专题16光学电磁波（练习）（解析版）.docx

专题16光学电磁波目录Ol光学2考向一折射定律、折射率、光的传播问题及色散2考向二全反射及其应用10考向三光的干涉与衍射20考向四几何光学与物理光学综合问题23点02电磁振动及电磁波26考向一电磁振荡电磁波26考点Ol光学考向一折射定律、折射率、光的传播问题及色散1. （2023全国高考真题）（多选）等腰三角形为一棱镜的横截面，ab=ac；一平行于尻边的细光束从H边射入棱镜，在儿边反射后从0c边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（）aDCA.甲光的波长比乙光的长B.甲光的频率比乙光的高C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率E.在棱镜内床边反射时的入射角，甲光比乙光的大【答案】ACE【详解】ABD.根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c=f可知，乙光的波长短，A正确、BD错误；C.根据y=2可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；E.根n据几何关系可知光在棱镜内be边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。故选ACEo2. （2023浙江高考真题）如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AZ?以角度。入射,依次经AC和3C两次反射,从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了。角，则（l45oA.等于90。C.小于90。【答案】A 【详解】如图所示出射光B.大于90。D.与棱镜的折射率有关设光线在AB边的折射角为夕，根据折射定律可得=，设光线在BC边的入射角为。，光线在Ae边sin的入射角为，折射角为i；由反射定律和几何知识可知4+9=45。，+¼+r=90o,联立解得一二£,根据折射定律可得理=当=，可得i=9,过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为6,sinrsinp由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为90。，故选Ao3. （2023湖南高考真题）（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为。，如图所示。他发现只有当Q大于41。时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（）水面岸上救援人员潜水爱好者一激光器A.水的折射率为二 SlrPB.水的折射率为sin49C.当他以=60。向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60。D.当他以=60。向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60。【答案】BC【详解】AB.他发现只有当大于41。时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明a=41。时激光恰好发生全反射，则sin（90-41）=！，则=二，A错误、B正确：CD.当他以a=60。向水面发射nsin49°激光时，入射角力二30。，则根据折射定律有出油7二s沛2折射角i2大于30。，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60。，C正确、D错误。故选BCo4. （2023江苏高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（ 太阳光线A，/7277777777777777777777太阳光线c z/ ，,【答案】A【详解】根据折射定律n I sin =n sin）太阳光线b j×z，万， 太阳光线/7,由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则n下n上，则9下逐渐减小，画出光路图如下太阳加线/乖下,，）“，/则从高到低下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向。故选Ao5. （ 2022浙江高考真题）如图所示，用激光笔照射半圆形玻璃砖圆心O点,发现有a、b、c、d四条细光束，其中d是光经折射和反射形成的。当入射光束。绕。点逆时针方向转过小角度46时，b、c、d也会随之转动，则（)a.光束川帆时针旋转角度小于AeB.光束C逆时针旋转角度小于A8C.光束d顺时针旋转角度大于AOD.光束AC之间的夹角减小了2A。【答案】B【详解】A.设入射光线a的入射角为。，则反射角为。，光束C的折射角为夕，光束d的反射角也为夕，入射光束a绕O点逆时针方向转过小角度。时，入射角变为'=46+a,由反射定律可知反射角等于入射角，则光束b顺时针旋转角咬等JAO,故A错误；B.由折射定律有嗯=>1,更陪舞=>1，可得即光束C逆时针旋转角度小FA。，故B正确；C.光束d的反射角变化勺光束C的折射角变化相等，则光束d顺时针旋找角度小于A。，故C错误：D.光束b顺时针旋转角度等于夕，光束C逆时针旋转角度小于A6,则光速b、C之间的夹角减小的角度小于249,故D错误；故选B。6. （2021浙江高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点尸、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束匹反射光束。、出射光束C和乩已知光束。和b间的夹角为90。，则（）A.光盘材料的折射率=2B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C.光束氏C和d的强度之和等于光束的强度D.