2021年高考真題和模擬題分類匯編物理專題17光學電磁波相對論選擇題1.(2021·浙江卷)用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現象如圖所示。入射點O和兩出射點P、Q恰好位于光盤邊緣等間隔的三點處，空氣中的四條細光束分別為入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b間的夾角為，則()

A.光盤材料的折射率B.光在光盤內的速度為真空中光速的三分之二C.光束b、c和d的強度之和等于光束a的強度D.光束c的強度小于O點處折射光束的強度答案D解析：光束c的強度與反射光線PQ強度之和等于折身光線OP的強度，所以D正確；故選D。2.(2021·北京海淀一模)如圖4所示，在做“測量玻璃的折射率”實驗時，先在白紙上放好一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個邊MN和PQ，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針和，然后在另一側透過玻璃磚觀察，再插上大頭針、，然后做出光路圖，根據光路圖計算得出玻璃的折射率。關于此實驗，下列說法中正確的是A.大頭針須擋住及、的像B.入射角越大，折射率的測量越準確C.利用量角器量出、，可求出玻璃磚的折射率D.如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到，折射率的測量值將偏大【答案】A【解析】做實驗時，大頭針P4須擋住P3及P1、P2的像，選項A正確；若入射角越大，則操作起來會不太方便，故并不是入射角越大越好，選項B錯誤；量出i1、i2，計算折射率時的公式是n=，選項C錯誤；如果誤將玻璃磚的PQ畫到P′Q′，則連線時會使折射角變大，如圖所示，故計算的折射率會偏小，選項D錯誤。3.(2021·北京海淀一模)由a和b兩種頻率的光組成的光束，經玻璃三棱鏡折射后的光路如圖1所示。a光是氫原子由n=4的能級向n=2的能級躍遷時發出的。下列說法中正確的是A.該三棱鏡對a光的折射率較大B.在該三棱鏡中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度C.用同一雙縫干涉裝置進行實驗，a光干涉條紋的間距大于b光干涉條紋的間距D.b光可能是氫原子從n=3的能級向n=2的能級躍遷時發出的【答案】C【解析】由圖可知，a光原光束偏離的距離近，說明它的折射率小，選項A錯誤；a光的折射率小，它相當于紅光，根據n=c/v可知，a光的傳播速度較大，選項B錯誤；再根據△x=可知，a光干涉條紋間距大于b光干涉條紋間距，選項C正確；由于a光是由n=4的能級向n=2的能級躍遷發出的，b光的折射率大，可以類比紫光，可見b光的能量大于a光，所以b光不可能是由n=3的能級向n=2的能級躍遷發出的，選項D錯誤。4.(2021·江蘇常州一模)某同學希望在暗室中用如圖實驗裝置觀察光現象：平面鏡水平放置，單色線光源S垂直于紙面放置，S發出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上，一部分通過平面鏡反射后射再到光屏上，則()A.光現象為干涉現象，光屏上的條紋與鏡面垂直B.光現象為衍射現象，光屏上的條紋與鏡面平行C.將光源沿豎直方向靠近平面鏡，相鄰條紋間距減小D.將光屏沿水平方向遠離平面鏡，相鄰條紋間距增大【分析】本題類似于雙縫干涉，根據雙縫干涉條紋的間距公式△x＝λ，結合d和L的變化判斷條紋間距的變化，從而即可求解。【解答】解：AB、平面鏡的反射光相當于從S的像點發出的光，所以該裝置類似于雙縫干涉裝置，所以能在光屏上觀察到與鏡面平行的干涉條紋，故AB錯誤；C、若將線光源S沿豎直方向靠近平面鏡平移，相當于減小了兩束干涉光的間距d，根據雙縫干涉條紋的間距公式△x＝，可知屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離增大，故C錯誤；D、若光屏沿水平方向遠離平面鏡，即L增大，根據雙縫干涉條紋的間距公式△x＝，可知屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離增大，故D正確。故選：D。【點評】考查光的干涉現象，解決本題的關鍵掌握雙縫干涉條紋的間距公式△x＝，并能靈活運用，注意看成雙縫干涉是解題的突破口。非選擇題5.(2021·全國甲卷)如圖，單色光從折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速為m/s，則該單色光在玻璃板內傳播的速度為___________m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間t的取值范圍是___________s≤t<___________s(不考慮反射)。答案：(1).(2).(3).解析：[1]該單色光在玻璃板內傳播的速度為[2]當光垂直玻璃板射入時，光不發生偏折，該單色光通過玻璃板所用時間最短，最短時間[3]當光的入射角是90°時，該單色光通過玻璃板所用時間最長。由折射定律可知最長時間6.(2021·河北卷)將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對放置，圓心上下錯開一定距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照射半圓柱體A，設圓心處入射角為，當時，A右側恰好無光線射出；當時，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h，不考慮多次反射，求：(1)半圓柱體對該單色光的折射率；(2)兩個半圓柱體之間的距離d。

答案：(i)；(ii)解析：(i)光從半圓柱體A射入，滿足從光密介質到光疏介質，當時發生全反射，有解得(ii)當入射角，經兩次折射從半圓柱體B的半徑出射，設折射角為，光路如圖

