专题16 光学 电磁波和相对论-三年（2020-2022）高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

全国三年（2022-2020）高考物理真题分项汇编 专题16 光学 电磁波和相对论 【考纲定位】 近3年考情分析 考点要求 等级要求 考题统计 2022 2021 2020 光学 Ⅱ 全国甲卷·T34（2） 全国乙卷·T34（2） 全国甲卷·T34 Ⅱ卷·T34（2） 电磁波 Ⅱ 全国乙卷·T17 Ⅰ卷·T33（1） 【知识重现】 知识点一 光的折射和全反射 1．折射定律和折射率 (1)n＝。 (2)n＝。 2．全反射的条件 (1)光从光密介质射向光疏介质。 (2)入射角大于或等于临界角。 (3)sin C＝。 3．光的色散问题 (1)同种介质对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。 (2)由n＝，n＝可知，光的频率越高，在介质中的波速越小，波长越长。 4．平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体对光路的控制 平行玻璃砖 三棱镜 圆柱体(球) 光路图 对光线的作用 通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移 通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折 圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折 应用 测定玻璃的折射率 全反射棱镜，改变光的传播方向 改变光的传播方向 知识点二 光的波动性 1．单缝衍射与双缝干涉的比较 单缝衍射 双缝干涉 不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等 条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等 相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹 2．光的干涉和衍射的本质 光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。 3．光的偏振的理解 (1)自然光与偏振光的比较 类别 自然光(非偏振光) 偏振光 光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光 光的 振动 方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向 知识点三 电磁波 相对论基础 1．对麦克斯韦电磁场理论的理解 2．电磁波与机械波的比较 　　名称 项目　　 电磁波 机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波 波速 在真空中等于光速c＝3×108 m/s 在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s) 是否需要 介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播) 能量传播 电磁能 机械能 3．狭义相对论的重要结论 (1)在任何惯性系中观察光速均为c。 (2)相对观测者运动的物体长度变短。 (3)相对观测者运动的时钟变慢。 【真题汇编】 1. （2022·全国乙卷·T17）一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（ ） A. 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m 【答案】B 【解析】 一个光子的能量为E = hν，ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系 c = λν 光源每秒发出的光子的个数为 P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个，那么此处的球面的表面积为 S = 4πR2 则 联立以上各式解得 R ≈ 3 × 102m 故选B。 2. （2020·全国Ⅰ卷·T33（1））在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有__________。 A. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B. 超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D. 同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 E. 天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化 【答案】BCE 【解析】 A．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错误； B．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B正确； C．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确； D．波动传播速度