光束C的强度小于O点处折射光束Op的强度【答案】D【详解】叵A.如图所小由几何关系可得入射角为j=45,折射角为r=30,根据折射定律有=包粤="¼=应，sin30_2所以A错误：B.根据-=£=也c,所以B错误：C.光束在b、C和d的强度之和小于光束a的强度，因n2为在Q处光还有反射光线，所以C错误；D.光束C的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；故选D。7. （2022全国高考真题）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图所示。图中A为轻质绝缘弹簧，C为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆。的一端与M固连且与镜面垂直、另一端与弹簧下端相连，PQ为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ的圆心位于M的中心。使用前需调零:使线圈内没有电流通过时，M竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经尸。上的O点射到M上后沿原路反射。线圈通入电流后弹簧长度改变，使M发生倾斜，入射光束在M上的入射点仍近似处于尸Q的圆心，通过读取反射光射到尸Q上的位置，可以测得电流的大小。己知弹簧的劲度系数为亿磁场磁感应强度大小为8,线圈。的匝数为N。沿水平方向的长度为/,细杆。的长度为d，圆弧PQ的半径为r，rM远大于弹簧长度改变量的绝对值。（1）若在线圈中通入的微小电流为,求平衡后弹簧长度改变量的绝对值x及尸。上反射光点与。点间的弧长Si（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ上反射光点出现在。点上方，与。点间的弧长为。、保持其它条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在。点下方，与。点间的弧长为S2。求待测电流的大小。,NBIl2NBIlr/八dk(s+s,)【答案】(1),：(2)-A-!k(1kANBlr【详解】(I)由题意当线圈中通入微小电流I时，线圈中的安培力为F=NBIl根据胡克定律有F=NBIl=kIxIINBil阳=丁如图所示设此时细杆转过的弧度为,则可知反射光线转过的弧度为20,又因为d>>Ax,r»d则sin,sin220所以有x=dtfy.v-rzrj2r2NBIIr联乂可得s=-rx=-dd(2)因为测量前未调零，设没有通电流时偏移的弧长为，当初始时反射光点在O点上方，通电流1'后根据前面的结论可知有M2NBI,lr ,+ 5dk2NBlr当电流反向后有S2=X*-S'联立可得/'成（S1 +&）ANBlr同理可得初始时反射光点在O点下方结果也相同，故待测电流的大小为，'=以国+”)4NBlr8. (2021湖南高考真题)我国古代著作墨经中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播。身高1.6m的人站在水平地面上,其正前方0.6m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞,直径为LoCm、深度为1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射。(i)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？（三）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？【答案】(i)1.38;(ii)1.7【详解】(i)根据题意作出如下光路图当孔在人身高一半时有IanO=22=0'八义皎sin=0.8,0.0111tana=,sna=l0.0141.496由折射定律有n=黑1.38Sina（三）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如下光路图根据几何关系有'=型图 Sina1.79. （2024吉林白山统考一模）如图所示，横截面为半圆的玻璃砖放置在平面镜上，直径A8与平面镜垂直。一束激光。射向半圆柱体的圆心。，激光与AB的夹角为60。，已知玻璃砖的半径为12cm,平面镜上的两个光斑之间的距离为16Qcm,则玻璃砖的折射率为（）C. 2D. -7由题意可得，激光在AB面上发生折射时的入射力=30。，在直角AOBQ中，根据数学知识BD=Ofitan60o=12>cm,根据题意BC=CD-BD=(163-12)cm=43cm,设半圆玻璃l的折射率为，折射角为加贝南加粱=孟=G解得夕=60。，根据折射定律，折射率=黑二喘二3故选B。10. （2024河南统考二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示,一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为/,折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿3C方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（）汽车玻璃内侧接收器A.若改用绿色光射入，需要入射角/减小到某一合适的角度B.若改用红色光射入，需要入射角i减小到某一合适的角度c.若改用红色光射入，需要入射角，增大到某一合适的角度D.改用任何颜色的光射入，都需要入射角i减小到某一合适的角度【答案】B【详解】A.若改用绿色光射入，频率变大，折射率变大，折射角不变，根据=胆，可知，入射角变大，Sinr故A错误；BC.若改用红色光射入，频率变小，折射率变小，折射角不变，根据=理，可知，入射角变Sinr小，故B正确C错俣：D.如果改用频率更高的光，则折射率变大，折射角不变，根据=胆，入射角变Sinr大，故D错误。故选B。考向二全反射及其应用11. （2023湖北高考真题）如图所示，楔形玻璃的横截面PoQ的顶角为30。，OP边上的点光源S到顶点O的距离