（新高考）2022届高中物理一轮复习 第十五单元 光 电磁波 相对论 训练卷 B卷 学生版

     （新高考）2022届高三一轮单元训练卷

第十五单元 光 电磁波 相对论（B）

注意事项：

1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。

2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。

4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1．下列说法正确的是(　　)

A．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时长

B．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度

C．大量事实证明，电磁波不能产生衍射现象

D．受迫振动的频率总等于系统的固有频率

2．一品牌双波段（中、短波段）收音机的接收电路原理简化结构如图所示，通过切换开关S和旋转可变电容器动片来改变LC回路中的电感L和电容C，从而实现接收不同波段的信号。则(　　)

A．调制过程是指通过调节L、C，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等

B．接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，接收电路将无法接收该电磁波

C．使S接b且动片完全旋入，可接收到波长最短的电磁波

D．使S从b打到a，同时动片旋出，接收到的电磁波频率可能不变

3．a、b两种单色光形成细光束从水中射向水面，形成两束折射光和一束反射光，如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．a光在水中的传播速度大

B．保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，则a光先消失

C．保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，则反射光旋转的角速度大于入射光旋转的角速度

D．在空气中，a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光的相邻亮条纹间距大

4．如图甲所示，发光二极管（LED）可高效地将电能转化为光能，在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。LED的原理结构如图乙所示，管芯的发光面紧贴半球形透明介质，人们能从半球形表面看到发出的光。已知半球球心O点为发光面AB的中点，半球和发光面的半径分别为R和r，则(　　)

A．发光面射出的光进入透明介质后，光的颜色发生了变化

B．若半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，则介质折射率应小于

C．若透明介质的折射率为1.7，发光面的直径为2 mm，为了半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，R必须大于3.4 mm

D．无论R和r大小关系如何，不可能在半球形表面（弧面）任意位置都有整个发光面的光射出

5．双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是(　　)

A．     B．     C．     D．

6．如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透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。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则(　　)

A．λ1＜λ2，M是波长为λ1的光出射位置

B．λ1＜λ2，N是波长为λ1的光出射位置

C．λ1＞λ2，N是波长为λ1的光出射位置

D．λ1＞λ2，M是波长为λ1的光出射位置

7．如图是不平行玻璃砖的截面，a、b两束单色光从空气垂直玻璃砖上表面射入，在下表面上反射和折射情况如图所示，则a、b两束光(　　)

A．在同种均匀介质中传播时，a光的传播速度大

B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较大

C．在真空中，a光的波长大于b光波长

D．在玻璃中，na＜nb

8．宝石晶莹剔透，在光线的照射下璀璨夺目。如图所示的多边形为一打磨好的宝石的横截面，其中∠ABC＝60°和∠BCD＝90°。现有一细光束从AB边上的F点垂直AB边射入，已知该宝石内部介质分布均匀，折射率n＝，FB＝d，BC＝L，光在空气中的传播速度可认为等于在真空中的速度c，下列说法正确的是(　　)

A．光线会从BC边射出

B．光线从CD边射出时与CD边的夹角为60°

C．光线从射入到第一次射出时所走的路程为

D．光线从射入到第一次射出时所需的时间是

9．下列四幅图中所涉及的物理知识论述，正确的是(　　)

A．甲图中的泊松亮斑是光的衍射现象

B．乙图中弯曲干涉条纹说明被检查的平面在此处是凸出

C．丙图中电子显微镜比用相同速度大小的质子流工作的显微镜分辨本领低

D．丁图中全息照片的拍摄利用了光的衍射原理

10．如图甲所示的共享单车，外观结构简单，没有链条，但单车质量比普通自行车大，达到了25 kg。如图乙所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和SIM卡等，便于监控单车在路上的具体位置，实现防盗。同时手机APP上有定位系统，也能随时了解单车的实时位置；手机还可以通过扫描二维码自动开锁，关锁后APP就显示计时、计价等信息。此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电．根据以上信息下列说法正确是(　　)

