押题精选17 光学 电磁波-2022年高考物理108所名校押题精选

押题精选17    光学  电磁波

1．雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一，该系统主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．雷达利用电磁波的干涉特性工作

B．电磁波发射时需要进行调谐和解调

C．电磁波从空气进入雪地，频率减小，波长增大

D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化

【答案】D

【详解】A．电磁波同声波一样，遇到障碍物反射，雷达利用电磁波的反射特性工作，故A错误；

B．电磁波发射时需要调制，接收时需要调谐和解调，故B错误；

C．电磁波的频率由波源决定，与介质无关，故C错误；

D．电磁波电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故D正确；

故选：D。

2．出海捕鱼的渔船，船长会通过海事对讲机电台来与甲板上的船员沟通，在这个过程中需要使海事对讲机接收频率与电台频率相同，船员才能用海事对讲机接收信号，与此过程原理相似的是（　　）

A．乐器利用共鸣腔提高声音的响度

B．调节共振筛的振动频率，以较小的驱动力驱动质量较大的筛箱

C．在较空旷地方高声喊，能听到回声

D．在大厦底部安装阻尼器以减小大风天气时大厦的晃动幅度

【答案】B

【详解】A．海事对讲机频率与电台频率相同时振荡电流最强，这个过程属于调谐，是使接收装置与信号产生电谐振的过程，乐器利用共鸣腔提高声音的响度利用波的叠加原理，故A错误；

B．调节共振筛的振动频率，以较小的驱动力驱动质量较大的筛箱是使共振筛与筛箱发生共振的过程，故B正确；

C．在较空旷地方高声喊，能听到回声属于波的反射，故C错误；

D．在大厦底部安装阻尼器以减小大风天气时大厦的晃动幅度的过程中阻尼器的作用是避免大厦发生共振，故D错误。

故选B。

3．中国4G牌照发放是在2014年，比发达国家晚了整整三年；但在5G时代，中国已经赢在了起跑线。已知5G信号使用频率更高的电磁波，每秒传送的数据量是4G的50~100倍，则相比4G信号（　　）

A．5G信号的光子能量更小 B．5G信号的波长更短

C．5G信号的传播速度更大 D．5G信号的波动性更明显

【答案】B

【详解】A．因为5G信号使用的电磁波频率比4G高，根据

可知5G信号的光子能量更小，故A错误；

B．由

可知频率越高的电磁波，信号的波长更短，故B正确；

C．任何电磁波在真空中的传播速度都相同，在介质中要看折射率，故C错误；

D．因5G信号的电磁波频率更高，波长更短，波动性比4G的差，故D错误。

故选B。

4．夜晚高速公路路标在灯光的照射下特别亮，主要是因为使用了由大量均匀透明介质球组成的反光材料。如图所示，介质球的球心位于O点，半径为R。平行于直径AOB的单色光从空气射入介质球，其中一条光线沿DC射入球体，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气中出射光线恰好仍与DC平行，已知DC与AB的距离为R，下列说法正确的是（　　）

A．介质球的折射率为

B．换不同的单色光线，沿DC入射，在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时仍与DC平行

C．在同一过球心的截面内，只有三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行

D．增大单色光的频率，单色光射入球体后，在球内表面可能发生全反射

【答案】C

【详解】A．光路图如下图

由几何关系可得

解得

i=60°

由图可知

i=2r

则

r=30°

所以介质球的折射率为

故A错误。

B．若增大入射光的频率，折射率增大，由折射定律知，折射角r减小，折射光线将射到B点下方，反射光线将射到E点左侧，再次折射到空气中时折射角r′=i，由几何知识可知，出射光线与入射光线不再平行，故B错误；

C．在同一过球心的截面内，只有沿直径和直径两侧对称的两条，共三条光线在球内表面经一次反射后，再次折射回空气时与入射光平行，故C正确；

D．增大单色光的频率，若该光沿EF平行于CD射入时，根据几何知识得知，第一次的折射角等于第二次的入射角，根据光路的可逆性原理，不可能在介质球内表面发生全反射，故D错误。

故选C。

5．人的眼球可简化为如图所示的光学模型，即眼球可视为由两个折射率相同但大小不同的球体组成。沿平行于球心连线方向，入射宽度为的平行光束进入眼睛，汇聚于视网膜上的处（两球心连线的延长线交于大球表面的一点），图中小球半径为，光线汇聚角为，则两球体折射率为（　　）

A． B． C．2 D．

【答案】D

【详解】根据几何关系可知当光线对小球的入射角为45°时，折射角为，由折射定律可知

故选D。

6．霓是大气中有时和虹一起出现的一种光的现象，也叫“副虹”。它的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，则a、b两光相比较（　　）

