微专题13 光和电磁波
考向1 折射率 光的全反射
(2022·广东卷)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示．一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点．当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束．已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v．
考向2 光的折射 光的全反射
(2024·广东卷)如图所示，红、绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质．折射光束在NP面发生全反射．反射光射向PQ面．若θ逐渐增大．两束光在NP面上的全反射现象会先后消失．已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率．下列说法中正确的是( )
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
考向3 光的折射
(2025·广东卷)如图所示为测量某种玻璃折射率的光路图．某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该折射率为( )
A． B．
C． D．
(2019·新课标Ⅰ)如图所示，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m．距水面4 m的湖底P点发出的激光束，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53°，取 sin 53°＝0.8．已知水的折射率为．
(1) 求桅杆到P点的水平距离．
(2) 船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．
一、光的折射与全反射
1．求解折射率的三个公式
(1) n＝．
(2) n＝．
(3) n＝．
注意：α、β分别是指光在真空(或空气)与介质中的角度．
2．折射率的理解
(1) 折射率与__介质__和光的__频率__有关，与入射角的大小无关．
(2) 在同一种介质中，光的__频率__越高，介质的折射率越大．
3．求解全反射现象中光的传播时间的注意事项：
(1) 全反射现象中，应注意光在同种均匀介质中的传播速度不是c，而是v＝．
(2) 全反射现象中，求光的传播路程应结合光路图与几何关系．
(3) 利用t＝求解光的传播时间．
(2025·中山华侨中学二模)如图所示，由紫光与红光混合的细光束从底面镀银的半圆形玻璃砖顶点A以入射角θ＝60°射入玻璃砖，已知该玻璃砖对紫光与红光的折射率分别为n1、n2，光束在玻璃砖半圆弧面上发生折射时不考虑反射，紫光与红光在玻璃砖内传播的时间分别为t1、t2．下列说法中正确的是( )
A．t1＞t2 B．t1＝t2
C．t1＜t2 D．t1≤t2
(2025·广州天河区三模)哈尔滨冰雪节被誉为世界四大冰雪节之一，哈尔滨的冰灯更是在国际上享有极高的声誉和地位，如图甲所示；图乙为一块棱长为L的立方体冰砖，它是由纳米级二氧化钛颗粒均匀添加在水中冰冻而成，该冰砖对红光折射率n＝1.5，冰砖中心有一个红光的发光点，不考虑光的二次和多次反射，真空中光速为c，下列说法中正确的是( )
甲
乙
A．光在冰块中的传播速度大于在真空中的传播速度
B．光从冰砖射出的最长时间为
C．从外面看玻璃砖六个面被照亮的总面积为
D．点光源从红光变成紫光，表面有光射出的面积会增大
二、光的干涉、衍射、偏振
1．光的干涉和衍射
单缝衍射 双缝干涉
不 同 点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2．光的偏振现象说明光是__横波__；自然光通过偏振片变成偏振光．
(2025·广州执信中学检测)一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的图样．下列四幅图分别为光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过双缝、光通过单缝后在光屏上形成的图样．图样中有一幅形成原理与其他不同，该图样是( )
A B C D
(2025·茂名5月联考)(多选)光学现象在日常生活中随处可见，下列四幅图所示的光学实验或光学应用，说法错误的是( )
甲
乙
丙
丁
A．图甲为单色光的单缝衍射图样，且对同一单缝黄光对应中央亮条纹的宽度比绿光大
B．图乙为双缝干涉的实验装置，若增大挡板到屏的距离L，条纹间距将减小
C．若减小图丙中薄片的厚度，条纹间距将变小
D．图丁为通过3D眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理
三、电磁振荡、电磁场与电磁波
1．LC振荡电路中的周期变化
(1) LC回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC回路的振荡周期，T＝2π，在一个周期内上述各量方向改变两次．
(2) 电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次．
(3) 电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们是标量，没有方向，所以变化周期T′是振荡周期T的一半，即T′＝＝π．
(4) 电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大．
2．充、放电过程的判断方法
根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程
根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程
根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电
3．麦克斯韦电磁场理论：__变化的__磁场产生电场，__变化的__电场产生磁场．
4．电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关．
(2025·广东省摸底联考)如图甲所示为LC振荡电路的实物图，当单刀双掷开关拨至1，对电容器进行充电，充电结束后将单刀双掷开关拨至2，形成振荡电流，从某时刻开始计时电流随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是( )
甲
乙
A．0～t1时间内，电容器处于充电过程
B．t1～t2时间内，电容器两端的电压逐渐减小
C．t1时刻电容器放电结束
D．t2时刻线圈中的磁场能达到最大
四、光的折射与全反射的综合应用
(2025·河源模拟测试二)横截面为圆环的中空柱形容器，内半径为R，外半径为2R，MN为一条直径．光线以45°入射角从M点射向容器，折射后恰好与容器内壁相切，光在真空中的速度为c．求：
(1) 容器对该光线的折射率n．
(2) 光从M点射入到第一次到达容器外壁所经历的时间t．
解答光的折射与全反射综合问题的关键，是准确作出临界光路图，且在作光路图时尽量与实际相符．
配套热练
