重难点14 光 电磁波-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（黑吉辽专用）

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【考点概览】
【高分技巧】
一、 光的折射和全反射
1．折射定律和折射率
(1)常用的三个公式
n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)，n＝eq \f(c,v)，sinC＝eq \f(1,n).
(2)折射率的理解
①折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关．
②光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质．
③同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小．
2．求解光的折射、全反射问题的两个关键点
二、光的波动性和电磁波
1．光的双缝干涉和单缝衍射的比较
2.电磁振荡和电磁波
(1)电磁振荡：T＝2πeq \r(LC)，电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大．
(2)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．
(3)电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关．
(4)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
（建议用时：40分钟）
【考向一：光的折射和全反射】
1.（2024·黑龙江大庆·三模） 如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（ ）
A．水中的倒影B．墙上的手影
C．太阳光色散D．“折断”的铅笔
2．（2022·辽宁·高考）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（ ）
A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
3．（2024·吉林通化·模拟预测）一种“光开关”的核心区如图中虚线框区域所示，其中1、2是两个相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同的均匀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光的折射率为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的波长的1.5倍
B．若不充入介质，则实现“开”的功能
C．若不充入介质，则出射光线相对入射方向旋转90°
D．若充入的介质相对棱镜是光密介质，则一定实现“关”功能
4．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图，两种颜色的光从真空中沿同一光路由圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角，a光束与玻璃砖左侧平面的夹角，下列说法正确的是（ ）
A．若a光束为蓝光，b光束可能是红光
B．a光在该玻璃柱体中传播的速度比b光大
C．玻璃对a光的折射率为
D．用a光和b光分别照射同一狭缝，观察衍射现象，a光的中央亮条纹更窄
5．（2024·辽宁·一模）倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（如图甲所示）折射形成。光线从冰晶的上表面进入，经折射从侧面射出，当太阳高度角增大到某一临界值，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见，简化光路如图乙所示，以下分析正确的是（ ）
A．光线有可能在下表面发生全反射
B．光线从空气进入冰晶后传播速度变大
C．红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大
D．随太阳高度角增大，红光比紫光先在侧面发生全反射
6．（2024·辽宁沈阳·一模）一椭球形玻璃置于真空中，其中心截面的椭圆长轴和短轴长度分别为10cm和6cm。一束从左焦点射向最高点P的激光，恰好在P点发生全反射。已知光在真空中的速度为c，则该光线在玻璃中传播的速度为（ ）
A．B．C．D．
7．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，正方形ABCD为一个立方体冰块的截面，从空气中的Q点射出一束单色光经M点射入冰面内，入射角为θ，但具体角度无法测量，光线在AB边上的N点射出，QM连线的延长线与AB边交于P点，已知MP和MN的长度，下列说法正确的是（ ）
