光束,垂直AB面入射,器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变,入射点从A向B移动过程中,能在PM面全反射后,从OM面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)(　　) A.仅有a光　　　　　　　　　　B.仅有b光 C.a、b光都可以　　　　　　　　　　D.a、b光都不可以 答案　A　a光的全反射临界角C1满足sin C1=11.42<22,即C1<45°,b光的全反射临界角C2满足sin C2=11.40>22,即C2>45°。当光线垂直AB射入之后,部分光路如图,光在介质中OC界面的入射角为45°,则a光发生全反射,b光既有折射又有反射。当入射点从A向B移动时,经OC面反射后的光线,在PM上的入射点从Q向P移动,根据几何关系可知,入射角从Q处的0°一直增大到P处的45°,所以b光不会发生全反射,a光会在P点发生全反射,恰好从M射出,故选项A正确。 6.(2022浙江1月选考,16,2分)(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示,电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23 kg·m/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31 kg,普朗克常量取6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是(　　) A.发射电子的动能约为8.0×10-15 J B.发射电子的物质波波长约为5.5×10-11 m C.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉 D.如果电子是一个一个发射的,仍能得到干涉图样 答案　BD　由动量与动能关系式可得,发射电子的动能Ek=p22m=(1.2×10-23)22×9.1×10-31 J≈8.0×10-17 J,A错误;根据物质波波长λ=hp可知,电子的物质波波长λ=6.6×10-341.2×10-23 m=5.5×10-11 m,B正确;因物质波是概率波,随着电子数增加,干涉图样越来越明显,故C错误,D正确。 7.(2022山东,10,4分)(多选)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝S1、S2的宽度可调,狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝,实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样。下列描述正确的是　(　　) 图甲 A.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射 B.遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大 C.照射两条狭缝时,增加L,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一定是暗条纹 答案　ACD　图乙是干涉图样,在发生干涉时也有衍射,故A正确。 遮住一条缝时是单缝衍射,若狭缝变宽,则图丙中亮条纹宽度变小,故B错误。 由Δx=Ldλ知,增大L时,Δx变大,故C正确。 屏上P点到双缝的路程差满足Δx=(2n+1)λ2(n=0,1,2,3…)时,P点处一定是暗条纹,D正确。 8.[2017海南单科,16(1),4分](多选)如图,空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置;一细光束从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是(　　) A.在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B.在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C.第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D.第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E.第一块玻璃板下表面的出射光线一定在入射光延长线的右侧 答案　ACD　光线从第一块玻璃板的上表面射入,在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据光的可逆原理可知,光在第一块玻璃板下表面一定有出射光,同理,在第二块玻璃板下表面也一定有出射光,故A正确,B错误;因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等,根据光的可逆原理知,从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等,即两光线平行,所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行,故C正确;根据光线在玻璃板中发生偏折,折射角小于入射角,可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧,故D正确;同理可知,E错误。 9.(2017天津理综,2,6分)明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是(　　) A.若增大入射角i,则b光先消失 B.在该三棱镜中a光波长小于b光 C.a光能发生偏振现象,b光不能发生 D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压低 答案　D　本题考查色散、全反射、偏振、光电效应。当增大入射角i时,两单色光在左侧界面的折射角增大,但在右侧界面的入射角均减小,故不会发生全反射,A错误。由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率,而同种介质对频率越大的光折射率越大,故νa<νb,光在三棱镜中的波长λ=vν=cnν,na<nb,则λa>λb,B错误。偏振是横波所特有的现象,故a、b两光都能发生偏振,C错误。由eUc=Ek=hν-W可知,在照射同一光电管即W相同的条件下,a光波长长、频率低,故a光的遏止电压Uc也低,D正确。 知识归纳　单色光的相关物理量(其他条件相同) 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 相关公式 波长 λ=cν 频率 光子能量 E=hν 折射率 n·sin C=1 临界角 视深度 h'=h/n 最大初动能 Ek=hν-W 干涉条纹宽度 Δx=Ldλ 10.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光,则光束a可能是(　　) A.红光　　　　　　B.黄光 C.绿光　　　　　　D.紫光 答案　D　本题考查光的折射、色散。