题组练
题组一 光的折射与全反射
1．(2025·广州培正中学三模)夏天，有时看远处的地面像有水一样，看起来格外明亮，当你靠近“水面”时，发现它会随你前进而向后退，如图甲所示．其大致的光路图如图乙所示．下列说法中正确的是( )
甲
乙
A．这种现象是由于光的干涉形成的
B．这种现象是由于光的衍射形成的
C．下层大气的折射率大于上层的折射率
D．光线射向路面时，折射光线逐渐远离法线
2．(2025·广东省质量检测)如图所示，abcde是由透明材料制成的光学元件的横截面，圆弧ae是半径为2d的四分之一圆周，O为其圆心，Obcd是边长为3d的正方形．一单色光从f点垂直于bc边射入光学元件，b、f间距离为 d，透明材料对该单色光的折射率为n＝，则下列说法中正确的是( )
A．光射在ae弧面上的入射角小于50°
B．光射在ae弧面上不会发生全反射
C．光从cd边射出时的折射角为60°
D．若仅减小单色光的频率，则光线从cd边射出时的折射角增大
3．(2025·茂名一模)负折射率材料近年备受关注，如图甲所示，当光从空气射入负折射率材料时，折射角小于入射角，折射光线和入射光线分布在法线的同侧．如图乙所示，若一束入射光线从空气中以一定夹角倾斜射入一负折射率材料，则出射光线最接近图乙中的( )
甲
乙
A．1 B．2
C．3 D．4
题组二 光的色散、干涉、衍射、偏振
4．(2025·广州三模)彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的．下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线．则( )
A．a光的频率小于b光的频率
B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长
C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
5．(2025·肇庆二模)已知在同种介质中，光的波长越短，折射率越大．如图所示，一束复色光沿半径方向从真空射向半圆形玻璃砖的表面，在圆心O处发生折射，分成了两束单色光a、b，下列说法中正确的是( )
A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在真空中传播时，a光的波长大于b光的波长
C．在同一个双缝干涉装置中，a光的相邻亮条纹间距较小
D．若此复色光由水中射向空气，逐渐增大入射角，则a光先发生全反射
6．(2025·茂名一中)利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率．如图所示，用一束单色光照射单缝S0，当双缝与屏之间的介质为空气时，荧光屏上的干涉条纹间距为0.68 mm，已知该单色光在空气中的折射率n＝1．当介质换为待测液体时，干涉条纹间距变为0.50 mm，则待测液体的折射率为( )
A．1.50 B．1.40
C．1.30 D．1.36
题组三 电磁振荡 电磁场与电磁波
7．(2025·茂名五校联考)电磁脉冲炸弹被称为“电磁杀手”，它是一种介于常规武器和核武器之间的新式大规模杀伤性炸弹．这种炸弹爆炸后产生的高强度电磁脉冲，几乎能够攻击其杀伤半径内所有带电子设备的武器系统．高强度电磁脉冲对电子设备的破坏主要是因为( )
A．电磁脉冲的传播速度快
B．电磁脉冲的穿透能力强
C．电磁脉冲能在真空中传播
D．电磁脉冲能够在电子设备中产生强大的感应电流
8．(2025·汕头一模)(多选)今年我市打造智慧停车“汕头模式”．如图所示，智能停车位下埋有LC振荡电路组成的信号发射端．当车辆靠近时，相当于在线圈中插入铁芯，使线圈自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化，接收电路电流随之变化，实现智能计时．下列说法中正确的是( )
A．当车辆靠近停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
B．当车辆离开停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
C．当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐增大
D．当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的电流最强
题组四 光的折射与全反射的综合应用
9．(2025·湛江调研)如图所示为空气中两个完全相同的透明半球体介质，半径均为R，底面水平平行错开放置且竖直间距为，其折射率未知．一束单色光与竖直方向成30°角沿半球体甲的半径射入，射出后恰好射向另一半球体乙底面的圆心处，并从半球体乙射出；当该单色光与竖直方向成45°角同样沿半球体甲的半径射入时，光线恰好未从半球体甲的底面射出．sin 30°＝0.5，sin 45°＝，求：
(1) 该介质的折射率n．
(2) 两半球体球心错开的水平距离s．
10．(2025·茂名五校联考)如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”．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，可实现对每一个像素单元的可视角度α的控制．发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间．若屏障的高度为 d，相邻屏障的间隙为2d．求：
甲
乙
(1) 点光源在透明介质中对应的最大入射角．
(2) 若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率应该满足什么条件？
增强练
一、单项选择题
1．(2024·深圳第二次调研)1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上．从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源．设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为λ．如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx的描述正确的是( )
A．平面镜水平向左移动少许，Δx将变小
B．平面镜竖直向下移动少许，Δx将变小
C．光屏向左移动少许，Δx将变大
D．点光源S由红色换成绿色，Δx将变大
2．(2025·惠州模拟)如图所示，一块镶嵌在展示柜里装饰用的长方体玻璃砖，其ABCD面露于柜外，玻璃砖厚度AA′＝8 cm，左下侧A′B′棱上安装一条双色细灯带，能发出a、b两种颜色的光，在ABCD面上能观察到a、b复色光区域和b单色光区域，复色光区域沿着AD方向宽度为6 cm，设真空中光速为c．下列说法中正确的是( )
A．a光的折射率为
B．a光在此玻璃中传播速度为
C．b光折射率小于a光折射率
D．a、b光折射率差值越大，单色光区域宽度越窄
二、多项选择题
3．(2025·揭阳月考)不久前，某移动分公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4 Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻( )
A．线圈储存的磁场能正在减少
B．电容器两极板间电场强度正在变大
C．电容器正在放电
D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相同
4．(2025·揭阳惠来一中三模)华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖．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，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播．下列关于光导纤维的说法中，正确的是( )
A．纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射
B．纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射
C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越低的光在光纤中传播的速度越大
5．(2025·广东省百日冲刺开学考)水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品．如图所示，一个质量分布均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为r的圆．一单色细光束平行直径PQ从A点射入球内，折射光线AQ与PQ夹角为30°．已知光在真空中的传播速度为c，则( )
A．水晶球的折射率为
B．光在水晶球中的传播速度为 c
C．光在水晶球中的传播时间为
D．若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球
三、非选择题
6．(2025·湛江二模)某同学做了如下实验：让水槽底部一光源S发出一条与水面夹角为60°的光线，在紧靠水槽的光屏上的A点出现光斑．该过程的光路如图甲所示，O点为光线与水面的交点，B点为水面与水槽壁的交点，已知AB＝OB．现将一薄壁空玻璃杯倒扣住光源并静置于水中，由于气压原因导致玻璃杯中的水面低于水槽中的水面，如图乙所示，发现光屏上的斑点消失，玻璃杯厚度忽略不计．
甲
乙
(1) 求水的折射率．
(2) 请在图乙中作出光路图并论证斑点为何会消失．
7．(2025·广东省开学考)某透明介质的剖面如图所示，单色光从M点垂直MN边入射，在OP边恰好发生全反射，该入射光线在OP边上的入射点为OP的中点，该入射光线与OP边的夹角θ＝30°，∠POQ＝60°，PM＝a，PM⊥OP，不考虑多次反射，光在真空中传播的速度大小为c．求：
(1) 单色光对该透明介质的折射率．
(2) 单色光在该透明介质中传播的时间．
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考向1 折射率 光的全反射
(2022·广东卷)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示．一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点．当光束与竖直方向成45°角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束．已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v．
答案：c
【解析】当入射角达到45°时，恰好到达临界角C
根据 sin C＝
解得n＝＝＝
由n＝
解得v＝＝c
考向2 光的折射 光的全反射
(2024·广东卷)如图所示，红、绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质．折射光束在NP面发生全反射．反射光射向PQ面．若θ逐渐增大．两束光在NP面上的全反射现象会先后消失．已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率．下列说法中正确的是( B )
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
【解析】红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在MN面，入射角相同，根据折射定律n＝，可知绿光在MN面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误；根据全反射发生的条件 sin C＝，可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确；在MN面，光是从光疏介质到光密介质，无论θ多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误；根据折射定律n＝，可知θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误．
考向3 光的折射
(2025·广东卷)如图所示为测量某种玻璃折射率的光路图．某单色光从空气垂直射入顶角为α的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为β，该折射率为( A )
A． B．
C． D．
【解析】光路图如图所示，则由折射定律可得n＝，故选A．
(2019·新课标Ⅰ)如图所示，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m．距水面4 m的湖底P点发出的激光束，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53°，取 sin 53°＝0.8．已知水的折射率为．
(1) 求桅杆到P点的水平距离．
(2) 船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．
答案：(1) 7 m (2) 5.5 m
【解析】(1) 设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，桅杆高度为h1，P点处水深为h2，激光束在水中与竖直方向的夹角为θ，由几何关系有 ＝tan 53°，＝tan θ
由折射定律有sin 53°＝n sin θ
设桅杆到P点的水平距离为x，则x＝x1＋x2
联立方程并代入数据得 x＝7 m
(2) 设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为i′
由折射定律有sin i′＝n sin 45°
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x′1，到P点的水平距离为x′2，则
x′1＋x′2＝x′＋x
＝tan i′，＝tan 45°
联立方程并代入数据得 x′＝(6－3) m≈5.5 m
一、光的折射与全反射
1．求解折射率的三个公式
(1) n＝．
(2) n＝．
(3) n＝．
注意：α、β分别是指光在真空(或空气)与介质中的角度．
2．折射率的理解
(1) 折射率与__介质__和光的__频率__有关，与入射角的大小无关．
