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2021届高考一轮（人教）物理：光
电磁波
相对论简介（含答案）
专题：光
电磁波
相对论简介
1、马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红光容易引起视觉注意，还因为红光比其他可见光(　　)
A．容易发生明显衍射　　　B．容易发生稳定干涉
C．容易发生折射现象
D．容易发生光电效应
2、（多选）如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向空气中，折射后通过空气中的B点(图中折射光线也未画出)。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是(　　)
A．O1点在O点的左侧
B．绿光从水中射入空气中时，速度变小
C．若绿光沿AO方向射向空气中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
D．若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线也有可能通过B点
E．若沿AO1方向射向空气中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
3、如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接收到的光的情况是(　　)
A．光速小于c，频率不变，波长变短
B．光速小于c，频率变小，波长变长
C．光速等于c，频率不变，波长不变
D．光速等于c，频率变小，波长变长
4、(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是(　　)
A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．水对a光的折射率大于对b光的折射率
D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
5、(多选)如图所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是(　　)
A．介质2相对介质1的相对折射率为
B．光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度
C．介质1相对介质2来说是光密介质
D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象
E．光从介质1进入介质2，光的波长变短
6、(多选)关于下列光学现象，说法中正确的是(　　)
A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象
B．水中蓝光的传播速度比红光的慢
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
7、(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(　　)
A．图中a光为自然光
B．图中a光为偏振光
C．图中b光为偏振光
D．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
E．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
8、（多选）如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面，下列说法正确的是(　　)
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E．第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧
9、（多选）以下说法中正确的是(　　)
A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小
B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的
10、(多选)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则(　　)
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．在真空中，a光的波长大于b光的波长
D．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
E．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
11、(多选)一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是(　　)
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
12、(多选)下列说法正确的是(　　)
A．相对论与量子力学否定了经典力学理论
B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的
C．狭义相对论只适用于惯性参考系
D．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象
E．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
13、如图所示，内径为R、外径为R′＝R的环状玻璃砖的圆心为O，折射率为n＝。一束平行于对称轴O′O的光线由A点进入玻璃砖，到达B点(未标出)刚好发生全反射。求：
(1)玻璃砖的临界角；
(2)A点处光线的入射角和折射角。
14、如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10－6
m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7
m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7
m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)。
2021届高考一轮（人教）物理：光
电磁波
相对论简介（含答案）
专题：光
电磁波
相对论简介
1、马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红光容易引起视觉注意，还因为红光比其他可见光(　　)
A．容易发生明显衍射　　　B．容易发生稳定干涉
C．容易发生折射现象
D．容易发生光电效应
【答案】A　红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，故选项A正确；干涉与光的颜色无关，选项B错误；所有的光都能发生折射，选项C错误；红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，选项D错误．
2、（多选）如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上，图中O1点和入射光线都未画出)射向空气中，折射后通过空气中的B点(图中折射光线也未画出)。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是(　　)
A．O1点在O点的左侧
B．绿光从水中射入空气中时，速度变小
C．若绿光沿AO方向射向空气中，则折射光线有可能通过B点正下方的C点
D．若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线也有可能通过B点
E．若沿AO1方向射向空气中的是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点
答案　ACE
解析　当光由水射入空气中时入射角小于折射角，画出大致光路图如图所示，可见O1点在O点的左侧，故A正确。光在真空中速度最大，当绿光从水中射入空气中时，速度变大，故B错误。若绿光沿AO方向射向空气中，折射光线向界面偏折，则折射光线有可能通过B点正下方的C点，C正确；若沿AO1方向射向空气中的是一束紫光，因水对紫光的折射率大于绿光，可知折射光线通过B点下方，D错误；若沿AO1方向射向空气中的是一束红光，水对红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于绿光的偏折程度，所以折射光线有可能通过B点正上方的D点，故E正确。
3、如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接收到的光的情况是(　　)
A．光速小于c，频率不变，波长变短
B．光速小于c，频率变小，波长变长
C．光速等于c，频率不变，波长不变
D．光速等于c，频率变小，波长变长
答案　D
解析　根据相对论光速不变原理可知，在参考系B中接收到的光的速度等于c，由于B相对A的距离增大，发生多普勒效应，则知在参考系B中接收到的光的频率变小，根据c＝fλ，波长变长，故A、B、C错误，D正确。
4、(多选)水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是(　　)
A．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．水对a光的折射率大于对b光的折射率
D．水下b光不能射到图中Ⅱ区域
E．水下a、b光能射到图中Ⅱ区域以外区域
【答案】ABE　[根据题述可知．b光发生全反射的临界角较小，由sin
C＝可知，水对b光的折射率较大，对a光的折射率较小，a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角小，A正确，C错误；由折射率随光的频率的增大而增大可知，a光的频率较小，波长较长，B正确；水下b光能射到题图中Ⅱ区域，由于水下b光在题图中Ⅱ区域发生了全反射，Ⅱ区域只有a光射出，D错误；水下a、b光能射到题图中Ⅱ区域以外区域，由于发生了全反射，不能射出水面，E正确。]
