第1部分 专题5 第14讲 光学、电磁波（word练习）-【创新教程】2025年高考物理大二轮专题增分方案

(建议用时：40分钟) [A组　基础达标练] 1．(2024·广东惠州市一模)使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意图如图所示，以下说法正确的是(　　) A．蓝牙通信的电磁波是可见光 B．在同种介质中，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短 C．两束蓝牙通信的电磁波在任何情况下都不会发生干涉 D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度小于光速 解析：B　[蓝牙通信的电磁波是无线电波，不是可见光，故A错误；在同种介质中，蓝牙通信与手机通信的电磁波传播速度相等，但蓝牙通信的电磁波频率高于手机通信的电磁波频率，所以蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短，故B正确；两束蓝牙通信的电磁波若频率相同，相位差恒定，就会发生干涉，故C错误；蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度等于光速，故D错误．] 2．(2024·江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到(　　) A．两镜片都变亮 B．两镜片都变暗 C．两镜片没有任何变化 D．左镜片变暗，右镜片变亮 解析：D　[立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，戴着立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，根据偏振原理可知将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮．] 3．(多选)(2024·甘肃省第一次诊断)用同一双缝干涉实验装置分别做甲、乙两种光的双缝干涉实验，获得的双缝干涉条纹如图甲、乙所示．下列说法正确的是(　　 ) A．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度 B．在同一种介质中，甲光的折射率小于乙光的折射率 C．从同种介质射向空气，且发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角 D．遇到同一障碍物，甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象 解析：ABD　[根据双缝条纹间距公式可知Δx＝λ，由题目可知甲、乙的L和d相同，甲的条纹间距大，所以甲的波长大于乙的波长， 在同一种介质中，甲的折射率较小，传播速度较大，A、B正确；由全反射的临界角公式sin C＝可知，折射率越小，全反射的临界角越大，故甲发生全反射的临界角大于乙的临界角，C错误；在障碍物的尺寸与光的波长相当，或者更小的时候，衍射现象更明显，故遇到同一障碍物，甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象，D正确．] 4．(2024·吉林长春市三模)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．图乙为光线的简化光路图，冰晶的上、下表面平行且与侧面垂直，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α增大到某一临界值时，侧面的折射光线因发生全反射而消失不见，下列说法正确的是(　　) A．光线有可能在下表面发生全反射 B．光从空气进入冰晶后波长变长 C．红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度小 D．随太阳高度角α增大，紫光比红光先在侧面发生全反射 解析：D　[下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆原理可知，光线不可能在下表面发生全反射，故A错误；光从空气进入冰晶后，频率不变，速度减小，根据v＝λf可知，波长变小，故B错误；红光频率低，折射率小，根据v＝可知，红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故C错误；因为紫光频率高，折射率大，则全反射临界角小，所以随太阳高度角α增大，紫光比红光先在侧面发生全反射，故D正确．] 5．(2024·山东泰安统考一模)利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径．已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小(约为微米量级)，实验装置如图甲所示，T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L.实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为ΔL.则以下说法正确的是(　　) A．|D－D0|＝　　 B．|D－D0|＝ C．|D－D0|＝ D．|D－D0|＝ 解析：D　[设标准平面的玻璃晶之间的夹角为θ，由空气薄膜的干涉条件可知ΔLtan θ＝，由题设条件，则有tan θ＝，联立解得|D－D0|＝，故D正确．] 6．(2024·山西高三校联考)如图所示为科学家用某种透明均匀介质设计的“光环”，圆心为O，内、外半径分别为R和2R.AB部分是超薄光线发射板，发射板右侧各个位置均能发射出水平向右的光线，发射板左侧为光线接收器．通过控制发射光线的位置，从C位置发射出一细光束，发现该光束在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有从“光环”射出，光在真空中的速度为c.下列说法正确的是(　　) A．只有从C位置发射的细光束才能发生全反射 B．该光束在“光环”中走过的路程为8R C．“光环”对该光束的折射率可能是1.5 D．该光束在“光环”中运行的时间可能是 解析：C　[如图所示，由几何关系可知θ为45°，故CD长度为R，所以正方形总长度为8R；全反射的临界角为sin C＝≤sin 45°，故折射率n≥，因此传播时间为t＝＝＝≥，故C正确．] 7．(多选)(2024·湖南卷T9)1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验)，平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏．某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示．S为单色点光源．下列说法正确的是(　　) A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 C．若θ＝0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D．若θ＝0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 解析：BC　[CD.根据题意画出光路图，如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光(可以等效成虚像S′发出的光)是同一列光分成的，满足相干光条件．所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离为d，则d＝2a，S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式Δx＝，可得Δx＝ 则若θ＝0°，沿OA向右(沿AO向左)略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会移动，故C正确，D错误；AB.