由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大,由于b光是蓝光,故只有D选项符合题意。 知识归纳　色光中相关物理量的变化 　　　　　　色光 物理量　　　　　　 红橙黄绿青蓝紫 频率ν、对应同一介质的折 射率n、光子能量hν 小——变大大 波长λ和同一介质中的 光速v、临界角C 大——变小小 11.[2015重庆理综,11(1),6分]虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为(　　) A.紫、红、红、紫　　　　　　B.红、紫、红、紫 C.红、紫、紫、红　　　　　　D.紫、红、紫、红 答案　A　由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,所以只有A项正确。 12.(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(　　) A.sin α+θ2sin α2　　　　　　B.sin α+θ2sin θ2 C.sinθsin(θ-α2)　　　　　　D.sinαsin(α-θ2) 答案　A　由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设为r, 由几何关系可知α+β=180°,2r+β=180°,得α=2r,而θ=2(i-r),得i=θ+α2,由折射定律得n=sinisinr=sin θ+α2sin α2,选项A正确。 13.(2014天津理综,8,6分)(多选)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后,出射光分成a、b两束,如图所示,则a、b两束光(　　) A.垂直穿过同一块平板玻璃,a光所用的时间比b光长 B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小 C.分别通过同一双缝干涉装置,b光形成的相邻亮条纹间距小 D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最大初动能大 答案　AB　由图知na>nb,则由n=cv知va<vb,故由t=dv知ta>tb,A正确。由sin C=1n知Ca<Cb,故B正确。因对同种介质频率越大、波长越短时折射率越大,故λa<λb,结合双缝干涉条纹宽度Δx=Ldλ可知C错误。由光电效应方程Ekm=hν-W=hcλ-W可知,同一金属W相同时,a光频率高,用a光照射时逸出的光电子最大初动能大,D错误。 14.(2014北京理综,20,6分)以往,已知材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料,其折射率可以为负值(n<0),称为负折射率材料。位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足sinisinr=n,但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料,一束电磁波从其上表面射入,下表面射出。若该材料对此电磁波的折射率n=-1,正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是(　　) 答案　B　折射线与入射线应位于法线的同一侧,故选项A、D错误。因为材料折射率n=-1,在电磁波由空气进入介质时,sin α=-sin(-β),得α=β,则C项错。故正确选项为B。 15.[2014重庆理综,11(1),6分]打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内,才能使从MN边垂直入射的光线,在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况),则下列判断正确的是(　　) A.若θ>θ2,光线一定在OP边发生全反射 B.若θ>θ2,光线会从OQ边射出 C.若θ<θ1,光线会从OP边射出 D.若θ<θ1,光线会在OP边发生全反射 答案　D　作出θ1<θ<θ2时的光路如图所示。由图中几何关系有i1=90°-θ,2θ+90°-i1+90°-i2=180°,即i1+i2=2θ。则有i2=3θ-90°。可见θ越大时i2越大、i1越小。要使光线在OP上发生全反射,应有i1≥C,即θ≤90°-C;要使光线在OQ上发生全反射,应有i2≥C,即θ≥30°+C3。可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足θ1<30°+C3≤θ≤90°-C<θ2。故当θ>θ2时一定有θ>90°-C,光线一定不会在OP边上发生全反射,同时也一定有θ>30°+C3,即光线若能射在OQ边上,一定会发生全反射,故A、B皆错误。当θ<θ1时,一定有θ<90°-C,即光线一定在OP边发生全反射,C错误D正确。 16.(2013天津理综,8,6分)(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO'为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点,入射光线与OO'夹角θ较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大θ角,当θ=α时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大θ角,当θ=β时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则(　　) A.玻璃砖对A光的折射率比对B光的大 B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大 C.α<θ<β时,光屏上只有1个光斑 D.β<θ<π2时,光屏上只有1个光斑 答案　AD　因A光先消失,说明A光先发生全反射,所以玻璃对A光的折射率大于B光,A项正确。由v=cn可知折射率越大则速度v越小,B项错误。当α<θ<β时,A光发生全反射,只有反射光斑与B光的折射光斑,共2个,C项错误。当β<θ<π2时,A、B光均发生全反射,光屏上只剩下1个反射光斑,D项正确。 17.(2013浙江理综,16,6分)与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是(　　) A.地球上有人用红色激光照射月球 B.太阳照射到地球的红光反射到月球 C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹 答案　C　月全食是月亮、地球、太阳三者在同一直线且地球在中间时,地球将太阳光挡住而形成的,看到月亮是暗红的,原因是太阳光中的红光经地球大气层的折射到了月球表面,选项C正确。 18.(2013四川理综,3,6分)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知(　　) A.