2018届二轮复习光学电磁波相对论专题学案(全国通用)
高考物理第二轮复习15 电磁波与相对论精品PPT课件
【切入点】首先画好光路图是解题关键，利用几何关
系找出折射角即可求解．
【解析】(1)如图，透明物体内部的光路为折MPN，O、
M点相对于底面EF对称，Q、P和N三点共线．
设在M点处，光的入射角为i，折射角为γ，
∠OMQ=a，∠PNF=b.根据题意有
a=30°
n 全 反 射 的 临 界 角 的 公 式 又 可 表 为 ：s in C 1
n
5．玻璃制成的三棱镜，其光学特性是： (1)单色光从棱镜的一个侧面入射而从另一侧面射 出时，将向棱镜的 底面 偏折．隔着棱镜看到物体 的虚像比实际位置向顶角方向偏移． (2)复色光通过棱镜，由于各种单色光的折射率不 同而出现色散现象，白光色散后形成由红到紫按一定 次序排列的光谱．红光通过棱镜时偏折角较 小 (因 对红光折射率较 小 )，紫光偏折射角较 大 . 二、光的波动性 光的偏振 光的电磁波学说 1． 十七世纪，关于光的本性形成了两种学说,一 种是牛顿主张的微粒说，另一种是惠更斯提出的波动 说。光的干涉证实光具有 波动性 .麦克斯韦首先从 理论上提出光是一种电磁波．赫兹用实验加以证实.
1．解题关键：根据题意和物理规律画出光路图，找出 几何关系．
2 ． 常 用 公 式 ： ① s in i n 2 ② n c /v③ s in C 1
s in r n 1
n
1．光的折射现象及折射率的认识 【例1】 (2011·新课标卷)一半圆柱形透明物体横截 面如 图所示，地面AOB镀银(图中粗线)，O表示半 圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点入射， 经过AB面反射后从O点射出．已知光线在M点的入 射角为30°，∠MOA=60°，∠NOB=30°.求：
浙江鸭2018版高考物理二轮复习专题五加试选择题题型强化多选题型第2讲光和电磁波学案201803245114
第2讲 光和电磁波[选考考点分布]考点一 光的折射 全反射1．(多选)(2015·浙江10月选考·16)为了从坦克内部观察外部目标，在厚度为20 cm 的坦克壁上开了一个直径为12 cm 的孔，若在孔内分别安装由同一材料制成的如图1所示的三块玻璃，其中两块玻璃的厚度相同．坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是( )图1A ．甲的大于乙的B ．甲的小于丙的C ．乙的小于丙的D ．乙的等于丙的答案 AD解析 当入射光线经玻璃的折射后恰好达到孔的上、下边界时，入射光线具有最大入射角度，画出光路图如图所示，图中粗细两边界分别为厚度相同的两块玻璃砖在孔内的两个位置，由于玻璃的折射率一定，玻璃的厚度相同，玻璃的两边界平行，故光线经玻璃折射前后是平行的，玻璃移动前后光线偏折的角度和距离也是相等的，可知乙能看到的外界的角度范围等于丙的，C 错误，D 正确；玻璃的折射率一定，光线以同一角度入射时，偏折的程度一定，玻璃越厚时，光线经玻璃偏折的距离越大，故可知甲中光线可以以更大的入射角射入，甲能看到的外界的角度范围大于乙和丙的，A 正确，B 错误．2．(多选)(人教版选修3－4P47“例题”改编)如图2所示，一个储油桶的底面直径与高均为d .当桶内没有油时，从某点A 恰能看到桶底边缘的某点B .当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB 方向看去，恰好看到桶底上的点C ，C 、B 两点相距d4.则下列说法正确的是( )图2A ．油的折射率为52 B ．油的折射率为52C ．光在油中的传播速度为3510×108m/sD ．光在油中的传播速度为655×108m/s答案 AC解析 因为底面直径与桶高相等，所以∠AON ＝∠BON ′＝45° 由ON ′＝2CN ′可知sin ∠CON ′＝CN ′CN ′2＋ON ′2＝55，因此，油的折射率n ＝sin ∠AONsin ∠CON ′＝2255＝52光在油中的传播速度v ＝c n ＝3510×108m/s. 3．(多选)(2017·台州市9月选考)如图3，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴(过球心O 与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5.现有能量均匀分布的平行红光垂直入射到半球的底面上(只考虑首次射向球面的光，忽略玻璃对光能的吸收)( )图3A ．若换成紫光射入，在球面上发生全反射的区域面积将减小B ．射向球面的红光有13的能量被全反射C ．射向球面的红光有59的能量被全反射D ．距光轴R 3的入射光经球面折射后与光轴的交点与O 点的距离为3(22＋3)5R答案 CD4. (多选)打磨某割面如图4所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP 边和OQ 边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 边后射向MN 边的情况)，则下列判断正确的是( )图4A ．若θ>θ2，光线一定在OP 边发生全反射B ．若θ>θ2，光线会从OP 边射出C ．若θ<θ1，光线会从OQ 边射出D ．若θ<θ1，光线会在OP 边发生全反射 答案 BCD解析 若θ>θ2，光线在PO 上入射角i ＝π2－θ<π2－θ2<C ，故光线在OP 边一定不发生全反射，会从OP 边射出，选项A 错误，B 正确；若θ<θ1，i ＝π2－θ>π2－θ1>C ，故光线在OP 边会发生全反射，会从OQ 边射出，选项C 、D 正确．1.光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分析：(1)若光线从光疏介质斜射入光密介质，不会发生全反射，只会同时发生反射和折射现象，不同色光偏折不同．(2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根据计算判断，要注意不同色光临界角不同．2．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线． 3．解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识．考点二 光的波动性1. (多选)(2017·浙江4月选考·16)图5中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S 1和S 2间距为0.80 mm ，双缝到屏的距离为0.80 m ．波长为500 nm 的单色平行光垂直入射到双缝S 1和S 2上，在屏上形成干涉条纹．中心轴线OO ′上方第1条亮纹中心位置在P 1处，第3条亮纹中心位置在P 2处．现有1号、2号虫子分别从S 1、S 2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P 1,2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2.假定两只虫子爬行速率均为10－3m/s.正确的是( )图5A ．1号虫子运动路程比2号短B ．两只虫子运动的时间差为0.2 sC ．两只虫子运动的时间差为1.0 sD ．已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算 答案 AB2．(多选)(2016·浙江10月选考·14)用a 、b 两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a 光的干涉条纹间距大于b 光的条纹间距，则( ) A ．a 光的波长大于b 光的波长 B ．a 光的频率大于b 光的频率C ．在玻璃中，a 光的速度等于b 光的速度D ．从玻璃射向空气发生全反射时，a 光的临界角大于b 光的临界角 答案 AD解析 根据双缝干涉的条纹间距公式Δx ＝l λd可知，同一实验装置，条纹间距越大，说明波长越长，即频率越小．根据题意，a 光的波长长，所以A 正确，B 错误．频率越小，介质对它的折射率越小，根据n ＝cv可知，在介质中的传播速度越大，即a 光在介质中的传播速度要大，所以C 错误．根据sin C ＝1n可知，介质的折射率越小，则全反射的临界角越大，所以a 光的全反射临界角要大，选项D 正确．3．(多选)(人教版选修3－4P58插图改编)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图6甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )图6A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用波长更长的单色光源 答案 BD解析 由公式Δx ＝l dλ知，光源到单缝的距离不影响条纹宽度，选项A 错误；d 减小时，Δx 增大，选项B 正确；l 减小时，Δx 减小，选项C 错误；波长更长，Δx 大，D 正确． 4．(多选)图7中a 是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O ，折射后发生了色散．