2021年高考一轮复习考点集训 物理(湖南省专用)专题十七　光学、电磁波与相对论初步

专题十七　光学、电磁波与相对论初步【考情点睛】课标解读考情分析备考指导考点内容光的折射与全反射1.理解光的折射定律,会测量材料的折射率。2.知道光的全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。本专题考查最多的是几何光学的知识,即光的折射定律和全反射现象。几何光学的考查形式一般是计算题,光路分析时需要一些平面几何和三角函数的数学功底,考生需具备一定的应用数学知识处理物理问题的能力。波动光学一般以选择题的形式出现,知识涉及面广,需要考生对有关光学的基础概念、基本常识和物理学史有充分了解。一方面提高对波动光学的基础概念、基本常识和物理学史的识记与理解,另一方面加强对折射定律和全反射现象的理解,训练几何作图能力和计算能力,对常见的几类几何光学(棱镜和光的色散、光在水面的折射与反射)的大题进行归类,逐一攻克,得分就不难了。光的波动性1.观察光的干涉、衍射和偏振现象,了解这些现象产生的条件,知道其在生产生活中的应用。2.知道光是横波,会用双缝干涉实验测量光的波长。电磁波、相对论初步1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解场的统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。2.初步了解相对论的基本假设和推论。 【基础训练】考点一　光的折射与全反射1.[2019雅礼中学二模,34(2),10分]如图所示,平静湖面岸边的垂钓者,眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9 m的高度处,水面与P点等高,浮标Q离P点1.2 m远,当鱼饵灯M与浮标的水平距离为1.8 m时,垂钓者恰好观察到Q挡住了M的像,已知水的折射率n=。求:①鱼饵灯离水面的深度;②若鱼饵灯缓慢竖直上浮,当它离水面多深时,鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。2.[2019湖南师大附中模拟34(2),10分]如图所示,一个透明的圆柱横截面的半径为R,折射率是,AB是一条直径,现有一束平行光沿AB方向射入圆柱体。若有一条光线经折射后恰好经过B点,不考虑光线的反射,光在真空中的传播速度为c,则:(ⅰ)这条入射光线到AB的距离是多少?(ⅱ)这条入射光线在圆柱体中运动的时间是多少?考点二　光的波动性3.(多选)下列说法中正确的是(　　)A.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理B.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与波源相比增大C.在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变快D.照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰E.无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理4.(多选)下列有关光现象的说法中正确的是(　　)A.在太阳光照射下,水面上的油膜出现彩色花纹不是由于光的干涉而产生的色散现象B.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变窄C.光纤通信应用了光的全反射原理D.光的偏振现象说明光是一种横波5.(多选)如图所示,一束复色光由某介质射入真空后分解为a、b两束单色光。以下说法正确的是(　　)A.真空中a光的波长比b光的大B.在同一介质中,a光的传播速度比b光慢C.光由同一介质射入空气时,a光的临界角比b光小D.a、b通过相同的单缝衍射实验装置,b光的中央亮条纹较宽E.a、b通过相同的双缝干涉实验装置,b光的干涉条纹间距较小考点三　电磁波、相对论初步6.对相对论的基础认识,下列说法正确的是(　　)A.相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量C.在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的时钟与地球上的时钟走得同样快D.我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上长度变短了7.(多选)关于电磁场的理论,下列说法中正确的是(　　)A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场8.[2018河南六校联考,34(1),5分](多选)以下关于物理学知识的叙述中正确的是(　　)A.超声波测量车速是利用了波的干涉原理B.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在C.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振D.