高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 振動(dòng)和波 光 相對(duì)論 課時(shí)達(dá)標(biāo)40 光的波動(dòng)性電磁波和相對(duì)論

高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 振動(dòng)和波 光 相對(duì)論 課時(shí)達(dá)標(biāo)40 光的波動(dòng)性電磁波和相對(duì)論 [解密考綱]考查光的干涉、衍射條件、干涉條紋和衍射條紋的區(qū)別、干涉條紋寬度的計(jì)算、電磁波的理解、狹義相對(duì)論的簡(jiǎn)單了解． 1．關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說(shuō)法正確的是(　B　) A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息 B．手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波 C．太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D．遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT”中的X射線波長(zhǎng)相同 解析　聲波也能傳遞信息，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；手機(jī)通話過(guò)程中，手機(jī)之間通過(guò)電磁波傳遞信息，人和手機(jī)之間通過(guò)聲波傳遞信息，選項(xiàng)B正確；太陽(yáng)中的可見(jiàn)光傳播速度為光速，即為3×108 m/s，而超聲波的傳播速度等于聲音在空氣中(15 ℃下)的傳播速度，即為340 m/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；紅外線的頻率小于X射線的頻率，故紅外線的波長(zhǎng)大于X射線的波長(zhǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．下列說(shuō)法正確的是(　B　) A．麥克斯韋證明了光的電磁說(shuō)的正確性 B．紅外線的顯著作用是熱作用，紫外線最顯著的作用是化學(xué)作用 C．X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強(qiáng) D．X射線與γ射線的產(chǎn)生機(jī)理不同，因此它們的頻率范圍界線分明，不可能重疊 解析　麥克斯韋提出了光的電磁說(shuō)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說(shuō)的正確性．X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的，γ射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，產(chǎn)生機(jī)理確實(shí)不同，但X射線和γ射線都有一個(gè)較大的頻率范圍，較高頻率的X射線與較低頻率的γ射線產(chǎn)生了重疊，其他相鄰電磁波間也存在重疊．綜上所述，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B與事實(shí)一致，選項(xiàng)C與事實(shí)相反．所以只有選項(xiàng)B正確． 3．驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的電磁波能使鈔票上用于防偽的熒光物質(zhì)發(fā)光，電視機(jī)的遙控器用它發(fā)出的電磁波來(lái)控制電視機(jī)．對(duì)于它們發(fā)出的電磁波，下列判斷正確的是(　D　) A．它們發(fā)出的都是紅外線 B．它們發(fā)出的都是紫外線 C．驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紅外線，遙控器發(fā)出的是紫外線 D．驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線，遙控器發(fā)出的是紅外線 解析　激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出熒光的是紫外線，用來(lái)控制電視機(jī)的遙控器發(fā)出的電磁波屬于紅外線，選項(xiàng)D正確． 4．太陽(yáng)表面的溫度約為6 000 K，所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在可見(jiàn)光波段；人體的溫度約為310 K，所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在紅外線波段；宇宙空間內(nèi)的電磁輻射相當(dāng)于溫度為3 K的物體發(fā)出的，這種輻射稱(chēng)為“3 K背景輻射”．若要對(duì)“3 K背景輻射”進(jìn)行觀測(cè)研究，則應(yīng)選擇的觀測(cè)波段為(　D　) A．X射線 B．γ射線 C．紫外線 D．無(wú)線電波 解析　無(wú)線電波用于通信、廣播及其他信號(hào)傳輸．天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無(wú)線電波，進(jìn)行天體物理研究．選項(xiàng)D正確． 5．慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)得該正方形的圖象可能是(　C　) 解析　由相對(duì)論知識(shí)易得運(yùn)動(dòng)方向上的邊長(zhǎng)變短，垂直運(yùn)動(dòng)方向的邊長(zhǎng)不變，故選項(xiàng)C正確． 6．(多選)電子的電荷量為1.6×10－19 C，質(zhì)量為9.1×10－31 kg，一個(gè)電子被電壓為106 V的電場(chǎng)加速后，關(guān)于該電子的質(zhì)量和速度，以下說(shuō)法正確的是(　BD　) A．電子的質(zhì)量不變 B．電子的質(zhì)量增大 C．電子的速度可以達(dá)到1.9c D．