專題十五　光學(xué)、電磁波與相對(duì)論初步備考篇【考情探究】課標(biāo)解讀考情分析備考指導(dǎo)考點(diǎn)內(nèi)容光的折射與全反射1.通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解光的折射定律。會(huì)測(cè)材料的折射率2.知道光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的工作原理,光纖技術(shù)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用考查內(nèi)容1.本專題重點(diǎn)考查光的折射定律、折射率的計(jì)算和全反射的相關(guān)應(yīng)用,幾何光學(xué)對(duì)于光路的考查要格外重視2.測(cè)量玻璃的折射率、光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)也是考查的重點(diǎn)1.幾何光學(xué)中要掌握折射定律等相關(guān)定律的內(nèi)涵,臨界角,偏向角等概念,還應(yīng)能熟練應(yīng)用三角函數(shù),正余弦定理解決問(wèn)題2.物理光學(xué)中要熟記雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的條紋寬度公式,注意理解光的干涉和衍射的概念和現(xiàn)象3.電磁波和相對(duì)論中的相關(guān)概念光的波動(dòng)性觀察光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象,了解這些現(xiàn)象產(chǎn)生的條件,知道其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。會(huì)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量波長(zhǎng)電磁波、相對(duì)論初步1.初步了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本思想2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解電磁振蕩3.知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收4.認(rèn)識(shí)電磁波譜。知道各個(gè)波段的電磁波的名稱、特征和應(yīng)用5.知道牛頓力學(xué)的局限性,體會(huì)人類對(duì)自然界的探索6.初步了解相對(duì)論的時(shí)空觀【真題探秘】命題立意 主要考查了幾何光學(xué)中對(duì)于光路、光的折射和全反射,通過(guò)已知條件,得出幾何關(guān)系,找到臨界情況;本題既有定量的計(jì)算又有定性分析,側(cè)重考查全反射的臨界條件,體現(xiàn)了幾何光學(xué)的基本規(guī)律與研究的方法。解題指導(dǎo)由棱鏡的折射入手,結(jié)合光路的情況和折射率的大小,求解出發(fā)生全反射的臨界角并畫出臨界的光路圖,找到光射出的范圍。改變光的頻率,頻率大的光折射率大,頻率小的光折射率小,進(jìn)一步分析折射光射出的范圍。拓展延伸從近幾年的高考題分析,本專題的考查形式相對(duì)固定,題目難度不大,其中幾何光學(xué)的題目,可以出選擇題也可以出計(jì)算題,考生一定要認(rèn)真對(duì)待。畫光路,列公式分析,本部分內(nèi)容相對(duì)比較獨(dú)立,考查頻率較高。[教師專用題組]1.真題多維細(xì)目表真題涉分考點(diǎn)題型設(shè)題情境學(xué)科素養(yǎng)光的折射和全反射光的干涉、衍射和偏振電磁波和相對(duì)論2020山東,94光的全反射多選直角三棱鏡科學(xué)推理、科學(xué)論證2020山東,33光的干涉單選雙縫干涉科學(xué)推理、科學(xué)論證2020天津,35電磁波單選非接觸式體溫測(cè)量?jī)x科學(xué)推理、科學(xué)論證2019課標(biāo)Ⅰ,34(2)10光的折射計(jì)算運(yùn)動(dòng)觀念、科學(xué)推理2019課標(biāo)Ⅱ,34(2)10光的干涉實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)問(wèn)題、證據(jù)、解釋2019課標(biāo)Ⅲ,34(2)10光的折射和全反射計(jì)算直角三棱鏡科學(xué)推理、科學(xué)論證2018課標(biāo)Ⅰ,34(1)5光的折射填空三棱鏡科學(xué)推理、科學(xué)論證2018課標(biāo)Ⅱ,34(2)10光的折射和全反射計(jì)算直角三棱鏡科學(xué)推理、科學(xué)論證2018課標(biāo)Ⅲ,34(2)10光的折射計(jì)算三棱鏡科學(xué)推理、科學(xué)論證2017課標(biāo)Ⅱ,34(1)5光的干涉多選雙縫干涉模型建構(gòu)、科學(xué)推理2017課標(biāo)Ⅰ,34(2)10光的折射計(jì)算科學(xué)推理、科學(xué)論證2017課標(biāo)Ⅱ,34(2)10光的折射計(jì)算科學(xué)推理、科學(xué)論證2017課標(biāo)10光的折射和全反計(jì)算玻璃半球科學(xué)推理、科學(xué)論證 Ⅲ,34(2)射2016課標(biāo)Ⅰ,34(2)10光的折射計(jì)算游泳池科學(xué)推理、科學(xué)論證2016課標(biāo)Ⅲ,34(2)10光的折射和反射計(jì)算玻璃球冠科學(xué)推理、科學(xué)論證2.