A．单车比普通自行车运动状态更容易改变

B．单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的

C．单车是利用电磁感应原理实现充电的

D．单车和手机之间是利用声波传递的

11．光的反射、折射及全反射是自然界中很常见的现象，在一次实验课上，某小组进行了实验：将一束单色细光束由空气（视为真空）沿着半径方向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其从圆心O点射出后的折射光线的强度用相应传感器进行了记录，发现从O点射出的折射光线的强度随着夹角θ的变化而变化，变化情况如图乙的图线所示，则下列说法正确的是(　　)

A．在角θ小于30°时，在O点处既有反射光，又有折射光

B．圆柱形透明体对该单色光的全反射临界角为60°

C．圆柱形透明体对该单色光的折射率为2

D．圆柱形透明体对该单色光的折射率为

12．如图所示为某种透明介质制成的半径为R的半圆柱体形的截面图，其中O点为截面的圆心，一平行的细光束与截面AB成45°，且射向圆心的光束刚好在AB面发生全反射，已知光在真空中的速度为c，忽略光在介质中的二次反射。则下列说法正确的是(　　)

A．该透明介质的折射率为

B．光由射入透明介质到从界面AB射出的最短时间为

C．由半圆柱体最高点O′射入的光在介质中的折射角为30°

D．能从界面AB射出光线所对应的入射光线占弧AO′B区域的

二、非选择题：本题共5小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

13．(6分)做测量玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中两个实验小组的实验情况：

(1)甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sin i－sin r图像如图甲所示，则下列判定正确的是____

A．光线是从空气射入玻璃的

B．光线是从玻璃射入空气的

C．该玻璃的折射率约为0.67

D．该玻璃的折射率约为1.5

(2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系，再在y＜0区域放入某介质（以x轴为界面），并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A（8 cm，3 cm）、B（1 cm，－4 cm）、C（7 cm，－4 cm），则：

①入射点O′（图中未标出）的坐标为__________；

②通过图中数据可以求得该介质的折射率n＝__________。

14．(8分)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。

(1)如图1所示，其中干涉图样是___________（选填“甲” 或“乙”）。

(2)将下表中的光学元件放在图2所示的光具座上组装成“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置，并用此装置测量红光的波长。

将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为___________（填写元件代号）。

(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图3中(a)所示，分划板在图中A位置时游标卡尺示数如图3中(b)所示，在B位置时游标卡尺示数如图3中(c)所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为___________m。（结果保留3位有效数字）

15．(12分)如图所示，半圆玻璃砖可绕过圆心的垂直轴转动，圆心O与足够大光屏的距离d＝20 cm，初始半圆玻璃砖的直径与光屏平行时，一束光对准圆心、垂直于光屏射向玻璃砖，在光屏上O1点留下一光点，保持入射光方向不变，让玻璃砖绕O点顺时针方向转动时，光屏上光点也会移动，当玻璃砖转过30°角时，光屏上光点位置距离O1点为20 cm，求：

(1)玻璃砖的折射率n；

(2)当光屏上光点消失时，玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度α的正弦值。

16．(12分)一半径为 m的半圆柱玻璃体，上方有平行截面直径AB的固定直轨道，轨道上有一小车，车上固定一与轨道成45°的激光笔，发出的细激光束始终在与横截面平行的某一平面上。打开激光笔，并使小车从左侧足够远的地方以某一恒定速度v0匀速向右运动，结果从圆柱的曲侧面有激光射出的时间持续了1 s。不考虑光在AB面上的反射，已知该激光在该玻璃中的折射率为，光在空气中的传播速度大小为c。求：

(1)该激光在玻璃中传播的速度大小；

(2)恒定速度v0大小。

17．(14分)如图所示，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A＝∠B=30°，一束单色光垂直长为L的AB边从D点射入，从AC边上的E点射出，其折射角为60°。若在AC和BC边所在的面都涂上反射膜，同样的单色光垂直AB边从D点射入，经反射膜反射后第一次射到AB边的F点（图中未标出）。求：

