2025屆高中物理三輪沖刺練習(xí)-專題四微專題16光學(xué)電磁波習(xí)題

微專題16光學(xué)電磁波1.光的折射與全反射(1)折射率計(jì)算公式n=sinθ1sinθ2中的θ(2)只有從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射現(xiàn)象，臨界角C滿足sinC=1n(3)在光的反射、光的折射和全反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。(4)光的色散問題①同種介質(zhì)對不同頻率的光的折射率不同，頻率越高，折射率越大。②由n=cv，n=λ(5)分析光的折射和全反射題目應(yīng)注意的三個方面：①依據(jù)題目條件，分析判斷是否發(fā)生全反射。②通過分析、計(jì)算確定光傳播過程中可能發(fā)生的折射、反射，把握光的“多過程”現(xiàn)象，作出光路圖。③充分考慮三角形、圓的特點(diǎn)，運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似三角形、全等三角形等，仔細(xì)分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系。2.光的干涉、衍射與偏振(1)光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象證明了光的波動性，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。(2)單縫衍射與雙縫干涉的比較種類項(xiàng)目單縫衍射雙縫干涉不同點(diǎn)條紋寬度條紋寬度不等，中央最寬條紋寬度相等條紋間距各相鄰亮條紋間距不等各相鄰亮條紋間距相等亮度中央條紋最亮，兩邊較暗條紋清晰，亮度基本相同相同點(diǎn)干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋3.電磁振蕩與電磁波(1)麥克斯韋電磁場理論變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。(2)電磁振蕩中各物理量的變化①電容器電荷量最大時，電壓最大，電場能最大，電流為零，磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，磁場能為零。②電流最大時，磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，磁場能最大，電容器電荷量為零，電壓為零，電場能為零。(3)不同電磁波的特點(diǎn)①電磁波波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長越短穿透能力越強(qiáng)。②同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同；不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時，頻率越大折射率越大，速度越小?？键c(diǎn)一光的折射與全反射1.(2024·廣東卷·6)如圖所示，紅綠兩束單色光，同時從空氣中沿同一路徑以θ角從MN面射入某長方體透明均勻介質(zhì)。折射光束在NP面發(fā)生全反射。反射光射向PQ面。若θ逐漸增大。兩束光在NP面上的全反射現(xiàn)象會先后消失。已知在該介質(zhì)中紅光的折射率小于綠光的折射率。下列說法正確的是：A.在PQ面上，紅光比綠光更靠近P點(diǎn)B.θ逐漸增大時，紅光的全反射現(xiàn)象先消失C.θ逐漸增大時，入射光可能在MN面發(fā)生全反射D.θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸增大2.(多選)(2024·河北省部分高中三模)如圖，由a、b兩種單色光組成的細(xì)光束，以與平行玻璃磚上表面AB成θ=30°角射入玻璃磚，并從下表面CD射出；已知玻璃磚的厚度為d，光在真空中的傳播速度為c，a光在玻璃磚中的傳播速度va=63c，b光在玻璃磚中的傳播速度vb=33A.玻璃磚對單色光b的折射率為2B.單色光a射入玻璃磚上表面AB后的折射角為45°C.細(xì)光束從玻璃磚下表面CD射出時兩出射點(diǎn)間的距離為(3-D.單色光b的頻率小于單色光a的頻率3.(2024·山東濟(jì)寧市三模)某公園的湖水里安裝了一批圓形線狀光源，將該光源水平放置于湖水下方710m處，該光源發(fā)出紅光時，可在水面上觀察到紅色亮環(huán)，如圖所示。已知水對紅光的折射率為43，則亮環(huán)的寬度A.0.3m B.0.4m C.0.5m D.0.6m4.(2024·山東卷·15)某光學(xué)組件橫截面如圖所示，半圓形玻璃磚圓心為O點(diǎn)，半徑為R；直角三棱鏡FG邊的延長線過O點(diǎn)，EG邊平行于AB邊且長度等于R，∠FEG=30°。橫截面所在平面內(nèi)，單色光線以θ角入射到EF邊發(fā)生折射，折射光線垂直EG邊射出。已知玻璃磚和三棱鏡對該單色光的折射率均為1.5。(1)(2分)求sinθ；(2)(6分)以θ角入射的單色光線，若第一次到達(dá)半圓弧AMB可以發(fā)生全反射，求光線在EF上入射點(diǎn)D(圖中未標(biāo)出)到E點(diǎn)距離的范圍。【點(diǎn)撥·提煉】求解光的折射和全反射問題的思路(1)根據(jù)題意畫出正確的光路圖，特別注意全反射的臨界光線。(2)利用幾何關(guān)系確定光路中的邊、角關(guān)系。(3)利用折射定律等公式求解。(4)注意折射現(xiàn)象中光路可逆性特點(diǎn)的應(yīng)用?？键c(diǎn)二光的干涉、衍射與偏振5.在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距為d，雙縫到光強(qiáng)分布傳感器距離為L。(1)(2分)實(shí)驗(yàn)時測得N條暗條紋間距為D，則激光器發(fā)出的光波波長為。