折射后对红光和紫光的说法正确的是( )图7A ．光线1是红光，光线2是紫光B ．光线1是紫光，光线2是红光C ．光线3是红光，光线4是紫光D ．光线3是紫光，光线4是红光 答案 BD5．(多选)如图8所示，甲、乙为单色光通过窄缝后形成的明暗相间的两种条纹图样．下列选项中说法正确的是( )图8A ．甲为单缝衍射的图样B ．乙为双缝干涉的图样C ．甲为双缝干涉的图样D ．乙为单缝衍射的图样 答案 AB解析 干涉图样是等间距的，两图中乙为干涉图样，衍射图样是中间宽两边窄的，两图中甲为衍射图样，故应选A 、B.6．(多选)(2017·嘉兴市3月模拟)小詹同学在假期旅游期间学习摄影．他发现照相机镜头呈现淡紫色．如图9所示是他拍摄的两张照片：甲图的湖泊远景照中，只能看到远处山峰的清晰倒影，看不到水面下景物；乙图的湖水近景照中，能清楚看到鱼、石头等水下景物．则( )图9A ．镜头呈现淡紫色是镜头表面所镀薄膜使光发生干涉的结果B ．甲图山峰倒影非常清晰是因为来自山峰的光在水面发生了全反射C ．乙图来自水下景物的光射到水面时因入射角较小致反射光强而折射光弱D ．拍摄乙图时若安装透振方向与水面反射光偏振方向垂直的偏振片将更清晰 答案 AD7．(多选)(2017·嘉兴一中等五校联考)一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)，其中ν＋Δν和ν－Δν分别记为“上限频率”和“下限频率”．如图10所示，某红宝石激光器发出的激光(其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为a 光和b 光)由空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成θ角．则下列说法正确的是( )图10A ．逐渐减小θ角，a 光在液膜下表面先发生全反射B ．a 光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大C ．b 光更容易发生明显的衍射现象D ．相同装置做双缝干涉实验，b 光产生的干涉条纹间距较小 答案 BC1.杨氏双缝干涉(1)单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹． (2)白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色． (3)条纹间距公式：Δx ＝ldλ. 2．薄膜干涉(1)相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．(2)图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹． 3．区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法(1)根据条纹的宽度区分：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变窄．(2)根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗．考点三电磁振荡与电磁波1．(多选)关于电磁场和电磁波的正确说法是( )A．变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场B．电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波C．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波答案AB解析变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场．故A正确；变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，逐渐向外传播，形成电磁波．故B正确；变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场也不产生电场，故C错误；电磁波是一种波，声波也是一种波，它们具有波的共性，但前者是电磁场在空间的传播，后者是机械振动在介质中的传播，不同，故D错误．2．(多选)在下列各电器中，属于利用电磁波传递信息的是( )A．打印机B．有线电话C．手机D．卫星电视答案CD解析卫星电视、电报、手机等都要利用电磁波来传递信息，而有线电话、公用电话，VCD 播放机是通过电流来传递信息的．3．(多选)下列关于电磁波的说法正确的是( )A．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在B．电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应，但不能发生偏振现象C．X射线是一种波长比紫外线短的电磁波，医学上可检查人体内病变和骨骼情况D．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体也能辐射红外线答案CD解析麦克斯韦预言了电磁波存在，而赫兹用实验证实了电磁波的存在，故A错误；电磁波能发生干涉、衍射现象和多普勒效应，电磁波是横波，能发生偏振现象，故B错误；X射线是一种波长比紫外线短的电磁波，故穿透能力强，医学上可检查人体内病变和骨骼情况，故C正确；红外线的显著作用是热效应，一切物体均能发出红外线，故D正确．4．(多选)(2017·金华市高二上期末)如图11甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为电流的正方向，则( )图11A．0.5～1 ms内，电容器C正在充电B．0.5～1 ms内，电容器的上极板带负电荷C．1～1.5 ms内，Q点比P点电势低D．1～1.5 ms内，电场能正在增加答案AB解析由图乙可知，在0.5 ms至1 ms内，电流为正方向且减小，故此时电容器正在充电，故A正确；经过P点的电流向右，由于电路中做定向移动的带电粒子是带负电的电子，电子经过P点向左移动，因此电容器上极板带负电，故B正确；由图乙可知，在1 ms至1.5 ms 内，通过电感线圈的电流向上，且增大，由楞次定律可知，Q点比P点电势高，故C错误；由图乙可知，在1 ms至1.5 ms内电流在增大，故磁场能在增大，电容器处在放电过程，故电场能在减小，D错误．5．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A．电磁波中最容易发生衍射现象的是无线电波B．紫外线的频率比可见光低，长时间照射可以促进钙的吸收，改善身体健康C．X射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强D．红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线答案AC解析无线电波的波长长，易发生衍射现象，A正确；紫外线的频率比可见光高，B错误；X 射线和γ射线的波长比较短，穿透力比较强，C正确；任何物体都能辐射红外线，D错误．6. (多选)如图12所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑．米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，对该无线电波的判断正确的是( )图12 A．米波的频率比厘米频率低B．和机械波一样须靠介质传播C．同光波一样会发生反射现象D．不可能产生干涉和衍射现象答案AC解析根据f＝vλ可知，波长越长，频率越低，故米波的频率比厘米频率低，故A正确；无线电波不需要介质传播，故B错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，故C正确；干涉和衍射是波特有的现象，所以无线电波能产生干涉和衍射现象，故D错误．专题强化练(限时：25分钟)1．(多选)下列属于光的干涉现象的是( )答案BC解析图A属于单缝衍射，图B属于薄膜干涉，图C属于薄膜干涉，图D属于白光的色散，故属于光的干涉现象的是B、C.2．(多选)关于下列光学现象，说法正确的是( )A．用三棱镜观察太阳看到彩色光带是光的干涉现象B．在水中红光的传播速度大于紫光的传播速度C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅D．分别用红光和紫光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较宽答案 BD解析 用三棱镜观察太阳看到彩色光带是光的色散现象，故A 错误；紫光的折射率大于红光的折射率，根据v ＝c n 知水中红光的传播速度比紫光快，故B 正确；在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故C 错误；条纹间距Δx ＝l dλ，红光的波长较大，则条纹间距较宽，故D 正确．3．(多选)(2017·绍兴市一中期末)下列说法正确的是( )A ．铁路、民航等安检口使用“X 射线”对行李箱内物品进行检测B ．医院中用于体检的“B 超”属于电磁波C ．无线网络信号绕过障碍物传递到接收终端，利用了干涉原理D ．