高中物理高考 专题16 光 电磁波-2021年高考物理真题与模拟题分类训练（教师版含解析）

这是一份高中物理高考 专题16 光 电磁波-2021年高考物理真题与模拟题分类训练（教师版含解析），共20页。试卷主要包含了煤矿中瓦斯爆炸危害极大，下列说法正确的是(　　）等内容，欢迎下载使用。
专题16  光   电磁波1．(2021·山东高考真题）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(　　）A． B．C． D．【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△x=2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在图中相邻亮条纹(或暗条纹）之间的距离变大，则薄膜层的厚度之间变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小。故选D。2．(2021·浙江高考真题）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【答案】D【解析】A．如图所示由几何关系可得入射角为折射角为根据折射定律有所以A错误；B．根据所以B错误；C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；故选D。3．(2021·浙江高考真题）大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用。实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到时会引起神经混乱，达到时会引起心肺功能衰竭。现有一微波武器，其发射功率。若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　）A．   B．   C．   D．  【答案】B【解析】设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为解得则引起神经混乱时有 引起心肺功能衰竭时有所以B正确；ACD错误；故选B。4．(2021·浙江高考真题）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是(　　）A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动【答案】AB【解析】A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。故选AB。 1．下列说法正确的是(　　）A．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理B．露珠呈现彩色是光的色散现象C．紫外线在工业上可以检查金属零件内部缺陷D．摄影机镜头前加一个偏振片，这样做是为了增加光的透射强度E.全息照相是利用了光的干涉原理【答案】ABE【解析】A．光纤纤维及医用纤维式内窥镜传输信号都是利用了光的全反射原理，选项A正确；B．露珠呈现彩色是光的色散现象，选项B正确；C．紫外线在工业上不能检查金属零件内部缺陷，因为紫外线只有杀菌消毒的作用，选项C错误；D．摄影机镜头前加一个偏振片，这样做是为了将偏振的反射光过滤，以增加拍摄的清晰度，选项D错误；E．全息照相技术利用了光的干涉原理，选项E正确。故选ABE。2．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B，C两点射出，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是(　　）A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小B．在玻璃砖中，b光的传播速度一定大于a光的传播速度C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等D．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小E.若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则b光照亮的水面区域大【答案】BCE【解析】A．由题图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，选项A错误；BC．连接B、D和C、D，设∠ODB=α，∠OD C=β，玻璃砖的半径为R，则有设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有因，故，a光在玻璃砖中的传播时间为b光在玻璃砖中的传播时间为设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为θ，则有以上各式联立可解得所以a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等，选项BC正确；D．，由干涉条纹间距公式可知选项D错误；E．a光和b光在水中传播时有，由知，光的全反射临界角较大，故b光照亮的范围大，选项E正确；故选BCD。3．关于光现象及其应用，下列说法正确的是(　　）A．白光只有通过三棱镜的折射，才能产生光的色散现象B．拍摄玻璃橱窗中的物品时，为消除玻璃表面反射光的干扰，需要在照相机镜头前加装偏振片，目的是增加透射光的强度C．利用光的干涉现象可检查平面的平整度D．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率E.光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的干涉现象【答案】BCD【解析】A．在光学中，对于不同的波长，介质的折射率n(λ）也不同，这令白光在折射时，不同颜色的光线分开，这种现象就称为光的色散，白色光在两种不同介质的界面处都可以发生色散，A错误；B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，增加透射光的强度，使照片清晰，B正确；C．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象， C正确；D．