狭义相对论认为,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的【综合训练】拓展一　棱镜和光的色散1.[2019湖南师大附中考前演练34(2),10分]如图所示,一玻璃砖的截面是直角边为20 cm的等腰三角形ABC,其中截面的AC边与接收屏PQ垂直,垂足为C。一束由a和b两种单色光组成的复合光由AB的中点垂直AB射向AC中点O处,结果在接收屏上出现了两个亮点。已知玻璃砖对a光的折射率n1=,对b光的折射率n2=。试分析两亮点分别为哪种光并求出两亮点之间的距离。 2.(2019长沙一中月考)如图所示,直角玻璃三棱镜置于空气中,∠A=60°,∠C=90°,一束极细的光于AC边的中点D垂直AC面入射,已知AD=a,棱镜的折射率n=,光在真空中的传播速度为c,求:(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角;(2)光从进入棱镜到第一次射入空气所经历的时间(结果可以用根式表示)。拓展二　双缝干涉3.(2018天津河西一模)(多选)如图所示的四种明暗相间条纹,是红光、紫光分别通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样和通过同一个单缝形成的衍射图样。图中黑色部分代表亮纹,下列四幅图中由红光形成的图样是(　　)4.(2018天津河东一模)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中①已知双缝到光屏之间的距离为L,双缝之间的距离为d,单缝到双缝之间的距离为s,某同学在用测量头测量时,现将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数用a表示,然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第6条亮纹的中心,这时手轮上的示数用b表示(b>a),由此可计算出实验中所测得的单色光的波长λ=　　　　。 ②以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离　　　　。 A.增大单缝和双缝之间的距离sB.增大双缝和光屏之间的距离LC.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离d 【专题训练】小专题一　全反射的应用——光导纤维1.[2019长郡中学适应考34(2),10分]光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于,在抽制光纤时为检测材料是否合格,将样品材料用模具制成半径为R的半圆柱体,如图所示。再用一束可以转动的光束OC沿截面半径射向材料的O点,当θ≤45°时屏上只有一个光点,就说明材料合格。(ⅰ)写出质检人员推断的原理;(ⅱ)写出公司规定“光纤内芯的玻璃材料折射率大于等于” 的原因。 2.[2018岳阳一中一模34(2),10分]某有线制导导弹发射时,在导弹发射基地和地导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤,它双向传输信号,能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成,其剖面如图所示,其中纤芯材料的折射率n1=2,包层折射率n2=,光纤长度为3×103 m。(已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时,入射角θ1、折射角θ2间满足关系:n1sin θ1=n2 sin θ2)(1)试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去;(2)若导弹飞行过程中,将有关参数转变为光信号,利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹,求信号往返需要的最长时间。小专题二　薄膜干涉　(2019长郡中学一模)(多选)如图所示是用干涉法来检查某块厚玻璃板上表面是否平整的装置,所用单色光是用普通光源加滤色光片产生的,从上往下观察到的干涉条纹。则下列判断正确的是　　　　。 A.若观察到的条纹如图甲所示,则说明厚玻璃板上表面是平整的B.若减小a、b板间的夹角,则干涉条纹变密C.若观察条纹如图乙所示,则厚玻璃板上表面有下凹的位置D.若观察条纹如图乙所示,则厚玻璃板上表面有上凸的位置E.若将单色光由红光换成蓝光,则干涉条纹变窄【创新训练】1.如图,MN是竖直放置的长L=0.5 m的平面镜,观察者在A处观察,有一小球从某处自由下落,小球下落的轨迹与平面镜相距d=0.25 m,观察者能在镜中看到小球像的时间Δt=0.2 s。已知观察的眼睛到镜面的距离s=0.5 m,求小球从静止开始下落经多长时间,观察者才能在镜中看到小球的像。(取g=10 m/s2)2.如图所示,一小球A与一个白炽灯泡S紧靠在一起,小球在灯泡的右侧,小球可看成质点,灯泡可视为一点光源,P为一个竖直放置的屏幕,P与光源之间的距离为L,今将小球以水平速度v0向右抛出。(1)试证明小球运动过程中(没有碰到屏幕)它在屏幕上的影子将沿屏幕向下做匀速运动。(2)求影子的运动速度。