折射现象的出现说明光是纵波 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的 D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 答案　D　折射是横波、纵波共有的现象,光是一种电磁波,而电磁波是横波,A错误;当光从光密介质射向光疏介质而且入射角不小于临界角时,就只有反射光而无折射光,B错误;当入射角等于0°时折射光与入射光传播方向相同,C错误;由惠更斯原理对折射的解释可知D正确。 19.(2012北京理综,14,6分,0.77)一束单色光经由空气射入玻璃,这束光的(　　) A.速度变慢,波长变短　　　　　　B.速度不变,波长变短 C.频率增高,波长变长　　　　　　D.频率不变,波长变长 答案　A　单色光从空气射入玻璃,光的频率f不变;波长λ=λ0n,其中λ0为光在空气中的波长,n为玻璃对空气的折射率,n>1,故波长变短;光速v=λf,故光的速度变慢,所以选项A正确。 20.(2011全国,16,6分)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是(　　) A.紫光、黄光、蓝光和红光 B.紫光、蓝光、黄光和红光 C.红光、蓝光、黄光和紫光 D.红光、黄光、蓝光和紫光 答案　B　由选项知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红<f黄<f蓝<f紫,故其折射率n红<n黄<n蓝<n紫,因折射率大,光在折射时,偏折程度大,故太阳光经水滴折射后,在水中传播,从上到下依次为红、黄、蓝、紫,再由光的反射定律,结合光路图可知其反射后从上到下顺序颠倒,因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光,B正确,A、C、D均错。 21.(2016天津理综,2,6分)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样,则(　　) A.在同种均匀介质中,a光的传播速度比b光的大 B.从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大 C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a光的饱和电流大 D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大 答案　D　由a、b两光的干涉图样结合Δx=Ldλ知,λa<λb,则νa>νb、na>nb,由n=cv知va<vb,A项错误。sin C=1n,故Ca<Cb,选项B错误;发生光电效应时,饱和电流与入射光的强度有关,C项错误;由能级跃迁hν=Em-En,由于a光的光子能量大,因此产生a光的能级能量差大,选项D正确。 易错点拨　由干涉图样中条纹的宽度确定波长、折射率、频率的关系,易错点在于认为饱和电流与光的频率有关而错选C选项。 本题以光的双缝干涉图样为背景材料,综合考查双缝干涉、折射率、临界角、光电效应规律和氢原子的能级跃迁,试题涉及内容多,知识覆盖面广,虽然难度适中,真正考查了学生的综合应用能力。 22.[2015课标Ⅱ,34(1),5分,0.372](多选)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θ,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θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失 E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 答案　ABD　从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a光的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n=cv知va<vb,A正确;随着入射角增大,a光的折射角先达到90°,D正确;在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由Δx=ldλ知光的波长越长,干涉条纹间距越大,E错误。 思路点拨　①光线由玻璃射向空气中发生折射,是由光密介质到光疏介质,则在入射角相同的情况下,折射角越大,折射率n越大,频率越高,又因为c=fλ,则波长越小。②n=sinisinθ,n不变,i随θ增大而增大,a光首先消失。③据Δx=ldλ判断干涉条纹间距。 23.(2015天津理综,2,6分)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”。从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光(　　) A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大 C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能 D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光 答案　C　根据光路图可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n=cv可知,在同种玻璃中,a光的传播速度应小于b光,A项错误;以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,由于a光的折射率大,偏折程度大,a光侧移量大,B项错误;折射率大的a光频率也高,所以分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能,C项正确;由于b光的折射率小,b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大,当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时,若在空气中只能看到一种光,说明该光未发生全反射,所以一定是b光,D项错误。 24.(2014大纲全国,17,6分)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589 nm的光,在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为(　　) A.2.06×10-7 m　　　　　　B.2.06×10-4 m C.1.68×10-4 m　　　　　　D.1.68×10-3 m 答案　C　由Δx=ldλ可得双缝间距d=lΔx·λ=1.00×589×10-90.350×10-2 m=1.68×10-4 m,选项C正确。 25.(2014浙江理综,18,6分)(多选)关于下列光学现象,说法正确的是(　　) A.水中蓝光的传播速度比红光快 B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深 D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽 答案　CD　因为频率f蓝>f红,则n蓝>n红,又因为在水中v=cn,得到v蓝<v红,则A错。