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专题十六 光学 电磁波 相对论
1 高频 1高频 2易混 3题型 4情境 5审题
考点 易错 模板 应用 解题
考点
考点一 光的折射和全反射 学生用书P253 频率大 发生全反射的临界角大
Ｄ． ，
基础 光的折射定律、折射率、全反射、光导纤维等。 答案 Ｃ
重难 各种玻璃砖模型中折射及全反射光路问题。
５．（２０１７天津理综，２，６分）明代学者方以智在
《
阳燧倒影
》
中
记载 凡宝石面凸 则光成一条 有数棱则必有一面五色 表
限时 分钟 正答率 ／ ：“ ， ， ”，
１２５ ， ： ２１。 明白光通过多棱晶体折射会发生色
基础
散现象 如图所示 一束复色光通过
１．（２０２１江苏，７，４分）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方 。 ，
三棱镜后分解成两束单色光ａ ｂ 下
、 ，
格纸上 将激光束垂直于ＡＣ面入射 可以看到光束从圆弧面
， ， 列说法正确的是
（ ）
ＡＢＣ出射 沿ＡＣ方向缓慢平移该砖 在如图所示位置时 出射
， ， ， 若增大入射角ｉ 则ｂ光先消失
光束恰好消失 该材料的折射率为 Ａ． ，
。 （ ） 在该三棱镜中ａ光波长小于ｂ光
Ｂ．
ａ光能发生偏振现象 ｂ光不能发生
Ｃ． ，
若ａ ｂ光分别照射同一光电管都能发生光电效应 则ａ光的
Ｄ． 、 ，
遏止电压低
答案 Ｄ
６．［２０１９课标 ，３４（２），１０分］如图 一艘帆船静止在湖面上
Ⅰ ， ，
帆船的竖直桅杆顶端高出水面 距水面 的湖底Ｐ点
３ ｍ。 ４ ｍ
发出的激光束 从水面出射后恰好照射到桅杆顶端 该出射光
， ，
束与竖直方向的夹角为 ° 取 ° ． 已知水的折射
５３ （ ｓｉｎ ５３ ＝０８）。
率为 ４
。
． ． ． ． ３
Ａ．１２ Ｂ．１４ Ｃ．１６ Ｄ．１８
答案 Ａ
２．（２０２１北京，２，３分）如图所示的平面内 光束ａ经圆心Ｏ射
，
入半圆形玻璃砖 出射光为ｂ ｃ两束单色光 下列说法正确
， 、 。
的是
（ ）
这是光的干涉现象
Ａ． 求桅杆到Ｐ点的水平距离
在真空中光束 ｂ 的波长大于光束 ｃ 的 （ⅰ） ；
Ｂ． 船向左行驶一段距离后停止 调整由Ｐ点发出的激光束
波长 （ⅱ） ，
方向 当其与竖直方向夹角为 °时 从水面射出后仍照射在
玻璃砖对光束ｂ的折射率大于对光束ｃ ， ４５ ，
Ｃ． 桅杆顶端 求船行驶的距离
的折射率 ， 。
答案 （ ） （ ） ．
在玻璃砖中光束ｂ的传播速度大于光束 ⅰ ７ ｍ ⅱ ５５ ｍ
Ｄ．
ｃ的传播速度 重难
答案 Ｃ ７．（２０２２浙江１月选考，１１，３分）如图所示 用激光笔照射半圆
，
３．（２０２１天津，２，５分）光刻机是制造芯片的核心装备 利用光 形玻璃砖圆心Ｏ点 发现有ａ ｂ ｃ ｄ四条细光束 其中ｄ是光
， ， 、 、 、 ，
源发出的紫外线 将精细图投影在硅片上 再经技术处理制成 经折射和反射形成的 当入射光束ａ绕Ｏ点逆时针方向转过
， ， 。
芯片 为提高光刻机清晰投影最小图像的能力 在透镜组和硅 小角度 θ时 ｂ ｃ ｄ也会随之转动 则
。 ， Δ ， 、 、 ， （ ）
片之间充有液体 紫外线进入液体后与其在真空中相比
。
（ ）
波长变短 光子能量增加
Ａ． Ｂ．
频率降低 传播速度增大
Ｃ． Ｄ． 专
答案 Ａ 题
４．（２０２１辽宁，４，４分）一束复色光从空气射入光导纤维后分成 十
六
ａ ｂ两束单色光 光路如图所示 比较内芯中的ａ ｂ两束光 ａ
光 、 的 ， 。 、 ， Ａ． 光束ｂ顺时针旋转角度小于 Δ θ 光
（ ） 光束ｃ逆时针旋转角度小于 θ 学
Ｂ． Δ
光束ｄ顺时针旋转角度大于 θ 电
Ｃ． Δ
光束ｂ ｃ之间的夹角减小了 θ 磁
Ｄ． 、 ２Δ 波
频率小 发生全反射的临界角小
答案 Ｂ
Ａ．
频率大
，
发生全反射的临界角小
８．（２０２１ 海南，６，３ 分）如图 长方体玻璃砖的横截面为矩形 相
Ｂ． ， ， 对
频率小 发生全反射的临界角大 ＭＮＰＱ ＭＮ ＮＰ 其折射率为 一束单色光在纸面内以α 论
Ｃ． ， ， ＝２ ， ２。 ＝
１ ４７
４５°的入射角从空气射向ＭＱ边的中点Ｏ 则该束单色光
，
（ ）
在ＭＱ边的折射角为 °
