专题14 光、电磁波、相对论-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备训练册（word课时作业）

专题十四　光、电磁波、相对论 1．(2024·山东卷)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹．若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是(　C　) A．滚珠b、c均合格 B．滚珠b、c均不合格 C．滚珠b合格，滚珠c不合格 D．滚珠b不合格，滚珠c合格 解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格，C正确． 2．(2024·江苏卷)现有一光线以相同的入射角θ，打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线如图所示(β1<β2)，已知折射率随浓度增大而变大．则(　A　) A．甲折射率大 B．甲浓度小 C．甲速度大 D．甲临界角大 解析：入射角相同，由于β1<β2，根据折射定律可知n甲>n乙，故甲浓度大；根据v＝，可知光线在甲中的传播速度较小，由sin C＝可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小．故选A. 3．(2024·新课标卷)三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖．不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光．现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是(　A　) A．蓝光光子的能量大于红光光子的能量 B．蓝光光子的动量小于红光光子的动量 C．在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度 D．蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率 解析：蓝光频率大于红光频率，E＝hν，ν越大，E越大，可知蓝光光子的能量大于红光光子的能量，A正确；光子动量p＝＝，ν越大，p越大，可知蓝光光子的动量大于红光光子的动量，B错误；同一介质对蓝光的折射率大于对红光的折射率，根据v＝可知，在玻璃中传播时，蓝光的速度小于红光的速度，C错误；光从真空进入介质，频率不变，D错误． 4．(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(　D　) 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：立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，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I＝I0cos2θ可知将手机屏幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮．故选D. 5．(多选)(2024·广西卷)如图，S为单色光源，S发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上．从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，由此形成了两个相干光源．设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，单色光波长为λ.下列说法正确的是(　AD　) A．光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为λ B．光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为λ C．若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为nλ D．若将整套装置完全浸入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，则该液体的折射率为λ 解析：根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a，根据条纹间距公式可知Δx＝λ＝λ，故A正确，B错误；若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据λf＝c，v＝λ1f＝，其中c为在真空中的光速，则λ1＝，故C错误；若将整套装置完全没入某种透明溶液中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx，根据条纹间距公式有Δx＝λ2，可得λ2＝，结合C选项的分析可知λ2＝＝，所以n＝λ，故D正确．故选AD. 6．(多选)(2024·甘肃卷)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ＝30° 时，反射光b和折射光c刚好垂直．下列说法正确的是(　ABC　) A．该材料对红光的折射率为 B．若θ＝45°，光线c消失 C．若入射光a变为白光，光线b为白光 D．若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 解析：根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60°，故折射率为n＝＝，故A正确；设临界角为C，得sin C＝＝<，故C<45°，故若θ＝45°，会发生全反射，光线c消失，故B正确；由于光线b为反射光线，反射角等于入射角，故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误．故选ABC. 7．(多选)(2024·湖南卷)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(　BC　) 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：S与S关于平面镜所成的像将作为两光源或双缝，在光屏上出现干涉条纹，如图所示．设S与S关于平面镜所成的像间的距离为d，平面镜意外倾斜了某微小角度θ后，向左略微平移平面镜，像从S0移动到S1，S与像间的距离d变小，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知Δx变大，A错误；向右略微平移平面镜，像从S0移动到S2，S与像间距离d变大，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知Δx变小，B正确；若θ＝0°，向左或向右略微平移平面镜，S与像间距离d都不会发生变化，条纹间距始终不变，C正确，D错误． 8．(多选)(2024·浙江卷)在如图所示的直角坐标系中，xOz平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外，图中未画出).在介质Ⅰ中的P(0，4λ)处有一点波源，产生波长为λ、速度为v的波．波传到介质Ⅱ中，其速度为v，图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R和S点，此时波源也恰好位于波峰．M为O、R连线的中点，入射波与反射波在O点相干加强，则(　BD　) A．介质Ⅱ中波的频率为 B．S点的坐标为(0，－λ) C．入射波与反射波在M点相干减弱 D．折射角α的正弦值sin α＝ 解析：波在介质Ⅰ中传播时，波的频率f＝，波由介质Ⅰ进入介质Ⅱ频率不变，故介质Ⅱ中波的频率为，A错误；图示时刻S点位于波峰时，P点也恰好位于波峰，OP＝4λ，故此时O点也位于波峰，则OS＝λ2＝＝λ，故S点的坐标为(0，－λ)，B正确；由于S位于波峰，且波传到介质Ⅱ中，其速度为v，图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R和S点，则R也为波峰，故P到R比P到O多一个波峰，则PR＝5λ，OR＝3λ，由于|MO－PM|≠2n·或(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，故M点不是减弱点，C错误；由C项分析知PR＝5λ，设入射角为i，由几何关系得sin i＝，由折射定律得n1sin i＝n2sin α，其中n1＝、n2＝，联立解得sin α＝，D正确． 9．(2024·山东卷)某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG＝30°.横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出．已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5. (1)求sin θ； (2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围． 解析：(1)设光在三棱镜中的折射角为α，则根据折射定律有n＝ 根据几何关系可得α＝30° 代入数据解得sin θ＝0.75. (2)作出单色光线第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图，则由几何关系可知FE上从P点到E点以θ角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有sin C＝ 设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有l＝R sin C 又xPE＝ 联立解得xPE＝R 故光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为. 答案：(1)0.75　(2) 10．一玻璃柱的折射率n＝，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示．截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射．入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射．求此时h与R的比值． 解析：如图，画出光路图 可知＝n＝ 设临界角为C，得sin C＝＝，cos C＝ 根据α＝β＋C可得＝ 解得tan β＝ 故可得sin β＝ 故可知＝sin α＝sin β＝. 答案： 学科网（北京）股份有限公司 $$