山东省2020版高考物理一轮复习单元质检十二光学电磁波相对论新人教版.docx

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1、1单元质检十二 光学 电磁波 相对论(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 5 小题,每小题 6 分,共 30 分。选对 1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分,全部选对的得 6 分,选错 1 个扣 3 分,最低得 0 分)1.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成 MN 和 PQ 两条彩色光带,光路如图所示。 M、 N、 P、 Q 点的颜色分别为( )A.紫、红、红、紫 B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红 D.紫、红、紫、红答案 A解析 光在水珠中折射时,折射率越大,折

2、射角就越大,故选项 A 正确。2.在没有月光的夜间,一个池面较大的水池底部中央有一盏灯 S(可视为点光源),小鱼在水中游动,它向上方水面看去,看到了亮点 S1;小鸟在水面上方飞翔,它向下方水面看去,看到了亮点 S2。设水中无杂质,周围无光源,水面平静,下面的说法中正确的是 ( )A.小鱼看到 S1,是属于光的反射现象, S1的位置与小鱼的位置无关B.小鱼看到 S1,是属于光的折射现象, S1的位置与小鱼的位置有关C.小鸟看到 S2,是属于光的反射现象, S2的位置与小鸟的位置有关D.小鸟看到 S2,是属于光的折射现象, S2的位置与小鸟的位置无关答案 A解析 由题意知,小鱼看到的 S1是属于光

3、的反射现象,由光的反射定律知, S1的位置与灯 S 关于水面对称,与小鱼的位置无关,则选项 A 正确,B 错误;小鸟看到的 S2是属于光的折射现象,由光的折射定律知, S2的位置与小鸟的位置有关,则选项 C、D 错误。23.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝 S 时,在光屏 P 上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )A.增大 S1与 S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案 C解析 在双缝干涉实验中,相邻亮(暗)条纹间的距离 x= ,要想增大相邻条纹间距,可以减小双缝ld间距 d,或者增大双缝屏到光屏的距离 l,或者换用波长更长的

4、光做实验。综上可知,C 正确,A、B、D 错误。4.两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示。已知光线 1 沿直线穿过玻璃,它的入射点是 O;光线 2 的入射点为 A,穿过玻璃后两条光线交于 P 点。已知玻璃截面的圆半径为 R,OA= ,OP= R,光在真空中的传播速度为 c。据此可知( )R2 3A.光线 2 在圆弧面的入射角为 45B.玻璃材料的折射率为 3C.光线 1 在玻璃中传播速度为c2D.光线 1 在玻璃中传播时间为3R2c答案 B3解析作出光路图如图所示,设光线 2 沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为 B,入射角设为 1,折射角设为 2,由 sin

5、1= 得 1=30,A 错误。因 OP= R,由几何关系知 BP=R,故折射角 2=60,由OAOB=12 3折射定律得玻璃的折射率 n= ,B 正确。由 n= 解得光线 1 在玻璃中传播速度为sin 2sin 1=sin60sin30= 3 cv,传播时间为 t= ,C、D 错误。c3 Rv= 3Rc5.下列说法中正确的是( )A.人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射B.光的色散现象都是由光的干涉引起的C.根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围一定可以产生电磁波D.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大E.学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应F.离开地球的高速火

6、箭里的人认为地球上人的寿命变长了答案 ADF解析 超声波的频率大,波长较小,所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射,选项 A 说法正确;光的色散现象都是由光的折射引起的,选项 B 说法错误;根据麦克斯韦的电磁场理论,周期性变化的电场周围才可以产生电磁波,选项 C 说法错误;光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大,这样才能使得光在光导纤维的内芯发生全反射,选项 D 说法正确;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象,选项 E 说法错误;根据爱因斯坦的相对论原理中的“时钟变慢”原理,离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了,选项 F 说法正确。二、非选择题(本

7、题共 7 小题,共 70 分)6.(8 分)宇航员在地面上将两只钟校准到零时刻(如甲图所示),其中一只留在地面上,另一只被宇航员带上高速运行的飞船。从零时刻开始计时,宇航员随身携带的手表转过了半个小时,宇航员观察4飞船内钟的分针指示可能是 图,宇航员观察地面上钟的分针指示可能为 图。答案 乙 丙解析 宇航员相对飞船内钟静止,观察飞船内钟的分针指示可能是乙图;地面相对宇航员是高速运动的。根据运动的时钟变慢,宇航员观察地面上钟的分针指示可能为丙图。7.(8 分)用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。将半圆玻璃砖平放在白纸上,在白纸上先画出玻璃砖的轮廓,并确定其圆心 O 的位置。再画出一条通过圆心 O

8、的直线,将两枚大头针 P1、 P2竖直插这条直线上,如图所示。(1)为了确定入射光线 P1P2的折射光线方向,至少需要在玻璃砖另一侧插入 枚大头针; (2)若测得入射光线与 ON 的夹角为 ,折射光线与 OM 的夹角为 ,则该玻璃砖的折射率为 。 答案 (1)1 (2)coscos解析(1)作出光路图如图,由图可知只需要一根大头针就可以确定出折射光线;5(2)由图可知,入射角 i=90- ,折射角 r=90- ,根据折射定律得:n= 。sinisinr=sin(90- )sin(90- )=coscos8.(8 分)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲):(1)下列说法哪一个是错误