光线由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射,则B错。在岸边看水中物体时比实际深度浅,则C项正确。Δx=Ldλ,λ红>λ蓝,同一装置L/d相同,所以用红光时条纹间距更宽,D项正确。 26.(2013大纲全国,14,6分)下列现象中,属于光的衍射的是(　　) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象 D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 答案　B　彩虹是光的色散现象,海市蜃楼是光的折射、全反射现象,肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象,A、C、D错误。通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象,B正确。 27.(2013上海单科,3,2分)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的(　　) A.传播速度不同　　　　　　B.强度不同 C.振动方向不同　　　　　　D.频率不同 答案　D　白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光,而光的颜色由频率决定,不同单色光,频率不同,D正确。 28.[2016课标Ⅱ,34(1),5分](多选)关于电磁波,下列说法正确的是　　　　。  A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失 答案　ABC　电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。 易错点拨　易错选E,认为波源停止振荡,波随即消失。 本题考查电磁波的产生与传播的相关知识,试题难度不大,考查学生的识记能力。 29.(2016上海单科,3,2分)各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是(　　) A.γ射线、紫外线、可见光、红外线 B.γ射线、红外线、紫外线、可见光 C.紫外线、可见光、红外线、γ射线 D.红外线、可见光、紫外线、γ射线 答案　A　在电磁波谱中,各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线,所以选项A正确。 30.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1~10 m范围内,则对该无线电波的判断正确的是(　　) A.米波的频率比厘米波频率高 B.和机械波一样须靠介质传播 C.同光波一样会发生反射现象 D.不可能产生干涉和衍射现象 答案　C　无线电波与光波均为电磁波,均能发生反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=λf可知,频率与波长成反比,故A错。 知识归纳　所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。 本题考查电磁波的基础知识,涉及的知识点虽多,但均为考生熟悉的知识点,故为容易题。 31.(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　声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。 知识归纳　要把电磁波与机械波的共同点和不同点比较清楚。 32.[2018江苏单科,12B(1)](多选)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波(　　) A.是横波 B.不能在真空中传播 C.只能沿着梳子摇动的方向传播 D.在空气中的传播速度约为3×108 m/s 答案　AD　电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播速度最大,c=3.0×108 m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等,故选A、D。 33.[2017江苏单科,12B(1)](多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有(　　) A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C.地球上的人观测到地球上的钟较快 D.地球上的人观测到地球上的钟较慢 答案　AC　由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知,飞船上的人观测到地球上的钟较慢,地球上的人观测到飞船上的钟较慢,故A、C正确,B、D错误。 知识链接　钟慢效应 某两个事件在不同参考系中的时间间隔 Δt=Δt'1-vc2 34.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。 如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是(　　) A.天线发出的两种无线电波必须一样强 B.导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 答案　C　本题考查波的干涉。波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而波长为λ1和λ2的两列波频率不同,B错;λ1与λ1干涉,λ2与λ2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布稳定,故C正确;由于λ1与λ2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。 颖难突破　波的干涉及干涉图样 两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两列波长为λ1和λ2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故在飞机跑道区域存在两个稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线,实现安全降落。 35.