专题24选修34光学和电磁波第03期备战2020高考物理2019届二模和三模好题分项版汇编教师版

1专题24光学和电磁波-2019年高三二模、三模物理试题分项解析（III）一．选择题1.（2019湖南娄底二模）下列说法正确的是________。(填选项前的字母。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关B．电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距D．如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角E．如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光【参考答案】ACE【名师解析】狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项A正确；电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要长，衍射明显，选项B错误；分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由于红光的波长较长，根据双缝干涉实验条纹间隔公式可知，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距，选项C正确；如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，由于b光入射角较大，光的偏向角减小，说明b光的折射率较小，根据全反射临界角公式可知，则在玻璃中a2光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，选项D错误；如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光，选项E正确。2.（2019广东佛山二模）如图所示，一束黄光和一束蓝光，从O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知α=45°，β=60°，光速C=3×108m/s则下列说法正确的是___________(选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分：每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．两束光穿过玻璃柱体所需时间相同B．PM是黄光，PN是蓝光C．玻璃对PM光束的折射率为2D．PM光束在该玻璃中传播的速度为3×108m/sE．若将PM光束从N点沿着MO方向射入，一定不会发生全反射【参考答案】BCE【名师解析】由图可知，从M点射出的光的折射率较小，从N点射出的光的折射率较大，根据折射率与光速的关系可知，从M点射出的光的速度较大。两束光穿过玻璃柱体的路程相等，速度不同，所需时间不相同，选项A错误；根据蓝光折射率大于黄光可知，PM是黄光，PN是蓝光，选项B正确；由折射定律可知，玻璃对PM光束的折射率为n=sin45°/sin30°=2，选项C正确；PM光束在该玻璃中传播的速度为v=c/n=322×108m/s，选项D错误；若将PM光束从N点沿着MO方向射入，入射角小于全反射临界角，一定不会发生全反射，选项E正确。3．（2019湖南衡阳二模）以下物理学知识的相关叙述中，正确的是（）A．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普效应B．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C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，为了减小测量单摆周期的误差，应选小球运动中的最低点为计时3起点，测其n次全振动的时间【参考答案】ACE【名师解析】交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普效应，故A正确。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干涉，故B错误。通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，说明光具有波动性，故C正确。红外线的显著作用是热作用，一切物体都能辐射红外线，故D错误。在“用单摆测重力加速度”的实验中，为了减小测量单摆周期的误差，应在最低点开始计时，测n次全振动的时间，因为最低点速度最快，测量误差小，故E正确。4．(2019贵州毕节三模)下列说法正确的是___________(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽E．在空气中传播的声波是横波【参考答案】ACD【名师解析】电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，选项A正确；电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波继续向前传播，不会随即消失，选项B错误；在岸边观察前方水中的一条鱼，由于光的折射，鱼的实际深度比看到的要深，选项C正确；分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽，选项D正确；在空气中传播的声波是纵波，选项E错误。二．填空题1.(5分)（2019河南顶级名校第四次联考）如图所示，三棱镜截面是边长为L=23cm的等边三角形，一束单色光与AB边成30°角斜射到AB边中点上，光束进入三棱镜后与三棱镜的底边平行，再经过三棱镜折射后离开三棱镜。光束离开三棱镜时相对于入射光线偏转的角度为θ=___________；棱镜对这束单色光的折射率n=___________；这束光通过三棱镜的时间t=___________。(已知真空中的光速c=3×108m/s)4【参考答案】60°31×10-10s【名师解析】三．计算题1.