A.DdNL B.C.DLNd D.(2)(2分)在激光器和雙縫之間加入一個與光束垂直放置的偏振片，測得的干涉條紋間距與不加偏振片時相比。

A.增加 B.不變 C.減小(3)(2分)移去偏振片，將雙縫換成單縫，能使單縫衍射中央亮紋寬度增大的操作有(多選)。

A.減小縫寬B.使單縫靠近傳感器C.增大縫寬D.使單縫遠(yuǎn)離傳感器6.(多選)(2024·廣西卷·9)如圖，S為單色光源，S發(fā)出的光一部分直接照在光屏上，一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的，由此形成了兩個相干光源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l，a?l，鏡面與光屏垂直，單色光波長為λ。下列說法正確的是：A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為l2B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為laC.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，此時單色光的波長變?yōu)閚λD.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx，則該液體的折射率為l27.(2024·浙江湖州市二模)某同學(xué)根據(jù)光的干涉原理設(shè)計(jì)了探究不同材料熱膨脹程度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示。材料甲置于玻璃平板之間，材料乙的上表面3與上層玻璃下表面2間形成空氣劈尖。單色光垂直照射到玻璃平板上，就可以觀察到干涉條紋。下列說法正確的是：A.表面3可以與表面2平行B.該條紋是由上層玻璃上表面1與下層玻璃上表面4的反射光發(fā)生干涉形成的C.僅溫度升高，若干涉條紋向左移動，則材料甲膨脹程度大D.僅換用頻率更小的單色光，干涉條紋將向左移動考點(diǎn)三電磁波8.(2024·天津市河北區(qū)二模)下列說法正確的是：A.真空中紅光的傳播速度比紫光的大B.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象C.用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象D.電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出的紫外線脈沖信號來變換頻道的9.(2024·北京市海淀區(qū)三模)在經(jīng)典核式結(jié)構(gòu)模型中，氫原子的電子圍繞原子核做圓周運(yùn)動。經(jīng)典的電磁理論表明電子做加速運(yùn)動會發(fā)射電磁波，同時電子的軌道半徑逐漸減小(假設(shè)電子的每一圈運(yùn)動軌道可近似視為圓周)，電磁波的發(fā)射功率可表示為(拉莫爾公式)：P=2ke2a23c3，其中A.電磁波發(fā)射功率越來越小B.電子的動能增加量大于電勢能的減少量C.電子發(fā)射的電磁波的波長越來越短D.電子的物質(zhì)波的波長越來越長1.(多選)(2024·江西卷·9)某同學(xué)用普通光源進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是：A.光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量頭等元件B.透鏡的作用是使光更集中C.單縫的作用是獲得線光源D.雙縫間距越小，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目越多2.(2024·重慶卷·5)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測量液體折射率的方案。容器過中心軸線的剖面圖如圖所示，其寬度為16cm，讓單色光在此剖面內(nèi)從空氣入射到液體表面的中心。調(diào)整入射角，當(dāng)反射光與折射光垂直時，測出豎直器壁上的反射光點(diǎn)與液體表面的距離h，就能得到液體的折射率n。忽略器壁厚度，由該方案可知：A.若h=4cm，則n=3B.若h=6cm，則n=4C.若n=54，則h=10D.若n=32，則h=53.(2024·山東濰坊市一模)制造半導(dǎo)體元件，需要精確測定硅片上涂有的二氧化硅(SiO2)薄膜的厚度，把左側(cè)二氧化硅薄膜腐蝕成如圖甲所示的劈尖，用波長λ=630nm的激光從上方照射劈尖，觀察到在腐蝕區(qū)域內(nèi)有8條暗紋，且二氧化硅斜面轉(zhuǎn)為平面的棱MN處是亮紋，二氧化硅的折射率為1.5，則二氧化硅薄膜的厚度為：A.1680nm B.1890nmC.2520nm D.3780nm4.(2024·湘豫名校第四次聯(lián)考)如圖，三角形玻璃磚ABC中∠A=45°。用一單色光束垂直AB邊從P點(diǎn)射入，在AC邊上M點(diǎn)發(fā)生折射和反射，折射光線1與AC成30°角，反射光線2在BC邊上N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。求：(1)(3分)該玻璃磚的折射率n；(2)(5分)玻璃磚兩邊長之比BCAC

