2020年高考物理真题模拟题汇编17光学电磁波相对论含解析

1专题17光学电磁波相对论1．（2020·江苏Ⅰ卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是A．I增大，增大B．I增大，减小C．I减小，增大D．I诚小，减小【答案】B【解析】黑体辐射的实验规律如图。特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度I增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以减小。故选B。2．（2020·浙江卷）在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是A．当体温超过37.3℃时人体才辐射红外线B．当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的2【答案】D【解析】AB．凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，故人体一直都会辐射红外线，故A错误，B错误；CD．人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度；红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故C错误，D正确。故选D。3．（2020·浙江卷）下列说法正确的是A．质子的德布罗意波长与其动能成正比B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性【答案】D【解析】A．由公式k2hhpmE，可知质子的德布罗意波长1p，k1E，故A错误；B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线，故B错误；C．由kEhW，当0hW，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C错误；D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D正确。故选D。4．（2020·新课标Ⅰ卷）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角60时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则A．玻璃砖的折射率为1.5B．OP之间的距离为22RC．光在玻璃砖内的传播速度为33c3D．光从玻璃到空气的临界角为30°【答案】C【解析】AB．作出两种情况下的光路图，如图所示。设OPx，在A处发生全反射故有1sinxCnR。由于出射光平行可知，在B处射出，故sin60sinnOBPo由于22sinxOBPxR。联立可得3n，33xR，故AB错误；C．由cvn可得33vc，故C正确；D．由于13sin3Cn，所以临界角不为30°，故D错误。故选C。5．（2020·山东卷）双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为t。玻璃片厚度为10，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（）A．5tcB．152tcC．10tcD．15tc【答案】A4【解析】光在玻璃中的传播速度为cvn，可知时间差10105tvcc，故选A。6．（2020·新课标Ⅰ卷）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有__________。A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E.天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化【答案】BCE【解析】A．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错误；B．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B正确；C．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确；D．波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的，D错误；E．双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生变化，E正确。故选BCE。7．（2020·江苏卷）电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有A．杀菌用的紫外灯B．拍胸片的X光机C．治疗咽喉炎的超声波雾化器D．检查血流情况的“彩超”机【答案】AB【解析】A．紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，A正确；B．X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，B正确；C．超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，C错误；D．彩超属于超声波的应用，与电磁波无关，D错误。故选AB。8．（2020·江苏卷）玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。下列关于玻璃的说法正确的有A．没有固定的熔点B．天然具有规则的几何形状5C．沿不同方向的导热性能相同D．分子在空间上周期性排列【答案】AC【解析】根据非晶体的特点可知非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形。它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。它没有固定的熔点。故选AC。9．（2020·山东卷）截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为2，只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是（）A．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的12B．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的23C．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大D．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小【答案】AC【解析】AB．由题可知1sin2C，可知临界角为45o，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AACC平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，6因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。故选AC。10．（2020·江苏卷）我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的_____（选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43，则该内芯的折射率为_____。（取sin430.68cos430.73，，结果保留2位有效数字）【答案】大1.5【解析】根据全反射定律1sinCn可知光钎内芯的折射率比外套的折射率大，这样光在内芯和外壳的界面上才能发生全反射，保证信息的传输。折射率为111.5sin430.68n11．（2020·新课标Ⅲ卷）如图，一折射率为3的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，∠A=90°，∠B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。【答案】2【解析】设从D点入射的光线经折射后恰好射向C点，光在AB边上的入射角为1，折射角为2，如图所示7由折射定律有21sinsinn设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为，由几何关系有230代入题中数据解得230，60sin1n所以从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射，反射光线垂直射到AC边，AC边上全部有光射出。设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为，如图所示由几何关系可知290根据已知条件可知sin1n即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射，反射光线垂直射到BC边上。设BC边上有光线射出的部分为CF，由几何关系得sin30CFACAC边与BC边有光射出区域的长度比值为2ACCF12．（2020·新课标Ⅱ卷）直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠C=90°，∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。（1）光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由；（2）不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。8【答案】（1）光线在E点发生全反射；（2）223sin4r【解析】（1）如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为，由几何关系，有=90°–（30°–r）60°①根据题给数据得sinsin60°1n②即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射。（2）设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i'，折射角为r'，由几何关系、反射定律及折射定律，有i=30°③i'=90°–θ④sini=nsinr⑤nsini'=sinr'⑥联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得223sin4r⑦由几何关系，r'即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。13．（2020·天津市和平区高三高考三模）蓝光相比红光具有频率高、能最大的特点，则以下叙述正确的是A．发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角B．用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽9C．在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度D．如果蓝光能使某种金属发生光电效应，红光也一定能使该金属发生光电效应【答案】BC【解析】A、红光的折射率比蓝光的折射率小，由nC1sin可知红光的临界角比蓝光的大；故A错误；B、根据dLx，当用同一装置做双缝干涉实验时，双缝干涉条纹间距与光的波长成正比，红光的波长比蓝光长，所以红光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距，故B正确；C、红光的折射率比蓝光的折射率小，根据cvn知，红光在介质中传播速度大于蓝光的传播速度，故C正确；D、红光的折射率小，则红光的频率小，蓝光能使某金属发生光电效应，红光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。14．（2020·陕西省汉中市高三下学期第二次教学质量检测）下列说法正确的是A．在摆角小于5°时单摆的周期与振幅无关B．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象E．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现【答案】ACE【解析】在摆角小于5°时单摆的振动可视为简谐振动，此时周期与振幅无关，选项A正确；三棱镜观察太阳光谱，是利用光的折射率不同，出现光的折射色散现象，故B错误；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，选项C正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项D错误；两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与振动减弱区域应交替出现，选项E正确.15．（2020·重庆市调研测试）某容器中盛有水,底部O处发出的光束中含有a、b两种色光,在水与空气界面的折射情况如图所示。以下判断正确的是A．水对a光折射率比水对b光折射率小B．在水中a光的速度比b光速度小10C．在真空中,a光的波长比b光的波长小D．增大光束在水中的入射角,界面处折射光先消失的是b光E．用同一实验装置做光的干涉实验,屏上相邻亮条纹中心间距,a光间距比b光大【答案】ADE【解析】A、由图可知水对a光折射率比水对b光折