2024高考物理一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測評(píng)四十二光的波動(dòng)性電磁波相對論含解析

PAGE8-光的波動(dòng)性電磁波相對論(45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分，1～5題為單選題，6～9題為多選題)1.在光的單縫衍射試驗(yàn)中可視察到清楚的亮暗相間的圖樣，圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是()A.a、c B.b、cC.a、d D.b、d【解析】選D。a圖中是等間距的光的干涉圖樣，b圖是單色光的單縫衍射圖樣，c圖是水波的衍射圖樣，d圖是白光的單縫衍射圖樣，可見D正確。2.如圖所示的雙縫干涉試驗(yàn)，用綠光照耀單縫S時(shí)，在光屏P上視察到干涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以 ()A.增大S1與S2的間距B.減小雙縫屏到光屏的距離C.將綠光換為紅光D.將綠光換為紫光【解析】選C。據(jù)光的干涉產(chǎn)生的條紋間距滿意的關(guān)系Δx=lλd可知，增大S1與S2的間距，條紋間距減小，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；減小雙縫屏到光屏的距離，條紋間距減小，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；將綠光換成紅光，波長增大，條紋間距增大，C選項(xiàng)正確；綠光換成紫光，波長減小，條紋間距減小，D3.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的試驗(yàn)裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上視察到的干涉圖象應(yīng)是圖中的 ()【解析】選D。往火焰上灑些鹽后，酒精燈放出黃色的光線，當(dāng)黃色的光線照耀到肥皂膜上時(shí)從肥皂膜的前后兩個(gè)表面分別反射兩列光，這兩列光的頻率相同，故為相干光源，當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時(shí)呈現(xiàn)亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)呈現(xiàn)暗條紋，由于重力的作用使下側(cè)的肥皂膜厚度比較大，而上側(cè)的比較薄，相同的高度肥皂膜的厚度相同，故出現(xiàn)水平的明暗相間的干涉條紋，故D正確。4.如圖所示，火箭B是“追逐”光的；火箭A是“迎著”光飛行的，若火箭相對地面的速度為v，依據(jù)狹義相對論的觀點(diǎn)，則兩火箭上的視察者測出的光速分別為 ()A.c+v，c-vB.c，cC.c-v，c+v D.無法確定【解析】選B。依據(jù)光速不變原理可知選項(xiàng)B正確。5.關(guān)于麥克斯韋電磁場理論，以下說法正確的是 ()A.在赫茲發(fā)覺電磁波的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，麥克斯韋提出了完整的電磁場理論B.麥克斯韋第一個(gè)預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一個(gè)用試驗(yàn)證明白電磁波的存在C.改變的電場可以在四周的空間產(chǎn)生電磁波D.改變的磁場在四周的空間肯定產(chǎn)生改變的電場【解析】選B。麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，而后赫茲第一個(gè)用試驗(yàn)證明白電磁波的存在，故A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)麥克斯韋電磁場理論，勻稱改變的磁場在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故C、D錯(cuò)誤。6.抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規(guī)律相同。視察光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可推斷細(xì)絲粗細(xì)的改變，下列敘述中正確的是()A.這里應(yīng)用的是光的衍射現(xiàn)象B.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象C.假如屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗D.假如屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)【解析】選A、D。當(dāng)障礙物的尺寸與波的波長相當(dāng)，或小于波的波長時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯的衍射，該裝置的原理是運(yùn)用光的衍射現(xiàn)象，假如屏上條紋變寬，則抽制的細(xì)絲變細(xì)，故A、D項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。7.把一個(gè)上表面是平面下表面是凸面的凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。 ()A.圓環(huán)狀條紋是光經(jīng)凸透鏡上下兩個(gè)玻璃表面之間反射引起的干涉造成的B.圓環(huán)狀條紋是兩個(gè)玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的C.假如將凸透鏡的凸面曲率半徑增大而其他條件保持不變，視察到的圓環(huán)亮紋間距變大D.假如改用波長更長的單色光照耀而其他條件保持不變，視察到的圓環(huán)亮紋間距變小【解析】選B、C。當(dāng)光垂直照耀到凸透鏡上時(shí)，光的傳播方向不變，而當(dāng)光從玻璃射入空氣時(shí)一部分光發(fā)生反射，另一部分光透射進(jìn)入空氣，當(dāng)該部分光從空氣進(jìn)入下面的平面玻璃時(shí)又有一部分光發(fā)生反射，這樣兩列反射光是相干光，它們在凸透鏡的下表面相遇，當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時(shí)是亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)是暗條紋，故出現(xiàn)亮暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；若換一個(gè)曲率半徑更大的凸透鏡，仍舊相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所以視察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，故C項(xiàng)正確；假如改用波長更長的單色光照耀而其他條件保持不變，則視察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.下列說法正確的是 ()A.依據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，在改變的電場四周肯定產(chǎn)生改變的磁場，在改變的磁場四周肯定產(chǎn)生改變的電場B.放射電磁波的兩個(gè)重要條件是采納高頻和開放性LC電路C.用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象D.當(dāng)物體以較小的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量改變非常微小，經(jīng)典力學(xué)理論仍舊適用，只有當(dāng)物體以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量改變才明顯，故經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng)，而不適用于高速運(yùn)動(dòng)【解析】選B、D。在勻稱改變的電場四周產(chǎn)生恒定的磁場，在勻稱改變的磁場四周產(chǎn)生恒定的電場，A錯(cuò)誤；放射電磁波時(shí)必需采納高能量且要有盡可能大的空間傳播電磁波，所以B項(xiàng)正確；用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉原理，C錯(cuò)誤；由狹義相對論的質(zhì)增原理m=m01-(vc)2【加固訓(xùn)練】關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是 ()A.X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變B.γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C.紫外線比紫光更簡單發(fā)生干涉和衍射D.在電磁波譜中，最簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線E.在電磁波譜中，無線電波一般可用于通信【解析】選A、B、E。紫外線比紫光的波長短，更不簡單發(fā)生干涉和衍射，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電磁波譜中，最簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無線電波，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.下列說法中正確的是 ()A.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，但并非全部的波都能發(fā)生偏振現(xiàn)象B.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逝C.在光的雙縫干涉試驗(yàn)中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄D.一束白光從空氣射入玻璃三棱鏡后形成彩色條紋，是因?yàn)椴Ａ忡R汲取了白光中的一些色光E.火車過橋要慢行，目的是使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)小于橋梁的固有頻率，以免發(fā)生共振損壞橋梁【解析】選A、C、E。只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象，A正確；當(dāng)放射電路的電磁振蕩停止了，只是不能產(chǎn)生新的電磁波，但已發(fā)出的電磁波不會(huì)馬上消逝，還要接著傳播一段時(shí)間，B錯(cuò)誤；若由紅光改為綠光，波長變短了，依據(jù)公式Δy=ldλ可知干涉條紋間距變窄，C正確；一束白光從空氣射入玻璃三棱鏡后形成彩色條紋是因?yàn)楣獾恼凵?，不是因?yàn)槿忡R汲取了光，D錯(cuò)誤；火車過橋要慢行，目的是使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)小于橋梁的固有頻率，以免發(fā)生共振損壞橋梁，故E二、試驗(yàn)題(16分)10.(2024·綿陽模擬)如圖，在“用雙縫干涉測光的波長”試驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。(1)②、③、④三個(gè)光學(xué)元件依次為_________；(填正確答案的標(biāo)號(hào))

