2019年高考物理 真題和模擬題分項匯編 專題17 光學 電磁波 相對論（含解析）

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1、專題17 光學 電磁波 相對論 1．（2019·北京卷）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣。下列關(guān)于P處放置的光學元件說法正確的是 A．甲對應單縫，乙對應雙縫 B．甲對應雙縫，乙對應單縫 C．都是單縫，甲對應的縫寬較大 D．都是雙縫，甲對應的雙縫間距較大 【答案】A 【解析】根據(jù)單縫衍射圖樣和雙縫干涉圖樣特點判斷。單縫衍射圖樣為中央亮條紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋，條紋間距相等，條紋寬度相等，結(jié)合圖甲，乙可知，甲對應單縫，乙對應雙縫，故A正確，BCD錯誤。 2．（2019·北京卷）光電管是一

2、種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形成光電流。表中給出了6次實驗的結(jié)果。 組 次 入射光子的能量/eV 相對光強 光電流大小/mA 逸出光電子的最大動能/eV 第 一 組 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 強 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第 二 組 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 強 27 40 55 2.9 2.9 2.9 由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是 A．兩組實驗采用了不同頻率的入射光 B．兩組實驗所用的金屬板材質(zhì)不同 C．若入射光子

3、的能量為5.0 eV，逸出光電子的最大動能為1.9 eV D．若入射光子的能量為5.0 eV，相對光強越強，光電流越大 【答案】B 【解析】由愛因斯坦質(zhì)能方程比較兩次實驗時的逸出功和光電流與光強的關(guān)系解題 由題表格中數(shù)據(jù)可知，兩組實驗所用的入射光的能量不同，由公式可知，兩組實驗中所用的入射光的頻率不同，故A正確；由愛因斯坦質(zhì)能方程可得：第一組實驗：，第二組實驗：，解得：，即兩種材料的逸出功相同也即材料相同，故B錯誤；由愛因斯坦質(zhì)能方程可得：，故C正確；由題表格中數(shù)據(jù)可知，入射光能量相同時，相對光越強，光電流越大，故D正確。 3．（2019·天津卷）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器

4、材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。 ①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度______。 A．選用兩光學表面間距大的玻璃磚 B．選用兩光學表面平行的玻璃磚 C．選用粗的大頭針完成實驗 D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些 ②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是______。 ③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于、點，再過、點作法線的垂線，垂足分別為、點，如圖所示，則玻璃的折射率______。（用圖中線段的字母表示）

5、【答案】①AD ②D ③ 【解析】①采用插針法測定光的折射率的時候，應選定光學表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會更加清晰，減小誤差，同時兩枚大頭針的距離盡量大一些，保證光線的直線度，因此AD正確，光學表面是否平行不影響該實驗的準確度，因此B錯誤，應選用細一點的大頭針因此C錯誤。 ②根據(jù)光的折射定律可知當選用平行的玻璃磚時出射光和入射光應是平行光，又因發(fā)生了折射因此出射光的出射點應相比入射光的延長線向左平移，因此D正確，ABC錯誤； ③由折射定律可知折射率，，，聯(lián)立解得。 4．（2019·江蘇卷）將兩支鉛筆并排放在一起，中間留一條狹縫，通過這條狹縫去看與其平行的日光燈，能觀察到彩色

6、條紋，這是由于光的 （選填“折射”“干涉”或“衍射”）．當縫的寬度 （選填“遠大于”或“接近”）光波的波長時，這種現(xiàn)象十分明顯。 【答案】衍射 接近 【解析】通過兩支鉛筆中間縫能看到彩色條紋，說明光繞過縫而到人的眼睛，所以這是由于光的衍射現(xiàn)象，由發(fā)生明顯衍射條件可知，當縫的寬度與光波的波長接近或比光波的波長少得多時能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。 5．（2019·新課標全國Ⅱ卷）某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光：調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}： （1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可__________

7、； A．將單縫向雙縫靠近 B．將屏向靠近雙縫的方向移動 C．將屏向遠離雙縫的方向移動 D．使用間距更小的雙縫 （2）若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ=_________； （3）某次測量時，選用的雙縫的間距為0．300 mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20 m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm。則所測單色光的波長為______________nm（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。 【答案】（1）B （2） （3）630 【解析】（1）由Δx= ，因Δx越小，目鏡中觀察得條紋數(shù)越多，故B符合題