Ａ． ６０
在ＭＮ边的入射角为 °
Ｂ． ４５
不能从ＭＮ边射出
Ｃ．
不能从ＮＰ边射出 光从ＡＡ′Ｃ′Ｃ面出射的区域占该侧面总面积的 １
Ｄ． Ａ．
答案 Ｃ ２
９．（２０２２山东，７，３分）柱状光学器件横截面如图所示 ＯＰ右侧 Ｂ． 光从ＡＡ′Ｃ′Ｃ面出射的区域占该侧面总面积的 ２
， ３
若ＤＥ发出的单色光频率变小 ＡＡ′Ｃ′Ｃ面有光出射的区域面
是以Ｏ为圆心 半径为 Ｒ 的 １ 圆 左侧是直角梯形 ＡＰ 长为 Ｃ． ，
、 ， ，
４ 积将增大
Ｒ ＡＣ与ＣＯ夹角 ° ＡＣ 中点为 Ｂ ａ ｂ 两种频率的细激光
， ４５ ， 。 、 若ＤＥ发出的单色光频率变小 ＡＡ′Ｃ′Ｃ面有光出射的区域面
Ｄ． ，
束 垂直ＡＢ面入射 器件介质对ａ ｂ光的折射率分别为 ．
， ， 、 １ ４２、 积将减小
１ ． ４０。 保持光的入射方向不变 ， 入射点从Ａ向Ｂ移动过程中 ， 答案 ＡＣ
能在ＰＭ面全反射后
，
从ＯＭ面出射的光是
（
不考虑三次反射
１２．（２０２２山东济南二模）如图所示 长方体玻璃砖长为
， ４ ｃｍ，
以后的光
） （ ） 宽和高均为 折射率为 紧贴下表面中心轴线处有一
２ ｃｍ， ３。
点光源 该点光源可沿中心轴线左右移动 当点光源移动至某
， 。
一位置Ｏ时 玻璃砖右侧面各处均有光线射出 不考虑光在玻
， （
璃砖内反射后的情况 此时玻璃砖左侧面上光线射出点到下
），
表面的最远距离为
（ ）
仅有ａ光 仅有ｂ光
Ａ． Ｂ．
ａ ｂ光都可以 ａ ｂ光都不可以
Ｃ． 、 Ｄ． 、
答案 Ａ
１０．（２０２０浙江７月选考，１３，３分）如图所示 圆心为Ｏ 半径为
， 、
Ｒ的半圆形玻璃砖置于水平桌面上 光线从Ｐ点垂直界面入射
，
后 恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射 当入射角θ °时 光
， ； ＝６０ ， Ａ．（４－ ５） ｃｍ Ｂ．（２ ２－ ５） ｃｍ
线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行 已知真空中
。
Ｃ．（ ５－ ２） ｃｍ Ｄ．（２ ５－４） ｃｍ
的光速为ｃ
，
则
（ ） 答案 Ｂ
１３．［２０２１全国甲，３４（１），５分］如图 单色光从折射率ｎ ．
， ＝１ ５、
厚度ｄ ． 的玻璃板上表面射入 已知真空中的光速为
＝１００ ｃｍ 。
． ８ 则该单色光在玻璃板内传播的速度为
３０×１０ ｍ／ｓ，
对于所有可能的入射角 该单色光通过玻璃板所用时间ｔ
ｍ／ｓ； ，
的取值范围是 ｔ 不考虑反射
ｓ≤ ＜ ｓ（ ）。
玻璃砖的折射率为 ．
Ａ． １５
Ｏ Ｐ之间的距离为 ２Ｒ
Ｂ． 、
２
答案 ． ８ －１０ －１０
光在玻璃砖内的传播速度为 ３ｃ ２０×１０ ５×１０ ３ ５×１０
Ｃ． １４．（２０２２湖北武汉４月调考）如图所示 半圆形玻璃砖半径为
３ ，
年 光从玻璃到空气的临界角为 ° Ｒ 直径ＡＢ与荧光屏ＭＮ 足够大 平行且相距 Ｒ 频率相同
Ｄ． ３０ ， （ ） ２ 。
高 答案 Ｃ 的两束平行光ａ ｂ均以 °角同时射入玻璃砖 ａ光从圆心Ｏ
考 、 ５３ ，
１１．（２０２０山东，９，４分） 多选 截面为等腰直角三角形的三棱 入射 恰好从半圆弧的三等分点Ｄ射出 ｂ光从半圆弧的中点
（ ） ， ，
年 镜如图甲所示 ＤＥ为嵌在三棱镜内部紧贴ＢＢ′Ｃ′Ｃ面的线状 Ｃ射出 不考虑光在半圆弧上的反射 ° ． 求
模 。 。 ，ｓｉｎ５３ ＝０８， ：
单色可见光光源 ＤＥ与三棱镜的ＡＢＣ面垂直 Ｄ位于线段ＢＣ 玻璃砖的折射率
拟 ， ， （１） ；
的中点 图乙为图甲中ＡＢＣ面的正视图 三棱镜对该单色光 荧光屏上两光点之间的距离 结果可用根号表示
。 。 （２） 。 （ ）
的折射率为 只考虑由 ＤＥ 直接射向侧面 ＡＡ′Ｃ′Ｃ 的光线
２， 。
下列说法正确的是
︵ （ ）
教
师
用
书
︶
１ ４８
半径射出 射出位置与 Ａ 的圆心相比下移 ｈ 不考虑多次反
， 。
射 求
。 ：
半圆柱体对该单色光的折射率
（ⅰ） ；
两个半圆柱体之间的距离ｄ
（ⅱ） 。
答案 （ ） ． （ ）４－２ ３Ｒ
１ １６ ２
３
１５．［２０２１全国乙，３４（２），１０分］用插针法测量上 下表面平行
、
