2021 届高考物理通用题：光 电磁波 相对论简介（选择题）含解析 专题：光 电磁波 相对论简介 1、利用图 1 所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图 2 中甲和乙两种图样，下列关于 P 处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大 2、（多选）如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的 A 点沿 AO 1方向(O 1 点在分界面上，图中 O 1 点和入射光线都未画出)射向空气中，折射后通过空气中的 B 点(图中折射光线也未画出)。图中 O 点为 A、B 连线与分界面的交点。下列说法正确的是()A．O 1 点在 O 点的左侧 B．绿光从水中射入空气中时，速度变小 C．若绿光沿 AO 方向射向空气中，则折射光线有可能通过 B 点正下方的 C 点 D．若沿 AO 1 方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线也有可能通过 B 点 E．若沿 AO 1 方向射向空气中的是一束红光，则折射光线有可能通过 B 点正上方的 D 点 3、如图所示，参考系 B 相对于参考系 A 以速度 v 沿 x 轴正向运动，固定在参考系 A 中的点光源 S 射出一束单色光，光速为 c，则在参考系 B 中接收到的光的情况是()
A．光速小于 c，频率不变，波长变短 B．光速小于 c，频率变小，波长变长 C．光速等于 c，频率不变，波长不变 D．光速等于 c，频率变小，波长变长 4、(多选)如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度 θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是()A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 5、(多选)如图所示，MN 是介质 1 和介质 2 的分界面，介质 1、2 的绝对折射率分别为 n 1、n 2，一束细光束从介质 1 射向介质 2 中，测得 θ 1 ＝60°，θ 2 ＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是()A．介质 2 相对介质 1 的相对折射率为 3 B．光在介质 2 中的传播速度小于光在介质 1 中的传播速度 C．介质 1 相对介质 2 来说是光密介质 D．光从介质 1 进入介质 2 可能发生全反射现象 E．光从介质 1 进入介质 2，光的波长变短 6、(多选)下列说法正确的是()
甲 乙 丙 丁 戊 A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a 束光在水珠中传播的速度一定大于 b 束光在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 i 逐渐增大到某一值后不会再有光线从 bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离 L，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 E．图戊中的 M、N 是偏振片，P 是光屏。当 M 固定不动，缓慢转动 N 时，光屏 P 上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 7、(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是()A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射 E．在单缝衍射中增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽 8、（多选）如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度 θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面，下列说法正确的是()
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E．第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 9、（多选）以下说法中正确的是()A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小 B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应 E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的 10、(多选)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 ABM 的单色光从空气射向E 点，并偏折到 F 点。已知入射方向与边 AB 的夹角为 θ＝30°，E、F 分别为边AB、BM 的中点，则()A．该三棱镜对该单色光的折射率为 3 B．光在 F 点发生全反射 C．光从空气进入棱镜，波长变短 D．从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束可能平行 E．从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束偏向角为 60° 11、(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是()A．此介质的折射率等于 1.5 B．此介质的折射率等于 2
C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于 45°时可发生全反射现象 D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于 30°时可能发生全反射现象 E．光进入介质后波长变短 12、(多选)一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射 C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射 13、(多选)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，声波也能传递信息 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．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 2021 届高考物理通用题：光 电磁波 相对论简介（选择题）含解析
