高三物理精准提升专练22光电磁波含答案

这是一份高三物理精准提升专练22光电磁波含答案，共8页。试卷主要包含了0×108 m/s)等内容，欢迎下载使用。

常考题型
1.应用① 几何光学与物理光学的综合考查
例1．(2021∙湖北卷∙5)如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则( )
A．λ1＜λ2，M是波长为λ1的光出射位置
B．λ1＜λ2，N是波长为λ1的光出射位置
C．λ1＞λ2，N是波长为λ1的光出射位置
D．λ1＞λ2，M是波长为λ1的光出射位置
例2．(2020∙山东卷∙9)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为2，只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是( )
A．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的eq \f(1,2)
B．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的eq \f(2,3)
C．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
2.应用② 电磁波与光学或机械波综合考查
例3．(2021∙福建卷∙5)以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是( )
A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
对点速练
D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
1．下列说法中正确的是( )
A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象
B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
2．下面是四种与光有关的事实：①白光通过棱镜在屏上呈现彩色；②雨后的天空出现彩虹；③肥皂泡的表面呈现彩色；④白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹。其中与光的干涉有关的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
3．(多选)下列说法正确的是( )
A．根据爱因斯坦的相对论可判断物体的质量与物体运动快慢无关
B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从音频电流中还原出来的过程叫调制
C．偏振光的振动方向与偏振片的偏振化方向(也称透振方向)的夹角从0°增大到90°的过程中，透过的光的强度越来越弱
D．赫兹在实验中发现，当电磁波到达导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环的空隙中产生火花，由此证实了电磁波的存在
4．(多选)下列说法正确的是( )
A．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
B．在同一种介质中，不同频率的声波的传播速度不同
C．黄光的双缝干涉条纹间距可能小于蓝光双缝干涉条纹间距
D．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关
5．(多选)如图甲，可以用来测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，O是圆心，MN是法线。一束单色光线以入射角i＝30°由玻璃砖内部射向O点，折射角为r，当入射角增大到也为r时，恰好无光线从玻璃砖的上表面射出。让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后，得到图乙所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c)。则下列说法正确的是( )
A．此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°
B．玻璃砖的折射率n＝eq \r(2)
C．此光在玻璃砖中的传播速度v＝eq \f(\r(2),2)c
D．单缝b宽度较大
6．(多选)如图所示，在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C点、D点射向介质。已知光束在A点的入射角i＝30°，a光经过气泡的偏向角θ＝45°，CD弧所对圆心角为3°，则下列说法中正确的是( )
A．b光经过气泡的偏向角为42°
B．介质对a光的折射率大于eq \r(3)
C．a光的频率小于b光的频率
D．b光从该介质射向空气的全反射临界角的正弦值为eq \f(1,2sin 51°)
7．(多选)以下关于光学知识的叙述中，正确的是( )
A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象
B．乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射
8．(多选)一束光从空气射向折射率n＝eq \r(2)的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则( )
A．当入射角i＝30°时，折射角r＝45°
B．无论入射角i为多大，折射角r都不会超过45°
C．欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射
D．当入射角i＝arctan eq \r(2)时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
9．一半圆柱形透明体横截面如图所示，O为截面的圆心，半径R＝eq \r(3) cm, 折射率n＝eq \r(3)。一束光线在横截面内从AOB边上的A点以60°的入射角射入透明体，求该光线在透明体中传播的时间。(已知真空中的光速c＝3.0×108 m/s)
10．如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出。
(1)求棱镜的折射率；
(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。
参考答案
1.应用① 几何光学与物理光学的综合考查
例1．【解析】由双缝干涉条纹间距的公式Δx＝eq \f(l,d)λ，可知当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知λ1＞λ2，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越大的色光折射角越大，由于λ1＞λ2，则n1＜n2，所以N是波长为λ1的光出射位置，故C正确，ABD错误。
【答案】C
例2．【答案】AC