命題規(guī)律與趨勢(shì)(1)以三棱鏡、玻璃半球、玻璃球冠、游泳池等為載體,考查光的折射和全反射知識(shí)。(2)以雙縫干涉、單縫衍射、電磁波為載體,考查光的干涉、衍射等知識(shí)。(3)對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查主要體現(xiàn)了物理觀念中運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念的要素和科學(xué)思維中模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證的要素。3.備考方法與策略(1)養(yǎng)成畫光路圖的習(xí)慣。求解光的折射、全反射的問(wèn)題要正確畫出光路圖,這不僅是規(guī)范做題的要求,也是正確解題的基礎(chǔ),因此要養(yǎng)成畫光路圖的好習(xí)慣。(2)培養(yǎng)應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力。光的折射、全反射問(wèn)題需要結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí),如三角函數(shù)、正弦定理、余弦定理、勾股定理、相似三角形等進(jìn)行求解,因此要培養(yǎng)應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力。(3)熟記雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的條紋寬度公式,了解光的干涉、衍射、偏轉(zhuǎn)、電磁波、相對(duì)論知識(shí)。(4)理解“測(cè)量玻璃的折射率”和“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)原理,靈活處理多種實(shí)驗(yàn)方案?；A(chǔ)篇【基礎(chǔ)集訓(xùn)】考點(diǎn)一　光的折射與全反射1.(2020山東濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三月考,4)如圖所示,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為θ,經(jīng)折射后出a、b兩束光線。則(　　)A.在玻璃中,a光的傳播速度大于b光的傳播速度B.在真空中,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大,則折射光線b首先消失答案　B　2.(2020山東臨沂高三月考,7)如圖所示為一個(gè)透明球體的橫截面,其半徑為R,AB是一豎直直徑,現(xiàn)有一束半徑為R的圓環(huán)形平行細(xì)光沿AB方向射向球體(AB為圓環(huán)中心軸線),所有光線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過(guò)B點(diǎn)射出,則透明球體的折射率為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.　　B.C.2　　D.答案　A　3.(2020山東章丘四中高三月考,3)折射率為的某種透明玻璃圓柱體橫截面如圖所示,O點(diǎn)為圓心,一束單色光線從A點(diǎn)射入,入射角為θ,經(jīng)B點(diǎn)射出,射出時(shí)的折射角為α,真空中的光速為c,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.光線進(jìn)入玻璃后頻率變大B.若θ增大,光線在圓柱體內(nèi)可能會(huì)發(fā)生全反射C.若θ增大,α可能變小D.光線在玻璃中的速度為答案　D　4.(2020山東泰安高三模擬,4)在光學(xué)儀器中,“道威棱鏡”被廣泛用來(lái)進(jìn)行圖形翻轉(zhuǎn)。如圖所示,其棱鏡的橫截面ABCD是底角為45°的等腰梯形,與BC平行的三條光線經(jīng)AB面射入棱鏡,經(jīng)BC面反射后,反射光線直接射到CD面上。已知棱鏡材料的折射率n=,則(　　)A.光線1在AB面上的折射角為60°B.三條光線在BC面上都發(fā)生全反射C.只有光線3在BC面上發(fā)生全反射D.從DC射出的光線跟入射光線平行,且距離C點(diǎn)最近的為光線3答案　B　考點(diǎn)二　光的波動(dòng)性1.下圖是a、b兩光分別經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則(　　)A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大 B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),a光的飽和電流大D.若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大答案　D　2.(2020山東威海高三二模,5)根據(jù)德布羅意理論,實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性,其波長(zhǎng)λ=,其中h為普朗克常量,p為實(shí)物粒子的動(dòng)量。