(2) 在同一种介质中，光的__频率__越高，介质的折射率越大．
3．求解全反射现象中光的传播时间的注意事项：
(1) 全反射现象中，应注意光在同种均匀介质中的传播速度不是c，而是v＝．
(2) 全反射现象中，求光的传播路程应结合光路图与几何关系．
(3) 利用t＝求解光的传播时间．
(2025·中山华侨中学二模)如图所示，由紫光与红光混合的细光束从底面镀银的半圆形玻璃砖顶点A以入射角θ＝60°射入玻璃砖，已知该玻璃砖对紫光与红光的折射率分别为n1、n2，光束在玻璃砖半圆弧面上发生折射时不考虑反射，紫光与红光在玻璃砖内传播的时间分别为t1、t2．下列说法中正确的是( A )
A．t1＞t2 B．t1＝t2
C．t1＜t2 D．t1≤t2
【解析】作出光束在玻璃砖内传播的光路图，设半圆形玻璃砖的半径为R，真空中的光速为c，紫光、红光在A点的折射角分别为α、β．对紫光有n1＝，v1＝，t1＝，解得t1＝，同理得t2＝，由于α＜β，故t1＞t2，A正确．
(2025·广州天河区三模)哈尔滨冰雪节被誉为世界四大冰雪节之一，哈尔滨的冰灯更是在国际上享有极高的声誉和地位，如图甲所示；图乙为一块棱长为L的立方体冰砖，它是由纳米级二氧化钛颗粒均匀添加在水中冰冻而成，该冰砖对红光折射率n＝1.5，冰砖中心有一个红光的发光点，不考虑光的二次和多次反射，真空中光速为c，下列说法中正确的是( C )
甲
乙
A．光在冰块中的传播速度大于在真空中的传播速度
B．光从冰砖射出的最长时间为
C．从外面看玻璃砖六个面被照亮的总面积为
D．点光源从红光变成紫光，表面有光射出的面积会增大
【解析】光在冰块中的传播速度v＝＝＜c，光在冰块中的传播速度小于在真空中的传播速度，A错误；根据题意可知，临界角 sin C＝＝，光线从顶点射出时，路程最大，由几何关系可得，此时光线的入射角 sin i＝＝＞ sin C，即光线不能从顶点射出，则路程最大时恰好发生全反射，设光从冰砖射出的时间最长时路程为x，由几何关系可知cos C＝，则最长时间t＝，联立解得t＝，B错误；由几何关系可知每一侧面被照亮的半径r＝tan C，则从外面看玻璃砖被照亮的总面积为S＝6πr2，联立解得S＝πL2，C正确；紫光折射率比红光大，故紫光临界角小，结合以上分析可知，表面有光射出的区域半径减小，即面积将减小，D错误．
二、光的干涉、衍射、偏振
1．光的干涉和衍射
单缝衍射 双缝干涉
不 同 点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2．光的偏振现象说明光是__横波__；自然光通过偏振片变成偏振光．
(2025·广州执信中学检测)一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的图样．下列四幅图分别为光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过双缝、光通过单缝后在光屏上形成的图样．图样中有一幅形成原理与其他不同，该图样是( C )
A B C D
【解析】光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过单缝后发生的都是光的衍射现象，而光通过双缝发生的是光的干涉现象，故选C．
(2025·茂名5月联考)(多选)光学现象在日常生活中随处可见，下列四幅图所示的光学实验或光学应用，说法错误的是( BC )
甲
乙
丙
丁
A．图甲为单色光的单缝衍射图样，且对同一单缝黄光对应中央亮条纹的宽度比绿光大
B．图乙为双缝干涉的实验装置，若增大挡板到屏的距离L，条纹间距将减小
C．若减小图丙中薄片的厚度，条纹间距将变小
D．图丁为通过3D眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理
【解析】图甲为单色光的单缝衍射图样，因黄光的波长大于绿光的波长，可知对同一单缝，黄光对应中央亮条纹的宽度比绿光大，A正确，不符合题意；图乙为双缝干涉的实验装置，若增大挡板到屏的距离L，根据Δx＝λ，可知条纹间距将增大，B错误，符合题意；设图丙中空气膜尖端夹角为θ，根据几何关系可得 sin θ＝tan θ＝，若减小图丙中薄片的厚度，则θ减小，sin θ减小，条纹间距将变大，C错误，符合题意；图丁为通过3D眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理，D正确，不符合题意．
三、电磁振荡、电磁场与电磁波
1．LC振荡电路中的周期变化
(1) LC回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC回路的振荡周期，T＝2π，在一个周期内上述各量方向改变两次．
(2) 电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次．
(3) 电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们是标量，没有方向，所以变化周期T′是振荡周期T的一半，即T′＝＝π．
(4) 电流为0时电场能最大，电流最大时磁场能最大．
2．充、放电过程的判断方法
根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程
根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程
根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电
3．麦克斯韦电磁场理论：__变化的__磁场产生电场，__变化的__电场产生磁场．
4．电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关．
(2025·广东省摸底联考)如图甲所示为LC振荡电路的实物图，当单刀双掷开关拨至1，对电容器进行充电，充电结束后将单刀双掷开关拨至2，形成振荡电流，从某时刻开始计时电流随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是( C )
甲
乙
A．0～t1时间内，电容器处于充电过程
B．t1～t2时间内，电容器两端的电压逐渐减小
C．t1时刻电容器放电结束
D．t2时刻线圈中的磁场能达到最大
【解析】0～t1时间内，电流增大，磁场能增大，电场能减小，电容器处于放电过程，t1时刻电容器放电结束，A错误，C正确；t1～t2时间内，电流减小，磁场能减小，电场能增大，电容器处于充电过程，电容器两端的电压逐渐增大，t2时刻充电结束，线圈中的磁场能达到最小，B、D错误．
四、光的折射与全反射的综合应用
(2025·河源模拟测试二)横截面为圆环的中空柱形容器，内半径为R，外半径为2R，MN为一条直径．光线以45°入射角从M点射向容器，折射后恰好与容器内壁相切，光在真空中的速度为c．求：
(1) 容器对该光线的折射率n．
(2) 光从M点射入到第一次到达容器外壁所经历的时间t．
答案：(1) (2)
【解析】(1) 折射光线恰好与容器内壁相切，设折射角θ，由几何关系得 sin θ＝＝
解得θ＝30°
容器对该光线的折射率n＝＝＝
(2) 光从M点射入到第一次到达容器外壁走的路程
s＝2×2Rcos 30°＝2R
光在容器中的传播速度v＝＝c
光从M点射入到第一次到达容器外壁所经历的时间
t＝＝＝