的玻璃砖的折射率 实验中用 Ａ Ｂ 两个大头针确定入射光
。 、
路 Ｃ Ｄ两个大头针确定出射光路 Ｏ和Ｏ′分别是入射点和出 答案 （ ）２ ３ （ ） ｈ ２Ｒ
， 、 ， ⅰ ⅱ ２ －
射点 如图 所示 测得玻璃砖厚度为ｈ ． Ａ到过Ｏ ３ ２
， （ａ） 。 ＝１５０ ｍｍ； １８．（２０２１山东，１５，７分）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔
点的法线ＯＭ的距离ＡＭ ． Ｍ到玻璃砖的距离ＭＯ
＝１０ ０ ｍｍ， ＝ 物理学奖 其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示 在
． Ｏ′到ＯＭ的距离为ｓ ． ， 。
２００ ｍｍ， ＝５０ ｍｍ。 空气中对称放置四个相同的直角三棱镜 顶角为θ 一细束脉
， 。
冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射 经过前两个棱镜后分为平
，
行的光束 再经过后两个棱镜重新合成为一束 此时不同频率
， ，
的光前后分开 完成脉冲展宽 已知相邻两棱镜斜面间的距离
， 。
ｄ ． 脉冲激光中包含两种频率的光 它们在棱镜中的
＝１０００ ｍｍ， ，
折射率分别为 ｎ 和 ｎ ３１ 取 ° ３ °
１＝ ２ ２＝ 。 ｓｉｎ３７ ＝ ，ｃｏｓ ３７ ＝
４ ５
图 图 ４ ５ ．
（ａ） （ｂ） ， ＝１８９０。
求玻璃砖的折射率 ５ ７
（ⅰ） ； 为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出 求θ
用另一块材料相同 但上下两表面不平行的玻璃砖继续 （１） ，
（ⅱ） ， 的取值范围
实验 玻璃砖的截面如图 所示 光从上表面入射 入射角 ；
， （ｂ） 。 ， 若θ ° 求两种频率的光通过整个展宽器的过程中 在
从 逐渐增大 达到 °时 玻璃砖下表面的出射光线恰好消 （２） ＝３７ ， ，
０ ， ４５ ， 空气中的路程差 Ｌ 保留 位有效数字
失 求此玻璃砖上下表面的夹角 Δ （ ３ ）。
。 。
答案 （ ） （ ） °
ⅰ ２ ⅱ １５
１６．［２０２２湖南，１６（２），８分］如图 某种防窥屏由透明介质和
，
对光完全吸收的屏障构成 其中屏障垂直于屏幕平行排列 可
， ，
实现对像素单元可视角度θ的控制 可视角度θ定义为某像素
（
单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的
２
倍 透明介质的折射率ｎ 屏障间隙Ｌ ． 发光像
）。 ＝２， ＝０８ ｍｍ。 １９．［２０２０课标 ，３４（２），１０分］直角棱镜的折射率ｎ ． 其
素单元紧贴屏下 位于相邻两屏障的正中间 不考虑光的 Ⅱ ＝１ ５，
， 。 横截面如图所示 图中 Ｃ ° Ａ ° 截面内一细束与
衍射 ， ∠ ＝９０ ，∠ ＝３０ 。
。
ＢＣ边平行的光线 从棱镜ＡＢ边上的Ｄ点射入 经折射后射到
， ，
ＢＣ边上
。
光线在ＢＣ边上是否会发生全反射 说明理由
（ⅰ） ？ ；
不考虑多次反射 求从ＡＣ边射出的光线与最初的入射光
（ⅱ） ，
线夹角的正弦值
。
若把发光像素单元视为点光源 要求可视角度θ控制为
（ⅰ） ，
专
° 求屏障的高度ｄ
６０ ， ； 题
若屏障高度 ｄ ． 且发光像素单元的宽度不能忽 十
（ⅱ） ＝１ ０ ｍｍ，
六
略 求像素单元宽度ｘ最小为多少时 其可视角度θ刚好被扩
， ，
为 ° 只要看到像素单元的任意一点 即视为能看到该像素 光
１８０ （ ，
学
单元
）。
答案 （ ） ． （ ） ． ２０．［２０２０课标 ，３４（２），１０分］如图 一折射率为 的材料制 电
ⅰ １５５ ｍｍ ⅱ ０３５ ｍｍ Ⅲ ， ３ 磁
１７．［２０２１河北，１６（２）］将两块半径均为Ｒ 完全相同的透明半 作的三棱镜 其横截面为直角三角形 ＡＢＣ Ａ ° Ｂ
、 ， ，∠ ＝９０ ，∠ ＝ 波
圆柱体Ａ Ｂ正对放置 圆心上下错开一定距离 如图所示 用 ° 一束平行光平行于ＢＣ边从ＡＢ边射入棱镜 不计光线在
、 ， ， 。 ３０ 。 ， 相
一束单色光沿半径照射半圆柱体Ａ 设圆心处入射角为θ 当 棱镜内的多次反射 求ＡＣ边与ＢＣ边上有光出射区域的长度
， 。 ， 对
