2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題10光電磁波相對論含解析選修.doc
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2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題10光電磁波相對論含解析選修 1．【xx北京卷】如圖所示，一束可見光穿過平行玻璃磚后，變?yōu)閍、b兩束單色光。如果光束b是藍光，則光束a可能是 A．紅光 B．黃光 C．綠光 D．紫光 【答案】D 【考點定位】光的折射 【名師點睛】由教材中白光通過三棱鏡時發(fā)生色散的演示實驗可知，光線在進入棱鏡前后偏折角度越大，棱鏡對該光的折射率越大，該光的頻率越大。 2．【xx天津卷】明代學(xué)者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說法正確的是 A．若增大入射角i，則b光先消失 B．在該三棱鏡中a光波長小于b光 C．a(chǎn)光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生 D．若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低 【答案】D 【考點定位】光的折射，全反射，幾何光學(xué) 【名師點睛】本題考查的知識點較多，涉及光的折射、全反射、光電效應(yīng)方程、折射率與波長的關(guān)系、橫波和縱波的概念等，解決本題的關(guān)鍵是能通過光路圖判斷出兩種光的折射率的關(guān)系，并能熟練利用幾何關(guān)系。 3．【xx北京卷】物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應(yīng)用。例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機降落的導(dǎo)航。 如圖所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫。兩天線同時都發(fā)出波長為λ1和λ2的無線電波。飛機降落過程中，當(dāng)接收到λ1和λ2的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道。下列說法正確的是 A．天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強 B．導(dǎo)航利用了λ1與λ2兩種無線電波之間的干涉 C．兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定 D．兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合 【答案】C 【解析】由于兩無線電波波源對稱分布在跑道兩側(cè)，兩種波長的無線電波各自發(fā)生干涉，在跑道處干涉均加強，兩種無線電波各自在空間的強弱分布穩(wěn)定，但不重合，當(dāng)接收到的λ1和λ2的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道。由題意，天線發(fā)出的兩種無線電波不必一樣強，A錯誤；導(dǎo)航利用了兩種波長的無線電波各自的穩(wěn)定干涉，B錯誤；若兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合，則接收到λ1和λ2的信號都保持最強的位置，不一定在跑道上，D錯誤；故選C。 【考點定位】波的干涉 【名師點睛】波長相等的兩列波可以產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉，類似雙縫干涉實驗，在兩波源連線的中垂線上干涉始終加強（波程差為零）。 4．【xx江蘇卷】接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有___________． （A）飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快 （B）飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢 （C）地球上的人觀測到地球上的鐘較快 （D）地球上的人觀測到地球上的鐘較慢 【答案】AC 【考點定位】狹義相對論 【名師點睛】本題主要考查狹義相對論時間間隔的相對性，注意運動的相對的，飛船相對地球高速運動，地球也相對飛船高速運動． 5．【xx新課標(biāo)Ⅱ卷】（5分）在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是________（選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。 A．改用紅色激光 B．改用藍色激光 C．減小雙縫間距 D．將屏幕向遠離雙縫的位置移動 E．將光源向遠離雙縫的位置移動 【答案】ACD 【考點定位】雙縫干涉 【名師點睛】此題考查雙縫干涉中條紋間距的影響因素；關(guān)鍵是理解實驗原理，知道干涉條紋間距的表達式，題目較簡單。 6．【xx江蘇卷】人的眼球可簡化為如圖所示的模型，折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸，平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點．取球體的折射率為，且D=R，求光線的會聚角α．（示意圖未按比例畫出） 【答案】30 【解析】由幾何關(guān)系，解得 則由折射定律，解得 且，解得 【考點定位】光的折射、反射 【名師點睛】幾何光學(xué)的問題，畫出光路圖，剩下的就是平面幾何，找邊角關(guān)系． 7．【xx新課標(biāo)Ⅰ卷】（10分）如圖，一玻璃工件的上半部是半徑為R的半球體，O點為球心；下半部是半徑為R、高位2R的圓柱體，圓柱體底面鍍有反射膜。有一平行于中心軸OC的光線從半球面射入，該光線與OC之間的距離為0.6R。已知最后從半球面射出的光線恰好與入射光線平行（不考慮多次反射）。求該玻璃的折射率。 【答案】 【解析】如圖，根據(jù)光路的對稱性和光路可逆性，與入射光線相對于OC軸對稱的出射光線一定與入射光線平行。這樣，從半球面射入的折射光線，將從圓柱體底面中心C點反射。 設(shè)光線在半球面的入射角為i，折射角為r。由折射定律有① 由正弦定理有② 由幾何關(guān)系，入射點的法線與OC的夾角為i。由題設(shè)條件和幾何關(guān)系有③ 式中L是入射光線與OC的距離。由②③式和題給數(shù)據(jù)得④ 由①③④式和題給數(shù)據(jù)得⑤ 【考點定位】光的折射 【名師點睛】本題的關(guān)鍵條件是出射光線與入射光線平行，依據(jù)這個畫出光路圖，剩下就是平面幾何的運算了。 8．【xx新課標(biāo)Ⅱ卷】（10分）一直桶狀容器的高為2l，底面是邊長為l的正方形；容器內(nèi)裝滿某種透明液體，過容器中心軸DD′、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料。