解答光的折射与全反射综合问题的关键，是准确作出临界光路图，且在作光路图时尽量与实际相符．
配套热练
题组练
题组一 光的折射与全反射
1．(2025·广州培正中学三模)夏天，有时看远处的地面像有水一样，看起来格外明亮，当你靠近“水面”时，发现它会随你前进而向后退，如图甲所示．其大致的光路图如图乙所示．下列说法中正确的是( D )
甲
乙
A．这种现象是由于光的干涉形成的
B．这种现象是由于光的衍射形成的
C．下层大气的折射率大于上层的折射率
D．光线射向路面时，折射光线逐渐远离法线
【解析】由图乙可知，折射光线逐渐远离法线，因此下层大气的折射率小于上层大气的折射率，C错误，D正确；这种现象是由于光的折射和全反射形成的，A、B错误．
2．(2025·广东省质量检测)如图所示，abcde是由透明材料制成的光学元件的横截面，圆弧ae是半径为2d的四分之一圆周，O为其圆心，Obcd是边长为3d的正方形．一单色光从f点垂直于bc边射入光学元件，b、f间距离为 d，透明材料对该单色光的折射率为n＝，则下列说法中正确的是( C )
A．光射在ae弧面上的入射角小于50°
B．光射在ae弧面上不会发生全反射
C．光从cd边射出时的折射角为60°
D．若仅减小单色光的频率，则光线从cd边射出时的折射角增大
【解析】由sin C＝＝，可得C＜60°，作光路图如图所示，设光射在ae弧面上的入射角为θ，由几何关系有sin θ＝，则θ＝60°＞C，光射在ae弧面上会发生全反射，A、B错误；光射在cd边上时，易知入射角为r＝30°，由折射定律有＝n，代入数据解得折射角为i＝60°，C正确；减小单色光的频率，透明材料对单色光的折射率变小，光在cd边上入射角不变，由折射定律可知折射角减小，D错误．
3．(2025·茂名一模)负折射率材料近年备受关注，如图甲所示，当光从空气射入负折射率材料时，折射角小于入射角，折射光线和入射光线分布在法线的同侧．如图乙所示，若一束入射光线从空气中以一定夹角倾斜射入一负折射率材料，则出射光线最接近图乙中的( B )
甲
乙
A．1 B．2
C．3 D．4
【解析】根据题意，作出相关光路图如下，故选B．
题组二 光的色散、干涉、衍射、偏振
4．(2025·广州三模)彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的．下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线．则( C )
A．a光的频率小于b光的频率
B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长
C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
【解析】由光路图可知，a光的偏折程度大于b光，可知水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，A错误；a、b光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据λ＝可知波长变短，B错误；根据sin C＝可知，a光的临界角小于b光的临界角，即a光比b光容易发生全反射，C正确；由于a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光的波长，根据Δx＝λ可知，通过同一双缝干涉装置，a光干涉的相邻条纹间距比b光的小，D错误．
5．(2025·肇庆二模)已知在同种介质中，光的波长越短，折射率越大．如图所示，一束复色光沿半径方向从真空射向半圆形玻璃砖的表面，在圆心O处发生折射，分成了两束单色光a、b，下列说法中正确的是( B )
A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在真空中传播时，a光的波长大于b光的波长
C．在同一个双缝干涉装置中，a光的相邻亮条纹间距较小
D．若此复色光由水中射向空气，逐渐增大入射角，则a光先发生全反射
【解析】两条光线从玻璃射向真空的过程中，两束光的入射角i相同，b光偏离原来的方向大，因此b光的折射角r较大，根据光的折射定律n＝可知，玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，A错误；光在真空中传播时，a光的波长大于b光的波长，B正确；在双缝干涉实验中，条纹间距Δx＝λ，由此可知，波长越短，间距越小，因此a光的条纹间距比b光大，C错误；临界角满足sin C＝，由于水对a光的折射率小，因此a光的临界角大，a光和b光以相同的入射角由水中射向空气，若逐渐增大入射角，则b光先发生全反射，D错误．
6．(2025·茂名一中)利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率．如图所示，用一束单色光照射单缝S0，当双缝与屏之间的介质为空气时，荧光屏上的干涉条纹间距为0.68 mm，已知该单色光在空气中的折射率n＝1．当介质换为待测液体时，干涉条纹间距变为0.50 mm，则待测液体的折射率为( D )
A．1.50 B．1.40
C．1.30 D．1.36
【解析】双缝干涉条纹间距为Δx＝λ，设光在真空中的波长为λ0，则光在介质中的波长与折射率的关系为λ＝，所以有Δx＝，则＝，解得n液体＝1.36．故选D．
题组三 电磁振荡 电磁场与电磁波
7．(2025·茂名五校联考)电磁脉冲炸弹被称为“电磁杀手”，它是一种介于常规武器和核武器之间的新式大规模杀伤性炸弹．这种炸弹爆炸后产生的高强度电磁脉冲，几乎能够攻击其杀伤半径内所有带电子设备的武器系统．高强度电磁脉冲对电子设备的破坏主要是因为( D )
A．电磁脉冲的传播速度快
B．电磁脉冲的穿透能力强
C．电磁脉冲能在真空中传播
D．电磁脉冲能够在电子设备中产生强大的感应电流
【解析】电磁脉冲炸弹在爆炸瞬间会产生高强度电磁脉冲，电磁脉冲能够在电子设备中产生强大的感应电流，从而对电子设备造成破坏．故选D．
8．(2025·汕头一模)(多选)今年我市打造智慧停车“汕头模式”．如图所示，智能停车位下埋有LC振荡电路组成的信号发射端．当车辆靠近时，相当于在线圈中插入铁芯，使线圈自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化，接收电路电流随之变化，实现智能计时．下列说法中正确的是( AD )
A．当车辆靠近停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
B．当车辆离开停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
C．当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐增大
D．当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的电流最强
【解析】根据LC振荡电路的频率f＝，当汽车靠近时，线圈自感系数L变大，LC振荡电路中的振荡电流频率变小，当车辆离开停车位时，线圈自感系数L变小，LC振荡电路中的振荡电流频率变大，A正确，B错误；当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐减小，C错误；当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，这是电磁波接收原理中的电谐振现象，与机械波中的共振相似，此时接收电路产生的振荡电流最强，D正确．
