高三物理精準(zhǔn)提升專練22光電磁波含答案

這是一份高三物理精準(zhǔn)提升專練22光電磁波含答案，共8頁(yè)。試卷主要包含了0×108 m/s)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
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1.應(yīng)用① 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合考查
例1．(2021?湖北卷?5)如圖所示，由波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光組成的一束復(fù)色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長(zhǎng)為λ1和λ2的光形成的距離O點(diǎn)最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則( )
A．λ1＜λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
B．λ1＜λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
C．λ1＞λ2，N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
D．λ1＞λ2，M是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置
例2．(2020?山東卷?9)截面為等腰直角三角形的三棱鏡如圖甲所示。DE為嵌在三棱鏡內(nèi)部緊貼BB'C'C面的線狀單色可見(jiàn)光光源，DE與三棱鏡的ABC面垂直，D位于線段BC的中點(diǎn)。圖乙為圖甲中ABC面的正視圖。三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為2，只考慮由DE直接射向側(cè)面AA'CC的光線。下列說(shuō)法正確的是( )
A．光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq \f(1,2)
B．光從AA'C'C面出射的區(qū)域占該側(cè)面總面積的eq \f(2,3)
C．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將增大
D．若DE發(fā)出的單色光頻率變小，AA'C'C面有光出射的區(qū)域面積將減小
2.應(yīng)用② 電磁波與光學(xué)或機(jī)械波綜合考查
例3．(2021?福建卷?5)以聲波作為信息載體的水聲通信是水下長(zhǎng)距離通信的主要手段。2020年11月10日，中國(guó)載人潛水器“奮斗者”號(hào)創(chuàng)造了10909米深潛紀(jì)錄。此次深潛作業(yè)利用了水聲通信和電磁通信等多種通信方式進(jìn)行指令傳輸或數(shù)據(jù)交換，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A．“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”通信的信息載體屬于橫波
B．“奮斗者”號(hào)與“滄?！碧?hào)通信的信息載體屬于橫波
C．“探索一號(hào)”與通信衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信可以通過(guò)機(jī)械波實(shí)現(xiàn)
對(duì)點(diǎn)速練
D．“探索一號(hào)”與“探索二號(hào)”的通信過(guò)程也是能量傳播的過(guò)程
1．下列說(shuō)法中正確的是( )
A．白光通過(guò)三棱鏡后呈現(xiàn)彩色光帶是光的全反射現(xiàn)象
B．用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用了光的干涉
C．門鏡可以擴(kuò)大視野是利用了光的干涉現(xiàn)象
D．照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜，以增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，是利用了光的衍射現(xiàn)象
2．下面是四種與光有關(guān)的事實(shí)：①白光通過(guò)棱鏡在屏上呈現(xiàn)彩色；②雨后的天空出現(xiàn)彩虹；③肥皂泡的表面呈現(xiàn)彩色；④白光通過(guò)雙縫在光屏上呈現(xiàn)彩色條紋。其中與光的干涉有關(guān)的是( )
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
3．(多選)下列說(shuō)法正確的是( )
A．根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論可判斷物體的質(zhì)量與物體運(yùn)動(dòng)快慢無(wú)關(guān)
B．在電磁波接收過(guò)程中，使聲音信號(hào)或圖像信號(hào)從音頻電流中還原出來(lái)的過(guò)程叫調(diào)制
C．偏振光的振動(dòng)方向與偏振片的偏振化方向(也稱透振方向)的夾角從0°增大到90°的過(guò)程中，透過(guò)的光的強(qiáng)度越來(lái)越弱
