高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第講光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論練習(xí)含解析新人教版

第4講光的波動(dòng)性電磁波相對(duì)論一、選擇題(本題共9小題，1～4題為單選，5～9題為多選)1．炎炎夏日，我們在樹下看到茂密的樹葉間有彩色的光環(huán)。下面說法正確的是(A)A．這是衍射現(xiàn)象 B．這是干涉現(xiàn)象C．這是全反射現(xiàn)象 D．這是小孔成像[解析]樹葉間有彩色的光環(huán)，這是太陽光透過樹葉的縫隙形成的衍射現(xiàn)象，故選A。2．(2023·上海楊浦區(qū)月考)下列說法正確的是(C)A．驗(yàn)鈔機(jī)驗(yàn)鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紅外線的熒光效應(yīng)B．相同條件下，電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是X射線C．利用雷達(dá)測出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時(shí)間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離D．夏天太陽把地面曬得發(fā)熱是因?yàn)榭梢姽獾臒嵝?yīng)在各種電磁波中是最強(qiáng)的[解析]本題考查對(duì)電磁波的認(rèn)識(shí)。驗(yàn)鈔機(jī)是利用了紫外線的熒光效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；相同條件下，波長越短越難發(fā)生衍射，電磁波譜中比X射線波長短的還有γ線，故B錯(cuò)誤；電磁波測距就是利用發(fā)射脈沖和接收脈沖的時(shí)間間隔來確定的，故C正確；電磁波中熱效應(yīng)最強(qiáng)的是紅外線，故D錯(cuò)誤。3．(2023·北京人大附中模擬)下列說法中正確的是(C)A．水中的氣泡看上去比較明亮是因?yàn)橛幸徊糠止獍l(fā)生了薄膜干涉現(xiàn)象B．雷達(dá)發(fā)射的電磁波是由均勻變化的電場或磁場產(chǎn)生的C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，可在鏡頭前加一個(gè)偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光D．紅色和藍(lán)色的激光在同種介質(zhì)中傳播時(shí)波長可能相同[解析]本題考查對(duì)光的波動(dòng)現(xiàn)象的理解。水中的氣泡看上去比較明亮是因?yàn)楣鈴乃猩湎驓馀輹r(shí)，有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；均勻變化的電場或磁場只能產(chǎn)生恒定的磁場或電場，不能形成電磁波，雷達(dá)發(fā)射的電磁波是由周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場逐漸向外傳播形成的，故B錯(cuò)誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，可在鏡頭前加一個(gè)偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光，故C正確；紅色和藍(lán)色的激光頻率不同，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)波速不同，波長不同，故D錯(cuò)誤。4．(2023·浙江1月選考)如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S先打到a端讓電容器充滿電。t＝0時(shí)開關(guān)S打到b端，t＝0.02s時(shí)LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達(dá)到最大值。則(C)A．LC回路的周期為0.02sB．LC回路的電流最大時(shí)電容器中電場能最大C．t＝1.01s時(shí)線圈中磁場能最大D．t＝1.01s時(shí)回路中電流沿順時(shí)針方向[解析]當(dāng)電容器充滿電后，電容器上極板帶正電，電容器里的電場最強(qiáng)，電場能最大，之后電容器開始放電，當(dāng)電荷釋放完瞬間，LC振蕩電路中電流最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能；自感線圈對(duì)電容器反向充電，電流逐漸減弱，電流減小為零時(shí)，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能，電容器下極板帶正電，此后電容器開始反向放電，自感線圈對(duì)電容器充電，電流減小為零時(shí)，電容器上極板帶正電，一個(gè)完整的充放電周期結(jié)束。根據(jù)以上分析知T＝0.04s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流最大時(shí)，磁場能最大，電場能最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t＝1.01s＝25.25T，即從題目初始狀態(tài)開始，經(jīng)過0.25T，電荷釋放完，電流最大，自感線圈中磁場能最大，選項(xiàng)C正確；根據(jù)以上分析，在0.25T時(shí)，回路中的電流沿逆時(shí)針方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．(2023·四川宜賓第四中學(xué)月考)如圖甲、乙所示分別是a、b兩束單色光用同一雙縫干涉裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的干涉圖樣，下列關(guān)于a、b兩束單色光的說法正確的是(ADE)A．a(chǎn)、b兩束單色光在真空中的波長滿足λa<λbB．a(chǎn)、b兩束單色光在玻璃中的折射率滿足na<nbC．若該兩束光分別為紅光和紫光，則a光為紅光D．若a、b兩束單色光分別從玻璃射入空氣，則a光的臨界角較小E．若拉大a光照射時(shí)雙縫與屏之間距離，則a光干涉圖樣有可能與b光當(dāng)前形成的干涉圖樣中條紋間距相同[解析]本題考查對(duì)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解。