A．b光的频率更高

B．在同一介质中，a光的传播速度更快

C．分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显

D．从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大

【答案】D

【详解】A．由光路图可知，在第一次折射时，a、b两光的入射角相同，可b光的折射角明显大于a光折射角，由折射率公式，b光折射率小，频率也小，A错误；

B．在相同介质中传播时，由可知，因nb<na，所以va<vb，B错误；   

C．分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件可知，a、b光相比，波长越长衍射现象越明显，因为b光的频率小，波长大，所以b光的衍射现象更明显，C错误；   

D．从水中射入空气，满足从光密介质射入光疏介质的条件，会产生全反射，由临界角公式可知，因nb<na，所以b光临界角更大，D正确。

故选D。

7．如图，一小孩在河水清澈的河面上以1m/s的速度游泳，t = 0时刻他看到自己正下方的河底有一小石块，t = 3s时他恰好看不到小石块了，河水的折射率n =，下列说法正确的是（   ）

A．3s后，小孩会再次看到河底的石块

B．前3s内，小孩看到的石块越来越明亮

C．这条河的深度为m

D．t=0时小孩看到的石块深度为m

【答案】C

【详解】A．t = 3s时他恰好看不到小石块了，说明在此位置从小石块射到水面的光发生了全反射，则3s后的位置从小石块射到水面的光仍发生全反射，则小孩仍不会看到河底的石块，选项A错误；

B．前3s内，从小石子上射向水面的光折射光线逐渐减弱，反射光逐渐增强，可知小孩看到的石块越来越暗，选项B错误；

C．由于

则

可知水深

选项C正确；

D．t=0时小孩看到的石块深度为

选项D错误。

故选C。

8．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

【详解】A．设折射角为α，在右界面的入射角为β，如图所示：

根据几何关系有

根据折射定律：，增大入射角i，折射角α增大，β减小，而β增大才能使b光发生全反射，故A错误；

B．由光路图可知，a光的折射率小于b光的折射率（），则a光的波长大于b光的波长（），故B错误；

C．光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C错误．

D．根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能，再根据动能定理：，即遏止电压，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，，则a光的频率小于b光的频率（），a光的遏止电压小于b光的遏止电压，故D正确。

故选D。

【点睛】

本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系．

9．时下广受欢迎的虚拟歌手——初音未来，实际上应用了全息投影技术与大家进行真实般互动，而这项技术的重中之重就是全息照相技术，其基本原理如图所示：物体在激光照射下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而将物体光波的全部信息记录下来，底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息照片。这一过程利用光的（　　）

A．干涉现象

B．衍射现象

C．折射现象

D．色散现象

【答案】A

【详解】通过其原理可知，将一束激光通过分光镜分成两束，一束通过平面镜、扩束镜到达全息干板，另一束通过平面镜、扩束镜后照射物体，反射到全息干板，两束是相干光，会在全息干板上叠加形成干涉图样。

故选A。

10．汽车的自适应巡航功能能够帮助驾驶员减轻疲劳，毫米波雷达是其中一个重要部件。毫米波的波长比短波波长短，比红外线波长长，则（　　）

A．这三种电磁波，红外线最容易发生明显的衍射绕过粉尘

B．这三种电磁波在真空中传播，短波的传播速度最小

C．这三种电磁波中毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘

D．这三种电磁波，短波频率最高

【答案】C

【详解】A．这三种电磁波中，短波的波长最长，最容易发生明显的衍射绕过粉尘，故A错误；

B．这三种电磁波在真空中传播时速度相同，都为光速，故B错误；

C．毫米波波长比红外线波长长，则毫米波比红外线更容易发生明显衍射绕过粉尘，故C正确；

D．由公式可知，波长越小，频率越高，则红外线波的频率最高，故D错误。

故选C。

11．利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像（图甲），其中有一种“彩虹”雪花，中间部分有一个夹有空气的薄冰层，呈彩色花纹（图乙），这是由于（　　）

A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．小孔成像

【答案】A

【详解】薄冰中间所夹的空气薄层相当与一层薄膜，光在此空气薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹。

故选A。

12．如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射人，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（　　）

A．条纹方向与AB边平行

B．条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹问距越大

C．减小薄片的厚度，条纹间距变小

D．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小

【答案】D

【详解】A．薄膜干涉的光程差（d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；

B．因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；

C．减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；

D．将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确。

故选D。

13．小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光转动镜片时发现光有强弱变化下列说法能够解释这一现象的是（　　）

A．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用

B．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用

C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用

D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用

【答案】B

【详解】发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。

故选B。

14．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，屏上P点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为c，双缝与之间距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是（　　）