θ °时 Ａ右侧恰好无光线射出 当θ °时 有光线沿Ｂ的 的比值 论
＝６０ ， ； ＝３０ ， 。
１ ４９
答案
２
２１．［２０１９海南单科，１６（２），８分］一透明材料制成的圆柱体的
Ａ．
图乙是光的双缝干涉图样
，
当光通过狭缝时
，
也发生了衍射
遮住一条狭缝 另一狭缝宽度增大 其他条件不变 图丙中亮
上底面中央有一球形凹陷 凹面与圆柱体下底面可透光 表面
Ｂ． ， ， ，
， ，
条纹宽度增大
其余部分均涂有遮光材料 过圆柱体对称轴线的截面如图所
。
示 Ｏ点是球形凹陷的球心 半径ＯＡ与ＯＧ夹角θ ° 平
照射两条狭缝时 增加Ｌ 其他条件不变 图乙中相邻暗条纹
。 ， ＝１２０ 。 Ｃ． ， ， ，
的中心间距增大
行光沿轴线方向向下入射时 从凹面边缘Ａ点入射的光线经折
，
照射两条狭缝时 若光从狭缝Ｓ Ｓ 到屏上Ｐ点的路程差为
射后 恰好由下底面上Ｃ点射出 已知ＡＢ ＦＧ ＢＣ Ｄ． ， １、 ２
， 。 ＝ ＝１ｃｍ， ＝ ３ 半波长的奇数倍 Ｐ点处一定是暗条纹
ＯＡ ，
ｃｍ， ＝２ ｃｍ。 答案 ＡＣＤ
求此透明材料的折射率
（ⅰ） ； ４．［２０１９江苏单科，１３ （２）］将两支铅笔并排放在一起 中间
撤去平行光 将一点光源置于球心Ｏ点处 求下底面上有 Ｂ ，
（ⅱ） ， ， 留一条狭缝 通过这条狭缝去看与其平行的日光灯 能观察到
光出射的圆形区域的半径 不考虑侧面的反射光及多次反射 ， ，
（ 彩色条纹 这是由于光的 选填 折射 干涉 或 衍
的影响 ， （ “ ”“ ” “
）。 射 当缝的宽度 选填 远大于 或 接近 光波
”）。 （ “ ” “ ”）
的波长时 这种现象十分明显
， 。
答案 衍射 接近
重难
５．（２０２１湖北，５，４分）如图所示 由波长为λ 和λ 的单色光
， １ ２
组成的一束复色光 经半反光透镜后分为透射光和反射光 透
， 。
答案 （ ） （ ） ６＋ ２ 射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹 。
ⅰ ３ ⅱ ｃｍ
２ Ｏ是两单色光中央亮条纹的中心位置 Ｐ 和Ｐ 分别是波长为
， １ ２
λ 和λ 的光形成的距离Ｏ点最近的亮条纹中心位置 反射
考点二 光的干涉、衍射和偏振 学生用书P258 １ ２ 。
光入射到三棱镜一侧面上 从另一侧面Ｍ和Ｎ位置出射 则
基础 光的干涉、光的衍射等。 ， ，
重难 双缝干涉及相关计算、薄膜干涉及分析等。 （ ）
限时 分钟 正答率 ／
２０ ， ： ７。
基础
１．（２０２０北京，１，３分）以下现象不属于干涉的是
（ ）
白光经过杨氏双缝得到彩色图∙样
Ａ．
白光照射肥皂膜呈现彩色图样
Ｂ．
白光经过三棱镜得到彩色图样
Ｃ．
白光照射水面油膜呈现彩色图样
Ｄ． λ λ Ｍ是波长为λ 的光出射位置
答案 Ｃ Ａ． １＜ ２， １
λ λ Ｎ是波长为λ 的光出射位置
２．（２０２１江苏，６，４分）铁丝圈上附有肥皂膜 竖直放置时 肥皂 Ｂ． １＜ ２， １
， ， λ λ Ｍ是波长为λ 的光出射位置
膜上的彩色条纹上疏下密 由此推测肥皂膜前后两个面的侧视 Ｃ． １＞ ２， １
， λ λ Ｎ是波长为λ 的光出射位置
形状应当是 Ｄ． １＞ ２， １
（ ） 答案 Ｄ
６．（２０２１浙江６月选考，１６，２分） 多选 肥皂膜的干涉条纹如
（ ）
图所示 条纹间距上面宽 下面窄 下列说法正确的是
， 、 。 （ ）
过肥皂膜最高和最低点的截面一
年 Ａ．
高 定不是梯形
答案 Ｂ
考 肥皂膜上的条纹是前后表面反射
３．（２０２２山东，１０，４分） 多选 某同学采用图甲所示的实验装 Ｂ．
（ ） 光形成的干涉条纹
年 置研究光的干涉与衍射现象 狭缝Ｓ Ｓ 的宽度可调 狭缝到
模 ， １、 ２ ， 肥皂膜从形成到破裂 条纹的宽度
屏的距离为Ｌ 同一单色光垂直照射狭缝 实验中分别在屏上 Ｃ． ，
拟 。 ， 和间距不会发生变化
得到了图乙 图丙所示图样 下列描述正确的是
、 。 （ ） 将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动 ° 条纹也会跟着
Ｄ． ９０ ，
转动 °
９０
︵ 答案 ＡＢ
教
７．（２０２１山东，７，３分）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜
师 ，
用 观察到如图所示明暗相间的干涉条纹 下列关于该区域薄膜
。
书 厚度ｄ随坐标ｘ的变化图像 可能正确的是
︶ 图甲 ， （ ）
１ ５０
是横波
Ａ．
不能在真空中传播
Ｂ．
只能沿着梳子摇动的方向传播
Ｃ．
在空气中的传播速度约为 ８
Ｄ． ３×１０ ｍ／ｓ
答案 ＡＤ
５．（２０２１福建，５，６分） 多选 以声波作为信息载体的水声通
（ ）
信是水下长距离通信的主要手段 年 月 日 中国
。 ２０２０ １１ １０ ，
载人潜水器 奋斗者 号创造了 米深潜纪录 此次深潜
“ ” １０９０９ 。
作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传
答案 Ｄ
输或数据交换 如图所示 下列说法正确的是
， 。 （ ）
考点三 电磁波和相对论 学生用书P259
基础 电磁波及其传播、电磁波的应用、狭义相对论的基
本假设等。
限时 分钟 正答率 ／
２０ ， ： ７。
基础
１．（２０２０天津，３，５分）新冠肺炎疫情突发 中华儿女风雨同舟
， 、
守望相助 筑起了抗击疫情的巍峨长城 志愿者用非接触式体
， 。
温测量仪 通过人体辐射的红外线测量体温 防控人员用紫外
， ，
线灯在无人的环境下消杀病毒 为人民健康保驾护航 红外线
， 。
和紫外线相比较
（ ） 奋斗者 号与 探索一号 通信的信息载体属于横波
红外线的光子能量比紫外线的大 Ａ．“ ” “ ”
Ａ． 奋斗者 号与 沧海 号通信的信息载体属于横波
真空中红外线的波长比紫外线的长 Ｂ．“ ” “ ”
Ｂ． 探索一号 与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
真空中红外线的传播速度比紫外线的大 Ｃ．“ ”
Ｃ． 探索一号 与 探索二号 的通信过程也是能量传播的过程
红外线能发生偏振现象 而紫外线不能 Ｄ．“ ” “ ”
Ｄ． ， 答案 ＢＤ
答案 Ｂ
６．［２０１７江苏单科，１２ （１）］ 多选 接近光速飞行的飞船和地
２．（２０２０北京，３，３分）随着通信技术的更新换代 无线通信使 Ｂ （ ）
， 球上各有一只相同的铯原子钟 飞船和地球上的人观测这两只
用的电磁波频率更高 频率资源更丰富 在相同时间内能够传 ，
， ， 钟的快慢 下列说法正确的有
输的信息量更大 第 代移动通信技术 简称 意味着更快 ， （ ）
。 ５ （ ５Ｇ） 飞船上的人观测到飞船上的钟较快
的网速和更大的网络容载能力 改变生活 改变社 Ａ．
，“４Ｇ ，５Ｇ 飞船上的人观测到飞船上的钟较慢
会 与 相比 使用的电磁波 Ｂ．
”。 ４Ｇ ，５Ｇ （ ） 地球上的人观测到地球上的钟较快
光子能量更大 衍射更明显 Ｃ．
Ａ． Ｂ． 地球上的人观测到地球上的钟较慢
传播速度更大 波长更长 Ｄ．
Ｃ． Ｄ． 答案 ＡＣ
答案 Ａ
７．［２０２０江苏单科，１３ （１）（３）］ 电磁波广泛应用在现代医
３．（２０２０浙江７月选考，４，３分）在抗击新冠病毒的过程中 广 Ｂ （１）
， 疗中 下列属于电磁波应用的医用器械有
泛使用了红外体温计测量体温 如图所示 下列说法正确的是 。 。
， 。 杀菌用的紫外灯
Ａ．
（ ） 拍胸片的 光机
Ｂ． Ｘ
治疗咽喉炎的超声波雾化器
Ｃ．
检查血流情况的 彩超 机
Ｄ． “ ”
国际宇航联合会将 年度 世界航天奖 授予我国 嫦
（３） ２０２０ “ ” “
娥四号 任务团队 嫦娥四号 任务创造了多项世界第一
当体温超过 ． 时人体才辐射红外线 ” 。 “ ” 。
Ａ． ３７３ ℃ 在探月任务中 玉兔二号 月球车朝正下方发射一束频率为ｆ
当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线 ，“ ”
Ｂ． 的电磁波 该电磁波分别在月壤层的上 下表面被反射回来 反
红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的 ， 、 ，
Ｃ． 射波回到 玉兔二号 的时间差为 ｔ 已知电磁波在月壤层中
红外体温计是依据人体温度越高 辐射的红外线强度越大来 “ ” Δ。
Ｄ． ， 传播的波长为λ 求该月壤层的厚度ｄ
测体温的 ， 。
ｆλ ｔ
答案 Ｄ 答案 （ ） （ ） Δ 专
