高考物理一轮复习课后练习37 光的折射全反射光的波动性电磁波（含答案解析）

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2020版高考物理 全程复习课后练习37 光的折射全反射光的波动性电磁波1.如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q，以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90度的过程中，下列说法正确的是(　　)A．M、N间为偏振光B．P、Q间为自然光C．P、Q间的光线亮度逐渐变暗D．光屏N上的光线逐渐变暗  2.间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标．这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它．这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)A．可见光波段B．红外线波段C．紫外线波段D．X射线波段  3.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是(　　)A．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小C．红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D．红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大  4.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的，光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是(　　)A．n1>n2，α大于某一值B．n1<n2，α大于某一值C．n1>n2，α小于某一值D．n1<n2，α小于某一值      5.如图所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是(　　)①P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度②P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度③入射角θ1适当大些，可以提高准确度④入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行⑤P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关A．①③         B．②④        C．③⑤          D．①④  6.下列说法不正确的是(　　)A．麦克斯韦预言了光是横波，并且首次用实验验证了光是横波B．高速运动的飞船中的宇航员发现地面的时钟变慢了C．在磁场中做圆周运动的带电粒子会发出电磁波D．过强或过长时间的紫外辐射、X射线或γ射线的作用，会对人体(眼镜、皮肤、血液、神经系统、生殖系统等)造成危害  7.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  8.如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上．若单色光沿纸面从真空中以入射角i=60°从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为(　　)A．2         B.          C．1.5           D.  9.光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是(　　)A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 10.在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法．A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次增到最亮，则(　　)A．出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强B．出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 11. (多选)频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是(　　)A．单色光1的波长小于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 12. (多选)如图所示为一束复色光AO从某一介质射向空气时发生折射的情况，图中入射光束AO与分界面成60°角，折射光束OB与入射光束AO延长线的夹角为15°，折射光束OB与折射光束OC间的夹角也为15°，则以下说法中正确的是(　　)A．OB光的频率大于OC光的频率B．全反射时OB光的临界角正弦值与OC光的临畀角正弦值之比为：2C．介质对OB光和OC光的折射率之比为：2D．OB光和OC光在介质中的速度之比为：2 实验题13.在“用双缝干涉测光的波长”实验中：(1)实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，现准备了下列仪器：A.光源，B.双缝片，C.单缝片，D.滤光片，E.毛玻璃(其中双缝片和光屏连在遮光筒上)．把以上仪器安装在光具座上时，正确的排列顺序是____________．(2)(多选)关于本实验，正确的说法是(　　)A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B．观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数  14.某种光学元件由两种不同透明物质Ⅰ和透明物质Ⅱ制成，其横截面如图所示，O为AB中点，∠BAC=30°，半圆形透明物质Ⅰ的折射率为n1=，透明物质Ⅱ的折射率为n2.一束光线在纸面内沿O点方向射入元件，光线与AB面垂线的夹角为θ时，通过观察发现此时从AC面恰好无光线射出，在BC面有光线垂直射出，求：(1)该透明物质Ⅱ的折射率n2；(2)光线在透明物质Ⅱ中的传播速率v；(3)光线与AB面垂线的夹角θ的正弦值．                        15.如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A=90°，∠B=60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点．不计多次反射．(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？                   
