2024年高考物理一輪復習第14章光電磁波相對論簡介第2講光的波動性電磁波相對論課后作業(yè)含解析

PAGE1-第2講光的波動性電磁波相對論時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共14小題，每小題6分，共84分。其中1～5題為單選，6～14題為多選)1．如圖所示的四個圖形中，屬于聞名的泊松亮斑衍射圖樣的是()答案B解析泊松亮斑的圖樣特點為中心是一個亮點，亮點四周有一個大的陰影區(qū)，然后才是明暗相間的圓環(huán)。2．(2024·北京市豐臺區(qū)高三下月考)甲、乙兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個亮條紋的中心距離為Δx，若Δx甲>Δx乙，比較甲、乙兩種單色光，則下列說法正確的是()A．真空中甲光的波長較短B．甲光的光子能量較小C．甲光發(fā)生全反射時的臨界角較小D．甲光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而乙光不能答案B解析依據(jù)雙縫干涉的相鄰的兩個亮條紋的中心間距Δx＝eq\f(L,d)λ可知，對于同一個試驗裝置，波長越長，條紋間距越大，由Δx甲>Δx乙可知甲光的波長肯定大于乙光的波長，故A錯誤。依據(jù)c＝λν可知甲光的頻率小于乙光的頻率，而光子的能量E＝hν，故甲光的光子能量肯定小于乙光的光子的能量，故B正確。由于甲光的頻率比乙光小，則對同一勻稱介質(zhì)，甲光的折射率小于乙光的折射率，由臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，甲光發(fā)生全反射時的臨界角大于乙光發(fā)生全反射時的臨界角，故C錯誤。偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，由于光是橫波，故甲、乙都可以發(fā)生偏振現(xiàn)象，故D錯誤。3．如圖所示，市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照耀物品時能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應大大降低，從而廣泛地應用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應的緣由之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消退不鍍膜時玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線。以λ表示薄膜中紅外線的波長，則所鍍薄膜的最小厚度應為()A.eq\f(1,8)λ B.eq\f(1,4)λC.eq\f(1,2)λ D.λ答案B解析紅外線最顯著的特點之一就是熱效應，當光照耀物體時，一般都伴隨著大量的紅外線。在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(相當于增透膜)，當增透膜最小厚度等于紅外線在其中傳播的波長的eq\f(1,4)時，燈泡發(fā)出的紅外線射到增透膜后，從增透膜的前后表面反射回來的兩束紅外線發(fā)生干涉，相互抵消，使反射的紅外線強度減弱，達到冷光效果。4．(2024·蘇州虎丘新區(qū)一中一模)如圖所示，參考系B相對于參考系A(chǔ)以速度v沿x軸正向運動，固定在參考系A(chǔ)中的點光源S射出一束單色光，光速為c，則在參考系B中接收到的光的狀況是()A．光速小于c，頻率不變，波長變短B．光速小于c，頻率變小，波長變長C．光速等于c，頻率不變，波長不變D．光速等于c，頻率變小，波長變長答案D解析依據(jù)相對論光速不變原理可知，在參考系B中接收到的光的速度等于c，由于B相對A的距離增大，發(fā)生多普勒效應，則知在參考系B中接收到的光的頻率變小，依據(jù)c＝fλ，波長變長，故A、B、C錯誤，D正確。5．(2015·北京高考)利用所學物理學問，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相關(guān)問題。IC卡內(nèi)部有一個由電感線圈L和電容C構(gòu)成的LC振蕩電路，公交卡上的讀卡機(刷卡時“嘀”的響一聲的機器)向外放射某一特定頻率的電磁波。刷卡時，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應電流，給電容C充電，達到肯定的電壓后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)處理和傳輸。下列說法正確的是()A．IC卡工作所須要的能量來源于卡內(nèi)的電池B．僅當讀卡機放射該特定頻率的電磁波時，IC卡才能有效工作C．若讀卡機放射的電磁波偏離該特定頻率，則線圈L中不會產(chǎn)生感應電流D．IC卡只能接收讀卡機放射的電磁波，而不能向讀卡機傳輸自身的數(shù)據(jù)信息答案B解析讀卡機放射的電磁波，被IC卡內(nèi)部的LC振蕩電路接收，使IC卡充電，因此IC卡的能量源于讀卡機放射的電磁波，A錯誤；僅當讀卡機放射的電磁波頻率與該IC卡內(nèi)的LC振蕩電路的固有頻率相等時，才發(fā)生共振，IC卡才能有效工作，B正確；若讀卡機放射的電磁波偏離該特定頻率，依據(jù)法拉第電磁感應定律，線圈L中仍會產(chǎn)生感應電流，C錯誤；由題意，IC卡內(nèi)的線圈L中產(chǎn)生感應電流，給電容C充電，達到肯定電壓后，驅(qū)動卡內(nèi)芯片進行數(shù)據(jù)處理和傳輸，D錯誤。6．(2024·吉林省長春市二模改編)以下說法中正確的是()A．用透亮的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振B．麥克斯韋用試驗證明了電磁波的存在C．交警通過放射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應D．