专题：光 电磁波 相对论简介 1、利用图 1 所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图 2 中甲和乙两种图样，下列关于 P 处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝 B．甲对应双缝，乙对应单缝 C．都是单缝，甲对应的缝宽较大 D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大 【答案】A 由题图 2 中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A 项正确；B、C、D 项均错误． 2、（多选）如图所示，实线为空气和水的分界面，一束绿光从水中的 A 点沿 AO 1方向(O 1 点在分界面上，图中 O 1 点和入射光线都未画出)射向空气中，折射后通过空气中的 B 点(图中折射光线也未画出)。图中 O 点为 A、B 连线与分界面的交点。下列说法正确的是()A．O 1 点在 O 点的左侧 B．绿光从水中射入空气中时，速度变小 C．若绿光沿 AO 方向射向空气中，则折射光线有可能通过 B 点正下方的 C 点 D．若沿 AO 1 方向射向空气中的是一束紫光，则折射光线也有可能通过 B 点 E．若沿 AO 1 方向射向空气中的是一束红光，则折射光线有可能通过 B 点正上方的 D 点 【答案】 ACE
解析 当光由水射入空气中时入射角小于折射角，画出大致光路图如图所示，可见 O 1 点在 O 点的左侧，故 A 正确。光在真空中速度最大，当绿光从水中射入空气中时，速度变大，故 B 错误。若绿光沿 AO 方向射向空气中，折射光线向界面偏折，则折射光线有可能通过 B 点正下方的 C 点，C 正确；若沿 AO 1 方向射向空气中的是一束紫光，因水对紫光的折射率大于绿光，可知折射光线通过 B 点下方，D 错误；若沿 AO 1 方向射向空气中的是一束红光，水对红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于绿光的偏折程度，所以折射光线有可能通过 B 点正上方的 D 点，故 E 正确。
3、如图所示，参考系 B 相对于参考系 A 以速度 v 沿 x 轴正向运动，固定在参考系 A 中的点光源 S 射出一束单色光，光速为 c，则在参考系 B 中接收到的光的情况是()A．光速小于 c，频率不变，波长变短 B．光速小于 c，频率变小，波长变长 C．光速等于 c，频率不变，波长不变 D．光速等于 c，频率变小，波长变长 【答案】 D 解析 根据相对论光速不变原理可知，在参考系 B 中接收到的光的速度等于 c，由于 B 相对 A 的距离增大，发生多普勒效应，则知在参考系 B 中接收到的光的频率变小，根据 c＝fλ，波长变长，故 A、B、C 错误，D 正确。
4、(多选)如图所示，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一束由红、蓝两种色光混合而成的细光束，从空气中以某一角度 θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面。下列说法正确的是()
A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E．第一块玻璃板下表面的两条出射光线中蓝光一定在红光的右侧 【答案】ACD [光线从第一块玻璃板的上表面射入，在第一块玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，光在第一块玻璃板下表面一定有出射光，同理，在第二个玻璃板下表面也一定有出射光，A 正确，B 错误；因为光在玻璃板上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光路可逆性知，下表面的出射光的折射角和上表面的入射光的入射角相等，即两光线平行，所以第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，C 正确；光线在玻璃板中发生偏折，由于折射角小于入射角，可知第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D 正确；蓝光的频率大于红光的频率，所以玻璃板对蓝光的折射率大于对红光的折射率，故蓝光的偏折程度大，出射光线中蓝光在红光的左侧，E 错误。] 5、(多选)如图所示，MN 是介质 1 和介质 2 的分界面，介质 1、2 的绝对折射率分别为 n 1、n 2，一束细光束从介质 1 射向介质 2 中，测得 θ 1 ＝60°，θ 2 ＝30°，根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是()A．介质 2 相对介质 1 的相对折射率为 3 B．光在介质 2 中的传播速度小于光在介质 1 中的传播速度 C．介质 1 相对介质 2 来说是光密介质 D．光从介质 1 进入介质 2 可能发生全反射现象 E．光从介质 1 进入介质 2，光的波长变短 【答案】ABE [光从介质 1 射入介质 2 时，入射角与折射角的正弦之比叫作介
质 2 相对介质 1 的相对折射率，所以有 n 21 ＝ sin 60°sin 30°＝ 3，选项 A 正确；因介质2 相对介质 1 的相对折射率为 3，可以得出介质 2 的绝对折射率大，因 n＝ cv，所以光在介质 2 中的传播速度小于光在介质 1 中的传播速度，选项 B 正确；介质 2 相对介质 1 来说是光密介质，选项 C 错误；光从光密介质射入光疏介质时，有可能发生全反射现象，选项 D 错误；光从介质 1 进入介质 2，光的频率不变，速度变小，由 v＝λf 可知，光的波长变短，选项 E 正确。] 6、(多选)下列说法正确的是()甲 乙 丙 丁 戊 A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a 束光在水珠中传播的速度一定大于 b 束光在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 i 逐渐增大到某一值后不会再有光线从 bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离 L，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 E．图戊中的 M、N 是偏振片，P 是光屏。当 M 固定不动，缓慢转动 N 时，光屏 P 上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 【答案】ACE [甲图中 a 束光折射角大，折射率小，根据 v＝ cn，a 束光在水珠中的传播速度大，选项 A 正确；乙图中，光束在 aa′面的折射角等于在 bb′面的入射角，只要入射角 i<90°，bb′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，选项 B 错误；丙图中，根据 Δx＝ Ld λ，选项 C 正确；丁图中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，选项 D 错误；有偏振现象的光波为横波，选项 E 正确。] 7、(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是()A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射 E．