某實(shí)驗(yàn)小組用電子束做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)用50kV電壓加速電子束,然后垂直射到間距為1mm的雙縫上,在與雙縫距離約為35cm的光屏上得到了干涉條紋,但條紋間距很小。要使干涉條紋間距變大,下列措施一定可行的是(　　)A.減小加速電子的電壓,減小雙縫間的距離,增大雙縫到光屏的距離B.減小加速電子的電壓,減小雙縫間的距離,減小雙縫到光屏的距離C.增大加速電子的電壓,減小雙縫間的距離,增大雙縫到光屏的距離D.增大加速電子的電壓,增大雙縫間的距離,增大雙縫到光屏的距離答案　A　3.雨后太陽(yáng)光射入空氣中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面發(fā)生反射,最后離開水滴時(shí)再折射一次就形成了彩虹。如圖,太陽(yáng)光從左側(cè)射入球形水滴,a、b是其中的兩條出射光線,在這兩條出射光線中,一條是紅光,另一條是紫光。下列說(shuō)法正確的是(　　)A.a光線是紅光,b光線是紫光B.用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),a光的相鄰亮條紋間距大于b光相鄰亮條紋間距C.遇到同樣的障礙物,a光比b光更容易發(fā)生明顯衍射D.a光在水滴中的傳播時(shí)間比b光在水滴中的傳播時(shí)間長(zhǎng)答案　D　考點(diǎn)三　電磁波、相對(duì)論初步1.(2020山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三模擬,8)5G是“第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)”的簡(jiǎn)稱,目前世界各國(guó)正大力發(fā)展5G網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線電波通信頻率在3.0GHz以上的超高頻段和極高頻段(如圖),比目前4G及以下網(wǎng)絡(luò)(通信頻率在0.3GHz~3.0GHz間的特高頻段)擁有更大的帶寬和更快的傳輸速率。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率(指單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)量大小)可達(dá)10Gbps(bps為bitspersecond的英文縮寫,即比特率、比特/秒),是4G網(wǎng)絡(luò)的50~100倍。關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)使用的無(wú)線電波,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.在真空中的傳播速度更快B.在真空中的波長(zhǎng)更長(zhǎng)C.衍射的本領(lǐng)更強(qiáng)D.頻率更高,相同時(shí)間傳遞的信息量更大 答案　D　2.(2020山東高三聯(lián)考,3)下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.把調(diào)準(zhǔn)的擺鐘,由北京移至赤道,這個(gè)鐘將變慢,若要重新調(diào)準(zhǔn),應(yīng)增加擺長(zhǎng)B.振動(dòng)的頻率越高,則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越長(zhǎng)C.1905年愛因斯坦提出的狹義相對(duì)論是以相對(duì)性原理和光速不變?cè)磉@兩條基本假設(shè)為前提的D.照相機(jī)的鏡頭涂有一層增透膜,其厚度應(yīng)為入射光在真空中波長(zhǎng)的答案　C　綜合篇【綜合集訓(xùn)】拓展一　光的折射與全反射的理解和綜合分析1.(2020山東濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三月考,16)如圖所示,一束平行單色光從空氣垂直入射到等腰三棱鏡的AB面上,AB和AC邊長(zhǎng)相等,頂角為θ=30°,底邊BC長(zhǎng)為L(zhǎng),這種單色光在三棱鏡中的折射率為n=。在三棱鏡右側(cè)有一足夠大的豎直光屏垂直于BC,光屏到C點(diǎn)的距離為3L。求光屏上光斑的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的距離。(tan15°=2-,結(jié)果可以帶根號(hào))答案　(8-3)L2.(2020山東臨沂高三二模,16)如圖所示,夜晚一艘漁船靜止在湖面上,漁船上的豎直桅桿上高出水面h1=6m的A點(diǎn)有一指引燈。距離桅桿水平距離11m遠(yuǎn)的水面上D點(diǎn)正下方深度h2=4m的B點(diǎn)有一潛水員,潛水員以斜向上37°的方向恰能看到桅桿上的指引燈(sin37°=0.6,cos37°=0.8),潛水員可視為質(zhì)點(diǎn)。(1)求湖水的折射率;(2)潛水員豎直下潛的同時(shí),桅桿上的指引燈沿桅桿上下運(yùn)動(dòng),可使?jié)撍畣T始終以斜向上37°的方向看到指引燈,求潛水員下潛到水面下6m時(shí),指引燈離水面的高度。答案　(1)　(2)4.875m拓展二　光的干涉與衍射1.