列车鸣笛驶近乘客的过程中，乘客听到的声波频率大于波源振动的频率答案 AD解析 X 射线有一定穿透能力，铁路、民航等安检口使用X 射线对行李内物品进行检测．故A 正确；医院中用于体检的“B 超”是声波，属于机械波．故B 错误；无线网络信号绕过障碍物传递到接收终端，利用了衍射原理，故C 错误；根据多普勒效应知，当两物体以很大的速度互相靠近时，感觉频率会增大，远离时感觉频率会减小，故列车鸣笛驶近乘客的过程中，乘客听到的声波频率大于波源振动的频率，故D 正确．4．(多选)2016年，科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化，这是引力波存在的直接证据．关于激光，下列说法中正确的是( )A ．激光是自然界中某种物质直接发光产生的，不是偏振光B ．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉C ．用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到不等间距的光环D ．激光的平行度好答案 CD解析 激光是人造光，也是偏振光，故A 错误；激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，故B 错误；用激光照射不透明挡板上小圆孔时，光屏上能观测到衍射条纹，故C 正确；激光的平行度好，故D 正确．5．(多选)经过多年研究，我国在米波雷达的研制上取得突破性进展．与目前主流的微波雷达相比，米波雷达能让隐身飞机无处遁形．米波雷达发射的无线电波为米波，其波长在1 m 到10 m 之间；微波雷达发射的无线电波为微波，其波长在1 mm 到1 m 之间．关于波长为5 m 的米波和波长为0.5 m 的微波，下列说法中正确的是( )A ．米波的频率大于微波的频率B ．米波的频率小于微波的频率C ．在真空中，米波的传播速度大于微波的传播速度D ．在真空中，米波的传播速度等于微波的传播速度答案 BD解析 根据题意米波的波长比微波的波长大，因为波长越大，频率越小，所以米波的频率小于微波的频率，故A 错误，B 正确；在真空中，米波的传播速度等于微波的传播速度，即光速，故C 错误，D 正确．6．(多选)对下列物理现象的描述，正确的是( )A ．一个质点做简谐振动，当它每次经过同一位置时，位移和动能一定相同B ．振幅为A 的某一弹簧振子，在T 4时间内，振子的位移可能为零，路程可能小于A C ．简谐波的传播方向一定和介质中质点振动方向一致D ．振荡电路发射电磁波的过程，也是向外辐射能量的过程答案 ABD解析 一个质点做简谐振动，当它每次经过同一位置时，位移和动能一定相同，故A 正确；振幅为A 的某一弹簧振子，在T 4时间内，振子有可能回到起点，故位移可能为零，路程可能小于A ，如振子靠近最大位移处经最大位移再回到开始位置，可能恰好为T 4，该过程中路程小于A ，故B 正确；对于横波，简谐波的传播方向一定和介质中质点振动方向相互垂直，故C 错误；振荡电路发射电磁波的过程，也是向外辐射能量的过程，故D 正确．7．(多选)关于电磁波的原理和应用，下列说法正确的是( )A ．变化的电场就能产生变化的磁场B ．微波是指波长为微米级的电磁波C ．α、β、γ三种射线中，只有γ射线属于电磁波D ．常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号遥控电视机答案 CD解析 均匀变化的电场产生恒定的磁场，而非均匀变化的电场才会产生变化的磁场，故A 错误；波长从1 mm 到10 m 的电磁波称微波，故B 错误；α、β、γ三种射线中，α射线是氦核流，β射线是电子流，只有γ射线属于电磁波，故C 正确；常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号遥控电视机，因红外线波长较长，容易发生衍射现象，故D 错误．8．(多选)(2017·浙江“七彩阳光”联考)关于图1中现象的表述正确的是( )图1A．甲图中蝙蝠利用超声波定位B．乙图中CT是利用β射线照射人体C．丙图中回路电阻和向外辐射电磁波造成振荡电流能量的减小D．丁图中夜视系统是利用不可见光中的紫外线答案AC解析甲图中蝙蝠利用超声波定位，从而进行捕食的，故A正确；CT是利用X射线照射人体的，不是利用β射线，故B错误；丙图中回路电阻和向外辐射电磁波造成振荡电流能量的减小，故C正确；丁图中夜视系统是利用不可见光中的红外线，故D错误．9．(多选)“东亚度假山庄”位于台州黄岩区最西部的大寺基林场，它以独特的欧洲风情小镇建筑(如图2甲)吸引了大量的游客．某一游客在一游泳池边游玩时，发现池水非常清澈，游泳池侧壁的水下瓷砖和水上侧壁的瓷砖一样清晰，就想拍一张游泳池侧壁的照片，发现画面中有周围房屋的倒影，水下侧壁的瓷砖不清晰，该游客在相机镜头前安装了一个薄片并旋转了几下后，水下侧壁的瓷砖变得非常清晰，此后又发现水面以下的瓷砖比水面以上的短(如图乙)，已知瓷砖的规格是统一的，以上现象主要涉及到的原理有( )甲乙图2A．光的折射B．光的全反射C．光的干涉D．光的偏振答案AD解析画面中的倒影，是水面的反射光形成的，从而导致水面下的瓷砖不清晰，而反射光是偏振光，所以我们可以在相机镜头前加装一个偏振片，并使偏振片的透振方向与反射光的振动方向垂直，从而使反射光不能通过偏振片只让水下的瓷砖的光进入镜头，D正确；水面下的瓷砖的光经过水面时发生折射使得瓷砖的长度变短，A正确．10．(多选)如图3是一束白光从一种透明介质进入另一种透明介质的光路图，其中虚线是两种介质的分界线．下列说法正确的是( )图3A．光线1是入射光，光线2是反射光，光线3是折射光B．光线2是入射光，光线1是反射光，光线3是折射光C．光线3是入射光，光线1是反射光，光线2是折射光D．改变入射光线的入射角，在界面上不可能发生全反射答案CD解析根据光的反射定律知，反射角等于入射角．根据折射定律知：折射光线应与入射光线分居法线的两侧，则知光线3是入射光，光线1是反射光，光线2是折射光．故A、B错误，C正确．由于折射角小于入射角，光线从光疏介质射入光密介质，所以在界面上不可能发生全反射，故D正确．11．(多选)(2017·温州市9月选考)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”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象，如图4所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是( )图4A．若减小入射角i，则b光可能先消失B．在该三棱镜中a光速度小于b光速度C．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低D．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距答案ACD12．(多选)(2017·稽阳联谊学校8月联考)如图5所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到平行玻璃砖的上表面，直线OO′与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，下列说法正确的是( )图5A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度B．若b光照到某金属表面发生了光电效应，则a光照射到该金属表面也一定会发生光电效应C．同时增大入射角，则b光在下表面发生全反射D．对同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距宽答案AD解析由光路图可知a光在玻璃中的折射率小于b光，所以a在玻璃中的传播速度大，A正确；a的频率小于b，所以b光使某金属发生光电效应，a光不一定，B错误；因为是平行玻璃砖，由光路可逆知下表面一定不会发生全反射，C错误；a光波长长，因此干涉条纹间距宽，D正确．13．(多选)(2017·浙江“七彩阳光”联考)如图6所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，右侧光屏上仅留下a光所对应的光斑，则以下判断正确的是( )图6A．a光频率大于b光频率B．若用a光做双缝干涉实验，观察到的条纹间距将比b光的大C．若a光照射某金属表面可产生光电效应，则b光也可以D．a光的粒子性更强答案BC解析右侧光屏上仅留下a光所对应的光斑，说明b光发生了全反射，而a光没有发生全反射，可知，a光的折射率小于b光的折射率，则a光频率小于b光频率，故A错误；a光频率小于b光频率，由c＝λf知，a光波长大于b光波长，知若用a光做双缝干涉实验，观察到的条纹间距将比b光的大，故B正确．因为a光的频率小，所以用a光照射某种金属发生了光电效应，则用b光照射该金属一定可以发生光电效应，故C正确．a光的频率小，波。
2018年高考物理全国用二轮复习学案：专题五 含答案 精
知识必备1.光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应。
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大。