（2019四川绵阳三模）如图所示为一玻璃工件的截面图，上半部ABC为等腰直角三角形，∠A=90°，BC边的长度为2R,下半部是半径为R的半圆，O是圆心，P、Q是半圆弧BDC上的两个点，AD、BC垂直相交于O点。现有一束平行于AD方向的平行光射到AB面上，从A点射入玻璃的光射到P点，已知圆弧BQ与QD的长度相等，圆弧CP长度是DP长度的2倍。5(i)求玻璃的折射率n；(ii)通过计算判断经AB面折射后第一次射到Q点的光是否能够射出玻璃工件。【名师解析】（i）如图所示，过A点做AB面的法线，连接AP，连接OP，设从A点射入玻璃的光的入射角为i，折射角为r，则i=45°（1分）设OP与AD夹角为θ1，由于圆弧CP长度是DP的2倍，则（1分）设AP与AD夹角为θ2，由于△ABC为等腰直角三角形，则OA=OP=R，所以△AOP是等腰三角形，则（1分）（1分）n=（1分）解得（1分）（ii）设玻璃的临界角为C，则（1分）解得C=45°做射到圆弧上Q点光线FQ，连接OQ，设FQ与BC的夹角为θ3，FQ与OQ的夹角θ4，因为圆弧BQ与QD的长度相等，所以因为所有入射光平行，所以所有折射光线平行，则（2分）由于C，所以第一次射到圆弧Q点光不能射出玻璃工件。（1分）2.（10分）（2019湖北宜昌四月调研）如图所示，真空中平行玻璃砖折射率为2n，下表面镀有反射膜，6一束单色光与界面成θ=45°角斜射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A和B，相距h=2.0cm.已知光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s.求：（i）该单色光射入玻璃砖的折射角；（ii）玻璃砖的厚度d.【名师解析】（2）（i）由题意，单色光与界面成θ=45°，入射角θ1=45°（1分）.由折射定律得n=21sinsin（2分），代入数据解得θ2=30°.（ii）作出如右图所示的光路，ΔCDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE=AB=h.（2分）玻璃的厚度d就是边长为h的等边三角形的高，故d=hcos30°（2分）代入数据解得d=cm=1.73cm（1分）3.（2019湖南岳阳二模）一块用玻璃制成的透明柱体，其横截面如图所示，ab是半径为R的圆弧ac边与cb边垂直，∠aoc=60°．一束宽度等于ac边的平行光线垂直于ac边射入（c点没有射入光线），先后到达ab、cb界面，ab、cb界面的外表面都只有一部分是亮的，其余部分是暗的，ab界面外表面亮着部分的弧长为，不考虑界面的多次反射，求：（i）玻璃的折射率n（ⅱ）bc界面外表面亮着部分的长度7【名师解析】（i）作出光路图如图所示，设全反射临界角为C，只有图中bd部分的外表面是亮的，弧长为则由：C=30°又sinC=故n=2（ⅱ）从a入射的光到f点经过全反射后恰好射到b点入射到d点的光经过全反射后射到g点，由几何知识可得Og=R经过圆弧fd反射的光射到cb部分的gb段，其入射角小于全反射临界角，有光线射出；经过圆弧db反射的光射到cb部分的Og段，其入射角大于全反射临界角，无光线射出，所以cb段的外表面是亮的部分的长度为s=（1-）R答：（i）玻璃的折射率是2；（ⅱ）bc界面外表面亮着部分的长度是（1-）R。4.（10分）（2019湖南长沙一模）如图所示，有一玻璃砖的截面，其上面的部分是半径为R的半圆，下面是边长为2R的正方形，在玻璃砖的两侧面距离R处，分别放置和侧面平行的足够大的光屏，已知玻璃砖的折射率n=2，一束光线按图示方向从左侧光屏的P点射出，过M点射入玻璃砖，恰好经过半圆部分的圆心O，且∠MOA=45°．8（ⅰ）该光线能从BC面射出玻璃砖吗？请说明判断依据．（ⅱ）求光从P点发出到第一次传播到光屏的过程中，光在玻璃砖外的传播时间与在玻璃砖内的传播时间之比．【名师解析】（ⅰ）不能（1分）设光线发生全反射的临界角为C，则sinC=1/n解得：C=30°（1分）光线在BC边的入射角为45°，大于临界角C，在BC面上发生全反射。（1分）（ⅱ）由于光射到玻璃砖的平面上时的入射角均为i=45°C=30°，则射到平面上的光线发生全反射，其光路图如图所示。设光在真空中的传播速度为c，光在玻璃中的传播速度为v。由几何知识可得，光在玻璃砖和光屏之间传播的距离x1=2（22-1）R，（1分）传播的时间t1=x1/c（1分）光在玻璃砖内传播的距离x2=42R+2R，（1分）传播的时间t2=x2/v（1分）其中v=c/n（1分）解得：1424922412221tt5.（2019河南示范性高中联考）如图所示，一细束平行单色光以i=45°角从空气射向等腰直角棱镜的侧面AB，折射光线射到AC面时恰好无光线射出。求：9（1）该棱镜对单色光的折射率；（2）光束在BC面上的入射角的正弦值。【参考答案】（1）（2）【名师解析】①由几何关系可知，在AB面上：在AC面上：解得；②由三角函数关系可知：由几何关系可知，光束在BC面上的入射角为：；解得6.（2019河南安阳二模）如图所示，一容器内装有深为h的某透明液体，容器底部为平面镜，到容器底部的距离为处有一点光源L，可向各个方向发光。已知该透明液体的折射率为n，液面足够宽，真空中光的传播速度为c，求：10能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间t；液面上有光射出的区域的面积S。【名师解析】：光在液体中的速度为在液体中经过的最短时间t，则有：，解得：；液面上有光射出的范围是半径为r的圆光在液面发生全反射的临界角为C，则有因，则有，液面上有光射出的面积，解得：答：能从液面射出的光，在液体中经过的最短时间为；液面上有光射出的区域的面积为。【关键点拨】根据折射率与速度的关系求解传播速度v；根据全反射的临界角结合图中几何关系求解。解决本题的关键知道临界角和折射率的关系，以及知道光在介质中的速度与折射率的关系，注意本题中几何关系正确应用。7.（10分）（2019湖北名校联盟三模）如下图所示，一个截面为四分之一圆的棱柱状透明体镶嵌在挡光板上，O为圆心。一束光线与挡板成α=450射到半径ON上。已知透明体的折射率n，求：11（i）光线ON面上进入透明体的折射角；（ii）光线进入透明体后有一部分能直接从曲面MN上射出，计算射出范围的边界与O点的夹角。【名