狹義相對論認為，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的答案CD解析用透亮的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉，故A錯誤；麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲用試驗證明了電磁波的存在，故B錯誤；交警通過放射超聲波依據(jù)反射波的頻率變更狀況測量車速，是利用了波的多普勒效應，故C正確；依據(jù)狹義相對性原理，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的，故D正確。7．(2024·銀川高三質(zhì)檢改編)下列說法正確的是()A．紅光由空氣進入水中，波長變短，頻率不變B．白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色光帶，是光的干涉現(xiàn)象C．對同一障礙物，波長越長的光越簡單衍射D．用同一裝置做雙縫干涉試驗，在干涉圖樣中紫光的條紋間距比紅光寬答案AC解析光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時的頻率不變，依據(jù)λf＝eq\f(c,n)，紅光由空氣進入水中，波長變短，故A正確；白光通過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色光帶，是光的折射產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，故B錯誤；依據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件可知，對同一障礙物，波長越長的光越簡單衍射，故C正確；由公式Δx＝eq\f(L,d)·λ可知，用同一裝置做雙縫干涉試驗，在干涉圖樣中，波長較小的紫光的條紋間距比紅光窄，故D錯誤。8．(2024·江西高三九校3月聯(lián)考改編)下列說法中正確的是()A．依據(jù)愛因斯坦的相對論，可推斷物體的質(zhì)量與運動快慢無關(guān)B．在電磁波接收過程中，使聲音信號或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程叫調(diào)制C．偏振光的振動方向與偏振片的偏振化方向(也稱透振方向)的夾角從0°增大到90°的過程中，透過的光的強度越來越弱D．赫茲在試驗中發(fā)覺，當電磁波到達導線環(huán)時，它在導線環(huán)中激發(fā)出感應電動勢，使導線環(huán)的空隙中產(chǎn)生火花，由此證明了電磁波的存在答案CD解析依據(jù)愛因斯坦的相對論，可推斷高速運動的物體的質(zhì)量與運動快慢有關(guān)，故A錯誤；在電磁波接收過程中，使聲音信號或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程叫解調(diào)，故B錯誤；從試驗現(xiàn)象可知，偏振光的振動方向與偏振片的偏振化方向(也稱透振方向)的夾角從0°增大到90°的過程中，透過的光的強度越來越弱，故C正確；麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲第一次用試驗證明了電磁波的存在，赫茲在試驗中發(fā)覺，當電磁波到達導線環(huán)時，它在導線環(huán)中激發(fā)出感應電動勢，使導線環(huán)的空隙中產(chǎn)生火花，由此證明了電磁波的存在，為麥克斯韋的電磁場理論奠定了堅實的試驗基礎(chǔ)，故D正確。9．(2024·山東威海三模改編)下列說法正確的是()A．紅外線在水中的傳播速度大于紫外線在水中的傳播速度B．電磁波是橫波，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象C．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率有關(guān)D．電磁波在真空中傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度方向均垂直答案ABD解析紅外線的頻率比紫外線小，所以水對紅外線的折射率n比紫外線小，依據(jù)v＝eq\f(c,n)，知紅外線在水中的傳播速度大于紫外線在水中的傳播速度，故A正確；電磁波是橫波，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象，故B正確；電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)，是固定不變的，故C錯誤；電磁波是橫波，每一處的電場強度和磁感應強度總是相互垂直的，且與波的傳播方向垂直，故D正確。10．(2024·貴州安順高三上學期期末改編)下列說法中正確的是()A．入射角足夠大，肯定能發(fā)生全反射B．電磁波可以在真空中傳播C．X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的D．若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消逝答案BC解析當光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角等于或大于臨界角時，才能發(fā)生全反射，A錯誤；電磁波可以在真空中傳播，B正確；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的，C正確；若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波不會隨即消逝，D錯誤。11．(2024·河南信陽高級中學高三上學期期末改編)下列說法正確的是()A．變更的電場肯定產(chǎn)生變更的磁場，變更的磁場肯定產(chǎn)生變更的電場B．