新高考物理二轮复习过关练习第3部分 考前特训 热点16　光学　电磁波 (含解析)

热点16　光学　电磁波

1．(2022·北京市二模)我国研制的055新型防空驱逐舰采用“双波段雷达”系统．雷达发射X波段电磁波频率为8～12 GHz，S波段电磁波频率为2～4 GHz.与S波段相比，X波段的电磁波(　　)

A．在空气中的波长更短

B．在空气中传播速度更大

C．衍射更明显

D．光子能量更小

答案　A

解析　根据波长与频率关系λ＝可知，频率高对应的波长短，故X波段的电磁波在空气中的波长更短，A正确；不同频率的电磁波在空气中传播速度相同，B错误；发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长接近或者小于波长，因X波段电磁波的波长更短，则X波段的电磁波更不容易发生衍射，C错误；根据光子能量表达式ε＝hν可知，频率高对应的光子能量大，则X波段电磁波的光子能量更大，D错误．

2.(多选)(2022·广西北海市一模)如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c.则下列说法正确的是(　　)

A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

B．a光在水中的传播速度比b光慢

C．用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的

D．若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光

答案　AD

解析　由题图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，故a光的折射率小于b光的折射率，则知a光的波长大，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ可得，干涉条纹间距与波长成正比，所以a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，且条纹宽度都是均匀的，A正确，C错误；由v＝知，因a光的折射率小于b光的折射率，则在水中a光的传播速度大，B错误；若a光与b光以相同入射角从水射向空气时，由于在水中a光的临界角大于b光的临界角，所以b光的入射角先达到临界角，则b光先发生全反射，首先消失的是b光，D正确．

3.(2022·江苏省南京外国语学校模拟)G1、G2为放在水平面上的高度略有差别的两个长方体，为了检查这两个长方体的上表面是否相互平行，检测员用一块标准的平行透明平板T压在G1、G2的上方，T与G1、G2支架分别形成尖劈形空气层，如图所示．G1、G2的上表面与平板的夹角分别为α和β，P为平板T上表面上的一点．用单色光从上方照射平板T，G1、G2的上方都能观察到明显的干涉条纹，可以推知(　　)

A．若α＝β，则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距

B．若α>β，则G1上方的干涉条纹间距大于G2上方的干涉条纹间距

C．若将G1、G2的间距缩短些，则G1上方的干涉条纹分布变得更密

D．若在P处用较小的力下压平板T，则G1上方的干涉条纹分布变密

答案　C

解析　设有一物体上表面与平板的夹角为θ，相邻亮条纹的间距为ΔL，由空气薄膜干涉条件，则有2ΔLtan θ＝λ，ΔL＝，则若α＝β，则G1上方的干涉条纹间距等于G2上方的干涉条纹间距，若α>β，则G1上方的干涉条纹间距小于G2上方的干涉条纹间距，故A、B错误；若将G1、G2的间距缩短些，α增大，则G1上方的干涉条纹分布变得更密，故C正确；若P在两长方体间，在P处用较小的力下压平板T，α减小，则G1上方的干涉条纹分布变疏，故D错误．

4.(2022·海南海口市一模)如图所示，横截面为四分之一圆的柱状透明介质放在水平地面上，半径为R，介质折射率为.一束水平光线垂直界面由A点射入介质，经介质折射后射到水平地面上的B点．已知OA间距为，则OB之间的距离为(　　)

A.R   B.R

C．2R   D.R

答案　B

解析　作出光路图，如图，则sin θ＝，解得θ＝30°，则OD＝Rcos θ＝R，由折射率n＝＝，解得α＝60°；由几何关系知β＝60°，则tan β＝＝，解得DB＝OA＝R，则OB之间的距离为OB＝OD＋DB＝R，故B正确．

5.(2022·浙江宁波市二模)如图所示，有一个长为20 cm的竖直线状光源AB，其表面可以向各个方向发射光线，将光源封装在一个半球形的透明介质中，整个装置放在水平地面上．线状光源的B端与半球的球心O重合，封装用的透明介质的折射率为1.5，为使光源发出的所有光均能射出介质球，不考虑二次反射，试分析介质球的半径R至少为(　　)

A．30 cm

B．10 cm

C．20 cm

D．40 cm

答案　A

解析　如图所示，在半球面上任选一点P，根据几何关系可知，若此时线状光源A点发出的光能够射出P点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要A点发出的所有光线能够射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面，在△APB中，根据正弦定理有＝，解得sin α＝sin θ，当θ＝90°时，sin α有最大值为sin α＝，为使光线一定能从P点射出，应有sin α＝≤，所以R＝PB≥nAB＝1.5×20 cm＝30 cm，故A正确，B、C、D错误．

6.(2022·浙江嘉兴市二模)如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O点，经折射后在水槽底部形成一光斑P.已知入射角α＝53°，水的折射率n＝，真空中光速c＝3.0×108 m/s，打开出水口放水，则光斑在底面移动，下列说法正确的是(　　)

A．激光在水中传播的速度v＝4.0×108 m/s

B．仅增大入射角α，激光能在水面发生全反射

C．光斑P移动的速度大小保持不变

D．光斑P移动距离x与水面下降距离h间关系满足x＝h

答案　D

解析　根据波速与折射率的关系有v＝，代入数据有v＝2.25×108 m/s，A错误；当光线从光密介质进入到光疏介质时才会发生全反射，题干是从空气中射入水中，故增大入射角α，激光不能在水面发生全反射，B错误；根据题意画出光路图，由图可看出OO′＝h，AB＝x，由n＝，可知sin β＝，则β＝37°，由几何关系可知O′B＝htan α，O′A ＝htan β，则AB＝O′B－O′A＝h，即x＝h，D正确；光斑P移动的速度大小为v＝＝，打开出水口，水平下降的过程中，底部的水压不断在减小，故水面下降的速度越来越慢，则由上式可知光斑P移动的速度大小越来越慢，C错误．

7.(多选)(2022·山东枣庄市模拟)如图，有一透明材料制成的空心球体，内径R＝1 m，外径为2R，在过球心的某截面内有一束单色光从球面上A点射入，光线与AO间夹角i＝60°，经折射后恰好与内球面相切，已知光速c＝3×108 m/s，下列说法正确的是(　　)

A．光线射入球体后频率变低

B．光线射入球体后波长变大

C．透明材料对该单色光的折射率为

D．从A点射入球体的光线经反射再次回到A点所用时间为6×10－8 s

答案　CD

解析　光线射入球体后频率不变，故A错误；由v＝可知光线射入球体后速度变小，根据λ＝可知波长变小，故B错误；根据几何关系得在透明材料中的折射角的正弦值sin r＝＝，根据折射定律得n＝＝，故C正确；由题意作出光路图如图所示，由几何关系可得光在透明材料中的路程为s＝6×2Rcos 30°＝6 m，光在透明材料中的传播速度为v＝＝×108 m/s，则时间为t＝＝6×10－8 s，故D正确．