(3)入射光照射到金属板上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不会超过10－9 s 。
(4)当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。
2.光电效应方程(1)光电子的最大初动能跟入射光子的能量hν和逸出功W 0的关系为：12m v 2＝hν－W 0。
(2)极限频率：νc ＝W 0h 。
(3)最大初动能与遏止电压的关系：E k ＝eU c 。
3.氢原子能级图图1(1)能级图：如图1所示。
(2)辐射条件：hν＝E m －E n 。
(3)辐射光谱线条数：一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N ＝C 2n ＝n （n －1）2。
4.核反应(1)爱因斯坦质能方程：ΔE ＝Δmc 2。
(2)两种衰变：α衰变：23892U―→23490Th＋42He。
β衰变：23490Th―→23491Pa＋0－1e。
(3)人工转变：147N＋42He―→178O＋11H(发现质子的核反应)(4)重核裂变：23592U＋10n―→14156Ba＋9236Kr＋310n，在一定条件下(大于临界质量、超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。
(5)轻核聚变：21H＋31H―→42He＋10n(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)。
备考策略本专题考查的重点应为原子跃迁及能级问题、核反应方程、核能的计算等，题型为选择题。
1.必须牢记的“3个主要实验现象”(1)光电效应现象。
(2)α粒子散射实验。
(3)天然放射现象。
2.必须掌握的“2类方程”(1)衰变方程；(2)核反应方程。
3.必须明确的“3个易错易混点”(1)能级跃迁时吸收光子的能量和吸收实物粒子的能量是不同的。
(2)半衰期是统计规律，对单个原子核无意义。
2018届二轮复习 电磁感应的综合应用 学案 (全国通用)
电磁感应的综合应用高考频度：★★★★☆难易程度：★★★★☆发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。
直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。
在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN 、PQ 固定在水平面内，相距为L ，电阻不计。
电阻为R 的金属导体棒ab 垂直于MN 、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v （v 平行于MN ）向右做匀速运动。
图1轨道端点MP 间接有阻值为r 的电阻，导体棒ab 受到水平向右的外力作用。
图2轨道端点MP 间接有直流电源，导体棒ab 通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I 。
（1）求在Δt 时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。
（2）从微观角度看，导体棒ab 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。
为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。
x+-k/wa ．请在图3（图1的导体棒ab ）、图4（图2的导体棒ab ）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。
b ．我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。
那么，导体棒ab 中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图2“电动机”为例，通过计算分析说明。
【参考答案】（1）222B L v t R r∆+ B L v t ∆ （2）a ．如图3、4 b ．见解析【试题解析】（1）图1中，电路中的电流1BLv I R r=+ 棒ab 受到的安培力F 1=BI 1L 在Δt 时间内，“发电机”产生的电能等于棒ab 克服安培力做的功2221B L v t E F v t R r∆=⋅∆=+电 图2中，棒ab 受到的安培力F 2=BIL在Δt 时间内，“电动机”输出的机械能等于安培力对棒ab 做的功2E F v t BILv t =⋅∆=∆机（2）a ．图3中，棒ab 向右运动，由左手定则可知其中的正电荷受到b →a 方向的洛伦兹力，在该洛伦兹力作用下，正电荷沿导体棒运动形成感应电流，有沿b →a 方向的分速度，受到向左的洛伦兹力作用；图4中，在电源形成的电场作用下，棒ab 中的正电荷沿a →b 方向运动，受到向右的洛伦兹力作用，该洛伦兹力使导体棒向右运动，正电荷具有向右的分速度，又受到沿b →a 方向的洛伦兹力作用。
2018届高考物理二轮复习考前第1天物理学史学案
必考部分考前第 1天物理学史[ 回首知识 ]科学家成就在忽视空气阻力的状况下，物体着落时的加快度都伽利略 ( 意大利 )是同样的，与质量没关力不是保持物体运动的原由力学牛顿(英国 )牛顿三定律万有引力定律部分卡文迪许 ( 英国 )测定万有引力常量 G的值开普勒(德国)开普勒三定律亚当斯 ( 英国 ) 、勒维烈计算并观察到海王星(法国 )哥白尼(波兰)提出了“日心说”库仑(法国 )发现了库仑定律并测出了静电力常量k 的值提出电荷四周存在电场并提出用电场线表示电场、用磁感线描绘磁场法拉第(英国)选考部分ΔΦ电磁感觉定律 E＝ k Δt密立根(美国)经过油滴实验测定了元电荷 e 的电荷量焦耳(英国 )实验得出焦耳定律电学奥斯特(丹麦)电流的磁效应，奥斯特梦圆电生磁部分安培(法国 )提出分子电流假说，研究得出安培定章楞次(俄国 )总结出了楞次定律，并和焦耳先后发现了焦耳定律欧姆(德国 )经过实验得出欧姆定律洛伦兹(荷兰)提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力汤姆逊(英国)发现电子纽曼、韦伯提出法拉第电磁感觉定律热学布朗(英国 )发现悬浮在水中的花粉微粒不断地做无规则运动——布朗运动机械波多普勒 ( 奥地利 )发现因为波源和察看者之间有相对运动，使察看者感觉频次发生变化的现象——多普勒效应光、托马斯·杨 ( 英国 )察看到了光的干预现象电磁波相对论原子物理原子物理提出了电磁场理论，预知了电磁波的存在，指出光麦克斯韦 ( 英国 )是一种电磁波实考证明了电磁波的存在，并测定了电磁波的流传赫兹(德国 )速度等于光速发现 X 射线 ( 伦琴射线 ) ，获取 1901 年诺贝尔物理学伦琴(德国 )奖爱因斯坦 ( 德国 )提出了狭义相对论进行了α粒子散射实验，提出了原子的核式构造模卢瑟福(英国)型玻尔 ( 丹麦 )成功地解说和预知了氢原子的辐射电磁波谱用α粒子轰击铍核时发现中子，获取1935 年诺贝查德威克 ( 英国 )尔物理学奖发现天然放射现象，说明原子核有复杂的内部构造，贝克勒耳 ( 法国 )获取 1903 年诺贝尔物理学奖提出了质能方程，并提出光子说，成功地解说了光爱因斯坦 ( 德国 )1921 年诺贝尔物理学奖电效应规律，所以获取解说物体热辐射规律提出能量子假说，获取1918普朗克(德国)量子论年诺贝尔物理学奖提出康普顿效应，证明了光的粒子性，获取1927初步康普顿(美国)年诺贝尔物理学奖德布罗意 ( 法国 )预知了实物粒子在必定条件下会表现出颠簸性[ 回首易错点 ]1．牛顿发现的万有引力定律，卡文迪许测的万有引力常量．2．法拉第发现的电磁感觉现象，纽曼、韦伯提出的电磁感觉定律．。
2018高考物理真题汇编光学 电磁波 相对论
2018年全真高考+名校模拟物理试题分项解析真题再现1．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后A. 干涉条纹消失B. 彩色条纹中的红色条纹消失C. 中央条纹变成暗条纹D. 中央条纹变成红色【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】 D点睛：本题考查了光的干涉现象，注意只有频率相同、振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像，同时要掌握哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点。