光导纤维利用全反射的原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，D正确；D．光都会有衍射现象，当光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，E错误。故选BCD。4．如图所示为光线在三种介质中传播时发生反射和折射的情况，下列说法中正确的是(   ）A．介质的折射率比介质的折射率大B．介质的折射率比介质的折射率大C．若增大光线的入射角，在介质的分界面处可能会发生折射现象D．若增大光线的入射角，在介质的分界面处可能会发生全反射现象E.光在三种介质中传播速度分别为，则【答案】BDE【解析】A．光线从B射向A时发生全反射，可知介质A的折射率比介质的折射率小，选项A错误；B．光线从B射向C时，折射角大于入射角，可知介质的折射率比介质的折射率大，选项B正确；C．因当入射角为θ时光线已经在AB界面发生了全反射，则若增大光线的入射角，在介质AB的分界面处仍然发生全反射，不可能会发生折射现象，选项C错误；D．若增大光线的入射角，则在BC界面的入射角变大，当入射角大于临界角时能在介质的分界面处发生全反射现象，选项D正确；E．光在三种介质中折射率关系是根据可知，传播速度关系选项E正确。故选BDE。5．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是(　　）A．若屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大【答案】BC【解析】A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，也为亮纹，故中央为亮纹，B中可能含瓦斯，也可能不含，选项A错；B．如果中央为暗纹，则A、B中折射率一定不同，故选项B正确；C．条纹不停的移动，则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定，选项C正确；D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，条纹间距变小，选项D错。故选BC。6．某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是(　　）A．绿光在CD边的出射点在F点下方B．绿光在CD边出射的方向与BC平行C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等【答案】BC【解析】A．画出光路图，由于红光经过左边中点E，又经过右边中点F，根据对称性可知，红光从AB边进入棱镜后射到BC边的中点G，发生全反射，平行于BC边射出，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以E点出射角小于红光E点的出射角；画出光路图，容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方，A错误；B．由光路图可知，出介质时，折射率不变，由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等，所以也平行于BC边射出，B正确；CD．由于光的速度非常大，所以可以忽略绿光和红光在介质内的路程差，可看作在介质内的路程几乎相同，由公式可知，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以介质内绿光速度小于红光速度，则绿光在玻璃砖内传播时间长于红光，C正确D错误。故选BC。7．如图所示，一束单色光从A点射入玻璃球内，已知入射角为。现发现有光线恰好能经过A点从玻璃球内折射回空气，且此光线在球内经过两次反射。已知玻璃球的半径为，光在真空中传播速度为。下列选项正确的是(　　）A．玻璃球对该单色光的折射率为B．从玻璃球射出的光线相对从A点入射光线的偏向角一定为30°C．经过A点从玻璃球内折射回空气的光在玻璃球内的传播时间为D．一定有部分单色光在玻璃球内的传播时间超过【答案】AB【解析】A．作出光路如图所示由对称性及光路可逆可知，第一次折射的折射角为30°，则由折射定律可知故A 正确；B．由几何关系可知，光线第一次从玻璃球内出射时相对于射入玻璃球的光线的偏向角为α=2(i-r）=30°故B正确；C．光线从A点进入及第一次从A点射出时在玻璃球中传播的距离为在玻璃中运动的速度为可得经过A点从玻璃球内折射回空气的光在玻璃球内的传播时间为故C错误；D．只要入射角和折射角不变，则路程s就不变，时间也不变，故D错误。故选AB。8．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是(　　）A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长C．若a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光D．若用a、b分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距a光小于b光【答案】C【解析】A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，则频率也较大，根据光子的能量可知b光光子的能量较大，A错误；B．由可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，B错误；C．由可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，C正确；D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮(暗）条纹的间距公式可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，D错误。故选C。9．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光(　　）A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光短B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的大C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距大D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大【答案】C【解析】A．