答案精析高頻考點(diǎn)練1.B[在MN面，入射角相同，紅光的折射率小于綠光的折射率，根據(jù)折射定律n=sinθsinα，可知綠光在MN面的折射角較小，由題圖可知綠光比紅光更靠近P點(diǎn)根據(jù)發(fā)生全反射的臨界條件sinC=1n可知紅光發(fā)生全反射的臨界角較大，θ逐漸增大時，折射光線與NP面的交點(diǎn)左移過程中，在NP面的入射角先小于紅光發(fā)生全反射的臨界角，所以紅光的全反射現(xiàn)象先消失，故B在MN面，光是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，無論θ多大，在MN面都不可能發(fā)生全反射，故C錯誤；根據(jù)折射定律n=sinθsinα可知θ逐漸減小時，兩束光在MN面折射的折射角逐漸減小，故2.BC[玻璃磚對b光的折射率為nb=cvb=c33c=3，故A錯誤；由題意知光的入射角i=60°，玻璃磚對a光的折射率為na=cva=c63c=62，根據(jù)光的折射定律有na=sinisinr1，解得r1=45°，故B正確；由光的折射定律有nb=sinisinr2，解得r2=30°，光束在玻璃磚內(nèi)的光路圖如圖所示，細(xì)光束從玻璃磚下表面CD射出時兩出射點(diǎn)G、H間的距離為s=EH-EG=d(tanr1-tanr2)=d3.D[光線照射到水面時臨界角滿足sinC=1n=34，由三角函數(shù)關(guān)系可知tanC=37，亮環(huán)的寬度d=2htanC=0.6m4.(1)0.75(2)0<d≤23解析(1)由題意，設(shè)光在三棱鏡中的折射角為α，則根據(jù)折射定律有n=sin由于折射光線垂直EG邊射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知α=∠FEG=30°代入數(shù)據(jù)解得sinθ=0.75(2)根據(jù)題意作出單色光第一次到達(dá)半圓弧AMB恰好發(fā)生全反射的光路圖如圖則根據(jù)幾何關(guān)系可知FE上從P點(diǎn)到E點(diǎn)以θ角入射的單色光線第一次到達(dá)半圓弧AMB都可以發(fā)生全反射，根據(jù)全反射臨界角公式有sinC=1設(shè)P點(diǎn)到FG的距離為l，則根據(jù)幾何關(guān)系有l(wèi)=RsinC又因?yàn)閤PE=R聯(lián)立解得xPE=23所以光線在EF上的入射點(diǎn)D到E點(diǎn)的距離范圍為0<d≤2395.(1)B(2)B(3)AD解析(1)N條暗條紋間距為D，說明條紋間距Δx=D又Δx=Ld解得λ=Dd(N-1)(2)加偏振片不會改變光的波長，因此條紋間距不變，B正確。(3)移去偏振片，將雙縫換成單縫，則會發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，根據(jù)單縫衍射規(guī)律，減小縫的寬度、增加單縫到傳感器的距離可以增大中央亮紋寬度。故選A、D。6.AD[根據(jù)光的反射對稱性可知光源S與平面鏡中的虛像距離為2a，根據(jù)條紋間距公式可知Δx=ldλ=l2aλ，故A正確，B錯誤；若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中，光的頻率不變，根據(jù)λf=c，v=λ1f=cn，其中c為在真空中的光速，則λ1=λn，故C錯誤；若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中，光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx，根據(jù)條紋間距公式有Δx=l2aλ2，可得λ2=2aΔxl，結(jié)合C選項(xiàng)的分析可知λ27.C[該條紋是由上層玻璃下表面2與材料乙的上表面3的反射光發(fā)生干涉形成的，由空氣劈尖原理可知，若表面3與表面2平行，則兩表面的反射光之間的光程差始終恒定，則不會形成明暗相間的條紋，故A、B錯誤；若溫度升高，干涉條紋向左移動，則上層玻璃下表面2與材料乙的上表面3之間的空氣膜厚度增加，即材料甲膨脹程度大，故C正確；若換用頻率更小的單色光，則波長變長，根據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ可知，干涉條紋間距增大，對應(yīng)空氣膜厚度符合條件的位置向右移動，故D錯誤。8.B[真空中紅光和紫光的傳播速度相同，故A錯誤；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用了光的全反射現(xiàn)象，故B正確；用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，故C錯誤；電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出的紅外線脈沖信號來變換頻道的，故D錯誤。]9.C[根據(jù)牛頓第二定律ke2r2=ma，可知電子落到原子核上之前，電子軌道半徑減小，則加速度增大，根據(jù)P=2ke2a23c3可知電磁波發(fā)射功率越來越大，故A錯誤；根據(jù)ke2r2=mv2r結(jié)合動能表達(dá)式Ek=12mv2可得Ek=ke22r，電子落到原子核上之前，電子軌道半徑減小，動能增大，電勢能減小，由于輻射能量出去，電子總能量減小，則電子的動能增加量小于電勢能的減少量，故B補(bǔ)償強(qiáng)化練1.BC[進(jìn)行雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn)，光具座上依次擺放光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、測量頭等元件，故A錯誤；透鏡的作用是會聚光使光更集中，故B正確；單縫的作用是獲得線光源，故C正確；根據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ可知雙縫間距越小，相鄰亮條紋的間距越大，測量頭中觀察到的條紋數(shù)目越少，故D錯誤。2.B[光路圖如圖所示，標(biāo)注入射角θ1，折射角θ2，根據(jù)幾何關(guān)系結(jié)合折射定律可得n=sinθ1sinθ2=xh=8cmh。若h=4cm，則n=2，故A錯誤；若h=6cm，則n=43，故B正確；若n=54，則h=325cm，故C錯誤；若n=3.A[根據(jù)題意，由于二氧化硅的折射率為1.5，則激光在二氧化硅中的波長為λ1=λn=420nm，觀察到在腐蝕區(qū)域內(nèi)有8條暗紋，則二氧化硅斜面轉(zhuǎn)為平面的