2．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A.B. 同一介质对C.D.【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 A分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应．对应的能量最小，根据后能级之差最小，A的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据BC错误；能，D 错误．【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小． 3．（多选）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波______． A. 是横波B. 不能在真空中传播C. 只能沿着梳子摇动的方向传播D. 在空气中的传播速度约为3×108 m/ s【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷） 【答案】 AD【解析】摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，选项A 正确；电磁波能在真空中传播，选项B 错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，选项C 错误；电磁波在空气中传播的速度约为光速，选项D 正确。
4．两束单色光A 、B 的波长分别为A λ、B λ，且A λ>B λ，则______（选填“A ”或“B ”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到______（选填“A ”或“B ”）产生的条纹间距较大． 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷） 【答案】 A A5．如图，△ABC 为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB 边射入，从AC 边上的D 点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。
江苏省启东中学2018届高考物理复习专项练习：电磁波相
电磁波谱课后练习(1)1．间谍卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标，这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它，这种遥感照相机敏感的电磁波属于（）A．可见光波段 B.红外波段 C.紫外波段 D.X射线波段2．一种电磁波入射到半径为1 m的孔上，可发生明显的衍射现象.这种波属于电磁波谱的区域是( )A．γ射线 B.可见光 C.无线电波 D.紫外线3．在防治“非典”期间，机场.车站等交通出入口使用了红外线热像仪，通过红外线遥感可检测经过它时的发热病人，从而有效控制“非典”的扩散。
这是利用了红外线的下列哪些特性？（）A．红外线波长比可见光长，由于衍射容易透过人体而检查到内脏B．红外线频率低，有很强的杀菌作用C．一切物体都能发出红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同D．红外线光子能量低，不易对人体产生伤害4．验钞机上发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光，家用电器上的遥控器发出的“光”可用来控制电视机.空调器等，对于它们发出的“光”;有下列几种说法，下述正确的是（）A．验钞机发出的“光”是红外线B．遥控器发出的“光”是红外线C．红外线是原子的内层电子受到激发后产生的D．红外线是原子的外层电子受到激发后产生的5．下列各组电磁波，其衍射能力由弱到强的排列顺序正确的是（）A．红外线、可见光、紫外线、γ射线B．γ射线、可见光、红外线、无线电波C．可见光、红外线、伦琴射线、γ射线D．伦琴射线、紫外线、可见光、红外线6．关于电磁波及其应用，下列说法错误的是（）A．紫外线能使很多物质发出荧光，具有杀菌作用B．雷达是通过发射和接收红外线来判断远处物体的方位C．X射线的频率较高，穿透力较强，医学上常用X射线作透视检查D．γ射线的穿透力很强，在工业中可用来探伤或流水线的自动控制7．无线电波跟光波的不同在于无线电波（）A．不能发生反射B．不能通过真空C．具有较长的波长D．具有较低的速度8．9．地球上的动、植物和人类不受伤害．10．下列说法正确的是（）A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是绿光B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波D．只有横波才能产生干涉现象参考答案：1．答案： B解析：2．答案： C解析：由物体能发生明显衍射现象的条件：小孔的宽度和障碍物的尺寸与波长相差不太大，则这种电磁波的波长大约为1 m，应为无线电波的区域，C项正确.3．答案： C解析：红外线具有热效应4．答案： B解析：红外线波长长5．答案： BD解析：所谓衍射能力的强弱也就是发生明显衍射的难易程度，根据波发生明显衍射现象的条件可知：波长越长，衍射能力越强；波长越短，衍射能力越弱.在电磁波谱中，按波长由大到小的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.6．答案： B解析： A、紫外线是波长比可见光短的电磁波，它的波长从380×10-9～10×10-9米，它有显著的化学效应和荧光效应，故A正确；B．雷达是利用电磁波测定物体位置的无线电设备，是利用无线电波工作的，故B错误；C．X射线的频率较高，穿透力较强，医学上常用X射线作透视检查，故C正确；D．γ射线是原子核发出的，是频率很高的电磁波，它的穿透力很强，在工业中可用来探伤或流水线的自动控制，也可在医院里用γ射线来杀死癌细胞，故D正确；7．答案： C解析：无线电波跟光波一样，也能够发生反射，也能在真空中传播，在真空中的传播速度也相同，唯一不同的是，无线电波具有较长的波长．故ABD错误，C符合题意8．答案：红外线；可见光；紫外线；强．解析：太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线，同时还有X射线、γ射线、无线电波．太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内9．答案：红外线；温度；太阳光；臭氧层．解析：（1）一切物体都在不停地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强．（2）天然紫外线的最重要来源是太阳，地球周围大气层上部的臭氧层能够吸收紫外线，从而保护地球上的动、植物和人类不受伤害10．答案： A解析：考点:电磁波谱.分析:利用两光的频率、折射率和临界角射判断A选项；利用光的双缝干涉判断；利用电磁波产生判断C．解答:解：A、由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故A正确；B．光的双缝干涉，在光屏上的某一位置会始终出现明条纹或暗条纹，并非时明时暗，故B错误；C．据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化磁场产生稳定的电场，正弦变化的磁场产生电磁波，故C错误；D．波的干涉和衍射现象是波特有的现象，并非只有横波才能产生干涉现象，故D错误．故选：A．点评:明确可见光的频率、折射率和临界角的关系，干涉和麦克斯韦电磁理论是解题的关键，题目考点较多．。
二轮物理复习专题【光学 电磁波 相对论】
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5．(2019·全国卷Ⅲ)如图，直角三角形 ABC 为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°. 一束光线平行于底边 BC 射到 AB 边上并进入棱镜，然后垂直于 AC 边射出．
(1)求棱镜的折射率； (2)保持 AB 边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到 BC 边上恰好有光线射出．求 此时 AB 边上入射角的正弦．
设船向左行驶的距离为 x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为 x1′，到 P 点的水平距离为 x2′，则
x1′＋x2′＝x′＋x⑦ x1h′1 ＝tan i′⑧ x2h′2 ＝tan 45°⑨ 联立⑤⑥⑦⑧⑨式并代入题给数据得 x′＝(6 2－3) m≈5.5 m．⑩ 答案：(1)7 m (2)5.5 m
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第 12 讲 光学 电磁波 相对论
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C 考点一 光的折射和全反射
[考点分析] 1．命题特点：本考点与实际生活、科研联系较紧密，是等级考的热点．考查的题型 一般为选择题，但也可能出现计算题． 2．思想方法：临界思想、作图法等．
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[知能必备] 1．折射率的两个公式 (1)n＝ssiinn θθ12(θ1、θ2 分别为入射角和折射角)． (2)n＝vc(c 为真空中的光速，v 为光在介质中的速度)． 2．全反射的条件及临界角公式 (1)全反射的条件：光从光密介质进入光疏介质，入射角大于或等于临界角． (2)临界角公式：sin C＝1n.