A．来自双缝和的光传播到P点处的时间差为

B．x2>x1

C．该矿泉水的折射率为

D．仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹

【答案】C

【详解】A．由第三条亮条纹对应路程差s=3λ，但光在介质中的传播速度小于c，故A错误；

B．由公式，可知，光在水中的波长小于空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距x2，小于填充前的干涉条纹间距x1，故B错误；

C．由公式，可知

，

得

故C正确；

D．由公式可知，移动S0对观察结果没有影响，故D错误。

故选C。

15．宝石的折射率是鉴定宝石品质的指标之一，如图为某宝石的截面图，已知OP、OQ边与轴线间夹角为，光在真空中的传播速度为c。一条光线垂直M边入射，在OP边发生全反射后，又恰好在OQ边发生全反射，仅考虑第一次射到OP边并反射到OQ边的光线。则光在宝石中的传播速度为（　　）

A． B． C． D．

【答案】D

【详解】光线从MN垂直入射，在OP边的入射角

则光线在OP边发生全反射后，有几何关系得在OQ边的入射角为

因为恰好在OQ边发生全反射，故

则光在宝石中的传播速度为

故ABC错误，D正确。

故选D。

16．导光管采光系统是一套采集天然光，并经管道传输到室内的采光系统，如图为过装置中心轴线的截面。上面部分是收集阳光的半径为R的某种均匀透明材料的半球形采光球，O为球心，下面部分是内侧涂有反光涂层的导光管，MN为两部分的分界面，M、N为球面两点。若一束平行MN且与MN相距的细光束从空气入射到采光球表面时，经折射绿光恰好照射到N点。则（　　）

A．绿光在采光球中的传播速度为

B．红光一定能从N点上方射出

C．紫光有可能直接折射经过O点

D．要使光束在导光管中发生全反射，涂层折射率应小于管壁折射率

【答案】B

【详解】A．如图所示

根据几何关系

，

折射率

绿光在采光球中的传播速度为

故A错误；

B．红光折射率小，折射角大，则红光一定能从N点上方射出，故B正确；

C．紫光不可能直接折射经过O点，如果过的话，折射角为0°，故C错误；

D．光由光密到光疏可能发生全反射，则涂层折射率应大于管壁折射率，故D错误。

故选B。

17．为观察光的传播现象，一同学用半圆柱形玻璃砖进行实验。半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，底面BD竖直，此时右侧光屏与BD平行。一束白光从玻璃砖左侧垂直于BD射到圆心O上，在光屏上C点出现白色亮斑。使玻璃砖底面绕O逆时针缓慢转过角度θ（0°<θ<90°），观察到屏上的白色亮斑在偏离C点的同时变成下紫、上红的彩色光斑。在θ角缓慢变大的过程中，光屏上的彩色光斑（　　）

A．沿光屏向下移动，紫光最先消失

B．沿光屏向下移动，红光最先消失

C．沿光屏向上移动，紫光最先消失

D．沿光屏向上移动，红光最先消失

【答案】A

【详解】根据折射定律及几何知识知，在玻璃砖转动过程中，光在O点处的折射角一定大于入射角，玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ的过程中，法线也逆时针同步旋转，入射角增大，由折射定律可知折射角也随之增大，而且法线也逆时针旋转，所以折射光斑在竖直屏上向下移动；

由临界角公式可知紫光折射率最大，临界角最小，玻璃砖旋转过程中竖直屏上最先消失的一定是紫光。

故选A。

18．一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是（　　）

A．单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍

B．若不充入介质，则实现“开”功能

C．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能

D．若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能

【答案】C

【详解】A．根据公式可知

频率不变，波长变为原来的三分之二，A错误；

B．单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，入射角为 ，根据全反射的条件，临界角为

不充入介质，即发生全反射，光不可以通过2，实现“关”功能，B错误；

CD．由光密进入光梳，可能发生全反射，可能无法进入2，处于关状态，从光疏进入光密，不会发生全反射，则一定处于开状态，C正确D错误。

故选C。

19．有一玻璃圆柱体，其横截面为半径的圆，一点光源位于圆柱体中轴线上的点，点在圆柱体外距截面圆圆心的距离，如图甲所示。点光源向各个方向发射单色光，发现从半径的圆面内射入圆柱体的光线均无法从圆柱体的侧面出射，如图乙所示，则该玻璃的折射率为（　　）。

A． B． C． D．

【答案】A

【详解】光线恰好不从侧面出射，光路图如图所示，根据折射定律，有

，，

其中

解得

故选A。

20．如图，截面为正三角形的三棱镜放置在坐标纸上DE是在坐标纸上标记的线段，与三棱镜的ABC面垂直。从棱镜上方某位置观察，恰好在眼睛正下方看到DE的像，且点是DC的中点。该三棱镜的折射率为（　　）