電子的速度不可能達(dá)到c 解析　電子被電場(chǎng)加速后，根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)m＝可知，隨電子速度的增大，其質(zhì)量也增大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；此時(shí)不能根據(jù)qU＝m0v2求速度，任何物體的速度都不可能超過(guò)光速c，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 7．(多選)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)，你認(rèn)為正確的是(　ACD　) A．若狹縫與線狀白熾燈平行，衍射條紋與狹縫平行 B．若狹縫與線狀白熾燈垂直，衍射條紋與狹縫垂直 C．衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān) D．衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān) 解析　若狹縫與線狀白熾燈平行，衍射條紋與狹縫平行且現(xiàn)象明顯；衍射條紋的疏密程度與縫寬有關(guān)，狹縫越小，條紋越疏；條紋間距與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，間距越大． 8．(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用黃光作為入射光．為了增大干涉條紋的間距，該同學(xué)可以采用的方法有(　AC　) A．改用紅光作為入射光 B．改用藍(lán)光作為入射光 C．增大雙縫到屏的距離 D．增大雙縫之間的距離 解析　根據(jù)條紋間距Δx＝λ可知要增大干涉條紋的間距，可增大λ，λ紅>λ黃，選項(xiàng)A正確；λ黃>λ藍(lán)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；增大到屏的距離l，Δx增大，選項(xiàng)C正確；增大雙縫間距d，Δx減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 9．(多選)甲、乙兩單色光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離為Δx，且Δx甲>Δx乙，則下列說(shuō)法正確的是(　BD　) A．甲光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生 B．真空中甲光的波長(zhǎng)一定大于乙光的波長(zhǎng) C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D．在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光 解析　偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，甲、乙都可以有偏振現(xiàn)象發(fā)生，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由Δx甲>Δx乙和Δx＝λ可知甲光的波長(zhǎng)大于乙光，選項(xiàng)B正確；光子能量取決于光子的頻率，而光子頻率與波長(zhǎng)成反比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)短的光頻率大，在介質(zhì)中的傳播速度慢，選項(xiàng)D正確． 10．(多選)在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個(gè)透明的平行板B，B與A上表面平行，在它們間形成一個(gè)厚度均勻的空氣膜．現(xiàn)在用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射，同時(shí)對(duì)A緩慢加熱，A均勻膨脹，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性的變化．當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮，則(　BD　) A．出現(xiàn)最亮?xí)r，B上表面反射光與A上表面反射光疊加后加強(qiáng) B．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后加強(qiáng) C．溫度從t1升至t2過(guò)程中，A的高度增加 D．溫度從t1升至t2過(guò)程中，A的高度增加 解析　出現(xiàn)最亮?xí)r，為B的下表面反射光與A上表面的反射光疊加后加強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；薄膜干涉中，當(dāng)薄膜厚度為光在薄膜中半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，反射光加強(qiáng)，為最亮，因此溫度由t1升至t2時(shí)，A的高度變化為波長(zhǎng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 11．在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤(pán)是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介．光盤(pán)上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的．若激光束不是垂直投射到盤(pán)面上，則光線在通過(guò)透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)方向，如圖所示．下列相關(guān)說(shuō)法正確的是(　D　) A．圖中①光是紅光，②光是藍(lán)光 B．在光盤(pán)的透明介質(zhì)中，①光比②光傳播更快 C．若①光、②光先后通過(guò)同一雙縫干涉裝置，前者得到的條紋比后者的寬 D．