2026届高三物理二轮复习跟踪训练 第14讲 光学、电磁波

第14讲 光学、电磁波 跟踪训练 基础练 1、 选择题: 1.(2025·河北廊坊一模)片片雪花洋洋洒洒从天而降,摄影师透过微距镜头,将雪花美丽而梦幻的瞬间留存下来。如图所示,利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像,图像中有一种彩色雪花,该雪花内部有一夹着空气的薄冰层,使其呈彩色花纹。下列情景中与雪花呈彩色花纹原理相同的是(　　) A.利用光导纤维传递信息 B.阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹 C.观看3D电影 D.泊松亮斑 2.(2025·河南卷,2)折射率为的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线从顶点入射,光线与竖直方向的夹角为45°,如图所示。该光线从圆柱内射出时,与竖直方向的夹角为(不考虑光线在圆柱内的反射)(　　) A.0° B.15° C.30° D.45° 3. (2025·江苏扬州中学阶段检测)某同学使用不同波长的单色光a、b进行双缝干涉实验,观察到实验现象,分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是(　　) A.a的波长小于b的波长 B.a的频率大于b的频率 C.利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉原理 D.用a照射单缝有明显的衍射现象,则b通过同一单缝一定会观察到明显的衍射现象 4.(2025·山东泰安高三期末)利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率。如图所示,用一束单色光照射单缝S0,当双缝与屏之间的介质为空气时,荧光屏上的干涉条纹间距为0.68 mm,已知该单色光在空气中的折射率n=1。当介质换为待测液体时,干涉条纹间距变为0.50 mm,则待测液体的折射率为(　　) A.1.50 B.1.40 C.1.30 D.1.36 5.(2025·浙江金华模拟)如图所示,一束包含a、b两种单色光的细光束从空气中A点水平射入球状透明均匀介质,a、b光分别从C、D两点直接射出介质。已知光在A点处入射角为60°,a光偏向角(出射光线与入射光线的夹角)为30°,CD弧所对的圆心角为10°,则(　　) A.在透明介质中a光的速度小 B.介质对a光的折射率na= C.b光的偏向角为40° D.改变入射角,b光第一次由介质射向空气时有可能发生全反射 6. (2025·四川绵阳模拟预测)如图所示,一足够高的长方体玻璃砖abcd和光屏P均竖直放置在水平地面上。用激光笔从ad侧面O点以60°入射角照射,激光射到屏上A点,移走玻璃砖,激光射到屏上B点(图上未标出A、B),A、B两点之间距离为l。已知玻璃砖折射率为,不考虑光的反射。则长方体玻璃砖厚度为(　　) A.l B.l C.l D.l ７.(2025·山东卷,3)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行光沿OO'轴方向入射在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°的过程中,关于光屏上的干涉条纹,下列说法正确的是(　　) A.条纹间距不变,亮度减小 B.条纹间距增大,亮度不变 C.条纹间距减小,亮度减小 D.条纹间距不变,亮度增大 ８.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 提能增分练 一．选择题: 9.(2025·江苏模拟预测)一横截面为半圆形的柱状玻璃砖MNP对称放在直角坐标系的第一、四象限,两束平行于x轴且与x轴等距离的单色光a、b,从空气中垂直y轴射入玻璃砖中,在圆弧面上发生反射和折射的光路如图所示。由此可知(　　) A.玻璃砖对a光的折射率比b光的小 B.在真空中a光的传播速度比b光小 C.a光在玻璃砖内的波长比在空气中的小 D.将a光向上平移,a光也可能直接从玻璃砖中透射出来 10.(多选)(2024·甘肃卷,10)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(　　) 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 二．计算题: 11.(2025·甘肃卷,13)已知一圆台容器,高H=15 cm,上口半径R=13 cm,容器底部中心有一质点,未装入水时,人眼从容器边缘无法观测到该质点,装入某种液体后,恰好可以看到,此时液面高度h=12 cm,人眼观测角度α满足sin α=,人眼到容器入射处距离为5 cm。光在真空中的传播速度c=3×108 m/s,求: (1)该液体的折射率; (2)光从底部质点反射至人眼全过程的时间。 12.(2025·云南卷,13)用光学显微镜观察样品时,显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源,为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射,可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充,如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5,盖玻片厚度d=2.0 mm,盖玻片与物镜的间距h=0.20 mm,不考虑光在盖玻片中的多次反射,已知真空中光速c=3.0×108 m/s,π=3.14。 (1)求未滴油时,O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字); (2)滴油前后,光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2,求t2-t1(结果保留2位有效数字)。 培优练 1． 计算题: 13.(2025·山东卷)由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示。器件下表面圆弧以O点为圆心,上表面圆弧以O'点为圆心,两圆弧的半径及O、O'两点间距离均为R,点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与OO'平行,到OO'的距离均为R。 (1)B点与OO'的距离为R,单色光线从B点平行于OO'射入介质,射出后恰好经过O'点,求介质对该单色光的折射率n; (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质,并垂直CH射出。出射点在GE的延长线上,E点在OO'上,O'、E两点间的距离为R,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时间t。 参考答案： 1.答案　B解析　利用光导纤维传递信息,实现光纤通信,是全反射现象,原理与该现象不相同,A错误;阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉,原理与该现象相同,B正确;电影院放映3D影片,佩戴立体眼镜,形成立体效果,是光的偏振,原理与该现象不相同,C错误;泊松亮斑是光的衍射,原理与该现象不相同,D错误。 2.答案　B解析　由折射定律可知光线射入圆柱时的折射角r满足sin r=,解得r=30°,光路图如图所示,由几何知识可知,该光线从圆柱中射出时的折射角r'=45°,则出射光线与竖直方向的夹角α=2×30°-45°=15°,B正确。 3.答案　C解析　由题图甲、乙可知a光的相邻条纹间距较大,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ,可知λb<λa,故A错误;由c=λν和λb<λa知,νb>νa,故B错误;利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉原理,故C正确;因λb<λa,用a照射单缝有明显的衍射现象,则b通过同一单缝不一定会观察到明显的衍射现象,故D错误。 4.答案　D解析　设光在真空中的波长为λ0,则光在介质中的波长与折射率的关系为λ=,光在空气中的双缝干涉条纹间距为Δx空气=·,同理Δx液体=·,则=,解得n液体=1.36,故D正确。 5.答案　C解析　由题图可知b光折射角小,折射率大,由v=可知b光速度小,A错误;如图所示,作出a光传播的光路图,偏向角α=30°,可得β=45°,介质对a光的折射率na==,B错误;由几何关系可知∠AOC=90°,又∠COD=10°,结合几何关系可得b光偏向角为40°,C正确;进入介质的折射角等于射出介质的入射角,所以改变入射角时,只要光线能射入介质,就一定有光线射出,D错误。 6.答案　C解析　光线的传播路径如图所示,根据折射定律有n=,解得α=30°,光线经矩形玻璃砖折射后与原光路平行,可知ABCD为平行四边形,∠COD=∠DCO=30°,△ODC为等腰三角形,由几何关系可知,OD=CD=AB=l,则d=ODcos 30°=l,故C正确。 7.答案　A解析　初始时P2与P1的透振方向平行,则光屏上的干涉条纹亮度最大,P2绕OO'轴转动90°的过程中,亮度逐渐减小,B、D错误;转动P2不会影响光的波长λ、双缝间距d和光屏到双缝的距离l,由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,条纹间距不变,A正确,C错误。 8.答案　B解析　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。 9.答案　C解析　根据题图可知,a光发生了全反射,b光没有发生全反射,根据几何关系可知,题图中两光的入射角相等,则a光的临界角小于b光的临界角,根据n=可知,玻璃砖对a光的折射率比b光的大,故A错误;光在真空中的传播速度均为c,即在真空中a光的传播速度与b光相等,故B错误;根据折射率与光速、波长关系有n==,a光折射率大于1,可知,a光在玻璃砖内的波长比在空气中的小,故C正确;将a光向上平移,根据几何关系可知,入射角增大,即入射角仍然大于临界角,可知,将a光向上平移,a光不能直接从玻璃砖中透射出来,故D错误。 10.答案　ABC解析　如图所示,根据几何关系可知,当入射角θ=30°时,折射角β=90°-θ=60°,根据光路可逆和折射定律可得n==,A正确;根据全反射临界角公式可知sin C==,由于sin 45°=>,则45°>C,因此θ=45°时,光在O点发生全反射,光线c消失,B正确;光在界面处发生反射时,不改变光的颜色,则入射光的颜色与反射光的颜色相同,C正确;若入射光a变为紫色,则折射角β增大,反射角不变,根据几何关系可知,光线b和c的夹角将小于90°,D错误。 11.答案　(1)　(2)1×10-9 s 解析　 (1)根据题意,画出光路图,如图所示 由几何关系可得sin i= O'B=H-h=3 cm 则有O'A=4 cm,AB=5 cm 则sin r=== 由折射定律可得该液体的折射率为n==。 (2)根据题意,由图可知,光在空气中传播的距离为s1=10 cm 光在液体中传播的距离为s2=OB==15 cm 光在液体中传播的速度为v== 则光从底部质点反射至人眼全过程的时间 t=+= s+ s=1×10-9 s。 12.答案　(1)1.0×10-5 m2　(2)3.3×10-13 s 解析　(1)未滴油时,画出O点发出的光在盖玻片的上表面恰好发生全反射时的光路图如图,由光路图可知,透光区域为圆形 设透光圆的半径为r,则有sin C= 由全反射临界角公式得sin C== 联立解得r=d 未滴油时,O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为S=πr2=1.0×10-5 m2。 (2)滴油前后,光从O点传播到物镜的最短路径为从O点竖直向上射出的光线的路径,又光在油中传播速度v= 光从O点传播到物镜的最短时间之差t2-t1=- 联立解得t2-t1=3.3×10-13 s。 13.答案　(1)　(2) 解析　(1)单色光线从B点射入介质,射出后恰好经过O',则单色光线经过B点进入介质后沿BO'传播,作出光路图如图甲所示, 由几何关系可知单色光线在B点的入射角i的正弦值为sin i=sin∠BON== 则i=60° 折射角r满足i=2r,则r=30° 由折射定律可知介质对该单色光的折射率为n==。 (2)由几何关系可知单色光入射到介质上表面的入射角满足sin r'=,又sin r'>sin C临==,则单色光在介质上表面发生全反射,结合几何关系可作出其光路如图乙所示, 则单色光在介质中传播的距离为s=2×=R 由v=可知单色光在介质中的传播速度为v= 该光在介质中的传播时间为t==。 学科网（北京）股份有限公司 $