题组四 光的折射与全反射的综合应用
9．(2025·湛江调研)如图所示为空气中两个完全相同的透明半球体介质，半径均为R，底面水平平行错开放置且竖直间距为，其折射率未知．一束单色光与竖直方向成30°角沿半球体甲的半径射入，射出后恰好射向另一半球体乙底面的圆心处，并从半球体乙射出；当该单色光与竖直方向成45°角同样沿半球体甲的半径射入时，光线恰好未从半球体甲的底面射出．sin 30°＝0.5，sin 45°＝，求：
(1) 该介质的折射率n．
(2) 两半球体球心错开的水平距离s．
答案：(1) (2)
【解析】(1) 当入射角为45°时，光线恰好未从半球体甲的底面射出，说明此时光线恰好发生全反射现象，临界角为C＝45°
由sin C＝得n＝
(2) 以入射角30°沿半球体甲的半径射入，在半球甲底面发生折射现象，设此时入射角为r，折射角为i，由题意知r＝30°
根据折射定律，有n＝
得i＝45°
两半球体球心错开的水平距离为s＝tan i＝
10．(2025·茂名五校联考)如图所示，手机防窥膜的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”．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，可实现对每一个像素单元的可视角度α的控制．发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间．若屏障的高度为 d，相邻屏障的间隙为2d．求：
甲
乙
(1) 点光源在透明介质中对应的最大入射角．
(2) 若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率应该满足什么条件？
答案：(1) 30° (2) n＜2
【解析】(1) 当光线沿着屏障上边缘射向透明介质与空气的分界面时入射角最大
由几何关系可得，入射角满足tan θ＝＝
故最大入射角为θ＝30°
(2) 当光线在透明介质与空气的分界面发生全反射时，则有n0＝
解得n0＝2
若要使最大入射角的光线能出射到空气中，则透明介质的折射率n＜2
增强练
一、单项选择题
1．(2024·深圳第二次调研)1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上．从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源．设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为λ．如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx的描述正确的是( B )
A．平面镜水平向左移动少许，Δx将变小
B．平面镜竖直向下移动少许，Δx将变小
C．光屏向左移动少许，Δx将变大
D．点光源S由红色换成绿色，Δx将变大
【解析】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离可以看作双缝到光屏的距离L，双缝干涉的相邻条纹之间的距离为Δx＝λ，因为d＝2a，所以相邻两条亮纹(或暗纹)间距离为Δx＝λ，平面镜水平向左移动少许，L变大，Δx变大；平面镜竖直向下移动少许，a变大，Δx将变小；光屏向左移动少许，L变小，Δx将变小；点光源S由红色换成绿色，波长变小，Δx将变小，故选B．
2．(2025·惠州模拟)如图所示，一块镶嵌在展示柜里装饰用的长方体玻璃砖，其ABCD面露于柜外，玻璃砖厚度AA′＝8 cm，左下侧A′B′棱上安装一条双色细灯带，能发出a、b两种颜色的光，在ABCD面上能观察到a、b复色光区域和b单色光区域，复色光区域沿着AD方向宽度为6 cm，设真空中光速为c．下列说法中正确的是( C )
A．a光的折射率为
B．a光在此玻璃中传播速度为
C．b光折射率小于a光折射率
D．a、b光折射率差值越大，单色光区域宽度越窄
【解析】在两个光区分界面，a光发生全反射，根据几何关系可知sin C＝＝，根据全反射临界角公式有sin C＝，解得n＝，A错误；根据折射率与光速的关系可知，a光在此玻璃中传播速度为v＝＝，B错误；a光的临界角较小，根据sin C＝可知，b光折射率小于a光折射率，C正确；a、b光折射率差值越大，则单色光区域宽度越宽，D错误．
二、多项选择题
3．(2025·揭阳月考)不久前，某移动分公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4 Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻( ABD )
A．线圈储存的磁场能正在减少
B．电容器两极板间电场强度正在变大
C．电容器正在放电
D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相同
【解析】电流方向流向电容器的正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，电容器中的电场能正在增大，则线圈储存的磁场能正在减小，A、B正确，C错误；线圈储存的磁场能正在减小，线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向与线路中的电流方向相同，D正确．
4．(2025·揭阳惠来一中三模)华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖．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，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播．下列关于光导纤维的说法中，正确的是( AD )
A．纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射
B．纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射
C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越低的光在光纤中传播的速度越大
【解析】光发生全反射的必要条件是光必须从光密介质(折射率较大的介质)射向光疏介质(折射率较小的介质)，所以纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射，A正确，B错误；光频率越低(即波长越长)，介质对其的折射率n越小；光频率越高(即波长越短)，介质对其的折射率n越大．根据v＝可知波长越短的光在光纤中传播的速度越小，频率越低的光在光纤中传播的速度越大，C错误，D正确．
5．(2025·广东省百日冲刺开学考)水晶球是用天然水晶加工而成的一种透明的球型物品．如图所示，一个质量分布均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为r的圆．一单色细光束平行直径PQ从A点射入球内，折射光线AQ与PQ夹角为30°．已知光在真空中的传播速度为c，则( BC )
A．水晶球的折射率为