根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可得，在其他條件不變的情況下，相干光的波長越長，條紋間距越大，由題圖可知，a光的條紋間距小于b光的條紋間距，所以a光的波長小于b光的波長，A正確；由于a光的波長小于b光的波長，所以a光的頻率大于b光的頻率，a光在玻璃中的折射率大于b光在玻璃中的折射率，B錯(cuò)誤；若該兩束光分別為紅光和紫光，則b光為紅光，C錯(cuò)誤；若a、b兩束單色光從玻璃射入空氣，由sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角小于b光的臨界角，D正確；根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，l增大時(shí)，Δx也會(huì)增大，E正確。6．(2023·河南信陽月考)下列說法正確的是(BCE)A．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場B．全息照相的拍攝利用了光的干涉原理C．電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號(hào)來換頻道的D．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距相等的條紋E．某人在水面上方觀察水底同位置放置的紅、黃、綠三盞燈時(shí)，看到綠燈距水面最近[解析]本題考查電磁波、全息照相原理等。變化的電場一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場一定產(chǎn)生電場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故A錯(cuò)誤；全息照相的拍攝根據(jù)激光的相干性好的特點(diǎn)，利用了光的干涉原理，故B正確；電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號(hào)來換頻道的，故C正確；用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象而會(huì)發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，屏上出現(xiàn)中間寬、兩側(cè)窄，間距越來越大的衍射條紋，故D錯(cuò)誤；光折射成像時(shí)，視深h＝eq\f(H,n)；水底同一深度并列紅、黃、綠三盞燈時(shí)，綠光的頻率高，折射率最大，故綠燈視深最淺，故E正確。7．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(ABC)A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直D．利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失[解析]電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s，與頻率無關(guān)，選項(xiàng)A正確；由麥克斯韋電磁場理論可知，選項(xiàng)B正確；變化的電場和磁場相互激發(fā)，且相互垂直，形成的電磁波的傳播方向與電場和磁場均垂直，選項(xiàng)C正確；電磁波可以通過電纜、光纜傳輸，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；電磁振蕩停止后，電磁波可以在空間繼續(xù)傳播，直到能量消耗完為止，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。8．(2023·河北張家口月考)關(guān)于光的干涉和衍射，下列說法正確的是(ABD)A．雙縫干涉是兩束相干光相遇時(shí)出現(xiàn)的干涉現(xiàn)象，而薄膜干涉是一束光經(jīng)薄膜的前后表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象B．雙縫干涉時(shí)，當(dāng)其他條件不變，雙縫間距越小，干涉條紋間距越大，波長越長，干涉條紋間距越大C．照相機(jī)鏡頭鍍有增透膜，其作用是讓各種色光都發(fā)生干涉相消，增強(qiáng)透射光D．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，證明了光具有波動(dòng)性E．雙縫干涉證明光是一種波，薄膜干涉證明光是一種粒子[解析]本題考查對(duì)光的波動(dòng)原理的理解。雙縫干涉是兩束相干光相遇的干涉現(xiàn)象，而薄膜干涉是一束光經(jīng)薄膜的前后表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象，A正確；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，其他條件不變時(shí)，雙縫間距d越小，干涉條紋間距越大，波長λ越長，干涉條紋間距越大，B正確；照相機(jī)鏡頭鍍有增透膜，增透膜厚度為綠光在增透膜內(nèi)波長的eq\f(1,4)，各種色光的波長不同，不可能讓各種色光都發(fā)生干涉相消，C錯(cuò)誤；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，證明了光具有波動(dòng)性，D正確；光的干涉(雙縫干涉，薄膜干涉)、衍射、偏振是波所具有的特性，都可以證明光是一種波，而光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)證明光具有粒子性，E錯(cuò)誤。9．(2023·北京通州區(qū)期末)5G是“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”的簡稱。相信很多人都經(jīng)歷過手機(jī)信號(hào)不好或不穩(wěn)定的情況，5G能有效解決信號(hào)問題。由于先前的3G、4G等已經(jīng)將大部分通訊頻段占用，留給5G的頻段已經(jīng)很小了。5G采用了比4G更高的頻段，5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用的是毫米波，將網(wǎng)絡(luò)通信速度提高百倍以上，但毫米波也有明顯缺陷，穿透能力弱，目前解決的辦法是縮減基站體積，在城市各個(gè)角落建立類似于路燈的微型基站。綜合上述材料，下列說法中正確的是(ABD)A．5G信號(hào)不適合長距離傳輸B．手機(jī)信號(hào)不好或不穩(wěn)定的情況有可能因?yàn)槎嗥绽招?yīng)或地面樓房鋼筋結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)一定量的屏蔽C．