電視機遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號來換頻道的C．在楊氏雙縫干涉試驗中，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D．某人在水面上方視察水底同位置放置的紅、黃、綠三盞燈時，看到綠燈距水面最近答案BD解析變更的電場肯定產(chǎn)生磁場，變更的磁場肯定產(chǎn)生電場；勻稱變更的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，勻稱變更的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，A錯誤；電視機遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號來換頻道的，B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C錯誤；紅、黃、綠三種色光中，綠光的頻率最高，折射率最大，綠燈發(fā)出的光射向水面偏折程度最大，人眼逆著光線的方向看去，綠燈距水面最近，D正確。12．電磁波在日常生活和生產(chǎn)中已經(jīng)被大量應用，下面說法中正確的是()A．手機通話運用的無線電波，波長比可見光長B．銀行的驗鈔機和家用電器的遙控器發(fā)出的光都是紫外線C．只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變更，就會在其四周產(chǎn)生電磁波D．機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀是利用X射線的穿透本事答案AD解析手機通話運用的無線電波，其波長要大于可見光，A正確；遙控器采納的是紅外線而不是紫外線，B錯誤；勻稱變更的電(磁)場產(chǎn)生恒定的磁(電)場，恒定的電(磁)場在其四周空間不會產(chǎn)生磁(電)場，也就不會產(chǎn)生電磁波，C錯誤；機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀是利用X射線的穿透本事，D正確。13．(2024·江西省大余中學高三下月考改編)下列說法正確的是()A．水面上的油膜在陽光照耀下會呈現(xiàn)彩色，這是由光的薄膜干涉造成的B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，會在鏡頭前加裝偏振片以增加透射光的強度C．狹義相對論認為：光在真空中的傳播速度會隨光源和視察者所在參考系的相對運動而變更D．自然光在玻璃表面的反射光是偏振光答案AD解析陽光在油膜的前后兩表面反射，形成相同頻率的兩列光波，從而進行疊加，導致呈現(xiàn)彩色，這是由光的薄膜干涉造成的，故A正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光的強度，使照片清楚，故B錯誤；狹義相對論認為：光在真空中的傳播速度不變，不隨光源和視察者所在參考系的相對運動而變更，故C錯誤；自然光在玻璃表面的反射光是偏振光，故D正確。14．(2024·江蘇南通一模)下列說法正確的是()A．在雙縫干涉試驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則相鄰干涉條紋間距變寬B．光纖通信是激光和光導纖維相結(jié)合的產(chǎn)物C．全息照片的拍攝利用了光的衍射原理D．地面上測得靜止的直桿長為L，則在高速飛行火箭中的人測得手中的桿長應小于L答案AB解析在雙縫干涉試驗中，依據(jù)條紋間距的公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，若僅將入射光由綠光改為紅光，波長變長，則相鄰干涉條紋間距變寬，故A正確；光纖通信是激光和光導纖維相結(jié)合的產(chǎn)物，利用了激光的頻率單一性的特點，故B正確；全息照片用激光來拍攝，主要是利用了激光的干涉原理，故C錯誤；依據(jù)相對論，地面上測得靜止的直桿長為L，在沿桿方向高速飛行火箭中的人相對于手中的桿是靜止的，所以測得長度不變，故D錯誤。二、非選擇題(本題共1小題，共16分)15．(2024·湖南長沙一中高三月考)已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光由空氣斜射到折射率n＝eq\r(2)的薄膜表面，入射時與薄膜表面成45°角，如圖所示。已知真空中的光速c＝3.0×108m/s。(1)求從O點射入薄膜中的光的折射角及速率；(2)一般認為激光器發(fā)出的是頻率為ν的“單色光”。事實上它的頻率并不是真正單一的。激光頻率ν是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是Δν(也稱頻率寬度)。如圖，單色光照耀到薄膜表面a，一部分光從前表面反射回來(這部分光稱為甲光)，其余的光進入薄膜內(nèi)部，其中的一小部分光從薄膜后表面b反射回來，再從前表面折射出(這部分光稱為乙光)，甲、乙這兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉。乙光與甲光相比，要在薄膜中多傳播一小段時間Δt。理論和實踐都證明，能視察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是：Δt的最大值Δtm與Δν的乘積近似等于1，即只有滿意Δtm·Δν≈1才會視察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。若該激光頻率ν＝4.32×1014Hz，它的頻率寬度Δν＝8.0×109Hz。試估算在如圖所示的狀況下，能視察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的薄膜的最大厚度dm。答案(1)30°2.12×108m/s(2)1.15×10解析(1)設(shè)從O點射入薄膜