由折射定律有有幾何關系有聯立解得7.(2021·湖南卷)我國古代著作《墨經》中記載了小孔成倒像的實驗，認識到光沿直線傳播。身高的人站在水平地面上，其正前方處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞，直徑為、深度為，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示。現在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質，不考慮光在透明介質中的反射。(i)若該人通過小孔能成完整的像，透明介質的折射率最小為多少？(ii)若讓掠射進入孔洞的光能成功出射，透明介質的折射率最小為多少？

答案：(i)1.38；(ii)1.7解析：(i)根據題意作出如下光路圖

當孔在人身高一半時有tanθ==≈，sinθ=0.8，tanα=，sinα=由折射定律有n=(ii)若讓掠射進入孔洞的光能成功出射，則可畫出如下光路圖

根據幾何關系有8.(2021·全國乙卷)用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實驗中用A、B兩個大頭針確定入射光路、C、D兩個大頭針確定出射光路，O和分別是入射點和出射點，如圖(a)所示。測得玻璃磚厚度為，A到過O點的法線的距離，M到玻璃磚的距離，到的距離為。(ⅰ)求玻璃磚的折射率；(ⅱ)用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續實驗，玻璃磚的截面如圖(b)所示。光從上表面入射，入時角從0逐漸增大，達到時、玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。答案：(i)(ii)15°解析：(i)從O點射入時，設入射角為α，折射角為β。根據題中所給數據可得：

再由折射定律可得玻璃磚的折射率：(ii)當入射角為45°時，設折射角為γ，由折射定律：可求得：再設此玻璃磚上下表面夾角為θ，光路圖如下：而此時出射光線恰好消失，則說明發生全反射，有：

解得：由幾何關系可知：即玻璃磚上下表面的夾角：9.(2021·廣西柳州一模)一光束以與豎直方向成60°角照射到桌面，形成光斑為N。現在桌面上方某處放折射率為n，厚度為h的玻璃磚后，該光束從玻璃磚射出后在M處形成光斑，不考慮多次反射，且玻璃磚上下表面均與桌面平行。現測得M、N之間的距離為，求玻璃磚的折射率。【答案】【解析】如圖做出光路圖設光線、法線與玻璃磚地面交點依次為、、，由光的折射定律解得又幾何關系可得解得10.(2021·上海普陀一模)如圖所示是一個水平橫截面為圓形的平底玻璃缸，玻璃缸深度為，缸底面圓心處有一單色點光源，缸中裝有某種液體，深度為，點為液面的圓心，垂直于水平面。用面積為的黑紙片覆蓋在液面上，則液面上方恰好無光線射出。若在上述黑紙片上，以為圓心剪出一個面積為的圓孔，把余下的黑紙環仍放置在液面上原來的位置，使所有出射光線都從缸口射出，則缸口的最小面積為多少？【答案】【解析】用面積為的黑紙片覆蓋在液面上，液面上方恰好無光線射出，則從點光源發出的光線射到黑紙片的邊緣處恰發生全反射，臨界角為，光路圖如圖甲所示。由幾何關系得由全反射知識有解得剪出一個面積為圓孔后，設透光部分的半徑為，射出光線的最大入射角為，對應的折射角為，光路圖如圖乙所示。由幾何關系得根據折射定律有缸口的最小半徑為缸口的最小面積為解得11.(2021·云南曲靖一模)在桌面上有一個倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示.有一半徑為r=0.1m的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的桌面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合.已知玻璃的折射率為n=1.73.則：①通過計算說明光線1能不能在圓錐的側面B點發生全反射？②光線1經過圓錐側面B點后射到桌面上某一點所用的總時間是多少？(結果保留三位有效數字)【答案】①能在圓錐的側面B點發生全反射.②1.58×10﹣9s【解析】①sinC=1/n，得C=60°，所以，光線1在B點的入射角等于60°，能在圓錐的側面B點發生全反射.②根據幾何關系知BE=EF=所以，總時間.12.(2021·河北唐山一模)某種光學元件由兩種不同透明物質I和II制成，其橫截面如圖所示，O為AB中點，∠BAC=30°，半圓形透明物質I的半徑為R，一束光線在紙面內從半圓面上的P點沿PO方向射入，折射至AC面時恰好發生全發射，再從BC邊上的Q點垂直射出BC邊，真空中光速為c，光從P傳到Q所用時間t=R，求：(結果可用根式表示)(1)該透明物質II對該光的折射率n2；(2)該透明物質II對該光的折射率n1。【答案】(1)；(2)【解析】(1)由題意可知，光線射向AC面恰好發生全反射，反射光線垂直于BC面從棱鏡射出，光路圖如圖所示設光線在透明物質Ⅱ中發生全反射的臨界角為C，在M點剛好發生全反射。由幾何關系可知，則有解得(2)物質Ⅰ中光速物質Ⅰ中用時物質Ⅱ中光速由幾何關系知所以物質Ⅱ中用時又因為光從P傳到Q所用時間聯立解得13.(2021·四川瀘州三模)圖甲是二戰時期的DZG轉角射擊步槍，可讓士兵的頭部躲在掩體之內進行射擊。其瞄準裝置的核心部件是用兩個形狀為等腰直角三角形的全反射棱鏡制作而成，如圖乙所示。若有一束黃光從a點垂直射入第一個棱鏡，從d點垂直射出第二個棱鏡，棱鏡對黃光的折射率n=，光在兩棱鏡間的空氣中傳播速度可視為c=3