N单元 光学 电磁波 相对论.docx

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1、Nl光的传播34.(2)N1N72019全国卷/J如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m.距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53。(取sin53。=0.8).已知水的折射率为(求桅杆到P点的水平距离；(ii)船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45。时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离.34.(2)(i)7m(ii)5.5m解析(2)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为4到P点的水平距离为M；桅杆高度为n,P点处水深为比；激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系

2、有=tan53。7=tan八2由折射定律有sin53o=wsinB设桅杆到P点的水平距离为x则X=Xl+X2联立(W维式并代入题给数据得x=lm(ii)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45。时,从水面出射的方向与竖直方向夹角为r,由折射定律有sini,=nsn45设船向左行驶的距离为H此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为必,到P点的水平距离为则,+,2=+=tani,=tan45。联立谡飒并代入题给数据得x,=(6V2-3)m5.5m13B.(3)N12019江苏卷如图所示,某L形透明材料的折射率=2.现沿A8方向切去一角,AA与水平方向的夹角为。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气

3、,求的最大值.B图-13B.(3)60o解析(3)恰好发生全反射时最大,则SinC=A且由几何关系有C+9=90。,得6=60o.nN2光的波动性14.N22019北京卷利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样.下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()碗光源IIIIIllllilU甲乙图1图2图-A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大14.A解析根据衍射和干涉得到的图样特点可以得出结论,选项A正确.13B.(2)N22019江苏卷将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝

4、,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的(选填“折射”“干涉或衍射”).当缝的宽度(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显.13B.(2)衍射接近解析(2)通过一条狭缝看到彩色条缝是由于光的衍射;发生明显衍射现象的条件是当孔、缝的尺寸与光的波长相差不多或比波长更小.N3电磁场电磁波N4相对论N5实验：测玻璃砖的折射率9.N52019天津卷某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃两大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸.加列哪些措施能够提高实验准确程度.A.选用两光学表面间距大的玻璃豉8 .选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃

5、砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示,其中实验操作正确的是.该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点。为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、8点作法线NN的垂线,垂足分别为C、。点,如图所示,则玻璃的折射率=.(用图中线段的字母表示)9 .(2)AD劾皤解析(2)为了提高实验准确程度,在实验过程中应选用两光学表面间距大的玻璃砖,选用细的大头针且插在玻璃砖同侧的大头针的间距尽量大些,所以A、D正确.由图可知得D是正确的.AC剑艮据折射率公式得号4备嚷N6实验：用双缝干涉实验测

6、量光的波长双缝屏转轮I目镜34.(2)N62019.全国卷某同学利用图示装置测量某种单色光的波长.实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题：S2Kffi图-若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(ii)若双缝的间距为4屏与双缝间的距离为/,测得第I条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为x,则单色光的波长=;(iii)某次测量时,选用的双缝的间距为0.30Omm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm.则所测

7、单色光的波长为nm.(结果保留3位有效数字)34.(2)(i)B(ii)篙(iii)630解析(2)(i)由相邻两条亮条纹或暗条纹的间距为*得第1条亮(暗)条纹到第条亮(暗)条纹的间距为x=半小1),所以增加从目镜中观察到的条纹个数,即增大,可以减小双缝到光屏之间的距离/,故选项B正确;(ii)单色光的波长2=黑;(iii)将已知数据代入第(ii)间的表达式中,可得2=630nm.N7光学综合34.(2)N1N72019全国卷1如图,一艘帆船静止在湖面上,帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m.距水面4m的湖底P点发出的激光束,从水面出射后恰好照射到桅杆顶端,该出射光束与竖直方向的夹角为53。(取si

8、n53。=0.8).已知水的折射率为(图求桅杆到P点的水平距离；(ii)船向左行驶一段距离后停止,调整由P点发出的激光束方向,当其与竖直方向夹角为45。时,从水面射出后仍照射在桅杆顶端,求船行驶的距离.34.(2)(i)7m(ii)5.5m解析(2)设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为4到P点的水平距离为M；桅杆高度为h,P点处水深为比；激光束在水中与竖直方向的夹角为。由几何关系有=tan53。7=tan0八2由折射定律有sin53o=wsinB设桅杆到P点的水平距离为X,则X=Xl+X2联立(W维式并代入题给数据得x=lm(ii)设激光束在水中与竖直方向的夹角为45。时,从水面出射的方向与