【解析】由题可知sin C＝eq \f(\r(2),2)，可知临界角为45，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA'C'C 平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。
2.应用② 电磁波与光学或机械波综合考查
例3．【解析】由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。
【答案】BD
对点速练
1．【答案】B
【解析】白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的色散现象，选项A错误；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，选项B正确；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，选项C错误；照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，选项D错误。
2．【答案】D
【解析】白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关；雨后天空中的彩虹是光的色散现象；肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹，太阳光经过肥皂泡内外膜的反射后叠加，从而出现彩色条纹，这是光的干涉；白光通过双缝在光屏上呈现彩色条纹是光的干涉现象，综上所述，D正确。
3．(多选)【答案】CD
【解析】根据爱因斯坦相对论可知质量m＝eq \f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，故A错误；把声音信号或图像信号从音频电流中还原出来的过程叫解调，故选项B错误，C、D正确。
4．(多选)【答案】AC
【解析】干涉和衍射现象是波特有的现象，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，故A正确；声波的传播速度由介质决定，所以在同种介质中，不同频率的波的传播速度相同，故B错误；根据Δx＝eq \f(L,d)λ，当用同一装置做双缝干涉实验时，双缝干涉条纹间距与光的波长成正比，黄光的波长比蓝光长，黄光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距，但是用不同装置做双缝干涉实验时，黄光的双缝干涉条纹间距可能小于蓝光双缝干涉条纹间距，故C正确；简谐运动的物体，其振动能量用振幅来反映，故D错误。
5．(多选)【答案】BCD
【解析】根据折射定律有n＝eq \f(sin r,sin i)，由题知，玻璃砖的全反射临界角等于r，根据sin r＝eq \f(1,n)，结合i＝30°，解得n＝eq \r(2)，r＝45°，A错误，B正确；光在玻璃砖中的传播速度为v＝eq \f(c,n)＝eq \f(\r(2),2)c，故C正确；由乙图知，单色光通过单缝a后衍射现象比较显著，所以单缝a宽度较小，则单缝b宽度较大，故D正确。
6．(多选)【答案】AD
【解析】光线在A点的入射角为i，折射角分别为ra、rb，作出光路图，如图，由a色光的偏向角为45°，而偏向角θa＝2(ra－i)，得ra＝52.5°，由几何知识得：AC弧所对的圆心角为180°－2×52.5°＝75°，CD弧所对的圆心角为3°，则AD弧所对的圆心角为78°，故rb＝eq \f(180°－78°,2)＝51°，b色光的偏向角为θb＝2(rb－i)＝42°，故A正确；介质对a色光的折射率na＝eq \f(sin ra,sin i)＝eq \f(sin 52.5°,sin 30°)7．(多选)【答案】ABD
【解析】甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，选项A正确；乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的，选项B正确；丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，选项C错误；丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射，选项D正确。
8．(多选)【答案】BCD
【解析】根据折射定律n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(sin 30°,sin r)＝eq \r(2)，sin r＝eq \f(\r(2),4)，故A错误；当入射角最大时，折射角最大，最大入射角为90°，根据折射定律得n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(sin 90°,sin r)＝eq \r(2)，解得最大折射角r＝45°，故B正确；欲使折射角r＝30°，根据折射定律 n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(sin i,sin 30°)＝eq \r(2)，解得i＝45°，故C正确；设入射角为α时反射光线与折射光线垂直，则折射角为90°－α，根据折射定律得n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(sin α,sin （90°－α）)＝eq \r(2)，tan α＝eq \r(2)，解得α＝arctan eq \r(2)，故D正确。
9．【解析】设此透明体的临界角为C，依题意sin C＝eq \f(1,n)＝eq \f(\r(3),3)
当入射角为60°时，由n＝eq \f(sin 60°,sin α)，得折射角α＝30°
此时光线折射后射到圆弧上的C点，在C点入射角为60°，比较可得入射角大于临界角，发生全反射，同理在D点也发生全反射，从B点射出
在透明体中运动的路程为s＝3R
在透明体中的速度为v＝eq \f(c,n)
传播的时间为t＝eq \f(s,v)＝eq \f(3nR,c)＝3.0×10－10 s。
10．【解析】(1)光路图及相关量如图所示。
光束在AB边上折射，由折射定律得eq \f(sin i,sin α)＝n①
式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知α＋β＝60°②
由几何关系和反射定律得β＝β′＝∠B③
联立①②③式，并代入i＝60°得n＝eq \r(3)。④
(2)设改变后的入射角为i′，折射角为α′，由折射定律得eq \f(sin i′,sin α′)＝n⑤
依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θc，且sin θc＝eq \f(1,n)⑥
由几何关系得θc＝α′＋30°⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为sin i′＝eq \f(\r(3)－\r(2),2)。⑧