8、意； （2）由，λ=； （3）λ==。 6．（2019·新課標全國Ⅰ卷）如圖，一艘帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率為。 （1）求桅桿到P點的水平距離； （2）船向左行駛一段距離后停止，調(diào)整由P點發(fā)出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45°時，從水面射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離。 【答案】（1）7 m （2） 【解析】（1）設(shè)光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x1，到P點的水平距離為x2；桅桿高度為h

9、1，P點處水深為h2：激光束在水中與豎直方向的夾角為θ。由幾何關(guān)系有 ① ② 由折射定律有 sin53°=nsinθ③ 設(shè)桅桿到P點的水平距離為x，則 x=x1+x2④ 聯(lián)立①②③④式并代入題給數(shù)據(jù)得 x=7 m⑤ （2）設(shè)激光束在水中與豎直方向的夾角為45°時，從水面出射的方向與豎直方向夾角為，由折射定律有 sin=nsin45°⑥ 設(shè)船向左行駛的距離為x'，此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為x'1，到P點的水平距離為x'2，則 ⑦ ⑧ ⑨ 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入題給數(shù)據(jù)得 x'=⑩ 7．（2019·新課標全國Ⅲ卷）如圖，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截

10、面，∠A=90°，∠B=30°。一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進入棱鏡，然后垂直于AC邊射出。 （1）求棱鏡的折射率； （2）保持AB邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出。求此時AB邊上入射角的正弦。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）光路圖及相關(guān)量如圖所示。光束在AB邊上折射，由折射定律得 ① 式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知 α+β=60°② 由幾何關(guān)系和反射定律得 ③ 聯(lián)立①②③式，并代入i=60°得 n=④ （2）設(shè)改變后的入射角為，折射角為，由折射定律得 =n⑤ 依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角

11、，且 sin=⑥ 由幾何關(guān)系得 =α'+30°⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為 sin=⑧ 8．（2019·江蘇卷）如圖所示，某L形透明材料的折射率n=2。現(xiàn)沿AB方向切去一角，AB與水平方向的夾角為θ。為使水平方向的光線射到AB面時不會射入空氣，求θ的最大值． 【答案】 【解析】要使光線不會射入空氣，即發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C，即有： 由幾何關(guān)系得： 聯(lián)立解得： 9．（2019·四川省成都市高三模擬）下列說法正確的是____。 A．變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場 B．電磁波和機械波都能傳遞能量和信息 C．紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的

12、傳播速度大于紫光的傳播速度 D．若在地球上接收到來自某遙遠星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠去 E．相同的單擺在地球緯度越高的地方，擺動的周期越大 【答案】ABD 【解析】根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場，故A正確；電磁波和機械波都能傳遞能量和信息，故B正確；紅光的頻率低于紫光的頻率，在真空中紅光的傳播速度等于紫光的傳播速度，都等于光速，故C錯誤；根據(jù)多普勒效應，若在地球上接收到來自某遙遠星球的光波的頻率變低，則可判斷該星球正在離我們遠去。故D正確；單擺周期公式為，由單擺周期公式可以看出：周期T只與l及g有關(guān)，從赤道到北極，g增大，周期變小。故

13、E錯誤。 10．（2019·江西省名校（高三5月聯(lián)合考）下列說法中正確的是 A．觀看3D電影《復仇者聯(lián)盟4》時，所佩戴的眼鏡利用了光的衍射知識 B．軍隊士兵過橋時使用便步，是為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象 C．手機上網(wǎng)時用的Wifi信號屬于無線電波 D．紅光由空氣進入水中，波長變長，顏色不變 E．分別用藍光和黃光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用黃光時得到的條紋間距更寬 【答案】BCE 【解析】3D電影《復仇者聯(lián)盟4》在放映時，兩臺放映機發(fā)出的光是相互垂直的偏振光，在觀看電影時觀眾必須帶上特殊的眼鏡才能獲得最佳觀賞效果，這種眼鏡是利用了光的偏振原理，故選項A錯誤；軍隊士兵過橋時使用便步，是

14、為了防止橋發(fā)生共振現(xiàn)象，故選項B正確；手機上網(wǎng)時用的Wifi信號屬于無線電波，故選項C正確；紅光由空氣進入水中，頻率不變，則顏色不變，根據(jù)知波速變小，根據(jù)知波長變短，故選項D錯誤；分別用藍光和黃光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，黃光的波長較大，根據(jù)條紋間距，則黃光干涉條紋的間距較寬，故選項E正確。 11．（2019·安徽省安慶市市示范中學髙三聯(lián)考）下列說法正確的是 A．水面波是一種機械波 B．彩虹現(xiàn)象是光的全反射形成的 C．攝影機鏡頭鍍膜增透是應用了光的衍射原理 D．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) E．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光的干涉而形成的 【答案