在单缝衍射中增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽 【答案】ACE [单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，A 正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故 B 错误；光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象，故 C 正确；光的衍射现象只有明显与不明显之分，D项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象，D 错误；与双缝干涉相似，增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故 E正确。] 8、（多选）如图，空气中有两块材质不同、上下表面平行的透明玻璃板平行放置；一细光束从空气中以某一角度 θ(0<θ<90°)入射到第一块玻璃板的上表面，下列说法正确的是()A．在第一块玻璃板下表面一定有出射光 B．在第二块玻璃板下表面一定没有出射光 C．第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行 D．第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧 E．第一块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的右侧 【答案】 ACD
解析 根据光的折射定律画出光路图，如图所示，由图可知，第一块、第二块玻璃板下表面一定有出射光，且第二块玻璃板下表面的出射光方向一定与入射光方向平行，A、C 正确，B 错误；由图可知，第一块、第二块玻璃板下表面的出射光一定在入射光延长线的左侧，D 正确，E 错误。
9、（多选）以下说法中正确的是()A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小 B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在 D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应 E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的 【答案】 ADE 解析 频率越大折射率越大，根据 n＝ cv，在同种介质中的光速越小，故 A 正确；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故 B 错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故 C 错误；交警通过发射超声波根据反射波的频率变化情况测量车速，是利用了波的多普勒效应，故 D 正确；根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故 E 正确。
10、(多选)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 ABM 的单色光从空气射向E 点，并偏折到 F 点。已知入射方向与边 AB 的夹角为 θ＝30°，E、F 分别为边AB、BM 的中点，则()A．该三棱镜对该单色光的折射率为 3 B．光在 F 点发生全反射 C．光从空气进入棱镜，波长变短 D．从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束可能平行 E．从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束偏向角为 60° 【答案】ACE [在 E 点作出法线可知入射角为 i＝60°，折射角为 r＝30°，由折
射定律可知折射率 n＝ sin isin r ＝ 3，A 正确；由 sin C＝1n 可知全反射的临界角大于30°，由光路可知，在边 BM 上的入射角等于 30°，小于全反射的临界角，故不会发生全反射，B 错误；根据公式 n＝ cv ＝λ 空 fλ 介 f ＝λ 空λ 介，得 λ介 ＝ λ空n，可知光从空气进入棱镜，波长变短，C 正确；三棱镜两次折射使得光线都向 AM 边偏折，不会与入射到 E 点的光束平行，D 错误；从 F 点出射的光束与入射到 E 点的光束偏向角为 2(i－r)＝60°，E 正确。] 11、(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是()A．此介质的折射率等于 1.5 B．此介质的折射率等于 2 C．当光线从介质射向真空中时，入射角大于 45°时可发生全反射现象 D．当光线从介质射向真空中时，入射角小于 30°时可能发生全反射现象 E．光进入介质后波长变短 【答案】BCE [由题图及折射率定义得，n＝ sin 45°sin 30°＝ 2，选项 A 错，B 对；当光线从介质射向真空中时，发生全反射的临界角 C 满足 sin C＝ 1n，解得 C＝45°，即入射角大于等于 45°时可发生全反射现象，选项 C 对，D 错；光进入介质后光速变小，而频率不变，由 λ＝ vf 知，选项 E 对。] 12、(多选)一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射 C．波长越长的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大 E．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射 【答案】ACE [当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项 A 正确，B 错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率 n 越小，根据公式 v＝ cn，光在光纤中传播的速度越大，故选项 C正确，D 错误；根据 sin C＝ 1n 知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项 E 正确。] 13、(多选)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，声波也能传递信息 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．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 【答案】ABE [电磁波可以传递信息，如电视信号；声波也可以传递信息，如人说话，故 A 正确；手机用电磁波传递信息，人说话发出声波，故 B 正确；太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为 3×10 8 m/s，“B 超”中的超声波是声波，常温下，在空气中的速度大约为 340 m/s，故 C 错误；遥控器发出的红外线和医院“CT”中的 X 射线频率不同，波速相同，根据 c＝λf 可知波长不同，故 D 错误；由 v＝ cn 知电磁波进入水中速度变小，而声波由空气进入水中的速度变大，E 正确。]
2021届高考备考物理二轮专题特训：电学基础实验与创新实验（解析版）