４．［２０１８ 江苏 单科，１２ （１）］ 多选 梳子在梳头后带上电荷
１ ＡＢ ３
２ 题
Ｂ （ ） ， 十
摇动这把梳子在空中产生电磁波 该电磁波 六
。 （ ）
光
学
电
磁
波
相
对
论
１ ５１
2 易混 1高频 2易混 3题型 4情境 5审题
考点 易错 模板 应用 解题
易错
学生用书P261
１．误认为波源停止振荡 波就消失 ［２０１６ 课标 ，３４（１），５ 质的球心Ｏ重合的圆面 ＰＱ为发光圆面的直径 圆弧ＡＢＣ在
， Ⅱ ， ，
分］ 多选 关于电磁波 下列说法正确的是 半球体介质过球心Ｏ的纵截面上 Ｂ Ｄ分别为圆弧ＡＢＣ ＢＤＣ
（ ） ， （ ） ， 、 、
电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 的中点 如图所示 由ＰＱ上的Ｍ点发出的一条光线经Ｄ点
Ａ． ， 。
周期性变化的电场和磁场可以相互激发 形成电磁波 折射后与ＯＢ平行 已知θ ° 求
Ｂ． ， ， ＝７５ 。 ：
电磁波在真空中自由传播时 其传播方向与电场强度 磁感 半球体介质的折射率及光从该介质射入空气中的临界角
Ｃ． ， 、 （１） ；
应强度均垂直 为使从发光圆面第一次射向半球面上的所有光线都不发
（２）
利用电磁波传递信号可以实现无线通信 但电磁波不能通过 生全反射 管芯发光圆面的最大面积
Ｄ． ， ， 。
电缆 光缆传输
、
电磁波可以由电磁振荡产生 若波源的电磁振荡停止 空间
Ｅ． ， ，
的电磁波随即消失
答案 ＡＢＣ
２．利用光路图解几何光学问题 （２０２２山东淄博二模）电子产
品中常用到发光二极管 ， 其中一种是由半径为 Ｒ 的半球体透 答案 （ ） ° （ ） １ Ｒ２
１ ２ ４５ ２ π
明介质和发光管芯组成 管芯发光部分是一个圆心与半球体介 ２
，
年
高
考
年
模
拟
︵
教
师
用
书
︶
１ ５２
3 题型 1高频 2易混 3题型 4情境 5审题
考点 易错 模板 应用 解题
模板
题型 几何光学的临界问题
学生用书P261
２ 水的折射率为 ４ 皮划艇高度可忽略
１０）， ， 。
典型模型 １５ ３
潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的
①
模型特征： （ ）常见临界问题：全反射问题或光线传 圆锥里 若海岸上Ａ点恰好处在倒立圆锥的边缘上 求潜水员
１ 。 ，
播范围问题；（ ）光线在直线界面发生折射或全反射； 下潜的深度 结果可含根号
２ （ ）；
（ ）需要对光路进行分析并作出临界光路图。 求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围
３ ② 。
１．（２０２２山东青岛质检，１５）如图 垂钓者位于平静清澈湖面岸
，
边的Ａ点 他的眼睛在Ａ点正上方 ． 处 水面上的浮标位
， ０ ９ ｍ ，
于Ｂ点 Ｂ点离Ａ点的距离为 ． 发光鱼饵Ｃ位于浮标正前
， ０９ｍ，
方 ． 处水面上Ｄ点的正下方 此时垂钓者发现发光鱼饵刚
１８ ｍ ，
好被浮标挡住 已知水的折射率ｎ
， ＝ ２。
求此时发光鱼饵在水中的深度 结果可保留根号
（１） （ ）；
发光鱼饵缓慢竖直上浮 当它离水面多深时 鱼饵发出的
（２） ， ，
光恰好不能从水面上Ａ Ｂ间射出 答案 （ ） （ ） ｈ
、 。 １ １４ ７ ｍ ２ ４ ｍ≤ ≤１８ ｍ
变式题型
题型特征： 光线从一种介质进入另一种介质的界面
为圆弧面，圆弧界面的法线是过圆心的直线。
３．变式 ［２０２１广东肇庆一模，１６（２）］半径为 的半圆柱
２ ２ ｃｍ
形玻璃砖的横截面如图所示 Ｏ为圆心 平行光从玻璃砖的圆
， ，
弧面射入 光与底边ＭＮ夹角为 ° 其中沿半径的光线从Ａ处
， ４５ ，
射入玻璃砖后 恰好在Ｏ点发生全反射 求
， 。 ：
答案 （ ）９ ３ （ ） ．
１ ｍ ２ １８ ｍ
５
２．［２０２１广东四校联考，１６（２）］如图 一潜水员在距海岸Ａ点
，
的Ｂ点竖直下潜 Ｂ点和灯塔之间停着一条长 的皮
４２ ｍ ， ３ ｍ
划艇 皮划艇右端距Ｂ点 灯塔顶端的指示灯与皮划艇两
。 ３ ｍ，
端的连线与竖直方向的夹角分别为α和β α ４ β
（ｓｉｎ ＝ ，ｓｉｎ ＝ 该玻璃砖的折射率
５ ① ；
