1 尖子生训练题 光 电磁波 相对论含答案.docx
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1尖子生训练题光电磁波相对论含答案
2016届高三物理同步训练
(一)
光电磁波相对论
班别________________姓名____________________
A组
1.下列属于广义相对论结论的是(C)
A.尺缩效应
B.时间变慢
C.光线在引力场中弯曲
D.物体运动时的质量比静止时大
3.如果宇航员驾驶一艘宇宙飞船,以接近光速的速度朝某一星球飞行,他是否可以根据下列变化感觉到自己在运动(D)
A.身体质量在减小
B.心脏跳动变慢
C.身体质量在增加
D.永远不可能由自身的变化知道他是否在运动
6.在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球,若在水面正上方俯视这三个球,感觉最浅的是()
A.紫色球B.蓝色球
C.红色球D.三个球同样深
解析本题考查的是光的折射的一个推论,即视深公式.在视深公式h′=hn中,h′为看到的深度,h为实际深度,n为折射率,因为水对紫光的折射率最大,所以看到最浅的是紫色球,故正确选项为A.
答案A
3.
图13-5
(2011年皖南八校联考)a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向空气,光路如图13-5所示,则下列说法正确的是( )
A.逐渐增大入射角α的过程中,a光先发生全反射
B.通过同一双缝干涉装置,a光的干涉条纹间距比b光的宽
C.在该介质中b光的传播速度大于a光的传播速度
D.在该介质中a光的波长小于b光的波长
答案:
B
4.
图13-6
(2011年宁波高二检测)如图13-6所示,OO′是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于OO′轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃射出后相交于OO′下方的P点,由此可以得出的结论是( )
A.在玻璃中,A光比B光的速度小
B.玻璃对A光的折射率比对B光的折射率小
C.在空气中,A光的波长比B光的波长长
D.A光的频率比B光的频率大
解析:
选AD.由图可知,A光的偏折程度更大,折射率较大,频率较大,故B错、D正确.由n=
可知在玻璃中的光速A较小,故A正确.再由c=λf可知,频率越大,波长越小,故A光的波长较短,故C错.
1.(2010·全国卷Ⅰ)某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度.测量时保持镜面与地面垂直,镜子与眼睛的距离为0.4m.在某位置时,他在镜中恰好能够看到整棵树的像;然后他向前走了6.0m,发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像.这棵树的高度约为( )
A.5.5m B.5.0m
C.4.5mD.4.0m
图1
解析:
设初态树与镜面距离为L,成像于像1位置,人向前走6m等效于人不动树向后退6m,则树成像于像2位置,设树高为h,由图中几何关系有
=
(①式)、
=
(②式),由①②联立解得h=4.5m,所以本题只有选项C正确.
答案:
C
(1)(5分)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,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(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分)
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.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D.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
E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
【答案】ABD
【解析】
试题分析:
由图可知:
玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故C错误;在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故A正确;a光的频率大于b光的频率,在真空中,a光的波长小于b光的波长,故B正确;若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,因为a光的折射率大,则折射光线a首先消失,故D正确;a光的波长小于b光的波长,分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故E错误。
考点:
光的折射;光的干涉
2.如下图所示,一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°,下面四个光路图中,正确的是( )
解析:
发生全反射的临界角
C=arcsin
=arcsin
因α=45°>C,故发生全反射,选A. 答案: A 4. 图3 自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理,它虽然本身不发光,但在夜间骑车时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车,尾灯由透明介质做成,其外形如图3所示,下面说法中正确的是( ) A.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光应从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光应从右面射过来,在尾灯的右表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射 答案: D 6.光纤维通信是一种现代化的通信手段,它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务,为了研究问题方便,我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管,如图4所示.设此玻璃管长为L,折射率为n.已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射,最后从玻璃管的右端面射出.设光在真空中的传播速度为c,则光通过此段玻璃管所需的时间为( ) 图4 A. B. C. D. 解析: 用C表示临界角,则有sinC= ,光在介质中的传播速度为v= .光在沿光缆轴线的方向上做匀速传播.所用时间为t= = = .故A正确. 答案: A 7.一段时间以来,“假奶粉事件”闹得沸沸扬扬,奶粉中的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了.如图5所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间,则下列说法中正确的是( ) 图5 A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于α D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α 解析: 本题考查光的偏振的实际应用.由题意知,转动B使到达O处的光最强,则偏振片A、B的偏振方向相同.若在A、B之间放上待检糖溶液,因糖溶液对偏振光有旋光效应,使偏振光的偏振方向发生改变,则到达O处的光强度会明显减弱.若适当旋转A或B,可以使偏振光通过偏振片A、糖溶液和偏振片B后到达O处的光强度最大,并且偏振片旋转的角度等于糖溶液的旋光度α,故ACD正确. 答案: ACD 10. 图7 2005年10月4日,瑞典皇家科学院宣布,将该年度诺贝尔物理学奖授予两名美国科学家和一名德国科学家.美国科学家约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施之所以获奖,是因为对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献.