(2015北京理综,20,6分)利用所学物理知识,可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时,IC卡内的线圈L中产生感应电流,给电容C充电,达到一定的电压后,驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是(　　) A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池 B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时,IC卡才能有效工作 C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率,则线圈L中不会产生感应电流 D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波,而不能向读卡机传输自身的数据信息 答案　B　刷卡时线圈L产生感应电流,为电容C充电,因此IC卡不用电池,A错;仅当读卡机向外发射某一特定频率的电磁波时,才能使电容C达到一定电压,IC卡才能有效工作,B正确;当读卡机发射的电磁波的频率偏离特定频率,线圈中也会产生感应电流,只是不能使电容C达到一定的电压,只有当电容C达到一定电压后,才能驱动卡内芯片进行数据处理和传输,C、D错误。 36.(2013浙江理综,14,6分)关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是(　　) A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息 B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 答案　B　电磁波、声波都能够传递信息,A项错误;手机通话时将人的声音转化为电信号并通过电磁波传递,B正确;医院“B超”的超声波属于声波,传播速度远小于光速,C错误;红外线与X射线相比频率低,波长长,D错误。 37.(2013四川理综,1,6分)下列关于电磁波的说法,正确的是(　　) A.电磁波只能在真空中传播 B.电场随时间变化时一定产生电磁波 C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 答案　C　电磁波是电磁场这种物质在空间的传播,它既可在真空中传播,也可在介质中传播,A错误;当电场随时间均匀变化时产生稳定的磁场,稳定的磁场不能再产生电场,故也就不能形成电磁波,B错误;做变速运动的电荷产生变化的磁场,变化的磁场在其周围空间产生变化的电场……电场、磁场交替产生,向外传播的过程就形成了电磁波,C正确。麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,D错误。 38.(2014四川理综,2,6分)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是(　　) A.电磁波不能产生衍射现象 B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同 答案　C　衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。遥控器是通过发出的红外线脉冲信号遥控电视机的,B错误。根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正确。光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。 39.[2022广东,16(2),6分]一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体,液体上方是空气,其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动,它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成45°角时,恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。 答案　2　22c 解析　由题意知,当激光在入射角为45°时,恰好观察不到折射光,说明激光发生了全反射,临界角为ic=45°,液体折射率为n=1sinic,解得:n=2,由折射率n与光在介质中传播速度v关系可知,n=cv,代入数据解得:v=22c。 40.[2022全国乙,34(2),10分]一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由D点入射(入射面在棱镜的横截面内),入射角为i,经折射后射至AB边的E点,如图所示。逐渐减小i,E点向B点移动,当sin i=16时,恰好没有光线从AB边射出棱镜,且DE=DA。求棱镜的折射率。 答案　32 解析　光路图如图所示 由折射定律得:n=sinisinα 恰好发生全反射时:n=1sinθ 由几何关系:α=π2-(π-2β),θ=π2-β 联立解得:n=32 41.[2022湖南,16(2),8分]如图,某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成,其中屏障垂直于屏幕平行排列,可实现对像素单元可视角度θ的控制(可视角度θ定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍)。透明介质的折射率n=2,屏障间隙L=0.8 mm。发光像素单元紧贴屏下,位于相邻两屏障的正中间。不考虑光的衍射。 (ⅰ)若把发光像素单元视为点光源,要求可视角度θ控制为60°,求屏障的高度d; (ⅱ)若屏障高度d=1.0 mm,且发光像素单元的宽度不能忽略,求像素单元宽度x最小为多少时,其可视角度θ刚好被扩为180°(只要看到像素单元的任意一点,即视为能看到该像素单元)。 答案　(ⅰ)1.55 mm　(ⅱ)0.35 mm 解析　(ⅰ)由可视角度为60°,可知最大折射角r=30°,由折射定律可知,最大入射角i的正弦值为sin i=sinrn=14,由图中几何关系可得d=L/2tani=152L=2155 mm≈1.55 mm (ⅱ)如图,若使可视角度刚好被扩为180°,则临界光线恰好发生全反射 sin C=1n=12,可得C=30° 由图中几何关系有tan C=x2+L2d 解得x=233-0.8 mm≈0.35 mm 思路分析　可视角度对应于最大折射角度,则对应于最大入射角度,也就对应于临界光线,即传播路径恰好经过屏障边缘的光线。作出光路图,确定几何关系即可。 42.[2022全国甲,34(2),10分]如图,边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面,M为AB边的中点。在截面所在平面内,一光线自M点射入棱镜,入射角为60°,经折射后在BC边的N点恰好发生全反射,反射光线从CD边的P点射出棱镜。求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。 答案　72　3-12a 解析　设光线在M点的折射角为θ,由折射定律有 n=sin60°sinθ 由几何关系可知光线在N点的入射角为90°-θ,由于光线在N点恰好发生全反射,可知临界角θ0=90°-θ 又n=1sinθ0,解得n=72,tan θ=32 由题图中几何关系有a2tanθ+PCtanθ=a,解得PC=3-12a 43.[2022重庆,16(2),8分]如图所示,水面上有一透明均质球,上半球露出水面,下半球内竖直中心轴上有红、蓝两种单色灯(可视为点光源),均质球对两种色光的折射率分别为n红和n蓝。为使从光源照射到上半球面的光,都能发生