15、】ADE 【解析】水面波是一種機械波，選項A正確；彩虹現(xiàn)象是光的折射造成的光的色散現(xiàn)象，選項B錯誤；攝影機鏡頭鍍膜增透是應用了光的干涉原理，選項C錯誤；電磁波在真空中的傳播速度都相同，與電磁波的頻率無關(guān)，選項D正確；肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光的干涉而形成的，選項E正確。 12．（2019·甘肅省高三最后一次聯(lián)考）下列說法正確的是 A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān) B．兩列波相遇時，在重疊的區(qū)域里，支點的位移等于兩波單獨傳播時引起的位移的大小之和 C．小明跑步離開小芳時，聽到小方喊她的聲音比平時的音調(diào)低 D．光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波 E．紫外線

16、的波長比紅外線的波長短 【答案】ACE 【解析】電磁波在真空中的傳播速度為與電磁波的頻率無關(guān)，故A正確；兩列波相遇時，在重疊的區(qū)域里，質(zhì)點的位移等于兩波單獨傳播時引起的位移的矢量之和，故B錯誤；根據(jù)多普勒效應可知小明跑步離開小芳時，聽到小方喊她的聲音比平時的音調(diào)低，故C正確；光的偏振現(xiàn)象是橫波特有的特征，故D錯誤；紫外線的頻率大于紅外線的頻率根據(jù)可知紫外線的波長比紅外線的波長短，故E正確；故選ACE。 13．（2019·重慶市一中高三模擬）下列說法正確的是 A．狹義相對論認為，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀察者間的相對運動無關(guān) B．電視遙控器發(fā)出的紅外線的

17、波長比醫(yī)院里“CT”中發(fā)出的X射線的波長要短 C．分別用紅光、紫光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，紅光的相鄰兩個亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個亮條紋的中心間距 D．如圖1所示，a、b兩束光以不同的入射角由玻璃射向真空，結(jié)果折射角相同，則在玻璃中a光的全反射臨界角大于b光的全反射臨界角 E．如圖2所示，偏振片P的透振方向為豎直方向，沿與豎直方向成45°角振動的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一側(cè)能觀察到透射光 【答案】ACE 【解析】狹義相對論中光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。故A正確；紅外線的波長比射線長。故B錯誤；紅光的波長長于紫光，所以在同一個

18、雙縫干涉實驗裝置上做實驗，紅光的相鄰兩個亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個亮條紋的中心間距。故C正確；由幾何分析可知光束對應的折射率大，而全反射臨界角正弦值與折射率成反比，所以光的全反射臨界角小于光的全反射臨界角。故D錯誤；由于偏振光在偏振片的透振方向有分量所以對應的會在另一側(cè)觀察到透射光。故E正確。 14．（2019·湖北省高三調(diào)研）如圖所示，某種材料制成的扇形透明磚放置在水平桌面上，光源S發(fā)出一束平行于桌面的光線從OA的中點垂直射入透明磚，恰好經(jīng)過兩次全反射后，垂直O(jiān)B射出，并再次經(jīng)過光源S，已知光在真空中傳播的速率為c，求： （1）材料的折射率n； （2）該過程中，光在空氣中傳播的

19、時間與光在材料中傳播的時間之比。 【答案】（1）2 （2） 【解析】（1）光路如圖所示， 由折射定律 而，故（即） 所以該材料的折射率n=2 （2）光在空氣中傳播的路程 由幾何關(guān)系 所以，則時間為： 光在介質(zhì)中傳播的路程，則時間為： 則時間之比為： 15．（2019·四川省成都市模擬）如圖，等腰直角三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC中點，位于截面所在平面內(nèi)的一細光束自O(shè)點以角度i入射，第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射。已知∠ABC=45°，AC=AB =L，透明介質(zhì)的折射率n=2，真空中的光速為c。求：（可能用到， （i）入射角的正弦值sini； （ii）光束從O點入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間。 【答案】（1） （2） 【解析】（i）光路如圖所示： 由臨界角公式： 可得： 由幾何關(guān)系可知 折射角： 由折射定律： 解得： （ii）由正弦定理可得： 光在介質(zhì)中通過的路程為： 代入數(shù)據(jù)可得 光在介質(zhì)中的速度為： 所用時間： 代入數(shù)據(jù)解得： 12