B．光在水晶球中的传播速度为 c
C．光在水晶球中的传播时间为
D．若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球
【解析】如图所示，由几何关系可知，光线射入时的入射角α为2θ，折射率为n＝＝＝，A错误；光在水晶球中的传播速度为v＝＝c，B正确；由几何关系可知AQ＝2rcos θ＝r，光在水晶球中的传播时间为t＝＝，C正确；由几何关系可知α＝β＝2θ，若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光不会因为全反射而无法射出水晶球，D错误．
三、非选择题
6．(2025·湛江二模)某同学做了如下实验：让水槽底部一光源S发出一条与水面夹角为60°的光线，在紧靠水槽的光屏上的A点出现光斑．该过程的光路如图甲所示，O点为光线与水面的交点，B点为水面与水槽壁的交点，已知AB＝OB．现将一薄壁空玻璃杯倒扣住光源并静置于水中，由于气压原因导致玻璃杯中的水面低于水槽中的水面，如图乙所示，发现光屏上的斑点消失，玻璃杯厚度忽略不计．
甲
乙
(1) 求水的折射率．
(2) 请在图乙中作出光路图并论证斑点为何会消失．
答案：(1) (2) 见解析
【解析】(1) 未倒扣玻璃杯时光线从水进入空气时的入射角θ＝30°，折射角i＝45°
由折射定律可得 ＝，解得n＝
(2) 如图所示，倒扣玻璃杯后光线在杯中水面发生折射，折射角i＝45°
折射光线在玻璃杯壁处发生第二次折射，有＝n
解得θ1＝30°
再次进入水中的光线到达水槽液面时，入射角为60°
由于光在水中的临界角满足sin C＝
解得C＝45°
故光线在水槽液面处发生全反射，光线无法射出水面，故光屏上光斑消失
7．(2025·广东省开学考)某透明介质的剖面如图所示，单色光从M点垂直MN边入射，在OP边恰好发生全反射，该入射光线在OP边上的入射点为OP的中点，该入射光线与OP边的夹角θ＝30°，∠POQ＝60°，PM＝a，PM⊥OP，不考虑多次反射，光在真空中传播的速度大小为c．求：
(1) 单色光对该透明介质的折射率．
(2) 单色光在该透明介质中传播的时间．
答案：(1) (2)
【解析】(1) 由几何关系可知，单色光在OP边恰好发生全反射，入射角C＝90°－θ＝60°
由n＝，解得n＝
(2) 由几何关系可知，光在介质中传播的距离
L＝2a＋acos θ＝3.5a
光在介质中的传播速度大小v＝
单色光在该透明介质中传播的时间t＝
解得t＝
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共66张PPT)
专题五
微专题13 光和电磁波
热学、光学、近代物理 振动与波
直面高考真题
考向1 折射率 光的全反射
1
考向2 光的折射 光的全反射
(2024·广东卷)如图所示，红、绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质．折射光束在NP面发生全反射．反射光射向PQ面．若θ逐渐增大．两束光在NP面上的全反射现象会先后消失．已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率．下列说法中正确的是 ( )
A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点
B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射
D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
B
2
考向3 光的折射
3
A
4
(2) 船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离．
答案：(2) 5.5 m
强化核心考点
介质
频率
频率
A
1
(2025·广州天河区三模)哈尔滨冰雪节被誉为世界四大冰雪节之一，哈尔滨的冰灯更是在国际上享有极高的声誉和地位，如图甲所示；图乙为一块棱长为L的立方体冰砖，它是由纳米级二氧化钛颗粒均
2
甲
C
乙
二、光的干涉、衍射、偏振
1．光的干涉和衍射
单缝衍射 双缝干涉
不
同
点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相同
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2．光的偏振现象说明光是________；自然光通过偏振片变成偏振光．
横波
(2025·广州执信中学检测)一束单色光在不同条件下会形成很多有趣的图样．下列四幅图分别为光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过双缝、光通过单缝后在光屏上形成的图样．图样中有一幅形成原理与其他不同，该图样是 ( )
C
3
【解析】光通过圆孔、光照射在不透光圆盘上、光通过单缝后发生的都是光的衍射现象，而光通过双缝发生的是光的干涉现象，故选C．
(2025·茂名5月联考)(多选)光学现象在日常生活中随处可见，下列四幅图所示的光学实验或光学应用，说法错误的是 ( )
BC
4
甲
乙
丙
丁
A．图甲为单色光的单缝衍射图样，且对同一单缝黄光对应中央亮条纹的宽度比绿光大
B．图乙为双缝干涉的实验装置，若增大挡板到屏的距离L，条纹间距将减小
C．若减小图丙中薄片的厚度，条纹间距将变小
D．图丁为通过3D眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理
2．充、放电过程的判断方法
根据电流流向判断 当电流流向带正电的极板时，电容器的电荷量增加，磁场能向电场能转化，处于充电过程；反之，当电流流出带正电的极板时，电荷量减少，电场能向磁场能转化，处于放电过程
根据物理量的变化趋势判断 当电容器的带电荷量q(电压U、电场强度E)增大或电流i(磁感应强度B)减小时，处于充电过程；反之，处于放电过程
根据能量判断 电场能增加时充电，磁场能增加时放电
3．麦克斯韦电磁场理论：________磁场产生电场，________电场产生磁场．
4．电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关．
变化的
变化的
(2025·广东省摸底联考)如图甲所示为LC振荡电路的实物图，当单刀双掷开关拨至1，对电容器进行充电，充电结束后将单刀双掷开关拨至2，形成振荡电流，从某时刻开始计时电流随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法中正确的是 ( )
A．0～t1时间内，电容器处于充电过程
B．t1～t2时间内，电容器两端的电压逐渐减小
C．t1时刻电容器放电结束
D．t2时刻线圈中的磁场能达到最大
5
甲
C
【解析】0～t1时间内，电流增大，磁场能增大，电场能减小，电容器处于放电过程，t1时刻电容器放电结束，A错误，C正确；t1～t2时间内，电流减小，磁场能减小，电场能增大，电容器处于充电过程，电容器两端的电压逐渐增大，t2时刻充电结束，线圈中的磁场能达到最小，B、D错误．
乙
突破关键问题
6
解答光的折射与全反射综合问题的关键，是准确作出临界光路图，且在作光路图时尽量与实际相符．
热练
题组一 光的折射与全反射