(2020浙大附中高三模擬,14)(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A.圖1中,檢查工件平面的平整度的原理利用光的全反射B.圖2中,拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時(shí),要在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以過(guò)濾櫥窗的反射光C.圖3中,是旋轉(zhuǎn)蜂鳴器的演示實(shí)驗(yàn),目的是說(shuō)明聲波的多普勒效應(yīng)D.圖4中,水面下h深度有一點(diǎn)光源,發(fā)出a、b兩種不同顏色的光a和光b,在水面上形成圖中所示的圓形區(qū)域,若b光的折射率是n,則復(fù)色光圓形區(qū)域的面積為答案　BCD　2.如圖所示,在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng),則(　　)A.不再產(chǎn)生干涉條紋B.仍可產(chǎn)生干涉條紋,且中央亮條紋P的位置不變C.仍可產(chǎn)生干涉條紋,中央亮條紋P的位置略向上移D.仍可產(chǎn)生干涉條紋,中央亮條紋P的位置略向下移答案　D　[教師專用題組]【綜合集訓(xùn)】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.(多選)關(guān)于光的折射,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內(nèi)B.入射光線與法線、折射光線不一定在一個(gè)平面內(nèi)C.入射角總大于折射角D.光線從空氣斜射入玻璃時(shí),入射角大于折射角答案　AD　由光的折射定律知,折射光線一定在法線和入射光線所確定的平面內(nèi),A正確,B錯(cuò)誤;入射角不一定大于折射角,當(dāng)光線從水中斜射入空氣中發(fā)生折射時(shí),入射角小于折射角,C錯(cuò)誤;光線從空氣斜射入玻璃時(shí),入射角大于折射角,D正確。 2.(2020山東滕州模擬)(多選)如圖所示,一玻璃柱體的橫截面為半圓形,細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)(半圓的圓心),產(chǎn)生反射光束1和透射光束2。已知光從空氣射向玻璃時(shí)入射角的正弦與折射角的正弦的比值為,入射角為45°(相應(yīng)的折射角為24°)?，F(xiàn)保持入射光不變,將半圓柱繞通過(guò)O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15°,如圖中虛線所示。則(　　)A.光束1轉(zhuǎn)過(guò)15°B.光束1轉(zhuǎn)過(guò)30°C.光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度小于15°D.光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度大于15°答案　BC　轉(zhuǎn)動(dòng)前入射光與反射光的夾角θ1=90°,轉(zhuǎn)動(dòng)后入射光與反射光的夾角θ2=120°,則光束1轉(zhuǎn)過(guò)θ2-θ1=30°,B正確,A錯(cuò)誤;入射角增大15°,折射角增大的角度小于15°,所以C正確,D錯(cuò)誤。易錯(cuò)提醒　應(yīng)用反射定律和折射定律應(yīng)注意的問(wèn)題(1)應(yīng)用光的反射定律和折射定律討論問(wèn)題時(shí),應(yīng)先作好光路圖,確定好界面和法線。(2)入射角、折射角、反射角均以法線為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定,不能以界面為標(biāo)準(zhǔn)。3.(2020山東濟(jì)南章丘模擬)在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過(guò)軸線的截面為等邊三角形,如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為(　　)A.r　　B.1.5rC.2r　　D.2.5r答案　C　因?yàn)閚=1.5,根據(jù)sinC=可知臨界角C<60°。由題意知光束第一次射到圓錐側(cè)面上的入射角為60°,大于臨界角,所以光路如圖所示,左側(cè)光線在圓錐面A點(diǎn)發(fā)生全反射,在△OAB中,OB=r,∠AOB=60°,利用幾何關(guān)系可求得AB=r,在△ABC中,∠ACB=30°,利用幾何關(guān)系可求得BC=3r,由此可知光束在桌面上形成的光斑半徑為R=BC-BO=2r,C正確。技巧點(diǎn)撥　解答全反射類問(wèn)題的技巧解答全反射類問(wèn)題時(shí),要抓住發(fā)生全反射的兩個(gè)條件:①光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì);②入射角大于或等于臨界角。利用好光路圖中的臨界光線,準(zhǔn)確畫出發(fā)生全反射的光路圖是解題的關(guān)鍵。作光路圖時(shí)盡量準(zhǔn)確,與實(shí)際相符,以利于問(wèn)題的分析。4.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫的作用是(　　) A.遮住過(guò)于強(qiáng)烈的光B.