2025年课标版高考物理习题、历届真题、创新题专题试卷十六　光学 电磁波与相对论初步（带解析答案）.docx

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专题十六光学电磁波与相对论初步

应用创新题组

一、单项选择题(每小题4分,共40分)

1.(2024湖北武汉质检,3典型模型)如图所示,半圆AOB为透明柱状介质的横截面,半径为R,折射率为53,建立直角坐标系Oxy,y轴与直径AB平行,且与半圆相切于原点O。一束平行单色光沿x轴正方向射向整个介质,欲使所有平行光线都不能到达x轴正半轴,需紧贴直径AB放置一遮光板,则该遮光板沿y轴方向的长度至少为(不考虑反射光的影响)()

A.65RB.45RC.35

答案A假设由AB边的E点射入介质的光线,刚好在右侧的球面发生全反射,作出光路图如图所示,由n=1sin

2.(2024河北五校联考)据国家矿山安监局统计,2024年全国共发生煤矿瓦斯事故7起,死亡30人,与2019年相比分别下降74.1%和74.6%。瓦斯是无色、无味、透明的气体,折射率比空气大。如图所示的是煤矿安保系统中常用的一种逻辑判断元件,这种元件的“核心构件”是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜,两棱镜被平行拉开一小段距离,形成的通道与矿道大气相通。棱镜对红光的折射率为1.5,一束红光从棱镜1的左侧垂直射入,下列说法正确的是()

A.正常情况下这束红光能通过棱镜2射出

B.将入射光改成绿光能提高瓦斯检测的灵敏度

C.只要矿道空气中存在瓦斯气体,这束红光便不能从棱镜2射出

D.只有矿道空气中瓦斯气体达到危险浓度时,这束红光才能从棱镜2射出

答案D因为棱镜对红光的折射率为1.5,所以当一束红光从棱镜1的左侧垂直射入时,在斜边的入射角为45°,sin45°1n

3.(2024湖北模拟)竖直放置的三棱镜的横截面为直角三角形,∠A=60°,直角边AB的长为L,足够长的竖直放置的光屏到三棱镜AB边的距离也为L,图中O点在C点的正上方,和A点等高。现有一光源自O点由静止开始做自由落体运动,若光源下落过程中射出的单色光线始终水平向左,仅考虑从AB边射出的光线,则照射到屏上的光点首先会向下做匀变速直线运动,已知棱镜的折射率为3,重力加速度大小为g,照射到屏上的光点向下做匀变速直线运动的加速度大小为()

A.32gB.gC.3

答案D如图,设OC上有一点D,OD=d1,光源从O到D的过程中,有d1=12gt2,由几何关系可知,由于∠A=60°,∠C=30°,则∠CED=30°,θ1=60°,根据n=sinθ1sinθ2,解得θ2=30°,所以∠AEF=60°,则△AEF为等边三角形,所以AF=AE=d1sin∠OAC,其中∠OAC=30°,解得AF=2d1,则有d2

4.(2024北京海淀一模)如图所示,在做“测量玻璃的折射率”实验时,先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖,描出玻璃砖的两个边MN和PQ,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,再插上大头针P3、P4,然后作出光路图,根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验,下列说法中正确的是()

A.大头针P4须挡住P3及P1、P2的像

B.入射角越大,折射率的测量越准确

C.利用量角器量出i1、i2,可求出玻璃砖的折射率n=sin

D.如果误将玻璃砖的边PQ画到PQ,折射率的测量值将偏大

答案A做实验时,大头针P4须挡住P3及P1、P2的像,选项A正确;若入射角过大,则操作起来不太方便,故并不是入射角越大越好,选项B错误;量出i1、i2,计算折射率时的公式是n=sini

5.(2024湖北宜昌2月联考,5)如图所示,在平静的水面下深h处有一单色点光源S,它发出的光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域,已知该单色光的折射率为n,则下列说法正确的是()

A.该单色光在水中的波长比空气中长

B.圆形区域的面积为π

C.当点光源S竖直向下匀速运动时,圆形区域的边缘向外做匀速运动

D.当点光源S竖直向下匀速运动时,圆形区域的边缘向外做加速运动

答案C根据λ=vf,光在不同介质中f相同,在空气中传播速度比水中的传播速度大,所以该单色光在空气中的波长比水中长,选项A错误;根据sinC=1n,由几何关系得rh2+r2=1

6.(2024山东济南章丘模拟)在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为()

A.rB.1.5r C.2rD.2.5r

答案C因为n=1.5,根据sinC=1n可知临界角C60°。由题意