十四、光学 电磁波-【步步高·考前三个月】2025年高考物理复习讲义课件（苏京）（课件PPT+word教案）

经典重现　考题再现 十四、光学　电磁波 1.(2024·黑吉辽·4)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是 A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 1 2 3 4 5 6 7 8 9 √ 11 10 1 2 3 4 5 6 由干涉条纹间距Δx=λ可知，换用更粗的头发 丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间 距Δx变小，故A正确； 换用红色激光照双缝，波长λ变大，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故B错误； 增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故C错误； 减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D错误。 7 8 9 11 10 2.(2023·江苏卷·5)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 由n1sin θ上=n2sin θ下可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入光密介质的光路如图所示，随着折射率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确。 3.(2021·江苏卷·7)某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好 消失，该材料的折射率为 A.1.2 B.1.4 C.1.6 D.1.8 1 2 3 4 5 6 √ 7 8 9 11 10 1 2 3 4 5 6 画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示， 全反射的条件sin θ=， 由几何关系知sin θ=， 联立解得n=1.2， 故A正确，B、C、D错误。 7 8 9 11 10 1 2 3 4 5 6 4.(2023·福建卷·3)如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水。水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是 A.减弱激光强度 B.提升瓶内液面高度 C.改用折射率更小的液体 D.增大激光器与小孔之间的水平距离 √ 7 8 9 11 10 若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光 在液体内发生全反射现象，根据n=，可知应 该增大液体的折射率或增大激光束的入射角，若 改用折射率更小的液体，全反射临界角变大，更不容易发生全反射，故C错误； 增大激光器与小孔之间的水平距离不能改变液体的折射率或激光束的入射角，现象不会改变，故D错误； 减弱激光的强度，激光束的入射角、液体的折射率均不会改变，故A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 提升瓶内液面的高度，会造成开口处压强增大，水流的速度增大，水流得更远，激光束的入射角增大，有助于光束更好的沿液流传播，故B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 5.(2022·辽宁卷·5)完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是 A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大 B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小 C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一 定发生全反射 D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 √ 1 2 3 4 5 6 光的频率是由光源决定的，与介质无关， 故此单色光从空气进入水球频率不变，A、 B错误； 由题图可看出光线1入射到水球的入射角小 于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线进入水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有=，则可得出光线2进入气泡的入射角大于光线1进入气泡的入射角，故若光线1在M处发生全反射，则光线2在N处一定发生全反射，若光线2在N处发生全反射，光线1在M处不一定发生全反射，C正确，D错误。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 6.(2023·湖北卷·6)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出 部分的长度为 A.d B.d C.d D.d 7 8 9 √ 11 10 6 1 2 3 4 5 设光线在OQ界面的入射角为α，折射角为β，由 几何关系可知α=30°，则由折射定律得n== ，光线射出OQ界面的临界条件为恰好发生全 反射，光路图如图所示，其中CS⊥OQ，光线在A、B两点发生全反射，由全反射规律sin C==可得，全反射的临界角为45°，AB之间有光线射出，由几何关系可知AB=2AC=2CS=OS=d，故选C。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 7 8 9 7.(2020·浙江1月选考·8)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，则 A.LC回路的周期为0.02 s B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大 D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 11 10 √ 6 1 2 3 4 5 7 8 9 以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电容器上极板电荷量随时间变化的图像如图所示： t=0.02 s时电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，根据图像可知周期为T=0.04 s，故A错误； 根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误； 11 10 6 1 2 3 4 5 7 8 9 1.01 s时，经过25T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。 11 10 6 1 2 3 4 5 8.(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是 7 8 9 11 10 √ 6 1 2 3 4 5 从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx=2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时此处为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在题图中沿x轴方向相邻亮条纹(或暗条纹)中央间距变大，则从左向右薄膜的厚度变化率逐渐变小，厚度不是均匀变化的，故选D。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 9.(2020·浙江1月选考·12)如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍(0<k<1)。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1-k2)倍，则该材料折射率至少为 7 8 9 11 10 A. B. C.1.5 D.2 √ 6 1 2 3 4 5 设入射光能量为E，如果光能够折射进入材料，则一部分能量发生反射(kE)，一部分能量进入该材料。根据题意，最终进入材料的能量为(1-k2)E，说明光只经过两次界面的反射与折射，第三次发生全反射，画出光路图如图所示 则有n=，n==， 联立可得sin α=cos α， 解得sin α=，则有n==，故选A。 7 8 9 11 10 6 1 2 3 4 5 10.(2022·江苏卷·12)如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角θ从空气射入平静水面，反射光线与折射 光线垂直，求： (1)水的折射率n； 7 8 9 10 11 答案　tan θ　 6 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 设折射角为γ，根据几何关系可得 γ=90°-θ 根据折射定律可得n= 联立可得n=tan θ 6 1 2 3 4 5 (2)两条折射光线之间的距离d。 7 8 9 10 11 答案　Dtan θ 如图所示 根据几何关系可得 d=Dtan θ。 6 1 2 3 4 5 11.