由几何关系有hx11＝tan 53°① hx22＝tan θ② 由折射定律有 sin 53°＝nsin θ③ 设桅杆到 P 点的水平距离为 x，则 x＝x1＋x2④ 联立①②③④式并代入题给数据得 x＝7 m．⑤
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江苏省启东中学2018届高考物理复习专项练习：电磁波相
电磁波谱课后练习(3)1．下列说法正确的是（）A．只有物体温度较高时，才能向外辐射红外线B．紫外线的主要作用是化学作用C．可见光比红外线容易发生衍射现象D．X射线也能在磁场中偏转2．下列关于电磁波和电磁波谱的认识正确的是（）A．电磁波是横波B．电磁波在真空中不能传播C．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在D．红外线的频率比紫外线频率大3．按频率由小到大，电磁波谱的排列顺序是（）A．红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线B．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线C．γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波D．无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线4．关于电磁波谱，下列说法中错误的是（）A．X射线就是伦琴射线B．红外线比红光波长长，它的热作用很强C．阴极射线是一种频率极高的电磁波D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用5．关于电磁波谱的说法中，正确的是（）A．无线电波、紫外线、红外线、可见光、伦琴射线、γ射线波长依次变短B．在各种电磁波中，最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线C．x射线的穿透本领比γ射线更强D．红外线的显著作用是热作用，紫外线有显著的荧光效应6．目前雷达发射的电磁波频率多在200MHz至1000MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波说法正确的是（）A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间B．电磁波是由均勻变化的电场或磁场产生的C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．波长越短的电磁波，反射性能越强7．在以下说法中正确的是（）A．电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线B．牛顿环是簿膜干涉的结果C．机械波是介质传递波源质点以及振动能量的一种方式D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体8．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有（）A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．黑体热辐射的强度与波长无关D．黑体辐射无任何实验9． 2011年4月，我国成功将第八颗“北斗”导航卫星送入太空，它在与地面通信时利用的是（）A．超声波B．电磁波C．紫外线D．可见光10．在下列电磁波中，有明显热效应的是（）A．γ射线B．可见光C．红外线D．紫外线参考答案：1．答案： B解析：一切物体都在向外辐射红外线，A项错误.紫外线的主要作用是化学作用，B项正确.可见光比红外线的波长短，所以红外线较容易发生衍射现象，C项错误.X射线属于电磁波中的一部分，不带电，所以X射线不能在磁场中偏转，D项错误.2．答案： A解析： A、电磁波是横波．故A正确．B．电磁波在真空中可以传播．电磁波的传播不需要介质．故B错误．C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在．故C错误．D．红外线的频率小于紫外线的频率．故D错误．3．答案： B解析：波长越长、频率越小，比可见光频率小，按照波长逐渐变小，即频率逐渐变大的顺序，电磁波谱可大致分为：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线（伽马射线）．故B正确、ACD错误4．答案： C解析： A、X射线是德国物理学家伦琴发现的，故称为伦琴射线，又称为x射线，故A 正确．B．红外线比红光波长长，它的热作用很强，故B正确．C．阴极射线是高速电子流，不是电磁波，故C错误．D．紫外线的波长比伦琴射线长，它的显著作用是荧光作用，故D正确．5．答案： D解析： A、无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线，波长依次变短．故A错误；B．在电磁波谱最容易发生衍射的是无线电波．故B错误；C．x射线波长比γ射线长，射程略近，穿透力不及γ射线，故C错误；D．红外线最显著的作用是热作用，紫外线有显著的荧光效应，故D正确；6．答案： ACD解析： A、根据λ=C/f，在200MHz至1000MHz的频率范围内电磁波的波长范围在0.3m至1.5m 之间，故A正确．B．根据电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故B错误．C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离为：x=ct/2，故C正确；D．雷达是利用电磁波的反射原理，电磁波波长越短，越不易发生衍射，反射性能越好，故D正确．7．答案： ABD解析： A、电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，且波长由长到短，故A正确；B．牛顿环是空气薄膜表面反射光线进行相互叠加，从而出现明暗相间的条纹，条纹间距由内向外越来越疏．故B正确；C．机械波是介质传递波源质点振动形式以及振动能量一种方式，故C错误；D．热力学第二定律：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故D正确8．答案： AB解析： A、黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大．故A正确；B．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故B正确；C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，黑体热辐射的强度与波长有关，故C错误；D．黑体辐射有实验依据．故D错误．9．答案： B解析：卫星和地面间的通是通过电磁波相互交流的；故选B．10．答案： C解析：γ射线是波长极短的电磁波；可见光具有视觉感应；红外线热效应明显；紫外线有很强的荧光效应。
2018年高考物理复习专题13光学电磁波及相对论真题训练含解析20200506259
专题13 光学、电磁波及相对论1.（2017全国卷Ⅰ）（1）如图（a），在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，–2).两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示，两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，–2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”），点C(0，0.5)处质点的振动相互__________（填“加强”或“减弱”）.答案：2 减弱加强解析：本题考查波的干涉及其相关的知识点.点波源S1(0，4)的振动形式传播到点A(8，-2)的路程为L1=10 m，点波源S2(0，-2)的振动形式传播到点A(8，-2)的路程为L2=8 m，两列波从波源传播到点A(8，-2)的路程差为ΔL= L1-L2=2 m.由于两列波的波源到点B(4，1)的路程相等，路程差为零，且t=0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B 时振动方向相反，引起的点B处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T=2 s，波长λ=vT=2 m.由于两列波的波源到点C(0，0.5)的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t=0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强.（2）如图，一玻璃工件的上半部是半径为R的半球体，O点为球心；下半部是半径为R、高位2R的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜.有一平行于中心轴OC的光线从半球面射入，该光线与OC之间的距离为0.6R.已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行（不考虑多次反射）.求该玻璃的折射率.答案： 2.05 1.43n =≈解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行.这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C 点反射. 设光线在半球面的入射角为i ，折射角为r .由折射定律有sin sin i n r =① 由正弦定理有sin sin()2r i r R R-=② 由几何关系，入射点的法线与OC 的夹角为i .由题设条件和几何关系有sin?Li R=③ 式中L 是入射光线与OC 的距离.由②③式和题给数据得 ６sin?２０５r =④由①③④式和题给数据得2.05 1.43n =≈⑤2.（2017全国卷Ⅱ）（1）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________.A ．改用红色激光B ．改用蓝色激光C ．减小双缝间距D ．将屏幕向远离双缝的位置移动E ．将光源向远离双缝的位置移动 答案：ACD解析：本题考查双缝干涉实验的相关知识.由Lx dλ∆=可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Δx 增大，A 项正确，B 项错误；减小双缝间距d ，相邻亮条纹的间距Δx 增大，C 项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离L ，相邻亮条纹的间距Δx 增大，D 项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E 项错误.