根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，故A错误；B．根据可知a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，故B错误；C．发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，故C正确；D．由于a光的频率大于b光的频率，根据公式得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，故D错误。故选C。10．下列说法正确的是(　　）A．“3D电影”的播放和观看利用了光的干涉B．泊松亮斑是光的衍射现象C．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的D．摄影师在拍摄池中的游鱼时，在照相机镜头前加一偏振滤光片，可以增强游鱼的折射光从而使游鱼的影像更清晰【答案】B【解析】A． “3D电影”的播放和观看利用了光的偏振，选项A错误；B．泊松亮斑是光的衍射现象，选项B正确；C．增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的，选项C错误；D．拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以过滤水面反射的偏振光，使水面下的景物的影像更清晰，故D错误；故选B。11．小陆同学带领某研究小组观察杨氏双缝实验，如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，由和发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝和的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的暗条纹为1号暗条纹，与1号暗条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，1号亮条纹上侧相邻的暗条纹为2号暗条纹，则处的暗条纹恰好是10号暗条纹。设直线的长度为，的长度为，则等于(　　）A． B． C． D．【答案】B【解析】由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号暗条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差时所以B正确，ACD错误。故选B。12．打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角θ打磨在的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP和OQ边都发生全反射，仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边的情况，则下列判断正确的是(　　）A．若，光线会在OP边射出B．若，光线会在OP边发生全反射C．若，光线会在OP边发生全反射D．若，光线会在OQ边射出【答案】B【解析】从MN边垂直入射，由几何关系可知光线射到PO边上时的入射角i=-θ据题：θ在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射，说明临界角C的范围为-θ2＜C＜-θ1若θ＞θ2，光线在PO上入射角i=-θ＜-θ2＜C故光线在OP边一定不发生全反射，会从OP边射出。若θ＜θ1i=-θ＞-θ1＞C故光线在OP边会发生全反射。根据几何关系可知光线OQ边上入射角i′较大，光线会在OQ边发生全反射。故选B。13．如图所示，有一块两个光学表面平行的光学元件，它对红光和紫光的折射率分别为、。今有一束宽度为的红、紫混合光从其上表面以的入射角入射，问此元件的厚度d至少为多大时，从元件下表面射出的红、紫两种光能分离？(已知）【答案】【解析】作出如图所示光路图对红光，有可得对紫光，有可得令间距离为l，若恰好分开，则间距离也为l，由几何关系知而由以上各式解得14．如图所示，某棱镜的横截面为直角三角形，其折射率为 ，已知，一束平行于的光射向棱镜的右侧界面，经面反射后从边射出，求：(1）分析光线在面是否发生全反射；(2）光线从射出时的折射角；【答案】(1） 光线在面发生了全反射；(2）【解析】(1）光路图如图所示由几何关系可知光线在界面射入时入射角由得根据几何性质可知光线在面上的入射角光线在此棱镜中临界角为由于因此光线在面发生了全反射。②分析可知光线在面上的入射角由得即光线从射出时的折射角为15．某透明物体的横截面如图所示，其中ABC为等腰直角三角形，AB为直角边，长度为L， ADC为一圆弧，其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n＝2.0。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体，求：(1）光线从ADC圆弧射出的区域弧长s。(2）光线从ADC圆弧射出，在透明物体中的最长时间t。【答案】(1）；(2）【解析】由全反射的临界角可知透明体的临界角为30°，如下图从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于临界角，恰好发生全反射，由几何关系可知圆弧EDF的长度(2）由几何关系可知，光线经过BC面发生全发射后，经半圆的中心射出时，光线的路径最长，时间最长光线的介质中的传播速度为光线的介质中的路径为光线从ADC圆弧射出，在透明物体中的最长时间16．如图所示，某种透明介质的横截面由直角三角形和圆心为O、半径的四分之一圆弧组成，其中。一束单色光从D点垂直面射入透明介质中，射到圆弧上时恰好发生全反射。测得D点与O点之间的距离为。取。求：(ⅰ）介质对单色光的折射率；(ⅱ）单色光从面射出介质时折射角的正弦值。【答案】(ⅰ）；(ⅱ）【解析】(ⅰ）光在介质中的光路如图所示，光折射到圆弧面上入射角的正弦值为解得因为光束在圆弧面恰好发生全反射，所以临界角为故介质对单色光的折射率为(ⅱ）由几何关系可知，光束从AC面射出介质时的入射角α满足解得由折射定律可知解得