2024年高考物理真題和模擬題分類匯編專題17光學(xué)電磁波相對論含解析

高考資源網(wǎng)（ks5u），您身邊的高考專家PAGE歡迎廣闊老師踴躍來稿，稿酬豐厚。ks5uPAGE14高考資源網(wǎng)（ks5u），您身邊的高考專家歡迎廣闊老師踴躍來稿，稿酬豐厚。ks5u專題17光學(xué)電磁波相對論選擇題1.(2024·浙江卷)用激光筆照耀透亮塑料制成的光盤邊緣時(shí)視察到的現(xiàn)象如圖所示。入射點(diǎn)O和兩出射點(diǎn)P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點(diǎn)處，空氣中的四條細(xì)光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b間的夾角為，則()

A.光盤材料的折射率B.光在光盤內(nèi)的速度為真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的強(qiáng)度之和等于光束a的強(qiáng)度D.光束c的強(qiáng)度小于O點(diǎn)處折射光束的強(qiáng)度答案D解析：光束c的強(qiáng)度與反射光線PQ強(qiáng)度之和等于折身光線OP的強(qiáng)度，所以D正確；故選D。2.(2024·北京海淀一模)如圖4所示，在做“測量玻璃的折射率”試驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個(gè)邊MN和PQ，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針和，然后在另一側(cè)透過玻璃磚視察，再插上大頭針、，然后做出光路圖，依據(jù)光路圖計(jì)算得出玻璃的折射率。關(guān)于此試驗(yàn)，下列說法中正確的是A.大頭針須攔住及、的像B.入射角越大，折射率的測量越精確C.利用量角器量出、，可求出玻璃磚的折射率D.假如誤將玻璃磚的邊PQ畫到，折射率的測量值將偏大【答案】A【解析】做試驗(yàn)時(shí)，大頭針P4須攔住P3及P1、P2的像，選項(xiàng)A正確；若入射角越大，則操作起來會(huì)不太便利，故并不是入射角越大越好，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；量出i1、i2，計(jì)算折射率時(shí)的公式是n=，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；假如誤將玻璃磚的PQ畫到P′Q′，則連線時(shí)會(huì)使折射角變大，如圖所示，故計(jì)算的折射率會(huì)偏小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.(2024·北京海淀一模)由a和b兩種頻率的光組成的光束，經(jīng)玻璃三棱鏡折射后的光路如圖1所示。a光是氫原子由n=4的能級向n=2的能級躍遷時(shí)發(fā)出的。下列說法中正確的是A.該三棱鏡對a光的折射率較大B.在該三棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度C.用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行試驗(yàn)，a光干涉條紋的間距大于b光干涉條紋的間距D.b光可能是氫原子從n=3的能級向n=2的能級躍遷時(shí)發(fā)出的【答案】C【解析】由圖可知，a光原光束偏離的距離近，說明它的折射率小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a光的折射率小，它相當(dāng)于紅光，依據(jù)n=c/v可知，a光的傳播速度較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；再依據(jù)△x=可知，a光干涉條紋間距大于b光干涉條紋間距，選項(xiàng)C正確；由于a光是由n=4的能級向n=2的能級躍遷發(fā)出的，b光的折射率大，可以類比紫光，可見b光的能量大于a光，所以b光不行能是由n=3的能級向n=2的能級躍遷發(fā)出的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.(2024·江蘇常州一模)某同學(xué)希望在暗室中用如圖試驗(yàn)裝置視察光現(xiàn)象：平面鏡水平放置，單色線光源S垂直于紙面放置，S發(fā)出的光有一部分干脆入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后射再到光屏上，則()A.光現(xiàn)象為干涉現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面垂直B.光現(xiàn)象為衍射現(xiàn)象，光屏上的條紋與鏡面平行C.將光源沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰條紋間距減小D.將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離平面鏡，相鄰條紋間距增大【分析】本題類似于雙縫干涉，依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x＝λ，結(jié)合d和L的改變推斷條紋間距的改變，從而即可求解。【解答】解：AB、平面鏡的反射光相當(dāng)于從S的像點(diǎn)發(fā)出的光，所以該裝置類似于雙縫干涉裝置，所以能在光屏上視察到與鏡面平行的干涉條紋，故AB錯(cuò)誤；C、若將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡平移，相當(dāng)于減小了兩束干涉光的間距d，依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x＝，可知屏上的兩個(gè)相鄰暗條紋間的距離增大，故C錯(cuò)誤；D、若光屏沿水平方向遠(yuǎn)離平面鏡，即L增大，依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x＝，可知屏上的兩個(gè)相鄰暗條紋間的距離增大，故D正確。故選：D?！军c(diǎn)評】考查光的干涉現(xiàn)象，解決本題的關(guān)鍵駕馭雙縫干涉條紋的間距公式△x＝，并能敏捷運(yùn)用，留意看成雙縫干涉是解題的突破口。非選擇題5.(2024·全國甲卷)如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為m/s，則該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為___________m/s；對于全部可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時(shí)間t的取值范圍是___________s≤t<___________s(不考慮反射)。答案：(1).(2).(3).解析：[1]該單色光在玻璃板內(nèi)傳播的速度為[2]當(dāng)光垂直玻璃板射入時(shí)，光不發(fā)生偏折，該單色光通過玻璃板所用時(shí)間最短，最短時(shí)間[3]當(dāng)光的入射角是90°時(shí)，該單色光通過玻璃板所用時(shí)間最長。由折射定律可知最長時(shí)間6.(2024·河北卷)將兩塊半徑均為R、完全相同的透亮半圓柱體A、B正對放置，圓心上下錯(cuò)開肯定距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照耀半圓柱體A，設(shè)圓心處入射角為，當(dāng)時(shí)，A右側(cè)恰好無光線射出；當(dāng)時(shí)，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h，不考慮多次反射，求：(1)半圓柱體對該單色光的折射率；(2)兩個(gè)半圓柱體之間的距離d。