(2022·湖北卷·14)如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n=，求： (1)tan θ的值； 7 8 9 11 10 答案　　 25 由平抛运动的规律可知d=v0t d=gt2，tan θ= 联立解得tan θ= 6 1 2 3 4 5 7 8 9 11 10 26 6 1 2 3 4 5 (2)B位置到水面的距离H。 7 8 9 11 10 答案　 27 因tan θ=，可知θ=53°，设从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为90°-θ=37°， 则由折射定律可知n= 解得α=53° 由几何关系可知Htan 37°+dtan 53°=d 解得H=。 6 1 2 3 4 5 7 8 9 11 10 28 $$ 十四、光学　电磁波 1.(2024·黑吉辽·4)某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是(　　) A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 答案　A 解析　由干涉条纹间距Δx=λ可知，换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距Δx变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长λ变大，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距Δx变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距Δx，故D错误。 2.(2023·江苏卷·5)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(　　) 答案　A 解析　由n1sin θ上=n2sin θ下可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入光密介质的光路如图所示，随着折射率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确。 3.(2021·江苏卷·7)某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为(　　) A.1.2 B.1.4 C.1.6 D.1.8 答案　A 解析　画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示， 全反射的条件sin θ=， 由几何关系知sin θ=， 联立解得n=1.2， 故A正确，B、C、D错误。 4.(2023·福建卷·3)如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水。水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是(　　) A.减弱激光强度 B.提升瓶内液面高度 C.改用折射率更小的液体 D.增大激光器与小孔之间的水平距离 答案　B 解析　若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光在液体内发生全反射现象，根据n=，可知应该增大液体的折射率或增大激光束的入射角，若改用折射率更小的液体，全反射临界角变大，更不容易发生全反射，故C错误；增大激光器与小孔之间的水平距离不能改变液体的折射率或激光束的入射角，现象不会改变，故D错误；减弱激光的强度，激光束的入射角、液体的折射率均不会改变，故A错误；提升瓶内液面的高度，会造成开口处压强增大，水流的速度增大，水流得更远，激光束的入射角增大，有助于光束更好的沿液流传播，故B正确。 5.(2022·辽宁卷·5)完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是(　　) A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大 B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小 C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射 D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射 答案　C 解析　光的频率是由光源决定的，与介质无关，故此单色光从空气进入水球频率不变，A、B错误；由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线进入水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系有=，则可得出光线2进入气泡的入射角大于光线1进入气泡的入射角，故若光线1在M处发生全反射，则光线2在N处一定发生全反射，若光线2在N处发生全反射，光线1在M处不一定发生全反射，C正确，D错误。 6.(2023·湖北卷·6)如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为(　　) A.d B.d C.d D.d 答案　C 解析　设光线在OQ界面的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α=30°，则由折射定律得n==，光线射出OQ界面的临界条件为恰好发生全反射，光路图如图所示，其中CS⊥OQ，光线在A、B两点发生全反射，由全反射规律sin C==可得，全反射的临界角为45°，AB之间有光线射出，由几何关系可知AB=2AC=2CS=OS=d，故选C。 7.(2020·浙江1月选考·8)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，则(　　) A.LC回路的周期为0.02 s B.LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C.t=1.01 s时线圈中磁场能最大 D.t=1.01 s时回路中电流沿顺时针方向 答案　C 解析　以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电容器上极板电荷量随时间变化的图像如图所示： t=0.02 s时电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，根据图像可知周期为T=0.04 s，故A错误；根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；1.01 s时，经过25T，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电场能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。 8.(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是(　　) 答案　D 解析　从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx=2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时此处为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在题图中沿x轴方向相邻亮条纹(或暗条纹)中央间距变大，则从左向右薄膜的厚度变化率逐渐变小，厚度不是均匀变化的，故选D。 9.(2020·浙江1月选考·12)如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k倍(0<k<1)。若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1-k2)倍，则该材料折射率至少为(　　) A. B. C.1.5 D.2 答案　A 解析　设入射光能量为E，如果光能够折射进入材料，则一部分能量发生反射(kE)，一部分能量进入该材料。根据题意，最终进入材料的能量为(1-k2)E，说明光只经过两次界面的反射与折射，第三次发生全反射，画出光路图如图所示 则有n=，n==，联立可得sin α=cos α，解得sin α=，则有n==，故选A。 10.(8分)(2022·江苏卷·12)如图所示，两条距离为D的平行光线，以入射角θ从空气射入平静水面，反射光线与折射光线垂直，求： (1)(4分)水的折射率n； (2)(4分)两条折射光线之间的距离d。 答案　(1)tan θ　(2)Dtan θ 解析　(1)设折射角为γ，根据几何关系可得 γ=90°-θ 根据折射定律可得n= 联立可得n=tan θ (2)如图所示 根据几何关系可得 d=Dtan θ。 11.(11分)(2022·湖北卷·14)如图所示，水族馆训练员在训练海豚时，将一发光小球高举在水面上方的A位置，海豚的眼睛在B位置，A位置和B位置的水平距离为d，A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出，入水点在B位置的正上方，入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置，折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率n=，求： (1)(5分)tan θ的值； (2)(6分)B位置到水面的距离H。 答案　(1)　(2) 解析　(1)由平抛运动的规律可知d=v0t d=gt2，tan θ= 联立解得tan θ= (2)因tan θ=，可知θ=53°，设从A点射到水面的光线的入射角为α，折射角为90°-θ=37°， 则由折射定律可知n= 解得α=53° 由几何关系可知Htan 37°+dtan 53°=d 解得H=。 学科网（北京）股份有限公司 $$