D．赫茲在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時(shí)，在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使導(dǎo)線環(huán)的空隙中產(chǎn)生火花，由此證實(shí)了電磁波的存在
4．(多選)下列說(shuō)法正確的是( )
A．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象
B．在同一種介質(zhì)中，不同頻率的聲波的傳播速度不同
C．黃光的雙縫干涉條紋間距可能小于藍(lán)光雙縫干涉條紋間距
D．做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振幅無(wú)關(guān)
5．(多選)如圖甲，可以用來(lái)測(cè)定半圓柱形玻璃磚的折射率n，O是圓心，MN是法線。一束單色光線以入射角i＝30°由玻璃磚內(nèi)部射向O點(diǎn)，折射角為r，當(dāng)入射角增大到也為r時(shí)，恰好無(wú)光線從玻璃磚的上表面射出。讓該單色光分別通過(guò)寬度不同的單縫a、b后，得到圖乙所示的衍射圖樣(光在真空中的傳播速度為c)。則下列說(shuō)法正確的是( )
A．此光在玻璃磚中的全反射臨界角為60°
B．玻璃磚的折射率n＝eq \r(2)
C．此光在玻璃磚中的傳播速度v＝eq \f(\r(2),2)c
D．單縫b寬度較大
6．(多選)如圖所示，在透明均勻介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡，一束包含a、b兩種單色光的細(xì)光束從介質(zhì)射入氣泡，A為入射點(diǎn)，之后a、b光分別從C點(diǎn)、D點(diǎn)射向介質(zhì)。已知光束在A點(diǎn)的入射角i＝30°，a光經(jīng)過(guò)氣泡的偏向角θ＝45°，CD弧所對(duì)圓心角為3°，則下列說(shuō)法中正確的是( )
A．b光經(jīng)過(guò)氣泡的偏向角為42°
B．介質(zhì)對(duì)a光的折射率大于eq \r(3)
C．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率
D．b光從該介質(zhì)射向空氣的全反射臨界角的正弦值為eq \f(1,2sin 51°)
7．(多選)以下關(guān)于光學(xué)知識(shí)的敘述中，正確的是( )
A．甲圖是著名的泊松亮斑圖案，這是光波的衍射現(xiàn)象
B．乙圖中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的
C．丙圖的照相機(jī)鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的偏振原理
D．丁圖是醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡，其核心部件光導(dǎo)纖維能傳輸光像信號(hào)，是利用光的全反射
8．(多選)一束光從空氣射向折射率n＝eq \r(2)的某種玻璃的表面，如圖所示，i代表入射角，則( )
A．當(dāng)入射角i＝30°時(shí)，折射角r＝45°
B．無(wú)論入射角i為多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45°
C．欲使折射角r＝30°，應(yīng)以i＝45°的角度入射
D．當(dāng)入射角i＝arctan eq \r(2)時(shí)，反射光線跟折射光線恰好互相垂直
9．一半圓柱形透明體橫截面如圖所示，O為截面的圓心，半徑R＝eq \r(3) cm, 折射率n＝eq \r(3)。一束光線在橫截面內(nèi)從AOB邊上的A點(diǎn)以60°的入射角射入透明體，求該光線在透明體中傳播的時(shí)間。(已知真空中的光速c＝3.0×108 m/s)
10．如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于AC邊射出。
(1)求棱鏡的折射率；
(2)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出。求此時(shí)AB邊上入射角的正弦。
參考答案
1.應(yīng)用① 幾何光學(xué)與物理光學(xué)的綜合考查
例1．【解析】由雙縫干涉條紋間距的公式Δx＝eq \f(l,d)λ，可知當(dāng)兩種色光通過(guò)同一雙縫干涉裝置時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1＞λ2，反射光經(jīng)過(guò)三棱鏡后分成兩束色光，由圖可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時(shí)，折射率越大的色光折射角越大，由于λ1＞λ2，則n1＜n2，所以N是波長(zhǎng)為λ1的光出射位置，故C正確，ABD錯(cuò)誤。
【答案】C
例2．【答案】AC
【解析】由題可知sin C＝eq \f(\r(2),2)，可知臨界角為45，因此從D點(diǎn)發(fā)出的光，豎直向上從M點(diǎn)射出的光線恰好是出射光線的邊緣，同時(shí)C點(diǎn)也恰好是出射光線的邊緣，如圖所示，因此光線只能從MC段射出，根據(jù)幾何關(guān)系可知，M恰好為AC的中點(diǎn)，因此在AA'C'C 平面上有一半的面積有光線射出，A正確，B錯(cuò)誤；由于頻率越高，折射率越大，當(dāng)光源發(fā)出的光的頻率變小，，折射率也會(huì)變小，導(dǎo)致臨界角會(huì)增大，這時(shí)M點(diǎn)上方也會(huì)有光線出射，因此出射光線區(qū)域的面積將增大，C正確，D錯(cuò)誤。