答案：(i)；(ii)解析：(i)光從半圓柱體A射入，滿意從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，當(dāng)時(shí)發(fā)生全反射，有解得(ii)當(dāng)入射角，經(jīng)兩次折射從半圓柱體B的半徑出射，設(shè)折射角為，光路如圖

由折射定律有有幾何關(guān)系有聯(lián)立解得7.(2024·湖南卷)我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的試驗(yàn)，相識到光沿直線傳播。身高的人站在水平地面上，其正前方處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為、深度為，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種勻稱透亮介質(zhì)，不考慮光在透亮介質(zhì)中的反射。(i)若該人通過小孔能成完整的像，透亮介質(zhì)的折射率最小為多少？(ii)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能勝利出射，透亮介質(zhì)的折射率最小為多少？

答案：(i)1.38；(ii)1.7解析：(i)依據(jù)題意作出如下光路圖

當(dāng)孔在人身高一半時(shí)有tanθ==≈，sinθ=0.8，tanα=，sinα=由折射定律有n=(ii)若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能勝利出射，則可畫出如下光路圖

依據(jù)幾何關(guān)系有8.(2024·全國乙卷)用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。試驗(yàn)中用A、B兩個(gè)大頭針確定入射光路、C、D兩個(gè)大頭針確定出射光路，O和分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖(a)所示。測得玻璃磚厚度為，A到過O點(diǎn)的法線的距離，M到玻璃磚的距離，到的距離為。(ⅰ)求玻璃磚的折射率；(ⅱ)用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚接著試驗(yàn)，玻璃磚的截面如圖(b)所示。光從上表面入射，入時(shí)角從0漸漸增大，達(dá)到時(shí)、玻璃磚下表面的出射光線恰好消逝。求此玻璃磚上下表面的夾角。答案：(i)(ii)15°解析：(i)從O點(diǎn)射入時(shí)，設(shè)入射角為α，折射角為β。依據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可得：

再由折射定律可得玻璃磚的折射率：(ii)當(dāng)入射角為45°時(shí)，設(shè)折射角為γ，由折射定律：可求得：再設(shè)此玻璃磚上下表面夾角為θ，光路圖如下：而此時(shí)出射光線恰好消逝，則說明發(fā)生全反射，有：