同理再次画出光路图有 沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确．故选BC.] 8．(多选)(2024·山东日照市二模)如图所示，一束单色光从A点射入玻璃球内，已知入射角为θ＝45°.发现有光线恰好能经过A点从玻璃球内折射回空气，且此光线在球内经过两次反射．已知玻璃球的半径为5 cm，光在真空中传播速度为3×108 m/s.下列选项正确的是(　　) A．玻璃球对该单色光的折射率为 B．从玻璃球射出的光线相对从A点入射光线的偏向角一定为30° C．经过A点从玻璃球内折射回空气的光在玻璃球内的传播时间为×10－9 s D．一定有部分单色光在玻璃球内的传播时间超过3×10－9 s 解析：AB　[作出光路如图所示，由对称性及光路可逆可知，第一次折射的折射角为30°，则由折射定律可知n＝＝＝，故A正确；由几何关系可知，光线第一次从玻璃球内出射时相对于射入玻璃球的光线的偏向角为α＝2(i－r)＝30°，故B正确；光线从A点进入及第一次从A点射出时在玻璃球中传播的距离为s＝3×2Rcos 30°＝45 cm，在玻璃球中运动的速度为v＝，可得经过A点从玻璃球内折射回空气的光在玻璃球内的传播时间为t＝＝3×10－9 s，故C错误；只要入射角和折射角不变，路程s就不变，时间也不变，故D错误．] [B组　创新应用练] 9．(多选)(2024·广东模拟预测)如图所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，其中ABCD为正方形，截面的AC边是以B为圆心、以正方形边长为半径的四分之一圆弧．一束复色光从B点在纸面内射向圆弧，从元件射出时分成a、b两束单色光．若a、b均能在CD边发生全反射，材料对a光的折射率为na，对b光的折射率为nb，则下列说法正确的是(　　) A．若a光是绿光，则b光可能是紫光 B．a、b在CD边上的入射点上移，a光先消失 C．a光在材料中的速度大于b光在材料中的速度 D．CD边上a、b两光能射出部分长度的比值为 解析：BD　[根据题图可知，两单色光在CD边上的入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，根据折射定律可知a光的折射率大，若a光是绿光，则b光不可能是紫光，故A错误；由于a光的折射率大，则在材料中的速度小，发生全发射的临界角小，入射点上移，a光先消失，故B正确，C错误；根据sin C＝，有sin Ca＝，sin Cb＝，设CD＝L，发生全发射时根据数学知识有tan Ca＝，tan Cb＝，可得CD边上a、b两光能射出部分的长度的比值为＝，故D正确．] 10．(多选)(2024·湖南长郡中学模拟)冰雕展上有一块边长为1 m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为OO′，在O′处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰块的折射率为1.3，下列说法正确的是(　　) A．光在冰块中发生全反射的临界角为C，可知sin C> B．由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时全部能从侧面射出 C．由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出 D．从冰块正上方沿OO′方向观察，点光源的视深是 m 解析：ACD　[由临界角与折射率的关系可知sin C＝＝＝>，A正确；如图甲所示， 甲 在直角三角形ABO′中，由几何关系有BO′＝ m＝ m，AO′＝＝ m，则有sin α＝＝<＝sin C，所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出，C正确；根据上述有sin β＝＝＝>＝sin C，可知由灯直接发出照到冰块四个侧面上的光不能全部都从侧面射出，B错误；实际深度是H＝1 m，设视深为h，作出光路图如图乙所示， 乙 根据折射率定义式有n＝，结合几何关系有Htan θ＝htan α，由于θ与α很小，则有sin α≈tan α，sin θ≈tan θ，解得h＝ m，D正确．] 11．(多选)(2024·山东省模拟)某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖观察光的传播，俯视图如图所示．光线a沿半径方向入射玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x，已知玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R，折射率为，光在真空中的速度为c，不考虑反射光线，下列关于光线b的说法正确的是(　　 ) A．当x>R时，光不会经过内圆 B．当x＝R时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为45° C．当x＝R时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线平行 D．当x＝R时，光从内圆通过的时间为 解析：AD　[当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆， 根据几何关系得sin i＝，sin r＝，根据折射定律有n＝，代入解得x＝R，因此当x>R时，光不会经过内圆，故A正确；由上式解得i＝45°，r＝30°，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角小于45°，故B错误；当x＝R时，由几何分析可知，光线从外圆射出的方向不可能与图中入射光线平行，θ3≈2θ2，根据折射定律有＝＝，由于θ2角度较小，可以得到sin θ4＝2sin θ1＝，因此θ4＝45°，因此光从内圆通过的距离为L＝2Rcos θ4＝R，光从内圆通过的时间为，故C错误，D正确．] 12．(2024·贵州黔东南凯里一中三模)如图，某潜水员在海中潜水，处于距离海岸7 m海面下4 m的E点，潜水员观察岸上的竖直放置的标尺杆F，标尺杆F长6 m，潜水员最低能看到杆的一半刻度处．已知海面CD到海岸AB的高度为3 m，标尺杆F到岸边A点的距离为4 m. (1)海水的折射率为多少？ (2)若涨潮海面CD上升3 m与海岸AB平齐，潜水员相对海岸位置不变，则此时能看到的标尺杆长度为多少？ 解析：(1)未涨潮时最低可以观察到的位置如图甲 由图中几何关系可得sin α＝，sin β＝， 所以n＝＝. (2)涨潮后最低观察到的位置如图乙 由几何知识可以得出sin α′＝，＝n， sin β′＝， 由几何知识得tan β′＝2，tan β′＝， 可以观察的最大长度为L＝6－y＝(6－) m. 答案：(1)　(2)(6－) m 13．(2024·湖南省模拟)如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为2h，缸底面圆心处有一单色点光源S，缸中装有某种液体，深度为h，O点为液面的圆心，OS垂直于水平面．用面积为πh2的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出．若在上述黑纸片上，以O为圆心剪出一个面积为πh2的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？ 解析：用面积为S1＝πh2的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源S发出的光线射到黑纸片的边缘处恰好发生全反射，临界角为C，光路图如图甲所示． S1＝πr＝πh2， 由几何关系得tan C＝， 由全反射知识有sin C＝， 解得n＝， 剪出一个面积为S2＝πh2圆孔后，设透光部分的半径为r2，射出光线的最大入射角为i，对应的折射角为θ，光路图如图乙所示． S2＝πr＝πh2，解得r2＝h， 由几何关系得tan i＝， 根据折射定律有n＝， 缸口的最小半径为r3＝r2＋htan θ， 缸口的最小面积为S3＝πr， 解得S3＝πh2. 答案：πh2 学科网（北京）股份有限公司 $$