形成兩個(gè)振動(dòng)情況相同的光源C.使白光變成單色光D.使光發(fā)生折射答案　B　雙縫的作用是形成兩個(gè)振動(dòng)情況相同的光源,得到相干光,B正確。5.(2020山東棗莊模擬)(多選)抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì),如圖所示,激光束通過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度窄縫的規(guī)律相同,則(　　)A.這是利用光的干涉現(xiàn)象B.這是利用光的衍射現(xiàn)象C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲粗了D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲細(xì)了答案　BD　當(dāng)障礙物的尺寸與波的波長(zhǎng)相當(dāng)或小于波的波長(zhǎng)時(shí),會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,該裝置利用了光的衍射現(xiàn)象。如果屏上條紋變寬,表明細(xì)絲變細(xì),故B、D正確。6.(2020山東東營(yíng)模擬)劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖甲所示,將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示,干涉條紋有如下特點(diǎn):(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相鄰亮條紋和暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定。現(xiàn)若在圖甲的裝置中抽去一張紙片,則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀察到的干涉條紋(　　)A.變疏　　B.變密C.不變　　D.消失答案　A　如圖所示,若抽去一張紙片,則劈形空氣薄膜的傾角變小,則干涉條紋變疏,A正確。7.根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.有電場(chǎng)的空間一定存在磁場(chǎng),有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的磁場(chǎng)周圍空間一定產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)答案　D　根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng),均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng),非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),D正確。 8.(2020山東章丘中學(xué)模擬)(多選)關(guān)于電磁波與聲波的說(shuō)法,下列正確的是(　　)A.電磁波是由電磁場(chǎng)發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播,聲波是聲源的振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播B.電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播有時(shí)也不需要介質(zhì)C.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí),電磁波的傳播速度變小,聲波的傳播速度變大D.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí),電磁波的波長(zhǎng)不變,聲波的波長(zhǎng)變小答案　AC　由電磁波和聲波的概念可知A正確。電磁波可以在真空中傳播,而聲波屬于機(jī)械波,它的傳播需要介質(zhì),在真空中不能傳播,故B錯(cuò)誤。電磁波在空氣中的傳播速度近似等于真空中的速度,大于在水中的傳播速度;聲波在水中的傳播速度大于在空氣中的傳播速度,故C正確。無(wú)論是電磁波還是聲波,從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率都不變,所以由波長(zhǎng)λ=及它們?cè)诓煌橘|(zhì)中的傳播速度可知,由空氣進(jìn)入水中時(shí),電磁波的波長(zhǎng)變短,聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng),故D錯(cuò)誤。9.(2020天津一中月考)(多選)某同學(xué)用“插針法”做測(cè)定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí),他的方法和操作步驟都正確無(wú)誤,但他處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面aa'和bb'不平行,如圖,則(　　)A.P1P2與P3P4兩條直線平行B.P1P2與P3P4兩條直線不平行C.他測(cè)出的折射率偏大D.