5G信號(hào)比4G信號(hào)更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D．隨著基站數(shù)量增多并且越來越密集，可以把基站的功率設(shè)計(jì)小一些E．5G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不可以在真空中傳播[解析]本題借助5G考查光的波動(dòng)性原理。因?yàn)?G信號(hào)穿透能力弱，故不適合長距離傳輸，A正確；因?yàn)?G信號(hào)穿透能力弱，手機(jī)信號(hào)不好或不穩(wěn)定的情況有可能因?yàn)槎嗥绽招?yīng)或地面樓房鋼筋結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)有一定的屏蔽作用，B正確；5G采用了比4G更高的頻段，即5G信號(hào)比4G信號(hào)頻率更高，波長更短，更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；隨著基站數(shù)量增多并且越來越密集，可以把基站功率設(shè)計(jì)小一些建立微型基站，D正確；5G網(wǎng)絡(luò)是通過電磁波來傳播信息，電磁波可以在真空中傳播，E錯(cuò)誤。二、非選擇題10．(2023·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)利用如圖甲所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象，安裝好儀器，調(diào)整光源的位置，使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏。放置單縫和雙縫，使縫相互平行，調(diào)整各部件的間距，觀察白光的雙縫干涉圖樣。在光源和單縫間放置濾光片，使單一顏色的光通過后觀察單色光的雙縫干涉圖樣，用米尺測出雙縫到屏的距離L，用測量頭測出相鄰的兩條亮(或暗)條紋間的距離Δx，換用不同顏色的濾光片，觀察干涉圖樣的異同，并求出相應(yīng)的波長。甲(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是CD。A．增大單縫到雙縫的距離，干涉條紋間距變窄B．將藍(lán)色濾光片換成紅色濾光片，干涉條紋間距變窄C．換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄D．去掉濾光片后，將觀察到彩色的干涉條紋(2)實(shí)驗(yàn)裝置中分劃板與螺旋測微器相連，第一次分劃板中心刻度線對(duì)齊第1條亮紋中心，螺旋測微器讀數(shù)為1.990mm，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪第二次分劃板中心刻度線對(duì)齊第10條亮紋中心，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示。已知雙縫的間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖乙中螺旋測微器的示數(shù)是13.870mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為1.320mm，所測光波的波長為6.6×10－7m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。乙[解析](1)根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，d為雙縫間距，L為雙縫到屏的距離，增大單縫到雙縫的距離，干涉條紋間距不變，A錯(cuò)誤；將藍(lán)色濾光片換成紅色濾光片，由于紅光的波長比藍(lán)光長，干涉條紋間距變寬，B錯(cuò)誤；換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄，C正確；去掉濾光片后，將觀察到彩色的干涉條紋，D正確。(2)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知讀數(shù)為13.870mm，第1條亮紋中心與第10條亮紋中心有9個(gè)間距，故Δx＝eq\f(13.870－1.990,9)mm＝1.320mm，把數(shù)據(jù)代入＝λ＝eq\f(dΔx,L)求得λ＝6.6×10－7m。11．(2023·江蘇單科)(1)電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有AB。A．殺菌用的紫外燈B．拍胸片的X光機(jī)C．治療咽喉炎的超聲波霧化器D．檢查血流情況的“彩超”機(jī)(2)國際宇航聯(lián)合會(huì)將2020年度“世界航天獎(jiǎng)”授予我國“嫦娥四號(hào)”任務(wù)團(tuán)隊(duì)。“嫦娥四號(hào)”任務(wù)創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一。在探月任務(wù)中，“玉兔二號(hào)”月球車朝正下方發(fā)射一束頻率為f的電磁波，該電磁波分別在月壤層的上、下表面被反射回來，反射波回到“玉兔二號(hào)”的時(shí)間差為Δt。已知電磁波在月壤層中傳播的波長為λ，求該月壤層的厚度d。[答案](2)eq\f(fλΔt,2)[解析](1)紫外線、X射線均屬于頻率高、能量高的電磁波，故A、B正確；霧化器、“彩超”機(jī)屬于超聲波的應(yīng)用，超聲波是機(jī)械波，不屬于電磁波，故C、D錯(cuò)誤。(2)電磁波的傳播速度v＝fλ根據(jù)題意2d＝vΔt解得d＝eq\f(fλΔt,2)。12．如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1、S2的距離之差為2.1×10－6m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°；(3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象。[答案](1)暗條紋(2)亮條紋(3)見解析[解析](1)設(shè)A光在空氣中波長為λ1，在介質(zhì)中波長為λ2，由n＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m。路程差Δr＝2.1×10－6m所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5從S1和S2到P點(diǎn)的路程差是波長λ1的3.5倍，即e