(1)玻璃对该单色光的折射率；

(2)光线是否从F点射出？若射出，求F与D点间的距离；若不从F点射出，最终出射点M到D的距离。

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第十五单元（B）答案

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1．【答案】B

【解析】根据，知这条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故A错误；只要是波，均有多普勒效应现象，根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故B正确；电磁波是波，电磁波能产生衍射现象，故C错误；受迫振动的频率总等于策动力的频率，故D错误。

2．【答案】D

【解析】调谐过程是通过调节L、C，使接收电路的固有频率与接收到的电磁波的频率相等，故A错误；接收电路的固有频率与需要接收的电磁波频率不相等时，该电磁波在接收电路中引起的振荡电流不强，但仍可接收到该电磁波，故B错误；频率越大接收到的波长越短，S接b时L小，动片完全旋入时C大，由公式知，接收电路的固有频率可能不变，可接收到波长可能保持不变且不是最短的；同理，S接a时L大，动片完全旋出时C小，接收电路的固有频率可能不变，接收到的电磁波频率可能不变，故C错误，D正确。

3．【答案】A

【解析】b光的偏折程度大于a光的偏折程度，由折射定律可知，b光的折射率大于a光的折射率，根据知，a光的折射率小，则a光在水中的传播速度大，A正确；保持入射点不变，顺时针方向旋转入射光，入射角增大，折射角也随之增大，由于b光的折射角大于a光的折射角，b光先达到临界角，所以b光先发生全反射，先消失，B错误；保持入射点不变，逆时针方向旋转入射光，入射角减小，反射角也减小，相同时间内，反射光与入射光转过的角度相同，所以它们的角速度相等，C错误；a光的折射率小，波长长，而干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光的相邻亮条纹间距大，D错误。

4．【答案】B

【解析】光的颜色由频率决定，所以光进入透明介质后，光的颜色不变，故A错误；从发光面的两端点A或B沿垂直AB方向射出的光线有最大的入射角，如果此时不发生全反射，那么任意位置都有整个发光面的光射出，可得，则有，介质折射率应小于，故B正确，D错误；由，解得，则R必须大于1.7 mm，C错误。

5．【答案】A

【解析】波长为λ的光在玻璃片中的传播速度v＝，通过10λ的距离，光传播的时间差，故选A。

6．【答案】C

【解析】由双缝干涉条纹间距的公式Δx＝λ，可知当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知λ1＞λ2，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越大的色光折射角越大，由于λ1＞λ2，则n1＜n2，所以N是波长为λ1的光出射位置，故C正确，ABD错误。

7．【答案】B

【解析】由图可知，a光发生了全反射，b光没有发生全反射，即a光发生全反射的临界角C小于b光发生全反射的临界角C，由知b光的折射率小，即，故D错误；根据n＝知，A错误；根据，当θ1相等时，b光的折射角较大，B正确；由于，则，由知，C错误。

8．【答案】D

【解析】设临界角为C，则有，设BC边的入射角为α，则有，则，所以光线在BC边发生了全反射，不能射出，设CD边入射角为β，由几何关系得，光线将从CD边射出，根据折射定律有，解得，则出射光线与DC边的夹角为30°，AB错误；光路如图，由几何关系有：光线在玻璃内传播的路程，光线在玻璃内传播的速度，则该光从射入到第一次射出所需的时间，解得，C错误,D正确。

9．【答案】AC

【解析】甲图中的泊松亮斑是光的衍射现象，A正确；条纹向左弯曲，表明弯曲处检查平面与样板处的距离，与该条纹的直线处检查平面与样板相同，即该处是凹下的，B错误；因为相同速度下质子的德布罗意波长更小，更能发生衍射现象，所以分辨率更高，C正确；丁图中全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，D错误。