9、竖直方向夹角为r,由折射定律有sini,=nsn45设船向左行驶的距离为H此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为必,到P点的水平距离为则,+,2=+=tani,=tan45。联立谡飒并代入题给数据得x/=(62-3)m5.5m34.(2)N72019全国卷加如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,NA=90。,/8=30。.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出.求棱镜的折射率；(ii)保持AB边上的入射点不变,逐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出.求此时AB边上入射角的正弦.34.(2)(i)3(ii)竽解析(1)两列波在重叠区域发生干涉,该区域内质点振动

10、的频率和周期不变且都与振源相同,但有些质点的振动加强,有些质点的振动减弱,即不同质点的振幅不完全相同，故A错误,B、D正确.波源最先振动,它的振动在介质中传播出去,使介质中的质点依次开始振动,所以沿着波传播的方向质点振动的相位逐渐滞后,故C错误.因为两列波频率相同,同一质点到两个波源距离不变,所以两列波在该点的相位差恒定,E正确.(2)光路图及相关量如图所示AS-光束在AB边上折射,由折射定律得式中是棱镜的折射率.由几何关系可知+S=60由几何关系和反射定律得=,=ZB联立四超并代入260。得n=3(ii)设改变后的入射角为八折射角为必由折射定律得Sinf痂=依题意,光束在8C边上的入射角为全

11、反射的临界角C且sinC=-n由几何关系得C=优+30。由勾2我得入射角的正弦为sin0二竽5.N7Ol2019天津卷如图所示为a、b、C三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系.由。、仄C组成的复色光通过三棱镜时,下述光路图中正确的是()UI U.U.05.C解析通过图中所测的光电流和电压的关系图像可以看出力光的光子能量最大,在同种介质里的折射率最大,光的光子能量最小,在同种介质里的折射率最小,所以C正确.模拟题5.2019成都一诊如图Z8-5所示,一半径为R、高度也为R的圆柱形均匀透明体的底面中心处有一点光源S,在圆柱体的上表面有一点MM到上表面中心O的距离经过M点射出的光线的折

12、射角为60。.(1)求透明体的折射率；(2)从透明体上表面观察,若要看不到光源,可用不透明的黑纸覆盖上表面,求黑纸的最小面积Slnin.空气5 .(1)3(2段解析如图,连接。、S可得tan。=产乎解得入射角i=30o折射角为r=60o由折射定律可知=需=百(2)设临界角为C,黑纸的最小半径为小而,则sinCWWi=C时恰好发生全反射,由几何关系可知sinC.IBn/嗑n+M解得Smin=rtn=i/?26 .2OI9珠海模拟如图Z8-6所示,有一玻璃圆柱体,横截面半径为R=Iocm,长为L=I(X)cm.一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A点,与玻璃圆柱体左端面距离d=4cm,点光源向各个方向

13、发射单色光,其中射向玻璃圆柱体、从左端面中央半径为r=8Cm圆上射入的光线恰好不会从柱体侧面射出.光速为c=3x()8ms;求：(1)玻璃对该单色光的折射率；(2)该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间.图Z8-66.(15(2)6109s解析(1)由题意可知,光线AB从圆柱体左端面射入,在柱体侧面发生全反射,如图所示.sinJ=COSC=Vl-Sin2C联立解得W5(2)折射光BD在玻璃圆柱体内传播路程最长,因而传播时间最长,由几何知识得s=二必吟r十畔=6X10-9S7 .120；9郑州一中模拟某有线制导导弹发射时,在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤(像放风筝一样),它双向传输信号,

14、能达到有线制导作用.光纤由纤芯和包层组成,其剖面如图Z8-7所示,其中纤芯材料的折射率尸2,包层折射率2=心,光纤长度为33103m.(已知当光从折射率为m的介质射入折射率为小的介质时,入射角仇、折射角仇间满足关系sin仇=2sin优)(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.图Z8-77.(1)不会8x10-5$解析(1)由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C满足isinC=112s1n900得C=60。当在端面上的入射角最大m=90。)时,折射角仇也最大,在纤芯与包层分界面上的入射角仍最小.於7在端面上%=90。时,小需受得“300这时仇=90。-30。=60。=C所以,在所有情况中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄漏”出去.(2)当在端面上入射角最大时所用的时间最长,这时光在纤芯中往返的总路程s篇,光纤中光速v=s2mnI信号往返需要的最长时间ZmaXT=VCOOS2m代入数据解得bax=8xl5s.8.2019黄冈中学模拟如