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2023届高考物理一轮基础巩固题：光 电磁波 相对论简介含答案
一、选择题。
1、关于电磁波的说法中正确的是( )
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．电磁波会发生偏振现象，是纵波
C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
D．紫外线的频率比红外线的频率小
2、某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN
是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该
同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示，则( )
A．光由A经O到B，n＝1.5
B．光由B经O到A，n＝1.5
C．光由A经O到B，n＝0.67
D．光由B经O到A，n＝0.67
3、（多选）如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直径与BD重合。
一束白光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上。使玻璃
砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ(0°＜θ＜90°)，观察到折射光斑和反射光斑在
弧形屏上移动。在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是( )
A．在弧形屏上可以观察到反射光的色散现象
B．在弧形屏上可以观察到折射光的色散现象
C．红光在玻璃砖中传播的速度最小
D．折射光斑在弧形屏上沿顺时针方向移动
E．玻璃砖旋转过程弧形屏上最先消失的一定是紫光
4、关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
E．探测海底深度时用的声呐是电磁波
5、如图所示，现有两束不同的单色光a、b垂直于AB边射入等腰棱镜ABC，
若两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，且两束光折射后相交于图中的
P点，以下判断正确的是( )
A．在真空中，a光光速小于b光光速
B．若a光能让某金属发生光电效应，则b光也一定可以使其发生光电效应
C．利用两种光做双缝干涉实验，可观察到b光干涉条纹更宽
D．a、b两束光从同一介质射入真空过程时，a光发生全反射的临界角大于b光
发生全反射的临界角
6、（多选）关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( )
A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景
D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化
E．一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散
7、（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
8、（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信
9、如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光
的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管
底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)．当透明液体的折射率大于玻
璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管
是否被液体包住了，从而了解液面的高度．以下说法正确的是( )
A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强
B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失
C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱
D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变
10、（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信
11、下列说法正确的是（ ）
A．变化的磁场不一定产生变化的电场
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
C．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大
D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化
E．在两列相干波发生干涉的区域内，振动加强点的位移始终比减弱点的位移大
12、一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时( )
A．速度相同，波长相同 B．速度不同，波长相同
C．速度相同，频率相同 D．速度不同，频率相同二、填空含实验题。
13、如图所示，若实心玻璃柱长L＝40 cm，宽d＝4 cm，玻璃的折射率n＝，
一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入，则光最多可以在玻璃柱中反射
________次；光在玻璃柱中传播的最长时间为________(保留两位有效数字，已
知光在真空中传播速度c＝3.0×108 m/s)。
14、光传感器可用来测量光屏上的光强分布。如图甲所示为某同学利用单缝做
的一个光学实验，图乙为该同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上的光
强分布图象，则该同学所做的实验是光的________(选填“干涉”或“衍射”)
实验；根据图乙可以看出，光屏上中央亮条纹的光强分布特点是_____________。
甲 乙
三、解答题。
15、（计算类综合题）如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝
90°，∠B＝60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全
反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。
不计多次反射。
(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；
(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？
16、（计算类综合题）如图所示，在双缝干涉实验中，S 和S 为双缝，P是光
1 2
屏上的一点，已知P点与S 和S 距离之差为2.1×10－6 m，今分别用A、B两种
1 2
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°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)；
(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。
17、（计算题）如图所示，MN下方足够大的空间有一长方体玻璃介质，其折
射率n＝，玻璃介质在的上边界MN是屏幕，玻璃中有一个正三棱柱的真空区
域．三棱柱轴线垂直于纸面，图中竖直截面正三角形的边长18 cm，顶点C很
靠近屏幕，距离可忽略．底边AB与屏幕平行，一束激光在竖直截面内垂直于
AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现了两个光斑．光在真空中的
传播速度c＝3×108 m/s.求：
(1)该激光在玻璃介质中传播的速度；
(2)两个光斑之间的距离．
2023届高考物理一轮基础巩固题：光 电磁波 相对论简介含答案
一、选择题。
1、关于电磁波的说法中正确的是( )
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．电磁波会发生偏振现象，是纵波C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
D．紫外线的频率比红外线的频率小
【答案】C
2、某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN
是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该
同学测得多组入射角i和折射角r，作出sin i－sin r图象如图乙所示，则( )
A．光由A经O到B，n＝1.5
B．光由B经O到A，n＝1.5
C．光由A经O到B，n＝0.67
D．光由B经O到A，n＝0.67
【答案】B
3、（多选）如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直径与BD重合。
一束白光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上。使玻璃
砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ(0°＜θ＜90°)，观察到折射光斑和反射光斑在
弧形屏上移动。在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是( )
A．在弧形屏上可以观察到反射光的色散现象
B．在弧形屏上可以观察到折射光的色散现象
C．红光在玻璃砖中传播的速度最小
D．折射光斑在弧形屏上沿顺时针方向移动
E．玻璃砖旋转过程弧形屏上最先消失的一定是紫光