（2）一直桶状容器的高为2l ，底面是边长为l 的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD ′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示.容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料.在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D 点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率.答案：1.55解析：设从光源发出直射到D 点的光线的入射角为i 1，折射角为r 1，在剖面内做光源相对于反光壁的镜像对称点C ，连接CD ，交反光壁于E 点，由光源射向E 点的光线，反射后沿ED 射向D 点；光线在D 点的入射角为i 2，折射角为r 2，如图所示；设液体的折射率为n ，由折射定律：11sin sin n i r =①22sin sin n i r =②依题意：1290r r +=︒③ 联立①②③解得：222121sin sin n i i =+④由几何关系：1222sin 1744l i l l ==+⑤ 222332sin 5944l i l l ==+⑥联立④⑤⑥解得：n =1.553.（2017全国卷Ⅲ）如图，一半径为R 的玻璃半球，O 点是半球的球心，虚线OO ′表示光轴（过球心O 与半球底面垂直的直线）.已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）.求（i ）从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值； （ii ）距光轴3R的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离. 答案：（i ）23R （ii 3(223) 2.74R R +≈ 解析：(i)如图，从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角i c 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l .i =i c ①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin i c =1 ②由几何关系有sin li R=③ 联立①②③式并利用题给条件，得23l R =④ （ii ）设与光轴距3的光线在球面B 点折射时的入射角和折射角分别为i 1和r 1，由折射定律有11sin sin n i r =⑤设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有1sin(180)sin o r C R OC-∠=⑥ 由几何关系有11C r i ∠=-⑦11sin 3i =⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给的条件得3(223) 2.745ROC R =≈⑨4.（2017江苏卷）（1）接近光速飞行的飞船和地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钟的快慢，下列说法正确的有___________． A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快 B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 C.地球上的人观测到地球上的钟较快 D.地球上的人观测到地球上的钟较慢 答案：AC解析：飞船相对地球高速运动，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A 、C 正确；B 、D 错误． （2）质子（11H ）和α粒子（42H ）被加速到相同动能时，质子的动量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为 ． 答案:小于 2:1解析：动量与动能的关系：2k 2p mE =，又质子的质量小于α粒子的质量所以质子的动量小于α粒子的动量，且112212p m p m ==；根据h p λ=，可得质子和α粒子的德布罗意波波长之比为2:1．（3）人的眼球可简化为如图所示的模型，折射率相同、半径不同的两个球体共轴，平行光束宽度为D ，对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球，会聚在轴线上的P 点．取球体的折射率为2，且D =2R ，求光线的会聚角α．（示意图未按比例画出）答案: 30°解析:试题分析：由几何关系sin 2D i R=，解得45i =︒则由折射定律sin sin in γ=，解得30γ=︒且2i αγ=+，解得30α=︒5.(2017北京卷)如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光.如果光束b是蓝光，则光束a可能是A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光答案：D解析：根据题意作出完整光路图，如图所示，a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，故选D.6.（2017北京卷）2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲.大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用.一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎.据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）A．10–21 J B．10–18 J C．10–15 J D．10–12 J答案：B解析：本题考查光子的能量,光速、波长和频率的关系等.光子的能量E=hν,c=λν,联立解得E≈2×10-18J,B项正确.7.（2017北京卷）物理学原理在现代科技中有许多重要应用.例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航.如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝.两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波.飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道.下列说法正确的是A．天线发出的两种无线电波必须一样强B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合答案：C解析：本题考查波的干涉.天线发出的两种无线电波各自与另一天线发出的同一波长的电波发生干涉,故两种无线电波没关系,A项错误;两种无线电波传播的速度(光速)相同,由c=λν知,波长不同,则频率不同,故两种无线电波不会发生干涉,B项错误;两种无线电波各自发生干涉,因此在空间的强弱分布稳定,天线连线的中垂线上都是加强点,故C项正确、D项错误.8.（2017天津卷）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”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是A．若增大入射角i，则b光先消失B．在该三棱镜中a光波长小于b光C．a光能发生偏振现象，b光不能发生D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低答案：D解析：本题考查光的折射、全反射、光的偏振和光电效应.从光路图上看，在入射角相等的情况下，a光的折射角较大，所以b光折射率大于a光折射率，n b>n a，根据sin C=，a 光的全反射临界角大，增大入射角i，a光先发生全反射，a光先消失，A错误；λa=、λb=，因为λa0>λb0、n b>n a，所以λa>λb，B错误；光波属于电磁波，电磁波都是横波，都能发生偏振现象，C错误；遏止电压U c满足eU c=hν-hν0，入射光的频率越低，遏止电压越低，a光折射率较低，则频率较低，对应的遏止电压也低，D正确.9.（2017海南卷）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线一定在入射光延长线的右侧答案：ACD解析：A、光线从第一块玻璃板中的上表面射入，在第一块玻璃板中上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理可知，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，故A正确，B错误．C、因为光在玻璃板中的上表面的折射角和下表面的入射角相等，根据光的可逆原理知，从下表面出射光的折射角和开始在上表面的入射角相等，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，故C正确．D、根据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，故D正确，E错误．10. （2017浙江卷）下列说法正确的是:A.β,γ射线都是电磁波B.原子核中所有核子单独存在时，质量总和大于该原子核的总质量C.在LC 振荡电路中，电容器刚放电时电容器极板上电量最多，回路电流最小D.处于n=4激发态的氢原子，共能辐射出四种不同频率的光子 答案:BC解析:β射线是高速移动的电子流，属于实物波，不属于电磁波，故A 错误；在核子结合成原子核过程中需要释放出结合能，根据质能方程 E =Dmc 2,所以结合原子核过程中存在质量损失， 所以B 正确； LC 振荡电路中放电之前属于充电过程，电场能逐渐增大，磁场能逐渐减小，回路电流逐渐减小，刚刚开始放电时正好是电场能最大，磁场能最小的时刻，所以回路电流此时最小，处于n=4激发态的氢原子能释放出C 42=6频率的光子，所以本题选择 BC.11.（2017浙江卷）图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝1S 和2S 间距为0.80mm ，双缝到屏的距离为0.80m ，波长为500nm 的单色平行光垂直入射到双缝1S 和2S 上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线'OO 上方第一条亮纹中心位置在1P 处，第三条亮纹中心位置在2P 处，现有1号、2号虫子分别从1S 和2S 出发，以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到1P ，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到2P ，假定两只虫子爬行速度均为s m /103-，正确的是： A.1号虫子运动路程比2号短 B.两只虫子运动的时间差为0.2s C.两只虫子运动的时间差为1.0sD.已知条件不够，两只虫子运动的时间差无法计算 答案:AB解析:根据双缝干涉相邻亮纹间距公式dL x λ=∆得出相邻亮条纹间距为5mm,则得出p1p2在屏幕上的坐标粉笔为0.5mm,1.5mm ，那么1号虫子从S1到P1的路程为800.9mm ，2号虫子从S2到P2的路程为801.1mm ，故A 正确，已知路程差为0.2mm 可以得出时间差为0.2s ，故B 正确CD 错误.。