5、(多选)如图所示，MN是介质1和介质2的分界面，介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2，一束细光束从介质1射向介质2中，测得θ1＝60°，θ2＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是(　　)
A．介质2相对介质1的相对折射率为
B．光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度
C．介质1相对介质2来说是光密介质
D．光从介质1进入介质2可能发生全反射现象
E．光从介质1进入介质2，光的波长变短
ABE　[光从介质1射入介质2时，入射角与折射角的正弦之比叫作介质2相对介质1的相对折射率，所以有n21＝＝，选项A正确；因介质2相对介质1的相对折射率为，可以得出介质2的绝对折射率大，因n＝，所以光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度，选项B正确；介质2相对介质1来说是光密介质，选项C错误；光从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项D错误；光从介质1进入介质2，光的频率不变，速度变小，由v＝λf可知，光的波长变短，选项E正确。]
6、(多选)关于下列光学现象，说法中正确的是(　　)
A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象
B．水中蓝光的传播速度比红光的慢
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
ABD　[一切波都有干涉、衍射现象，电磁波也是波，因此电磁波和其他可见光一样均具有干涉、衍射等现象，故A正确；蓝光的折射率大于红光的折射率，根据v＝知，水中蓝光的传播速度比红光慢，故B正确；光的偏振现象说明光是横波，故C错误；由于红光的波长大于蓝光的波长，根据条纹间距等于Δx＝λ，故在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽，故D正确；一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射，不是因为三棱镜吸收了光，故E错误。]
7、(多选)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(　　)
A．图中a光为自然光
B．图中a光为偏振光
C．图中b光为偏振光
D．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
E．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
ACE　[自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光，A对，B错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则C对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，D错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，E对。]
8、（多选）如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面，下列说法正确的是(　　)
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光
B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光
C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行
D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧
E．第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧
答案　ACD
解析　根据光的折射定律画出光路图，如图所示，由图可知，第一块、第二块玻璃板下表面一定有出射光，且第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，A、C正确，B错误；由图可知，第一块、第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D正确，E错误。
9、（多选）以下说法中正确的是(　　)
A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小
B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的
答案　ADE
解析　频率越大折射率越大，根据n＝，在同种介质中的光速越小，故A正确；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故B错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故C错误；交警通过发射超声波根据反射波的频率变化情况测量车速，是利用了波的多普勒效应，故D正确；根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故E正确。
10、(多选)如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则(　　)
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．在真空中，a光的波长大于b光的波长
D．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
E．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
【答案】ABE　[通过题图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项D错误；a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确，C错误；由n＝知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项E正确。]
11、(多选)一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是(　　)
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
ACE　[当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v＝，光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确，D错误；根据sin
C＝知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项E正确。]
12、(多选)下列说法正确的是(　　)
A．相对论与量子力学否定了经典力学理论
B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的
C．狭义相对论只适用于惯性参考系
D．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象
E．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
BCD　[相对论并不否定经典力学，它是在一定条件下的特殊情形，故选项A错误；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；根据狭义相对论的基本假设可知，选项C正确；根据光现象的成因知，选项D正确；全息照相不是利用全反射，而是和光的干涉有关，选项E错误。]
13、如图所示，内径为R、外径为R′＝R的环状玻璃砖的圆心为O，折射率为n＝。一束平行于对称轴O′O的光线由A点进入玻璃砖，到达B点(未标出)刚好发生全反射。求：
(1)玻璃砖的临界角；
(2)A点处光线的入射角和折射角。
[解析]　(1)由题给条件画出光路图，如图所示，因在B点刚好发生全反射，则
sin
C＝＝
得C＝45°。
(2)在△OAB中，OA＝R，OB＝R，由正弦定律得
＝
得sin
r＝，r＝30°
由＝n
得i＝45°。
[答案]　(1)45°　(2)45°　30°
14、如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10－6
m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7
m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7
m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)。
[解析]　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，
由n＝＝得
λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7
m＝6×10－7
m
根据路程差Δx＝2.1×10－6
m
所以N1＝＝＝3.5
由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δx是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系sin
C＝得
n′＝＝
由此可知，B光在空气中波长λ3为
λ3＝n′λ介＝×3.15×10－7
m＝5.25×10－7
m
所以N2＝＝＝4
可见，用B光做光源，P点为亮条纹。
[答案]　(1)暗条纹　(2)亮条纹

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