9、的( )A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a,求出相邻两条亮纹间距 x=an-1(2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为 mm。 答案 (1)A (2)1.970解析 (1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线),所以摆放时并不放单缝和双缝,A 错误。测量亮纹位置时,为了准确,应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐,B 正确。相邻两条亮纹间距为 x,则 n 条亮纹间距为 a=(n-1) x,即 x= ,

10、C 正确。an-1(2)1.5mm+47.00.01mm=1.970mm。9.(10 分)如图所示,透明柱状玻璃砖横截面为扇形 AOB,圆心角 AOB=60,一单色平行光束平行于扇形 AOB 的角平分线 OM 均匀射向 OA 面,经 OA 面折射的光线恰好平行于面 OB。(1)求柱状玻璃砖的折射率;(2)若经过 OA 面上某点 P(P 未画出)的光线在 AMB 扇面上恰好发生全反射,求 OP 与 PA 的比值。答案 (1) (2)2 136解析 (1)如图所示,作出光路图,由几何关系分析可知 1=60, 2=30,根据折射定律可得 n=。sin 1sin 2= 3(2)如图所示,从 P 点射入

11、的光线经折射后在 N 点恰好发生全反射,有 sin 3=33由几何关系可得 PQ=NR= OA33OP= OAPQsin AOB=23可得 OPPA= 2 1。10.(12 分)(2019四川眉山中学月考)如图所示为一横截面是直角三角形 ABC 的透明介质,其中 B=90, C=30,D、 E 点是斜边的三等分点, AC=3l,在底边 BA 的延长线上有一复色点光源 S,光源 S 与 A 的距离为 l。光源 S 发出两束色光 a、 b 分别照射到斜边上的 E、 D 点,经过斜边折射后进入透明介质中的光线均平行于底边 AB,然后在 BC 边第一次射出透明介质。已知光在真空中的速度为 c。求:(1

12、)透明介质对 a 光的折射率;(2)b 光第一次在透明介质中传播的时间。答案 (1) (2)t=357l14c解析7(1)由几何关系易得: ia=60,ra=30由折射率的定义式得 na=siniasinra= 3(2)设 SDA= ,则 DSA=60-由正弦定理有:1sin = 21sin(60- )解得 cos=5147由三角函数知识得 sinib=cos=5147由几何关系得 rb=30由折射率的定义式知 nb=sinibsinrb=577b 光在透明介质中的速度 v=vnnb 光第一次在透明介质中传播的距离为: s=12b 光第一次在透明介质中传播的时间为 t= 。sv=57l14c1

13、1.(12 分)(2018 山东日照期中)如图所示,长方形玻璃砖 ABCD 的长 AB 为 10 cm、宽 AD 为 8 cm,一细束光线从 AD 的中点以某一角度入射,恰好在 AB 的中点处发生全反射。求玻璃砖的折射率和光线在 AD 面的入射角大小(结果可保留根号和反三角函数)。答案 (1) (2)arcsin 0.8415解析 如图,设在 AD 的中点 E 入射,在 AB 的中点 F 发生全反射,此时全反射的临界角为 C。8由几何关系可知 sinC=AFEF= 5AE2+AF2= 541可得玻璃砖的折射率 n=1sinC= 415设光线在玻璃砖的 AD 的中点入射时,入射角为 i,折射角为

14、 r根据几何关系,可知折射角 sinr=AFEF= 4AE2+AF2= 441由折射定律, n=sinisinr= 415代入数据可得:sin i=0.8,所以入射角大小为 arcsin0.8。12.(12 分)(2018 安徽江淮十校联考)如图所示, ABCD 是某种透明材料的截面, AB 面为平面, CD 面是半径为 R 的圆弧面, O1O2为对称轴;一束单色光从 O1点斜射到 AB 面上折射后照射到圆弧面上 E 点,刚好发生全反射, O1O2E=30,DO2 CO2,透明材料对单色光的折射率为 ,光在真空中传播速度为233c,求:(1)单色光在 AB 面上入射角 的正弦值;(结果可以用根号表示)(2)光在透明材料中传播的时间(不考虑光在 BC 面的反射)。(结果可以用根号表示)答案 (1)sin = (2)t=33 (2+1)R3c解析9(1)光在圆弧面上刚好发生全反射,则 sinC= 得 C=601n= 32由几何关系可知: r+=C ,因此 r=30,由折射率公式:n=sinsinrsin=33(2)由几何关系可知: O1E=R 光在 E 点的反射光线 EF 平行于 AB,则:EF=Rsin45-Rsin30= R(2-1)2光在材料中的传播速度 v= ccn= 32则光在材料中的传播时间: t=O1E+EFv =(2+1)R3c