ＭＮ边界上能够射出光线的区域的长度 能使光在内球表面上发生全反射的入射角ｉ的取值范围
② 。 （２） 。
答案
① ２ ②２ ｃｍ 答案 （ ） ３ ｃ （ ） ° ｉ °
１ ２ ３７ ≤≤５３
４．变式 （２０２２山东日照一模，１６） 年 月 日 王亚平在 ４
２０２１ １２ ９ ，
太空实验授课中 进行了水球光学实验 在空间站中的微重力 实践应用
， 。
环境下有一个水球 如果在水球中心注入空气 形成球形气泡 ５．［２０２１广东，１６（２），６分］如图所示 一种光学传感器是通过
， ， ， ，
内外两球面的球心均在Ｏ点 如图所示 一束单色光从外球 接收器Ｑ接收到光的强度变化而触发工作的 光从挡风玻璃
， 。 。
面上的Ａ点以与ＡＯ连线成ｉ角射入球中 已知水的折射率为 内侧Ｐ点射向外侧Ｍ点再折射到空气中 测得入射角为α 折
。 ， ，
射角为β 光从Ｐ点射向外侧Ｎ点 刚好发生全反射并被Ｑ接
４ 内球面半径为 Ｒ 外球面半径为 Ｒ 光速为 ｃ ° ； ，
， ３ ， ５ ， ，ｓｉｎ ３７ ＝ 收 求光从玻璃射向空气时临界角θ的正弦值表达式
３ ， 。
． 求
０６。 ：
α
答案 θ ｓｉｎ
ｓｉｎ ＝ β
ｓｉｎ
光在水中的传播速度ｖ
（１） ；
专
题
十
六
光
学
电
磁
波
相
对
论
１ ５３
4 情境 1高频 2易混 3题型 4情境 5审题
考点 易错 模板 应用 解题
应用
学生用书P264
简单熟悉 外线
１．物理探索 （２０２２江苏南通二模） 水流导光 实验装置如图 答案 Ｃ
“ ”
３．物理科技 （２０２２浙江台州二模） 年 岁的华裔科学
所示 长直开口透明塑料瓶内装有适量清水 在其底侧开一小
１９６６ ，３３
， ，
孔 水从小孔流出形成弯曲不散开的水流 用细激光束透过塑 家高锟提出 光通过直径几微米的玻璃纤维就可以传输大量信
， ， ：
料瓶水平射向该小孔 观察实验现象 则 息 根据这一理论制造的光导纤维已经普遍应用到通信领域
， 。 （ ） 。 。
目前光纤信号传输主要采用 三种
８５０ ｎｍ、１ ３１０ ｎｍ、１５５０ ｎｍ
波长的激光 均大于红光波长 下列说法中正
， （６３０～７６０ ｎｍ）。
确的是
（ ）
减小激光的强度 水流导光 现象更明显
Ａ． ，“ ” 三种激光中 波长 的激光光子能量最大
Ａ． ， １５５０ ｎｍ
改用频率更低的激光 水流导光 现象更明显
Ｂ． ，“ ” 光纤内芯和外套都是玻璃材质 且外套折射率比内芯大
Ｂ． ，
改用折射率较大的液体 水流导光 现象更明显
Ｃ． ，“ ” 若用红光照射某光电管能产生光电效应 这三种激光也一定
Ｃ． ，
随着瓶内清水高度的降低 水流导光 现象更明显
Ｄ． ，“ ” 可以
答案 Ｃ
若换用可见光传输信号 其在光纤中的传播速度比这三种激
Ｄ． ，
２．物理科技 （２０２２山东青岛一模） 年我国在贵州建成了 光都小
２０１６
米口径的球面射电望远镜 中国天眼 这是世界上单 答案 Ｄ
５００ ———“ ”，
口径最大 灵敏度最高的射电望远镜 它对电磁波的各个波段
、 ， 复杂熟悉
都具有良好的接收能力 下列关于电磁波的说法正确的是
。 ４．自然现象 （２０２２天津和平一模）雨后太阳光射入空气中的
（ ） 水滴 先折射一次 然后在水滴的背面发生反射 最后离开水滴
频率越高的电磁波越容易发 ， ， ，
Ａ． 时再折射一次 就形成了彩虹 如图 太阳光从左侧射入球形
生明显的衍射现象 ， 。 ，
水滴 ａ ｂ是其中的两条出射光线 在这两条出射光线中 一条
频率越高的电磁波在真空中 ， 、 ， ，
Ｂ． 是红光 另一条是紫光 下列说法正确的是
的传播速度越大 ， ， （ ）
在水中紫外线的传播速度小
Ｃ．
于红外线的传播速度
红外线的显著作用是热效应 温度较低的物体不能辐射红
Ｄ． ，
答案 Ｄ
复杂陌生
６．物理科技 （２０２２重庆二模）如图甲为微棱镜增亮膜的工作
原理示意图 光源通过入光面及透明的基材层 在棱镜层透过
， ，
其表层精细的棱镜结构时 将光线经过折射 全反射 光累积等
， 、 、
来控制光强分布 进而将光源散射的光线向正面集中 并且将
， ，
视角外未被利用的光通过光的反射实现再循环利用 减少光的
，
损失 同时提升整体辉度与均匀度 对液晶显示屏 面板
， ， （ＬＣＤ）
ａ光线是红光 ｂ光线是紫光 显示起到增加亮度和控制可视角的效果 如图乙 ＡＢＣ为棱