另一名美国科学家罗伊·格劳伯因为“对光学相干的量子理论”的贡献而获奖,目前一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器正在研制中,如图7所示,某空间站位于地平线上方,现准备用一束激光射向该空间站,则应把激光器( ) A.沿视线对着空间站瞄高一些 B.沿视线对着空间站瞄低一些 C.沿视线对着空间站直接瞄准 D.条件不足,无法判断 解析: 由于大气层对光的折射,光线在传播中会发生弯曲,由光路的可逆性可知,视线与激光束会发生相同的弯曲,所以C项正确. 答案: C 10.如左下图所示,AB为一块透明的光学材料左侧的端面,建立直角坐标系如右下图,设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小.现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部,则该光线在该材料内部可能的光路是右下图中的() 解析本题考查光的折射及全反射和微元思想.如图所示,由于该材料折射率由下向上均匀减小,可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时,射入上一层后折射角大于入射角,光线偏离法线.到达更上层的界面时,入射角更大,当入射角达到临界角时发生全反射,光线开始向下射去,直到从该材料中射出.故正确选项为D. 答案D 15.古希腊某地理学家通过长期观测,发现6月21日正午时刻,在北半球A城阳光与铅直方向成7.5°角下射,而在A城正南方,与A城地面距离为L的B城,阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球上的太阳光可视为平行光.据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R=. 解析本题设计新颖,灵活考查了光的直线传播.关键是作出示意图,示意图如图所示. 由题意得 L=2πR× 可得R= . 答案 18.(10分)(激光液面控制仪)如图所示,激光液面控制仪的原理是: 固定的一束激光AO以入射角i照射液面,反射光OB射到水平光屏上,屏上用光电管将光讯号变成电讯号,电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s的距离射到 点,则液面是升高了还是降低了? 变化了多少? 解析本题考查学生利用所学知识解决实际问题的能力. 因反射的光点B右移到 ,所以液面降低. 但因入射的激光束方向不变,所以液面降低后的入射角不变,光路图如图.由几何关系知,四边形OM B是平行四边形,OM= B=s,三角形NO 是直角三角形. 设液面降低的高度是h,则 h=NO·coti= ·coti= 即液面降低的高度是scoti/2. 答案降低scoti/2 9. 图13-10 (2011年长沙模拟)在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图13-10所示的干涉实验法,A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行,在它们中间形成一个厚度均匀的空气膜,现在用波长为λ的单色光垂直照射,同时对A缓慢加热,在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化,当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,则( ) A.出现最亮时,B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强 B.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消 C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加 D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加 解析: 选D.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相加强,设温度从t1升至t2过程中,A的高度增加h,由题知2h=λ,故h=λ/2. 图13-11 图13-11 10.如图13-11所示,只含黄光和紫光的复色光束PO,沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后,被分成两束光OA和OB,沿如图所示方向射出,则( ) A.OA为黄光,OB为紫光 B.OA为紫光,OB为黄光 C.OA为黄光,OB为复色光 D.OA为复色光,OB为紫光 解析: 选C.黄光比紫光频率小,在玻璃中折射率小,发生全反射的临界角大,由图可知,OB为反射光线,OA是折射角为90°的折射光线,即入射角恰好为黄光的临界角,紫光已经发生全反射,在OA中只有黄光,在OB中既有黄光又有紫光,为复色光. 11.(2011年高考天津理综卷)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的位置如图13-12中实线所示,使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像,且P2的像挡住P1的像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只须测量出________________,即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率n=____________. 图13-12 解析: 当恰好看不见P1、P2的像时,刚好发生全反射现象,此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角,折射率n= . 答案: 玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ 16.(12分)如图13-17所示,MN是一条通过透明球体球心的直线,一条平行于MN的光线a射向此球体,若出射光线c与MN的交点P和球心O的距离是球半径的 倍,与MN所成的角α=30°,求透明球体的折射率. 图13-17 解析: 作光路图如图所示,设球的半径为R,在△OPB中, = ,则 = ,∠OBP=135°,则∠FBP=45°,由几何条件知∠BOP=15°且有∠OAB=∠OBA,又aA∥MO,所以∠AOM=∠aAE.由光路可逆知∠aAE=45°,由几何关系知∠OAB=30°,则折射率n= = = . 答案: 9.根据麦克斯韦电磁场理论,下列叙述中正确的是( D) A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场 B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,变化的磁场周围一定产生变化的电场 C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D.周期性、非线性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 2.要想提高电磁振荡的频率,下列办法中可行的是: CD A、线圈中插入铁心;B、提高充电电压; C、增加电容器两板间距离;D、减小电容器两板间的正对面积. 10.如图所示,是处于某一时刻的LC振荡电路的情况,下列说法正确的是(D) A、电容器正在放电,电场能正转变成磁场能 B、电容器正在充电,电场能正转变成磁场能 C、电容器正在放电,磁场能正转变成电场能 D、电容器正在充电,磁场能正转变成电场能 ★★1、(12分)某雷达工作时发射的电磁波的波长λ=20m,每秒脉冲数n=5000个,每个脉冲持续时间t=0.02μs,问电磁波的振荡频率为多少? 每个光脉冲的长度L是多少? 最大的侦察距离是多少? 1、f= = =1.5╳107HZ T= s= s L=0.03╳20=6m 2L=CΔt L= CΔt= ╳3╳108╳2╳10-4=3╳104m
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