A．光线进入冰块后频率变大
B．光线进入冰块后传播速度变大
C．无法求出冰块的折射率
D．减少θ角，光线在AB边可能会发生全反射
8．（2024·辽宁·一模）1965年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递；引发了光导纤维的研发热潮，1970年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。此举被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，其中为直径，一束单色光以入射角从空气射向圆心，下列说法正确的是（ ）
A．光纤通信应用了光的衍射
B．单色光从射入光导纤维时，折射角大于入射角
C．若时，单色光刚好不从射出，则光导纤维的折射率为
D．若光导纤维的折射率为2，则无论入射角为多少，单色光都不会从或射出
9．（2024·辽宁·模拟预测）光刻机是现代半导体工业的皇冠，我国研制的某型号光刻机的光源辐射出某一频率紫外光，投影原理简化如图，等腰直角三角形为三棱镜横截面，半球形玻璃砖半径为为玻璃砖对称轴。间距的两束平行紫外光从棱镜左侧垂直边射入，此角度射向半球形玻璃砖的光线已达到最强（光不能从三棱镜的边射出），反射后进入玻璃砖，最后会聚于延长线上的点。半球形玻璃砖折射率为，来自棱镜的反射光关于轴线对称，光在真空中的传播速度为，下列正确的是（ ）
A．三棱镜折射率可能为1.3
B．改变光线在面的入射角，可使光线在面上发生全反射
C．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为
D．进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间为
10．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）如图所示，一长方体透明玻璃砖在底部挖去一半圆柱，一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖的整个上表面，O点为截面上半圆的圆心。若玻璃砖截面的圆弧上有光线射出区域所对应的圆心角为90°，光在真空中的传播速度为c，则该单色光在玻璃砖内的传播速率为（ ）
A．B．C．D．
11．（多选）（2023·辽宁·高考）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是（ ）
A．插入水中的筷子、看起来折断了
B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C．驶近站台的火车，汽笛音调变高
D．振动音叉的周围，声音忽高忽低
13．（多选）（2024·辽宁·模拟预测）如图甲所示，一圆柱形玻璃茶壶中央有一个圆柱形的茶叶滤网，当茶壶中盛有水时，观察者从侧面看到滤网的水下部分要比水上部分粗一些。如图乙所示，O点在滤网与茶壶共同的轴上，观察者看到的滤网水下部分边缘上的点是滤网边缘上A点的像。测得茶壶的直径为D，滤网的直径为，滤网的像的直径为，忽略茶壶玻璃壁的厚度，则（ ）
A．该现象成因是光的折射B．该现象成因是光的全反射
C．该茶壶中水的折射率为D．该茶壶中水的折射率为
13．（多选）（2024·辽宁沈阳·模拟预测）手机采用指纹识别主要分为光学与电容指纹识别。如图a，其原理是利用光学棱镜的全反射特性，在指纹“谷线（凹部）”，入射光在棱镜界面发生全反射，在指纹“脊线（凸部）”，入射光的某些部分被吸收或者漫反射到别的地方，这样，在指纹模块上形成明暗相间的指纹图像。已知手指皮肤的折射率约为1.5～1.56，玻璃的折射率约为1.5。如图b，指纹识别传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，在指纹的“脊线”及“谷线”与这些小极板形成大量大小不同的电容器。传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测“脊线”和“谷线”的位置，从而形成指纹图象数据。以下说法中正确的是（ ）
A．图a中指纹模块接收光线较亮的部位是指纹“谷线”
B．图a中没有手指放入时，若光源正常发光，指纹模块会接收到全暗图像
C．图b中极板与指纹“脊线”部分形成的电容器电容较大
D．图b中极板与指纹“谷线”部分形成的电容器放电较慢
14．（多选）（2024·吉林·三模）如图，将一根筷子竖直插入装有水的圆形玻璃杯中，从图中视角方向观察到筷子水中的像与筷子位置发生了侧移，下列判断正确的是（ ）
A．像发生侧移是因为水中筷子反射的光在玻璃壁处发生了全反射
B．像发生侧移是因为水中筷子反射的光在玻璃壁处发生了折射
C．如将筷子放在圆形玻璃杯的中心轴上，也能看到筷子的像侧移
D．如将筷子沿所在直径向背离中心轴方向移动，到某处时筷子在水中的像可能消失