解得：由幾何關(guān)系可知：即玻璃磚上下表面的夾角：9.(2024·廣西柳州一模)一光束以與豎直方向成60°角照耀到桌面，形成光斑為N?，F(xiàn)在桌面上方某處放折射率為n，厚度為h的玻璃磚后，該光束從玻璃磚射出后在M處形成光斑，不考慮多次反射，且玻璃磚上下表面均與桌面平行?，F(xiàn)測得M、N之間的距離為，求玻璃磚的折射率。【答案】【解析】如圖做出光路圖設(shè)光線、法線與玻璃磚地面交點(diǎn)依次為、、，由光的折射定律解得又幾何關(guān)系可得解得10.(2024·上海普陀一模)如圖所示是一個(gè)水平橫截面為圓形的平底玻璃缸，玻璃缸深度為，缸底面圓心處有一單色點(diǎn)光源，缸中裝有某種液體，深度為，點(diǎn)為液面的圓心，垂直于水平面。用面積為的黑紙片覆蓋在液面上，則液面上方恰好無光線射出。若在上述黑紙片上，以為圓心剪出一個(gè)面積為的圓孔，把余下的黑紙環(huán)仍放置在液面上原來的位置，使全部出射光線都從缸口射出，則缸口的最小面積為多少？【答案】【解析】用面積為的黑紙片覆蓋在液面上，液面上方恰好無光線射出，則從點(diǎn)光源發(fā)出的光線射到黑紙片的邊緣處恰發(fā)生全反射，臨界角為，光路圖如圖甲所示。由幾何關(guān)系得由全反射學(xué)問有解得剪出一個(gè)面積為圓孔后，設(shè)透光部分的半徑為，射出光線的最大入射角為，對應(yīng)的折射角為，光路圖如圖乙所示。由幾何關(guān)系得依據(jù)折射定律有缸口的最小半徑為缸口的最小面積為解得11.(2024·云南曲靖一模)在桌面上有一個(gè)倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示.有一半徑為r=0.1m的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的桌面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合.已知玻璃的折射率為n=1.73.則：①通過計(jì)算說明光線1能不能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)發(fā)生全反射？②光線1經(jīng)過圓錐側(cè)面B點(diǎn)后射到桌面上某一點(diǎn)所用的總時(shí)間是多少？(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【答案】①能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)發(fā)生全反射.②1.58×10﹣9s【解析】①sinC=1/n，得C=60°，所以，光線1在B點(diǎn)的入射角等于60°，能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)發(fā)生全反射.②依據(jù)幾何關(guān)系知BE=EF=所以，總時(shí)間.12.(2024·河北唐山一模)某種光學(xué)元件由兩種不同透亮物質(zhì)I和II制成，其橫截面如圖所示，O為AB中點(diǎn)，∠BAC=30°，半圓形透亮物質(zhì)I的半徑為R，一束光線在紙面內(nèi)從半圓面上的P點(diǎn)沿PO方向射入，折射至AC面時(shí)恰好發(fā)生全放射，再從BC邊上的Q點(diǎn)垂直射出BC邊，真空中光速為c，光從P傳到Q所用時(shí)間t=R，求：(結(jié)果可用根式表示)(1)該透亮物質(zhì)II對該光的折射率n2；(2)該透亮物質(zhì)II對該光的折射率n1?！敬鸢浮?1)；(2)【解析】(1)由題意可知，光線射向AC面恰好發(fā)生全反射，反射光線垂直于BC面從棱鏡射出，光路圖如圖所示設(shè)光線在透亮物質(zhì)Ⅱ中發(fā)生全反射的臨界角為C，在M點(diǎn)剛好發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系可知，則有解得(2)物質(zhì)Ⅰ中光速物質(zhì)Ⅰ中用時(shí)物質(zhì)Ⅱ中光速由幾何關(guān)系知所以物質(zhì)Ⅱ中用時(shí)又因?yàn)楣鈴腜傳到Q所用時(shí)間聯(lián)立解得13.(2024·四川瀘州三模)圖甲是二戰(zhàn)時(shí)期的DZG轉(zhuǎn)角射擊步槍，可讓士兵的頭部躲在掩體之內(nèi)進(jìn)行射擊。其瞄準(zhǔn)裝置的核心部件是用兩個(gè)形態(tài)為等腰直角三角形的全反射棱鏡制作而成，如圖乙所示。若有一束黃光從a點(diǎn)垂直射入第一個(gè)棱鏡，從d點(diǎn)垂直射出其次個(gè)棱鏡，棱鏡對黃光的折射率n=，光在兩棱鏡間的空氣中傳播速度