他測(cè)出的折射率不受影響答案　BD　光線由aa'進(jìn)入玻璃磚時(shí),由折射定律得n=,光線由bb'射出玻璃磚時(shí),由折射定律得n=。若aa'∥bb',則有θ3=θ2,進(jìn)而有θ1=θ4,出射光線O'B與入射光線AO平行。若aa'和bb'不平行,則θ3≠θ2,進(jìn)而有θ1≠θ4,出射光線O'B與入射光線AO不平行,B正確,A錯(cuò)誤。在用插針法測(cè)玻璃的折射率時(shí),只要實(shí)驗(yàn)方法正確,光路準(zhǔn)確無(wú)誤,結(jié)論必定是正確的,它不會(huì)受玻璃磚形狀的影響,D正確,C錯(cuò)誤。10.(2020東北三校高三第一次聯(lián)合模擬)一厚度均勻的圓形玻璃管內(nèi)徑為16cm,外徑為24cm。一條光線從玻璃管壁中點(diǎn)入射,光線AB與豎直方向成60°角,與直徑MN在同一豎直面內(nèi),如圖所示。該玻璃的折射率為,真空中光速c=3.0×108m/s。(1)光線經(jīng)玻璃管內(nèi)壁折射后從另一側(cè)內(nèi)壁下端射出玻璃管,求玻璃管的長(zhǎng)度;(2)保持入射點(diǎn)不動(dòng),調(diào)整入射角。求光線AB在玻璃管內(nèi)壁處恰好發(fā)生全反射時(shí),光線在玻璃管中傳播的時(shí)間。(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案　(1)0.30m　(2)1.5×10-9s解析　(1)光在兩個(gè)界面的入射角和折射角分別是θ1和θ2、θ3和θ4,如圖1所示,其中θ1=60°,根據(jù)折射定律得: 圖1n=解得:θ2=45°又n=由幾何知識(shí)有:θ2+θ3=90°聯(lián)立解得:θ4=60°玻璃管的長(zhǎng)度為:L=+D1tanθ4=(2+16)cm≈0.30m。(2)作光路圖如圖2所示,當(dāng)光線AB在管內(nèi)壁處恰發(fā)生全反射時(shí),光線在玻璃管中通過(guò)的路程為x=圖2另有:sinC=,v=,x=vt則光線在玻璃管中傳播的時(shí)間t=1.5×10-9s。11.(2020湖北八校聯(lián)考)如圖所示,橫截面為圓環(huán)的柱形容器由折射率為n的玻璃制成,其外半徑為R1、內(nèi)半徑為R2,MN為一條直徑。(1)一束光線在紙平面內(nèi)傳播,從M點(diǎn)射向容器,經(jīng)一次折射后,恰好與容器內(nèi)壁相切,求入射光線的入射角的正弦值;(2)另有一束光線平行于MN射向容器,經(jīng)一次折射后,恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射,求此光線與MN的距離。答案　(1)n　(2)R2解析　(1)折射光線與容器內(nèi)壁相切,光路如圖甲所示。設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i、折射角為r,由折射定律得 甲n=①由幾何關(guān)系得sinr=②解得sini=n③(2)平行于MN的光線射向容器,在容器外壁的入射角為i',折射角為r'。由折射定律得乙n=④光線恰好在容器內(nèi)壁發(fā)生全反射,光路如圖乙所示。由折射定律得n=⑤由正弦定理,有=⑥設(shè)滿足要求的光線與MN的距離為d,有d=R1sini'⑦解得d=R2⑧12.(2020河北石家莊二模)如圖所示,半徑為R的玻璃球冠的折射率為,其底面鍍銀,底面的半徑為R;在過(guò)球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi),有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點(diǎn),該光線的延長(zhǎng)線恰好過(guò)底面邊緣上的A點(diǎn)。已知光在真空中的傳播速度為c,不考慮折射時(shí)的反射光。求:(1)該光線由M點(diǎn)射入玻璃球冠經(jīng)一次反射后從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角;(2)光在玻璃球冠中的傳播時(shí)間。答案　(1)150°　(2)解析　(1)設(shè)球冠底面中心為O',連接O、O',則OO'⊥AB。令∠OAO'=α,有cosα==即α=30°由題意知MA⊥AB所以∠OAM=60° 設(shè)圖中N點(diǎn)為光線在球冠底面上的反射點(diǎn),所考慮的光線的光路圖如圖所示,設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i、折射角為r,在N點(diǎn)的入射角為i',反射角為i″,玻璃折射率為n。由于△OAM為等邊三角形,有i=60°由折射定律有sini=nsinr代入題給條件n=得r=30°作底面在N點(diǎn)的法線NE,由于NE∥AM,有i'=30°根據(jù)反射定律,有i″=30°連接ON,由幾何關(guān)系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60°解得∠ENO=30°于是∠ENO為反射角,NO為反射光線。這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以,經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠的光線相對(duì)于入射光線的偏角β=180°-∠ENO=150°(2)光線在玻璃球冠中的傳播速度為v=光線在玻璃球冠中的傳播時(shí)間為t=解得:t=