15．（2024·黑龙江牡丹江·一模）随着监控技术的不断发展，现在大街小巷、家家户户都安装了监控摄像等设备，如图所示为一监控设备上取下的半径为R的半球形透明材料，球心为O点，A点为半球面的顶点，且满足AO与镀有反射膜的底面垂直。一束单色光平行于AO射向半球面的B点，折射光线通过底面D点，经D点反射后射向半球面上的E点（图中未画出），光在真空中传播的速度为c。已知B点到OA连线的距离为，OD长为。求：
（1）此材料的折射率；
（2）该单色光在半球形透明材料中从B点到E点的传播时间t。
16．（2024·辽宁朝阳·三模）如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，水深。从点光源A射向池边B点的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。
（1）求光源到池边B点的水平距离；
（2）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°，求此时点光源A发出光线的入射角的正弦值。
17．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）如图所示，一个三棱镜的横截面为直角三角形，A、B、C分别为三条棱的中点，，，AB的长度为L，该三棱镜材料的折射率。现有一细光束，其入射方向始终保持与A、B连线平行，入射点从A点沿A、C连线向C点移动，仅考虑光线在三棱镜内的一次反射。
（1）请在ABC平面内画出能从BC和AB出射的典型光线的光路图；
（2）求光线从A点向C点平移的过程中，在AB边能有光线射出的范围。
18．（2023·吉林、黑龙江·高考）如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。
【考向二：光的波动性和电磁波】
19．（2024·辽宁·一模）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．因不同色光的强度不同导致干涉条纹为彩色
B．遮住一条缝后屏幕上仍有彩色条纹
C．将屏幕向远离双缝的方向移动，中央亮纹的宽度减小
D．在光源与单缝之间加上红色滤光片，彩色条纹中的红色条纹将会消失
20．（2024·黑龙江·模拟预测）如图为检验工件平整度的装置，利用了薄膜干涉的原理，斜面为平整标准面，下面水平放置的为被检测面，在标准面与被检测面保持相对静止时，图中PQ条纹凸凹部表示被检测面不平整。若此装置中，标准面保持静止，被检测面做上下的简谐运动，振幅大于入射光波的波长。下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹整体不动
B．干涉条纹整体做左右的简谐运动
C．干涉条纹整体周期性疏密变化
D．凸凹部分周期性左右翻转
21．（2024·辽宁朝阳·三模）中国空间站是夜空中最美、最亮的一颗“星”，下列关于空间站的说法正确的是（ ）
A．空间站与地面通过声波进行通信B．太阳能帆板是利用超导材料制成的
C．制作空间站外壳的材料密度较小D．空间站外壳涂有一层熔点低的保护层
22．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）下列说法中正确的是（ ）
A．图甲检测玻璃面是否平整的原理是光的衍射现象，若光能使某金属发生光电效应，则采用光照射也一定能发生光电效应
B．图乙是铀核裂变图，其核反应方程为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为
C．图丙表示振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小
D．图丁中的、是偏振片，当固定不动缓慢转动时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是纵波
23．（2024·吉林长春·模拟预测）如图，容器中装有导电液体作为电容器的一个电极，中间的导线芯作为电容器的另一个电极，导线芯外套有绝缘管。理想电感线圈一端与导线芯连接，另一端和导电液体均接地组成LC振荡电路。现使该振荡电路产生电磁振荡，下面说法正确的是（ ）
A．当电容器放电时，电容器储存的电场能增加B．当线圈中的电流增大时，线圈中的磁场能减小
C．增加线圈的匝数，振荡电路的周期减小D．增加导电液体高度，振荡电路的周期增加
24．（2024·辽宁朝阳·二模）如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，国际计量大会将铯133原子基态超精细能级间跃迁对应辐射电磁波的9192631770个周期所持续的时间定为1秒。已知可见光波长范围为400nm~700nm，光速为，则（ ）
A．秒在国际单位制中是个导出单位
B．该跃迁辐射出的电磁波波长在可见光波长范围内
C．该跃迁辐射出的电磁波频率比可见光的频率低
D．该跃迁辐射出的电磁波在真空中传播比光速小