A． B． C． D．

【答案】B

【详解】由题意可知，图中F点的位置为眼睛的位置，则光路图如图所示

三角形ABC是等边三角形，所以

又点是DC的中点，所以可知

，

则该三棱镜的折射率为

故选B。

21．已知天然材料的折射率都为正值（）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（），称为负折射率介质。电磁波从正折射率介质入射到负折射介质时，符合折射定律，但折射角为负，即折射线与入射线位于界面法线同侧，如图所示。点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，在另一侧成实像。如图2所示，其中直线SO垂直于介质平板，则图中画出的4条折射线（标号为1、2、3、4）之中，正确的是（　　）

A．1 B．2 C．3 D．4

【答案】D

【详解】ABCD．由题，点波源S发出的电磁波经一负折射率平板介质后，折射光线与入射光线在法线的同一侧，所以不可能是光学1或2；根据光线穿过两侧平行的介质后的特点：方向与开始时的方向相同，所以光线3出介质右侧后，根据折射光线与入射光线在法线同侧这一条件，光线将无法汇聚形成实像；光线4才能满足“同侧”+“成实像”的条件，所以折射光线4可能是正确的，光线3是错误的，由以上的分析可知，ABC错误D正确。

故选D。

22．一般雷达发出的电磁波频率多在200MHz-1000MHz的范围内，下列说法正确的是（　　）

A．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的

B．上述频率范围的电磁波的波长约在0.3m~1.5m之间

C．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播

D．若测出雷达从发射电磁波到接收反射回来的电磁波的时间，就可以确定障碍物的体积

【答案】B

【详解】A．由麦克斯韦电磁理论，周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波，A错误；

B．由波长

知200MHz电磁波的波长为

1000MHz电磁波的波长为

B正确；

C．波长越短的电磁波波动性越小，越不易绕过障碍物，C错误；

D．测出雷达从发射电磁波到接收反射回来的电磁波的时间，可以测出障碍物与雷达间的距离，并不能确定障碍物的体积，D错误。

故选B。

23．某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为，下列说法正确的是（　　）

A．中央亮纹最亮最宽

B．测得单色光的波长

C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹变宽

D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数

【答案】B

【详解】A．中央亮纹最亮，但是中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同，所以A错误；

B．根据

解得单色光的波长

所以B正确；

C．根据

可知，将单缝向双缝靠近，干涉条纹保持不变，所以C错误；

D．将屏向远离双缝的方向移动，则l变大，条纹宽度变大，则可以减小从目镜中观察到的条纹个数，所以D错误；

故选B。

24．图甲是可见光单缝衍射图；图乙是白光通过三棱镜，两次折射形成的七色光带。下列说法正确的是（　　）

A．光的干涉条纹的形成和光的衍射条纹的形成原理相似，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的

B．各种颜色的光通过三棱镜，光线两次折射均向底面偏折，光的波长越短，三棱镜对这种光的折射率越小，光在三棱镜中传播的速度越小

C．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光的波长越短，光子动量越大

D．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距越小

【答案】A

【详解】A．从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的，A正确；

B．根据三棱镜对光的色散规律可知，三棱镜对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大，即波长越短，折射率越大，结合可知光在三棱镜中传播的速度越小，B错误；

CD．折射率越小，光的频率越小，光的波长越大，光子动量越小，干涉条纹间距越大，CD错误；

故选A。

25．如图甲所示，电路中的电流正在变大，保持不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．回路中的磁场能正在变小

B．电路2的电容为电路1中电容的2倍

C．电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等

D．电路2的电流最大时电路1的电流也一定最大

【答案】D

【详解】A．回路中电流正在增大，电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，故A错误；

B．根据可知，电路2的电容为电路1中电容的4倍，故B错误；

C．根据电容的定义式可得，由于最大电压相同，电路2中的电容为电路1中电容的4倍，可知电路2对应的电容器最大电荷量是电路1最大电荷量的4倍，故C错误；

D．电路2的电流最大时电路1的电流也最大，故D正确。

故选D。

26．某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则（　　）

A．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面垂直

B．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与镜面平行

C．将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小

D．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大

【答案】D

【详解】

AB．题目中的装置可等效为上图为双缝干涉。则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，所以AB错误；

CD．根据双缝干涉条纹的间距公式，将光源沿竖直方向靠近平面镜，则d减小，所以相邻条纹间距增大，将光屏沿水平方向远离平面镜，则l增大，所以相邻条纹间距增大，则C错误；D正确；

故选D。