10．【答案】BC

【解析】质量越大运动状态越难改变，故单车的运动状态难以改变，故A错误；单车某个时刻的准确位置信息是借助通讯卫星定位确定的，故B正确；单车在运动过程通过电磁感应将机械能转化为电能从而实现充电，故C正确；单车和手机之间没有电路连接，是利用电磁波传递信息的，故D错误。

11．【答案】BD

【解析】从图像中可以看出角θ小于30°时，没有折射光，A错误；当θ＝30°时，即入射角为60°时，折射光线强度为零，故此时发生全反射，B正确；因为全反射临界角为60°，又，C错误，D正确。

12．【答案】ACD

【解析】由题意可知，射入O点的光线刚好在AB界面发生全反射，则此时的入射角等于临界角C，即C＝45°，又sin C＝，解得，A正确；由A选项分析可知，射入O点的光线是从界面AB射出的最左侧的光线，当射入透明介质的光线与半圆柱相切时，为在透明介质中射出的最右侧的光线，光路图如图所示，由折射定律得，解得β＝45°，CD两点之间的距离，且此距离为光在透明介质中的最短距离，又由于光在该介质中的速度，则光在介质中的最短时间，B错误；由半圆柱体最高点O′射入时，由几何关系可知入射角为45°，由折射定律，解得r＝30°，C正确；由以上分析可知CE段射入透明介质的光能从界面AB射出，即入射光线占弧AO′B区域的，D正确。

二、非选择题：本题共5小题，共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

13．(6分)

【答案】(1)AD    (2)（4 cm，0）        (每空2分)

【解析】(1)因为入射角大于折射角，所以光线由空气进入玻璃。A正确，B错误；根据折射定律得，C错误，D正确。

(2)①入射光线与反射光线关于法线对称，所以B点在入射光线上，C点在反射光线上，入射点坐标为（4 cm，0）。

②入射角的正弦值，折射角的正弦值，根据折射定律得。

14．(8分)

【答案】(1)甲 (2分)   (2)EDBA  (3分)  (3)6.1×10-7 m  (3分) 

【解析】(1)图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，图乙中的条纹中央亮纹最宽，是衍射图样。

(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上透红光的滤光片后通过的只有红光了，变成单色光，加上单缝和双缝后，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA。

(3)由图可知，游标卡尺是20分度的卡尺，其精确度为0.05 mm，由游标卡尺可读出，主尺读数为111 mm，可动部分第三个刻度与主尺对齐，所以A位置的示数为，B位置的示数为115.45 mm，所以图（a）中A、B之间的距离，则相邻条纹的间距，根据公式可得波长。

15．(12分)

【解析】(1)璃砖转过30°角时，折射光路如图，由几何关系可知入射角i＝30°(2分)

又，则   (2分)

那么折射角γ＝75°   (2分)

由折射定律可知

解得。   (2分)

(2)发生全反射时有   (2分)

所以。   (2分)

16．(12分)

【解析】(1)由得激光在玻璃中的传播速度为   (2分)

(2)从玻璃射向空气，发生全反射的临界角为   (2分)

解得   (2分)

设激光射到M、N点正好处于临界情况，从M到N点的过程侧面有激光射出。

由正弦定理得

得   (2分)

同理可得   (2分)

又，可得。   (2分)

17．(14分)

【解析】(1)设玻璃对该单色光的折射率为，入射角为，折射角为，则   (2分)

解得。   (2分)

(2)设该单色光的临界角为C，则    (1分)

   (1分)

所以   (1分)

在和边所在的面都涂上反射膜，设光在边的反射角为，则

  (1分)

则  (1分)

由于，所以边平行于边

设反射光射到边的入射角为，则，  (1分)

所以，光在边发生全反射，光线不能从点射出

由几何关系可得   (1分)

过M点向直线AB作垂线，交AB于G点，则   (1分)

联立解得。   (2分)