Ａ． ， 。 ，△
遇到同样的障碍物 ｂ光比ａ光更容易发生明显衍射现象 镜层中的一个微棱镜的横截面 Ａ ° ＡＢ ＡＣ 用放在ＢＣ
Ｂ． ， ，∠ ＝９０ ， ＝ ，
ａ光在水滴中的传播时间比ｂ光在水滴中的传播时间短 边上Ｐ点的单色点光源来模拟入射光对增亮膜进行研究
Ｃ． ，
增大太阳光在水滴表面的入射角 则可能没有光线从水滴中
Ｄ． ， ＰＣ ＰＢ 已知微棱镜材料的折射率ｎ ５ ° ． 只考
射出 ＝３ ， ＝ ，ｓｉｎ ３７ ＝０ ６，
３
答案 Ｂ 虑从Ｐ点发出照射到ＡＢ边和ＡＣ边上的光线
。
５．物理科技 （２０２２北京海淀一模）通过 啁啾激光脉冲放大技 若经ＡＢ边折射出的光线与ＢＣ边垂直 求该光线在微棱镜
“ （１） ，
内入射角的正弦值
术 可以获得超强超短激光 为开展极端物理条件下物
；
（ＣＰＡ）” ，
质结构 运动和相互作用等的研究提供了科学基础 超强超短
求从Ｐ点发出的光能从ＡＢ边和ＡＣ边射出棱镜区域的长
（２）
、 。
激光经聚焦后最高光强可以达到 １０ ２２ ～１０ ２３ Ｗ／ｃｍ ２ ， 是已知的 度Ｌ １、 Ｌ ２ 之比 。
最亮光源 已知太阳辐射的总功率约为 ２６ 如图所
。 ４×１０ Ｗ。
示 啁啾激光脉冲放大技术 原理可以简化为 利用色散将脉
，“ ” ：
冲时长为飞秒 －１５ 级激光脉冲通过展宽器在时间上进行
（１０ ｓ）
展宽 展宽后的脉冲经过激光增益介质放大 充分提取激光介
； ，
质的储能 最后使用压缩器将脉冲宽度压缩至接近最初的脉宽
；
值 根据以上信息 下列说法错误的是
。 ， （ ）
甲
激光脉冲通过展宽器在时间上进行展宽 其频率不变
Ａ． ，
利用 技术获得的超短超强激光脉冲可用于眼部手术
Ｂ． ＣＰＡ ，
用激光做 光刀 是利用激光平行度好的特点
“ ” 乙
超强超短激光经聚焦后最高光强相当于将单位时间内太阳
Ｃ．
辐射总能量聚焦到一张书桌上
答案 ３ ２
通过 啁啾激光脉冲放大技术 获得的激光与输入激光能量 （１） （２）６ ∶ １３
Ｄ． “ ” １０
几乎相同
年
高
考
年
模
拟
︵
教
师
用
书
︶
１ ５４
5 审题 1高频 2易混 3题型 4情境 5审题
考点 易错 模板 应用 解题
解题
学生用书P266
１．（２０２２山东烟台莱州一模，１０） 多选 如图所示 实线为空气
（ ） ，
和水的分界面 一束蓝光从空气中的Ａ点沿ＡＯ 方向 Ｏ 点在
， １ （ １
分界面上 图中Ｏ 点和入射光线都未画出 射向水中 折射后
， １ ） ，
通过水中的Ｂ点 图中Ｏ点为Ａ Ｂ连线与分界面的交点 下
。 、 。
列说法正确的是
（ ）
Ｏ 点在Ｏ点的右侧
Ａ． １
蓝光从空气中射入水中时 速度变小
Ｂ． ，
若沿ＡＯ 方向射向水中的是一束紫光 则折射光线有可能通
Ｃ． １ ，
过Ｂ点正下方的Ｃ点
若沿ＡＯ 方向射向水中的是一束红光 则折射光线有可能
Ｄ． １ ，
通过Ｂ点正上方的Ｄ点
审题方法 设问 蓝光在空气中的入射角和在水中的折射
①
角，哪个大？
解题思路 设问 蓝光、紫光和红光在水中的折射率的大
②
小关系是怎样的？ 折射率的大小和光频率的大小存在何种
对应关系？
设问 光在介质中的传播速度和折射率存在何种定量
③
关系？
专
题
十
六
光
学
电
磁
波
相
对
论
１ ５５
２．（２０２２内蒙古二模）如图 海水底部有一厚度不计 半径为Ｒ
， ，
的半球形透明罩 透明罩内部为空气 球心正上方有一激光源
， 。
Ｒ
Ｓ 激光源对准距离ＯＳ为 的Ａ点 发射激光束 光源Ｓ逐渐
， ， ，
２
下降 当Ａ点反射光与海底面平行时 反射光强度刚好开始达
， ，
到最大 不考虑二次反射和折射 结果可以用根式表示 求
。 （ ， ） ：
海水的折射率
（１） ；
在光源Ｓ下降过程中 若ＳＡ光线的折射光线恰好通过Ｂ
（２） ，
点 则此时Ｏ Ｓ间的距离
， 、 。
审题方法 设问 反射光的强度刚好达到最大隐含着什么
①
物理现象？
设问 当Ａ点反射光与海底面平行时，反射光强度刚好开
②
始达到最大，隐含着什么几何关系？
解题思路 设问 从哪个角度分析折射率？
③
设问 分析ＳＡ光线的折射光线恰好通过Ｂ点时Ｏ、Ｓ间的
④
距离，最佳的处理思路是什么？
答案ＢＣＤ
（ ）
答案 （ ）２ ３ （ ）３ ３ ３＋ ７ Ｒ
１ ２
３ １０