1．(2025·广州培正中学三模)夏天，有时看远处的地面像有水一样，看起来格外明亮，当你靠近“水面”时，发现它会随你前进而向后退，如图甲所示．其大致的光路图如图乙所示．下列说法中正确的是 ( )
A．这种现象是由于光的干涉形成的
B．这种现象是由于光的衍射形成的
C．下层大气的折射率大于上层的折射率
D．光线射向路面时，折射光线逐渐远离法线
甲
乙
D
【解析】由图乙可知，折射光线逐渐远离法线，因此下层大气的折射率小于上层大气的折射率，C错误，D正确；这种现象是由于光的折射和全反射形成的，A、B错误．
C
的频率，透明材料对单色光的折射率变小，光在cd边上入射角不变，由折射定律可知折射角减小，D错误．
3．(2025·茂名一模)负折射率材料近年备受关注，如图甲所示，当光从空气射入负折射率材料时，折射角小于入射角，折射光线和入射光线分布在法线的同侧．如图乙所示，若一束入射光线从空气中以一定夹角倾斜射入一负折射率材料，则出射光线最接近图乙中的 ( )
A．1 B．2
C．3 D．4
甲
乙
B
【解析】根据题意，作出相关光路图如下，故选B．
题组二 光的色散、干涉、衍射、偏振
4．(2025·广州三模)彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的．下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线．则 ( )
A．a光的频率小于b光的频率
B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长
C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
C
5．(2025·肇庆二模)已知在同种介质中，光的波长越短，折射率越大．如图所示，一束复色光沿半径方向从真空射向半圆形玻璃砖的表面，在圆心O处发生折射，分成了两束单色光a、b，下列说法中正确的是 ( )
B
A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在真空中传播时，a光的波长大于b光的波长
C．在同一个双缝干涉装置中，a光的相邻亮条纹间距较小
D．若此复色光由水中射向空气，逐渐增大入射角，则a光先发生全反射
6．(2025·茂名一中)利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率．如图所示，用一束单色光照射单缝S0，当双缝与屏之间的介质为空气时，荧光屏上的干涉条纹间距为0.68 mm，已知该单色光在空气中的折射率n＝1．当介质换为待测液体时，干涉条纹间距变为0.50 mm，则待测液体的折射率为 ( )
A．1.50 B．1.40
C．1.30 D．1.36
D
题组三 电磁振荡 电磁场与电磁波
7．(2025·茂名五校联考)电磁脉冲炸弹被称为“电磁杀手”，它是一种介于常规武器和核武器之间的新式大规模杀伤性炸弹．这种炸弹爆炸后产生的高强度电磁脉冲，几乎能够攻击其杀伤半径内所有带电子设备的武器系统．高强度电磁脉冲对电子设备的破坏主要是因为( )
A．电磁脉冲的传播速度快
B．电磁脉冲的穿透能力强
C．电磁脉冲能在真空中传播
D．电磁脉冲能够在电子设备中产生强大的感应电流
【解析】电磁脉冲炸弹在爆炸瞬间会产生高强度电磁脉冲，电磁脉冲能够在电子设备中产生强大的感应电流，从而对电子设备造成破坏．故选D．
D
8．(2025·汕头一模)(多选)今年我市打造智慧停车“汕头模式”．如图所示，智能停车位下埋有LC振荡电路组成的信号发射端．当车辆靠近时，相当于在线圈中插入铁芯，使线圈自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化，接收电路电流随之变化，实现智能计时．下列说法中正确的是 ( )
A．当车辆靠近停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
B．当车辆离开停车位时，LC振荡电路中的振荡电流频率变小
C．当电容器C进行充电时，LC振荡电路中的振荡电流逐渐增大
D．当接收电路的固有频率与其收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的电流最强
AD
(1) 点光源在透明介质中对应的最大入射角．
答案：(1) 30°
(2) 若要使最大入射角的光线能从透明介质射入空气中，透明介质的折射率应该满足什么条件？
答案：(2) n＜2
一、单项选择题
1．(2024·深圳第二次调研)1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．实验基本装置如图所示，单色光源S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上．从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相干光源．设光源S到平面镜所在平面的距离和到光屏的距离分别为a和L，光的波长为λ．如果仅改变以下条件，关于光屏上相邻两条亮纹间距Δx的描述正确的是 ( )
A．平面镜水平向左移动少许，Δx将变小
B．平面镜竖直向下移动少许，Δx将变小
C．光屏向左移动少许，Δx将变大
D．点光源S由红色换成绿色，Δx将变大
B
C
二、多项选择题
3．(2025·揭阳月考)不久前，某移动分公司与华为合作，成功实现该地商用手机下行速率达到5.4 Gbps，创下业界最高记录，接近理论极限．产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻 ( )
A．线圈储存的磁场能正在减少
B．电容器两极板间电场强度正在变大
C．电容器正在放电
D．线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相同
ABD
【解析】电流方向流向电容器的正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，电容器中的电场能正在增大，则线圈储存的磁场能正在减小，A、B正确，C错误；线圈储存的磁场能正在减小，线路中的电流正在减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向与线路中的电流方向相同，D正确．
4．(2025·揭阳惠来一中三模)华裔科学家高锟被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖．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，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播．下列关于光导纤维的说法中，正确的是 ( )
A．纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射
B．纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射
C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越低的光在光纤中传播的速度越大
AD
BC
甲
乙
(2) 请在图乙中作出光路图并论证斑点为何会消失．
答案：(2) 见解析
甲
乙