25．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）下图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的场强E的方向与线圈内的磁感应强度的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是（ ）
A．电路中的磁场能在增大B．流过M点的电流方向向右
C．电路中电流正在减小D．电容器所带电荷量正在减少
26．（2024·辽宁、吉林、黑龙江·高考）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（ ）
A．换用更粗的头发丝B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离D．减小光源与纸板的距离
27．（2024·辽宁阜新·模拟预测）如图所示，AB、CD、DE为三个透明平板固定放置，AB水平，CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射，下列干涉条纹的图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
28．（多选）（2024·吉林·一模）波长不同的a、b两束单色平行光，分别照射到同一双缝干涉装置上，在屏上得到干涉条纹如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在真空中，a光的波长比b光的长
B．在真空中，a光的传播速度比b光的小
C．若只减小双缝到屏的距离，两光产生的条纹间距均变小
D．两光分别照射同一单缝衍射装置，若只减小缝宽，中央亮纹宽度均变小
29．（多选）（2024·吉林长春·模拟预测）如图（a），一束光沿半圆形玻璃砖半径射到平直界面MN上，折射后分为两束单色光A和B；如图（b）所示，让A光、B光分别照射同一光电管的阴极，A光照射时恰好有光电流产生，则（ ）
A．若用B光照射光电管的阴极，一定有光电子逸出
B．若增大入射角，A光比B光先发生全反射
C．若A光、B光分别射向同一单缝衍射装置，B光在屏上形成的中央亮条纹较宽
D．若A光、B光均是氢原子跃迁产生，则B光对应的氢原子跃迁前后两个能级的能量差较大
30．（多选）（2024·辽宁·三模）某同学将一平玻璃和一凸透镜或者一凹透镜贴在一起，用单色平行光垂直照射上方平玻璃，会形成明暗相间的同心干涉圆环，从干涉环上无法判断两块透镜的凸和凹。该同学对平玻璃上表面加压，发现干涉圆环会发生移动，下列说法正确的是（ ）
A．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜
B．若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜
C．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜
D．若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凸透镜
31．（多选）（2024·吉林长春·模拟预测）在光的干涉实验中，除了我们熟悉的双缝干涉外，还有“洛埃镜干涉”，其实验原理截面图如图所示，线状光源S位于平面镜外侧距平面镜很近处，则垂直于平面镜的光屏上某个区域会有S直接发出的光和S发出的光经镜面反射后的光重叠，从而产生干涉，S和其经平面镜所成的虚像相当于双缝干涉中的双缝，但经平面镜反射光会有半个波长的路程损失，若光源发出的光的波长为λ，S到平面镜的距离很近，S到光屏的距离远大于S到平面镜的距离，则下列说法中正确的是（ ）
A．若光屏上某点到S和的路程差为2λ，则该点出现亮条纹
B．若光屏上某点到S和的路程差为2λ，则该点出现暗条纹
C．若将平面镜向右平稳少许，则光屏上条纹间距变大
D．若将S向平面镜靠近少许，则光屏上条纹间距变大
三年考情分析
2025考向预测
2024•（辽宁、吉林、黑龙江）T4•光的干涉条纹间距与波长的关系
2023•（辽宁、吉林、黑龙江）T8•光的折射现象
2022•辽宁T5•光的折射与全反射的综合
2023•吉林、黑龙江T34•光的折射与全反射的综合
2022•（吉林、黑龙江）T34•光的折射与全反射的综合
本专题属于新高考必考内容，主要考查几何光学、物理光学和电磁波，主要以几何光学为载体结合实际生产生活情景设计试题考查，新高考出现电磁波产生机理——LC振荡回路的新试题，选择题中出现用插针法测光的折射率和双缝干涉测波长的实验考查，也可以与近代物理光电效应相结合，复习过程中多注意，多以选择题形式出现。近几年高考出现“双缝干涉测波长”的实验频率较高，复习过程中引起注意。
双缝干涉
单缝衍射
发生条件
两束光频率相同、相位差恒定
障碍物或狭缝的尺寸足够小(明显衍射现象)
图样不同点
条纹
宽度
条纹宽度相等
条纹宽度不等，中央最宽
条纹
间距
各相邻条纹间距相等
各相邻条纹间距不等
亮度
情况
清晰条纹，亮度基本相等
中央条纹最亮，两边变暗
与光的偏
振的区别
干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波