在剖面的左下角處有一點光源，已知由液體上表面的D點射出的兩束光線相互垂直，求該液體的折射率。 【答案】1.55 【解析】設(shè)從光源發(fā)出直射到D點的光線的入射角為i1，折射角為r1，在剖面內(nèi)做光源相對于反光壁的鏡像對稱點C，連接CD，交反光壁于E點，由光源射向E點的光線，反射后沿ED射向D點；光線在D點的入射角為i2，折射角為r2，如圖所示； 設(shè)液體的折射率為n，由折射定律：① ② 依題意：③ 聯(lián)立①②③解得：④ 由幾何關(guān)系：⑤ ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥解得：n=1.55 【考點定位】光的折射及反射定律 【名師點睛】此題主要考查光的折射定律的應(yīng)用；解題的關(guān)鍵是能畫出光路圖，通過幾何關(guān)系找到入射角及折射角；根據(jù)折射定律列方程求解。此題同時考查學(xué)生的數(shù)學(xué)計算能力。 9．【xx新課標(biāo)Ⅲ卷】（10分）如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO′表示光軸（過球心O與半球底面垂直的直線）。已知玻璃的折射率為1.5。現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出（不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線）。求 （i）從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值； （ii）距光軸的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離。 【答案】（i） （ii） 【解析】（i）如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當(dāng)i等于全反射臨界角i0時，對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為l。 ① 設(shè)n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有 ② 由幾何關(guān)系有③ 聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得④ （ii）設(shè)與光軸距的光線在球面B點折射時的入射角和折射角分別為i1和r1，由折射定律有 ⑤ 設(shè)折射光線與光軸的交點為C，在△OBC中，由正弦定理有⑥ 由幾何關(guān)系有⑦ ⑧ 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧式及題給的條件得 ⑨ 【考點定位】光的折射、全反射 【名師點睛】本題主要考查光的折射定律的應(yīng)用，解題關(guān)鍵是根據(jù)題意畫出光路圖，根據(jù)幾何知識確定入射角與折射角，然后列方程求解。 1．【xx大連市高三二?！肯铝姓f法中正確的是______ A．單擺振動的周期與擺球質(zhì)量無關(guān) B．發(fā)射無線電波時需要對電磁波進行調(diào)制和解調(diào) C．光的偏振現(xiàn)象說明光波是橫波 D．光纖通信和全息照相都利用了光的全反射原理 E．聲源與觀察者相互靠近時，觀察者接收的頻率大于聲源振動的頻率 【答案】ACE 2．【xx山西省晉城市高三二模】下列說法正確的是 A．在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長越短 B．讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大 C．光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 D．要確定雷達和目標(biāo)的距離需要直接測出電磁波從發(fā)射到被目標(biāo)接收的時間 E．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響 【答案】ABE 【解析】根據(jù) 在真空中傳播的電磁波速度相同，頻率越大，波長越短，選項A正確；綠光的波長大于藍光，讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，根據(jù) 可知，綠光形成的干涉條紋間距較大，選項B正確；光纖通信及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理；全息照相是光的干涉原理，選項C錯誤；要確定雷達和目標(biāo)的距離需要測出電磁波從發(fā)射到被雷達接收的時間t，再根據(jù)求解距離，選項D錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響，選項E正確；故選ABE． 3．【xx鄭州市第三次質(zhì)量預(yù)測】某同學(xué)利用“插針法”，測定平行玻璃磚的折射率，在坐標(biāo)紙上記錄的情況如圖所示，虛線為以入射點O為圓心做出的圓，由此計算出玻璃磚的折射率為_____，光在玻璃中的傳播速度為_____m/s，(光在真空中的傳播速度為c=3．0108m/s．結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 【答案】 (1)． 1．5 (2)． 2．0108 【解析】（1）玻璃磚的折射率為 （2）光在玻璃中的傳播速度 4．【xx廣東省惠州市4月模擬】如圖所示，一束平行光以45的入射角照射到半徑為R的半圓柱形玻璃磚的上表面上，已知玻璃磚對平行光的折射率為。 （1）圓柱面上光線能夠射出的區(qū)域所對的圓心角是多少？ （2）能從圓柱面射出的光線中，在玻璃磚中傳播時間最長為多少？（光在真空中的速度為c） 【答案】（1）90o；（2） 【解析】①作出光路圖，如圖所示， 由折射定律,有： 得：，得r=300 如果光線EA剛好在A點發(fā)生全反射，則有 即有∠EAO=450， 此時∠EOA=75° 因EA與OB平行,所以∠EAO=∠AOB=45° 如果光線FC剛好在C點發(fā)生全反射，則有 ∠FCO=45° 此時∠FOC=15° 故知圓柱面上光線能夠射出的區(qū)域所對的圓心角θ=1800?∠EOA?∠FOC=1800?750?150=900 ②能從圓柱面射出的光線中，光線在玻璃磚中傳播的最長距離s=R 光線在玻璃磚中傳播的速度 光線在玻璃磚中傳播的最長時間 【名師點睛】①先根據(jù)折射定律求出光線射入玻璃磚后的折射角，光線從圓面射出時可能會發(fā)生全反射現(xiàn)象，作出光路圖，找出臨界光線，由幾何知識求解． ②確定出光線在玻璃磚中傳播的最長距離s，由和求光線在玻璃磚中傳播的最長時間． 5．【xx安徽省江淮十校第三次聯(lián)考】如圖所示，在真空中有一個折射率為n、半徑為r的質(zhì)地均勻的小球。細激光束在真空中沿直線BC傳播，直線BC與小球球心O的距離為l(l下載提示(請認真閱讀)
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