2.應(yīng)用② 電磁波與光學(xué)或機(jī)械波綜合考查
例3．【解析】由題知，“奮斗者”號(hào)與“探索一號(hào)”通信是通過(guò)水聲音通信，由下而上，故信息載體屬于縱波，故A錯(cuò)誤；由題知，“奮斗者”號(hào)與“滄?！碧?hào)通信是通過(guò)水聲音通信，由左向右，故信息載體屬于橫波，故B正確；因?yàn)樘罩袥](méi)有介質(zhì)，故機(jī)械波無(wú)法傳播，所以“探索一號(hào)”與通信衛(wèi)星的實(shí)時(shí)通信只能通過(guò)電磁通信來(lái)實(shí)現(xiàn)，故C錯(cuò)誤；在傳遞信息的過(guò)程也是傳遞能量的過(guò)程，故“探索一號(hào)”與“探索二號(hào)”的通信過(guò)程也是能量傳播的過(guò)程，故D正確。
【答案】BD
對(duì)點(diǎn)速練
1．【答案】B
【解析】白光通過(guò)三棱鏡后呈現(xiàn)彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用了光的干涉，選項(xiàng)B正確；門鏡可以擴(kuò)大視野是利用了光的折射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；照相機(jī)鏡頭表面涂上增透膜，以增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，是利用了光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
2．【答案】D
【解析】白光是復(fù)色光，而同一種玻璃對(duì)不同的單色光的折射率不同，故不同的單色光的入射角相同但經(jīng)玻璃折射后的出射角不同即發(fā)生了色散，故折射的結(jié)果與光的干涉無(wú)關(guān)；雨后天空中的彩虹是光的色散現(xiàn)象；肥皂泡在陽(yáng)光照耀下呈現(xiàn)彩色條紋，太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)肥皂泡內(nèi)外膜的反射后疊加，從而出現(xiàn)彩色條紋，這是光的干涉；白光通過(guò)雙縫在光屏上呈現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，綜上所述，D正確。
3．(多選)【答案】CD
【解析】根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論可知質(zhì)量m＝eq \f(m0,\r(1－\f(v2,c2)))，故A錯(cuò)誤；把聲音信號(hào)或圖像信號(hào)從音頻電流中還原出來(lái)的過(guò)程叫解調(diào)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C、D正確。
4．(多選)【答案】AC
【解析】干涉和衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，故A正確；聲波的傳播速度由介質(zhì)決定，所以在同種介質(zhì)中，不同頻率的波的傳播速度相同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Δx＝eq \f(L,d)λ，當(dāng)用同一裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，雙縫干涉條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，黃光的波長(zhǎng)比藍(lán)光長(zhǎng)，黃光的雙縫干涉條紋間距大于藍(lán)光雙縫干涉條紋間距，但是用不同裝置做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，黃光的雙縫干涉條紋間距可能小于藍(lán)光雙縫干涉條紋間距，故C正確；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量用振幅來(lái)反映，故D錯(cuò)誤。
5．(多選)【答案】BCD
【解析】根據(jù)折射定律有n＝eq \f(sin r,sin i)，由題知，玻璃磚的全反射臨界角等于r，根據(jù)sin r＝eq \f(1,n)，結(jié)合i＝30°，解得n＝eq \r(2)，r＝45°，A錯(cuò)誤，B正確；光在玻璃磚中的傳播速度為v＝eq \f(c,n)＝eq \f(\r(2),2)c，故C正確；由乙圖知，單色光通過(guò)單縫a后衍射現(xiàn)象比較顯著，所以單縫a寬度較小，則單縫b寬度較大，故D正確。
6．(多選)【答案】AD
【解析】光線在A點(diǎn)的入射角為i，折射角分別為ra、rb，作出光路圖，如圖，由a色光的偏向角為45°，而偏向角θa＝2(ra－i)，得ra＝52.5°，由幾何知識(shí)得：AC弧所對(duì)的圓心角為180°－2×52.5°＝75°，CD弧所對(duì)的圓心角為3°，則AD弧所對(duì)的圓心角為78°，故rb＝eq \f(180°－78°,2)＝51°，b色光的偏向角為θb＝2(rb－i)＝42°，故A正確；介質(zhì)對(duì)a色光的折射率na＝eq \f(sin ra,sin i)＝eq \f(sin 52.5°,sin 30°)