若①光、②光先后通過(guò)同一單縫衍射裝置，前者得到的中央亮紋比后者的中央亮紋窄 解析　同種介質(zhì)對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大，故以相同入射角入射時(shí)，折射角較小的①是藍(lán)光，折射角較大的②是紅光，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)折射率n＝可知，②光速度較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；通過(guò)同一干涉裝置，紅光的波長(zhǎng)大于藍(lán)光的波長(zhǎng)，由Δx＝λ可知，紅光干涉條紋較寬，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；通過(guò)同一單縫衍射裝置，藍(lán)光的中央條紋較窄，選項(xiàng)D正確． 12．1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì).1834年洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱(chēng)洛埃利鏡實(shí)驗(yàn))．如圖為洛埃利鏡實(shí)驗(yàn)的原理圖，S為單色光源，M為平面鏡，光源S到平面鏡的距離和到屏的垂直距離分別為a和L，光的波長(zhǎng)為λ，在光屏上形成干涉條紋．則相鄰的兩條亮紋間距離Δx為(　C　) A．λ B．λ C．λ D．λ 解析　由于反射光線過(guò)像點(diǎn)，作出光路圖，如圖，S和S′相當(dāng)雙縫，其間距離d＝2a，而光源s到光屏的距離可看作雙孔屏到像屏距離L，根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間距離公式，則Δx＝λ＝λ.故選項(xiàng)C正確． 13．下列所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖大都來(lái)源于課本，則下列判斷錯(cuò)誤的是(　B　) A．甲圖是薄膜干涉的圖樣，照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干涉的應(yīng)用 B．乙圖是小孔衍射的圖樣，也被稱(chēng)為“泊松亮斑” C．丙圖是在平靜無(wú)風(fēng)的海面上出現(xiàn)的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物 D．丁圖是衍射圖樣，其最明顯的特征是條紋間距不等 解析　照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干涉的應(yīng)用，選項(xiàng)A正確；乙圖是小圓盤(pán)衍射的圖樣，不是小孔衍射的圖樣，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；海面上的下層空氣的溫度比上層低，則下層空氣的密度比上層要大，故下層空氣的折射率比上層空氣的折射率要大，由于人眼認(rèn)為光線是沿直線傳播的，故上方是蜃景，下方是景物，選項(xiàng)C正確；衍射圖樣最明顯的特征是條紋間距不等，選項(xiàng)D正確． 14．登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力，有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡．他選用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外線的頻率ν＝8.1×1014 Hz，那么他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是(　C　) A．9.25×10－8 m B．1.85×10－7 m C．1.24×10－7 m D．6.18×10－8 m 解析　為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射出來(lái)形成的光疊加后加強(qiáng)，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長(zhǎng)λ′的整數(shù)倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2…)因此，薄膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的.紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ＝＝3.7×10－7 m，在膜中的波長(zhǎng)是λ′＝＝2.47×10－7 m，故膜的厚度至少是1.24×10－7 m． 15．如圖所示，豎直墻上掛著一面時(shí)鐘，地面上的靜止的觀察者A觀測(cè)到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)到鐘的面積為S′.則S和S′的大小關(guān)系是__A__.(選填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母) A．S>S′ B．S＝S′ C．S<S′ D．無(wú)法判斷 16．如圖所示，當(dāng)用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤(pán)時(shí)，在圓盤(pán)后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑．這是光的__衍射__(選填“干涉”“衍射”或“直線傳播”)現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)支持了光的__波動(dòng)說(shuō)__.(選填“波動(dòng)說(shuō)”“微粒說(shuō)”或“光子說(shuō)”) 解析　當(dāng)用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤(pán)時(shí)，在圓盤(pán)后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個(gè)亮斑，亮斑的周?chē)敲靼迪嚅g的環(huán)狀衍射條紋，這就是泊松亮斑，是激光繞過(guò)不透光的圓盤(pán)發(fā)生衍射形成的．泊松最初做本實(shí)驗(yàn)的目的是推翻光的波動(dòng)性，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻證明了光的波動(dòng)性．