2021年高考物理真题及模拟题分类汇编专题17 光学 电磁波 相对论（学生版+教师版）

2021年高考真题和模拟题分项汇编  物理

专题17 光学 电磁波 相对论

选择题

1.(2021·浙江卷)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，则(　　)

A.光盘材料的折射率

B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二

C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度

D.光束c的强度小于O点处折射光束的强度

2.(2021·北京海淀一模)如图4所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针、，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是

A.大头针须挡住及、的像

B.入射角越大，折射率的测量越准确

C.利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率

D.如果误将玻璃砖的边PQ画到，折射率的测量值将偏大

3.(2021·北京海淀一模)由a和b两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图1所示。a光是氢原子由n=4的能级向n=2的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是

A.该三棱镜对a光的折射率较大

B.在该三棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度

C.用同一双缝干涉装置进行实验，a光干涉条纹的间距大于b光干涉条纹的间距

D.b光可能是氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时发出的

4.(2021·江苏常州一模)某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后射再到光屏上，则(　　)

A.光现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面垂直

B.光现象为衍射现象，光屏上的条纹与镜面平行

C.将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小

D.将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大

非选择题

5.(2021·全国甲卷)如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为m/s，则该单色光在玻璃板内传播的速度为___________m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是___________s≤t<___________s(不考虑反射)。

6.(2021·河北卷)将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求：

(1)半圆柱体对该单色光的折射率；

(2)两个半圆柱体之间的距离d。

7.(2021·湖南卷)我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高的人站在水平地面上，其正前方处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为、深度为，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。

(i)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？

(ii)若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？

8.(2021·全国乙卷)用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和分别是入射点和出射点，如图(a)所示。测得玻璃砖厚度为，A到过O点的法线的距离，M到玻璃砖的距离，到的距离为。

(ⅰ)求玻璃砖的折射率；

(ⅱ)用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图(b)所示。光从上表面入射，入时角从0逐渐增大，达到时、玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。

9.(2021·广西柳州一模)一光束以与竖直方向成60°角照射到桌面，形成光斑为N。现在桌面上方某处放折射率为n，厚度为h的玻璃砖后，该光束从玻璃砖射出后在M处形成光斑，不考虑多次反射，且玻璃砖上下表面均与桌面平行。现测得M、N之间的距离为，求玻璃砖的折射率。

10.(2021·上海普陀一模)如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为，缸底面圆心处有一单色点光源，缸中装有某种液体，深度为，点为液面的圆心，垂直于水平面。用面积为的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以为圆心剪出一个面积为的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？

11.(2021·云南曲靖一模)在桌面上有一个倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示.有一半径为r=0.1m的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为n=1.73.则：

①通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射？

②光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是多少？(结果保留三位有效数字)

12.(2021·河北唐山一模)某种光学元件由两种不同透明物质I和II制成，其横截面如图所示，O为AB中点，∠BAC=30°，半圆形透明物质I的半径为R，一束光线在纸面内从半圆面上的P点沿PO方向射入，折射至AC面时恰好发生全发射，再从BC边上的Q点垂直射出BC边，真空中光速为c，光从P传到Q所用时间t=R，求：(结果可用根式表示)

(1)该透明物质II对该光的折射率n2；

(2)该透明物质II对该光的折射率n1。

13.(2021·四川泸州三模)图甲是二战时期的DZG转角射击步枪，可让士兵的头部躲在掩体之内进行射击。其瞄准装置的核心部件是用两个形状为等腰直角三角形的全反射棱镜制作而成，如图乙所示。若有一束黄光从a点垂直射入第一个棱镜，从d点垂直射出第二个棱镜，棱镜对黄光的折射率n=，光在两棱镜间的空气中传播速度可视为c=3×108m/s。已知a、b、c、d均为棱镜对应边的中点，棱镜的斜边长为L1=4cm，bc距离为L2= l3cm。

(1)若改用紫光从a点垂直射入，试判断在棱镜中还能发生全反射现象吗？

(2)求黄光从a传播到d点所用的时间t。