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第 1 页 共 21 页 考点 考纲要求 专家解读 1 光的折射定律 Ⅱ
本章知识是高考考查的重点之一。本章常考查的知识点有：光的折射定律的理解及应用、光的全反射现象及临界角的计算及光的干涉、衍射等。 2 折射率 Ⅰ 3 全反射、光导纤维 Ⅰ 4 光的干涉、衍射和偏振现象 Ⅰ 5 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播 Ⅰ 6 电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ 7 电磁波谱 Ⅰ 8 狭义相对论的基本假设 Ⅰ 9 质速关系、质能关系 Ⅰ 10 相对论质能关系式 Ⅰ
11 实验：测定玻璃的折射率 实验：用双缝干涉测光的波长
纵观近几年高考试题，预测2017年物理高考试题还会 预计2017年高考将对光的折射及全反反射等知识进行考查，望复习中加强知识的理解和题目的训练。
考向01 光的折射全反射 1.讲高考 （1）考纲要求 理解折射率的概念，掌握光的折射定律；掌握全反射的条件，会进行有关简单的计算． （2）命题规律 分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图，可能出现计算题和作图题。 案例1．【2016·全国 课标Ⅰ卷】（10分）如图，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为。 第 2 页 共 21 页
（i）求池内的水深； （ii）一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到地面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离（结果保留1位有效数字）。 【答案】（i）7m≈2.6 m （ii）0.7 m
（ii）设此时救生员的眼睛到池边的距离为x。依题意，救生员的视线与竖直方向的夹角为θ'=45°。由折射定律有nsini'=sin θ' ④ 式中，i'是光线在水面的入射角。设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。由几何关系有
sini'=22aah⑤ x+l=a+h' ⑥ 第 3 页 共 21 页
式中h'=2 m。联立③④⑤⑥式得x=(3723–1)m≈0.7 m⑦ 【名师点睛】本题主要考查了光的折射定律的应用；解题关键是根据题意画出完整的光路图，然后根据光的折射定律结合几何关系列出方程求解；此题意在考查考生应用数学处理物理问题的能力。 案例2．【2015·江苏·12B（3）】人造树脂时常用的眼镜片材料，如图所示，光线射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P点，已知光线的入射角为30°，OA=5cm，AB=20cm，BP=12cm，求该人造树脂材料的折射率n。
【答案】1.5 【方法技巧】本题主要是公式，能利用折射定律sinsinn求相关问题。 案例3．【2014·海南·16】（2）如图，矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面，在截面所在平面内有一细束激光照射玻璃砖，入射点距底面的高度为h，反射光线和折射光线的底面所在平面的交点到AB的距离分别为l1和l2。在截面所在平面内，改变激光束在AB面上入射点的高度和入射角的大小，当折射光线与底面的交点到AB的距离为l3时，光线恰好不能从底面射出。求此时入射点距底面的高度H。 第 4 页 共 21 页
【答案】32212122lhlllH 【解析】设玻璃砖的折射率为n，入射角和反射角为1，折射角为2，由光的折射定律
21sin
sin
n
根据几何关系，有2211sinhlh
222
2
sinhlh
联立以上各式得221222hlhln
【方法技巧】本题考查几何光学，重点在画出光路图，找出几何关系。 2．讲基础 (1)折射现象
①折射定律：n21sinsin． ②在光的折射现象中，光路是可逆的． 第 5 页 共 21 页
③折射率：定义式：21sinsinn；计算公式：vcn，因为v折射率都大于1。 ④当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角． （2）全反射现象 ①条件：（a）光从光密介质射入光疏介质；（b）入射角大于或等于临界角。 ②现象：折射光完全消失，只剩下反射光． ③临界角：折射角等于90°时的入射角，用C表示，nC1sin （3）光的色散 ①光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象． ②光谱：含有多种颜色的光被分解后，各种色光按其波长的有序排列． ③光的色散现象说明：白光为复色光；同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折射率越大；不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波速越慢． 3．讲典例 案例1．如图是一个1/4圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n＝5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线：（）
A．不能从圆弧NF1射出 B．只能从圆弧NG1射出 C．能从圆弧G1H1射出 D．能从圆弧H1M射出 【答案】B 第 6 页 共 21 页
设圆弧的半径为R，35RsinCR，则由题可知，当光线从G点入射到圆弧面G1
点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出．当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出．所以光线只能从圆孤NG1射出，故选B． 【名师点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律sinsininr、临界角公式1sinCn、光速公式cvn，运用几何知识结合解决这类问题． 【趁热打铁】如图所示，ABC为等腰直角三棱镜的截面图，AB与水平屏幕MN垂直并接触于A点，由红光和紫光两种单色光组成的复色光垂直BC边射向AB中点O，在光屏MN上产生两个亮斑，已知该介质对红光和紫光的折射率分别为
1233n，22n。
①请画出光路图，并分析说出AM侧亮斑的颜色； ②已知10ABcm，求两个亮斑间的距离。
【答案】（1）红色；（2）52(5)2cm 第 7 页 共 21 页
（2）画出如图光路图： 设折射角为r，两个光斑分别为12、PP，根据折射定律得：1sinrnsini 解得：13262323sinrnsini，2313cosrsinr 由几何知识可得：15252cosrPAcotrcmsOinrA 由几何知识可得2OAP为等腰直角三角形，解得25APcm 所以121252(5)2PPPAAPcm。 【名师点睛】本题首先要能正确作出光路图，掌握全反射的条件，并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题。 案例2．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的：（）
【答案】B 【名师点睛】此题考查了光的折射知识；要知道频率越小的光的折射率越小，对光的偏折程度越小；入射角相同的不同的光经过同一个玻璃砖后将平行射出. 【趁热打铁】如图所示，一根长直棒AB竖直地插入水平池底，水深a=0．8m， 第 8 页 共 21 页
棒露出水面部分的长度b=0．6m，太阳光斜射到水面上，与水面夹角=37°，已知水的折射率n=43，sin37°=0．6，cos37°=0．8．求：
①太阳光射入水中的折射角β；②棒在池底的影长l． 【答案】：①37° ②1．4m 0000. 【名师点睛】此题考查了光的折射定律；首先要掌握光的折射定律的表达式sinnsin＝，并结合几何关系列出方程求解；画出光路图是解题的关键.
4．讲方法 （1）确定光线的方法 ①先确定光线在界面上的入射点，然后再找光线通过的另外一个点，通过两点确定光线。 ②根据折射定律计算折射角，确定折射光线．当光由光密介质射向光疏介质时，应注意是否发生全反射。 （2）解决光的折射问题的一般方法： ①根据题意画出正确的光路图：准确、规范地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键。 (2) ②利用几何关系确定光路中的边、角关系，确定入射角和折射角：从光路图上找准入射角和折射角。 ③利用折射定律建立方程进行求解：应用数学知识求出它们的正弦值．必要时可利用光路可逆原理辅助解题。 （3）全反射现象的理解与应用 ①在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。 第 9 页 共 21 页
②当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了。 ③全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。 ④解答这一类问题要抓住折射定律和发生全反射的条件这个关键．在分析、研究光路时，常要假设某一条光线恰能符合题意要求，再据此画出其反射、折射或全反射的光路图，作出推断或求解。 5．讲易错 【题目】一半径为R的14球体放置在水平面上，球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为32R，光在真空中的传播速度为c，求：
（i）出射角θ；（ii）光穿越球体的时间。 【错因】不能准确地画出光路图；不能准确找出边角关系。 【正解】 由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角γ如图所示为30°
由折射定律得 1 3sinsin＝
因此32sin＝， 解得θ＝60°。 (2)由几何知识知△ACO为等腰三角形，故2·cos 30°＝R