【答案】BDE
4、关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
E．探测海底深度时用的声呐是电磁波
【答案】B
5、如图所示，现有两束不同的单色光a、b垂直于AB边射入等腰棱镜ABC，
若两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，且两束光折射后相交于图中的
P点，以下判断正确的是( )
A．在真空中，a光光速小于b光光速
B．若a光能让某金属发生光电效应，则b光也一定可以使其发生光电效应
C．利用两种光做双缝干涉实验，可观察到b光干涉条纹更宽
D．a、b两束光从同一介质射入真空过程时，a光发生全反射的临界角大于b光
发生全反射的临界角
【答案】C。
6、（多选）关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是( )
A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景
D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化
E．一束白光从空气斜射进入水中，也将发生色散
【答案】ABE
7、（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【答案】BCD
8、（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信
【答案】ABE
9、如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光
的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管
底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)．当透明液体的折射率大于玻
璃管壁的折射率时，就可以通过光液面传感器监测出射光的强弱来判定玻璃管
是否被液体包住了，从而了解液面的高度．以下说法正确的是( )
A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强
B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失
C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱
D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变
【答案】C
10、（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
E.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信
【答案】A、B、E
11、下列说法正确的是（ ）
A．变化的磁场不一定产生变化的电场
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象C．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大
D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率可能发生变化
E．在两列相干波发生干涉的区域内，振动加强点的位移始终比减弱点的位移大
【答案】ACD
12、一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时( )
A．速度相同，波长相同 B．速度不同，波长相同
C．速度相同，频率相同 D．速度不同，频率相同
【答案】D
二、填空含实验题。
13、如图所示，若实心玻璃柱长L＝40 cm，宽d＝4 cm，玻璃的折射率n＝，
一细光束从玻璃柱的左端的正中心射入，则光最多可以在玻璃柱中反射
________次；光在玻璃柱中传播的最长时间为________(保留两位有效数字，已
知光在真空中传播速度c＝3.0×108 m/s)。
【答案】6 1.8×10－9 s
【解析】光束进入玻璃柱，在玻璃柱壁恰好发生全反射时，在玻璃柱中反射的
次数最多，所用的时间最长。
临界角C满足sin C＝，解得C＝60°，
光路如图所示，
设在玻璃柱壁上两次反射之间沿轴线前进的距离为x，则x＝dtan C＝6.93 cm，
光束从进入到第一次反射沿轴线前进＝3.47 cm，
所以N－1＝＝＝5.27，
光最多可以在玻璃柱中反射N＝6次；
光在玻璃柱中传播的最长距离s＝＝ m＝0.46 m，
光在玻璃柱中传播的最长时间t＝＝ s＝1.8×10－9 s。
14、光传感器可用来测量光屏上的光强分布。如图甲所示为某同学利用单缝做
的一个光学实验，图乙为该同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上的光
强分布图象，则该同学所做的实验是光的________(选填“干涉”或“衍射”)
实验；根据图乙可以看出，光屏上中央亮条纹的光强分布特点是_____________。甲 乙
【答案】衍射 中间强两边弱
【解析】由图乙可知，条纹中间亮、两边窄，是衍射条纹；根据光的衍射原理，
则光屏上中央亮条纹的光强分布特点是中间强两边弱。
三、解答题。
15、（计算类综合题）如图所示，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝
90°，∠B＝60°。一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全
反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点。
不计多次反射。
(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角；
(2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？
【答案】(1)60° (2)≤n<2
【解析】(1)光线在BC面上折射，由折射定律有sin i ＝nsin r ①
1 1
式中，n为棱镜的折射率，i 和r 分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。
1 1
光线在AC面上发生全反射，由反射定律有
i ＝r ②
2 2
式中i 和r 分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。
2 2
光线在AB面上发生折射，由折射定律有
nsin i ＝sin r ③
3 3
式中i 和r 分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。
3 3
由几何关系得
i ＝r ＝60°，r ＝i ＝30° ④
2 2 1 3F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为
δ＝(r －i )＋(180°－i －r )＋(r －i ) ⑤
1 1 2 2 3 3
由①②③④⑤式得
δ＝60°。 ⑥
(2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有
nsin i ≥nsin C>nsin i ⑦
2 3
式中C是全反射临界角，满足
nsin C＝1 ⑧
由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n的取值范围应为
≤n<2。 ⑨
16、（计算类综合题）如图所示，在双缝干涉实验中，S 和S 为双缝，P是光
1 2
屏上的一点，已知P点与S 和S 距离之差为2.1×10－6 m，今分别用A、B两种
1 2
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°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)；
(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。
【答案】(1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析
【解析】(1)设A光在空气中波长为λ ，在介质中波长为λ ，由n＝＝得
1 2
λ ＝nλ ＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m
1 2
根据路程差Δx＝2.1×10－6 m
所以N ＝＝＝3.5
1
由此可知，从S 和S 到P点的路程差Δx是A光波长λ 的3.5倍，所以P点为
1 2 1
暗条纹．
(2)根据临界角与折射率的关系sinC＝得
n＝＝
由此可知，B光在空气中波长λ 为
3
λ ＝nλ ＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m
3 介所以N ＝＝＝4
2
可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗．
17、（计算题）如图所示，MN下方足够大的空间有一长方体玻璃介质，其折
射率n＝，玻璃介质在的上边界MN是屏幕，玻璃中有一个正三棱柱的真空区
域．三棱柱轴线垂直于纸面，图中竖直截面正三角形的边长18 cm，顶点C很
靠近屏幕，距离可忽略．底边AB与屏幕平行，一束激光在竖直截面内垂直于
AB边射向AC边的中点O，结果在屏幕MN上出现了两个光斑．光在真空中的
传播速度c＝3×108 m/s.求：
(1)该激光在玻璃介质中传播的速度；
(2)两个光斑之间的距离．
【答案】(1)×108 m/s (2)18 cm
【解析】①该激光在玻璃介质中传播的速度为
v＝＝×108 m/s
②画出光路图如图所示：
在界面AC，光的入射角i＝60°
由光的折射定律有＝n
代入数据可以得，折射角γ＝30°
由光的反射定律得到，反射角 i＝i′＝60°
由几何关系得△ODE是直角三角形，∠ODC＝60°，∠OEC＝30°
O点到光屏的距离为h＝OC·sin 60°＝ cm
故两光斑之间的距离为x＝htan 60°＋htan 30°＝18 cm