答案解析1.答案为：D；解析：M、P间为自然光，经过偏振片P后变为偏振光，因此P、N间为偏振光，A、B错误；由于自然光沿着各个方向振动的光波的强度都相同，因此经过偏振片P后，使偏振片P由题图图示位置旋转90度的过程中，P、Q间的光线亮度不变，C错误；自然光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，使偏振片P由题图图示位置旋转90度的过程中，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏最暗，则光屏上光线的亮度逐渐变暗，D正确．  2.答案为：B；解析：所有的物体都能发出红外线，热的物体的红外线辐射比冷的物体强，间谍卫星上装的遥感照相机，实际上是红外线探测器，它能在较冷的背景上探测出较热物体的红外线辐射，这是红外线摄影的基础．再者，红外线波长比其他波(如可见光、紫外线、X射线)的长，有较好的穿透云雾的能力，故选B.  3.答案为：D；解析：光从水里射入空气发生折射，入射角相同时，折射率越大，折射角越大，从水面上看光源越浅，红灯发出的红光的折射率最小，看起来最深；设光源的深度为d，光的临界角为C，则光能够照亮的水面面积大小为S=π(dtan C)2，可见，临界角越大，照亮的面积越大，各种色光中，红光的折射率最小，临界角最大，所以红灯照亮的水面面积较大，选项D正确．  4.答案为：C；解析：光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值，故C正确．  5.答案为：A；解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察在一直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏差，①正确，②错误．入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，③正确，⑤错误．由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值90°时，折射角也趋于最大值θ2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为θ2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90°，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，④错误．  6.答案为：A；解析：麦克斯韦预言了光是电磁波，证明光是电磁波的是赫兹，马吕斯用光的偏振实验证明了光是横波，选项A错误；由爱因斯坦的相对论可知，选项B正确；在磁场中做圆周运动的带电粒子产生周期性变化的电场，又会产生周期性变化的磁场，并向外传播，即会产生电磁波，选项C正确；过强或过长时间照射紫外线、X射线或γ射线，会对人体造成危害，D正确．所以本题选A.  7.答案为：A；解析：白光中的可见光部分从红到紫排列，对同一介质的折射率n紫>n红，由折射定律知紫光的折射角较小，由光路可知，紫光将到达M点和Q点，而红光到达N点和P点，故选A.  8.答案为：B；解析：设玻璃砖的厚度为d，折射率为n，折射角为γ，则===t，==t，n=，可得n=，选项B正确．  9.答案为：D；解析：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，A、B选项反映了光的偏振特性，C是偏振现象的应用，D是光的衍射现象．  10.答案为：D；解析：出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故AB错误；温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到下一次最亮，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍时，出现亮条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加，故C错误，D正确． 11.答案为：AD；解析：由题图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单色光2的，选项A正确；由n=知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，而在玻璃板中单色光1通过的路程比单色光2短，二者通过的时间将无法确定，选项B、C都错误；由sin C=及单色光1的折射率大知，选项D正确．  12.答案为：BD；解析：过O点作法线，根据折射定律，对于OB光有nBsin30°=sin45°，对于OC光有nCsin30°=sin60°，解得nB=、nC=，因为在同一种介质中，介质对频率大的光的折射率也大，故选项A错误；根据全反射临界角公式sinC=可知，==：2，选项B正确；介质对OB光和OC光的折射率之比为=：3，故选项C错误；由公式v=可知，OB光和OC光在介质中的速度之比为==：2，选项D正确．  13.答案为：(1)ADCBE或EBCDA；(2)ACD解析：(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确顺序为：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，或把它们全部倒过来，因此，答案为ADCBE或EBCDA.(2)实验时应使光源、单缝、双缝的中心位于遮光筒的轴线上，且使单缝与双缝平行，A正确；白光的干涉图样是彩色条纹，中央为白色亮纹，在第一级亮条纹中红色在最外侧，B错误；由Δx=λ得红条纹的间距大于绿条纹间距，C正确；为了减少误差，应使分划板的中心刻线对齐条纹中心再读数，D正确． 14.解：(1)由题意可知，光线射向AC面恰好发生全反射，反射光线垂直于BC面射出，光路图如图．设透明物质Ⅱ的临界角为C，由几何关系可知C=θ1=θ2=60°，sinC=，得n2=.(2)由n2=，得v==2.6×108 m/s.(3)由几何关系得β=30°，由相对折射率定义得，光由透明物质Ⅰ射入透明物质Ⅱ时，相对折射率n21==，解得sinθ=.  15.解：(1)光线在BC面上折射，由折射定律有sini1=nsinr1①式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角．光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2=r2②式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角．光线在AB面上发生折射，由折射定律有nsini3=sinr3③式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角．由几何关系得i2=r2=60°，r1=i3=30°④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)⑤由①②③④⑤式得δ=60°⑥(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射临界角，满足nsinC=1⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为≤n<2⑨