A.濾光片、單縫、雙縫B.單縫、濾光片、雙縫C.單縫、雙縫、濾光片D.濾光片、雙縫、單縫(2)假如試驗(yàn)時(shí)將紅光濾光片換為綠光濾光片，則相鄰亮紋(暗紋)間的距離_________；(選填“變大”或“變小”)

(3)某次測量時(shí)，選用的雙縫的間距為0.200mm，測得屏與雙縫間的距離為1.40m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm，則所測單色光的波長λ為_________nm。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

【解析】(1)為獲得單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，故A正確；(2)依據(jù)Δy=Ld(3)依據(jù)：Δy=Ld得：λ=Δy·dL=答案：(1)A(2)變小(3)36011.(10分)(多選)下列關(guān)于光的說法中正確的是 ()A.雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中發(fā)生全反射形成的B.“和諧號(hào)”動(dòng)車組高速行駛時(shí)，地面上測得其車廂長度將明顯變短C.在雙縫干涉試驗(yàn)中，用紅光代替黃光作為入射光可增大干涉條紋的間距D.白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其緣由是不同色光的波長不同E.光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同【解析】選C、D、E。雨后彩虹是由于太陽光入射到水滴中發(fā)生折射形成的，故A錯(cuò)誤；依據(jù)多普勒效應(yīng)，“和諧號(hào)”動(dòng)車組高速行駛時(shí)，其速度遠(yuǎn)小于光速c，故狹義相對論的“尺縮效應(yīng)”不明顯，車廂長度不會(huì)明顯變短，故B錯(cuò)誤；雙縫干涉試驗(yàn)中，用紅光代替黃光后，波長變長，則導(dǎo)致干涉條紋的間距增大，故C正確；白光通過雙縫后產(chǎn)生干涉，因波長不一，導(dǎo)致干涉條紋間距不同，從而出現(xiàn)彩色條紋，故D正確；從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)的折射率不同，依據(jù)c=nv，可知，傳播速度也不同，故E正確。【加固訓(xùn)練】(多選)下列說法正確的是 ()A.肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，露珠呈現(xiàn)的彩色的是光的色散現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象B.光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理C.做雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，用綠光照耀單縫，在光屏P上視察到干涉條紋，用紅光代替綠光照耀單縫將得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣D.相對論認(rèn)為：豎直向上高速運(yùn)動(dòng)的球在水平方向上變扁了E.在真空中傳播的電磁波，當(dāng)它的頻率增加時(shí)，它的傳播速度不變，波長變短【解析】選A、C、E。肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，露珠呈現(xiàn)的彩色的是光的色散現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象，A正確；全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由Δx=ld12.(20分)用波長為0.51μm的綠光經(jīng)雙縫干涉裝置在屏上得到干涉條紋,測得兩明條紋間距為0.5mm,將該裝置放到水中并改用紅光做雙縫干涉試驗(yàn),測得干涉條紋中兩相鄰明條紋間距仍為0.5mm,若水的折射率為43,【解析】已知綠光的波長λ1=0.51μm=5.1×10-7m,綠光兩明條紋間距為Δy