高考物理大一輪復習 第十四章 振動和波 光 相對論 課時達標40 光的波動性電磁波和相對論

高考物理大一輪復習 第十四章 振動和波 光 相對論 課時達標40 光的波動性電磁波和相對論 [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、干涉條紋寬度的計算、電磁波的理解、狹義相對論的簡單了解． 1．關于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是(　B　) A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息 B．手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波 C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同 解析　聲波也能傳遞信息，選項A錯誤；手機通話過程中，手機之間通過電磁波傳遞信息，人和手機之間通過聲波傳遞信息，選項B正確；太陽中的可見光傳播速度為光速，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C錯誤；紅外線的頻率小于X射線的頻率，故紅外線的波長大于X射線的波長，選項D錯誤． 2．下列說法正確的是(　B　) A．麥克斯韋證明了光的電磁說的正確性 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作用 C．X射線的穿透本領比γ射線更強 D．X射線與γ射線的產(chǎn)生機理不同，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，赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性．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)生機理確實不同，但X射線和γ射線都有一個較大的頻率范圍，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A、D錯誤，選項B與事實一致，選項C與事實相反．所以只有選項B正確． 3．驗鈔機發(fā)出的電磁波能使鈔票上用于防偽的熒光物質(zhì)發(fā)光，電視機的遙控器用它發(fā)出的電磁波來控制電視機．對于它們發(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．驗鈔機發(fā)出的是紅外線，遙控器發(fā)出的是紫外線 D．驗鈔機發(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，用來控制電視機的遙控器發(fā)出的電磁波屬于紅外線，選項D正確． 4．太陽表面的溫度約為6 000 K，所輻射的電磁波中輻射強度最大的在可見光波段；人體的溫度約為310 K，所輻射的電磁波中輻射強度最大的在紅外線波段；宇宙空間內(nèi)的電磁輻射相當于溫度為3 K的物體發(fā)出的，這種輻射稱為“3 K背景輻射”．若要對“3 K背景輻射”進行觀測研究，則應選擇的觀測波段為(　D　) A．X射線 B．γ射線 C．紫外線 D．無線電波 解析　無線電波用于通信、廣播及其他信號傳輸．天文學家用射電望遠鏡接收天體輻射的無線電波，進行天體物理研究．選項D正確． 5．慣性系S中有一邊長為l的正方形，從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測得該正方形的圖象可能是(　C　) 解析　由相對論知識易得運動方向上的邊長變短，垂直運動方向的邊長不變，故選項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，一個電子被電壓為106 V的電場加速后，關于該電子的質(zhì)量和速度，以下說法正確的是(　BD　) A．電子的質(zhì)量不變 B．電子的質(zhì)量增大 C．電子的速度可以達到1.9c D．電子的速度不可能達到c 解析　電子被電場加速后，根據(jù)相對論效應m＝可知，隨電子速度的增大，其質(zhì)量也增大，故選項A錯誤，選項B正確；此時不能根據(jù)qU＝m0v2求速度，任何物體的速度都不可能超過光速c，故選項C錯誤，D正確． 7．(多選)某同學以線狀白熾燈為光源，利用游標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，你認為正確的是(　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 D．衍射條紋的間距與光的波長有關 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，狹縫越小，條紋越疏；條紋間距與波長有關，波長越長，間距越大． 8．(多選)在雙縫干涉實驗中，某同學用黃光作為入射光．為了增大干涉條紋的間距，該同學可以采用的方法有(　AC　) A．改用紅光作為入射光 B．改用藍光作為入射光 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A正確；λ黃>λ藍，選項B錯誤；增大到屏的距離l，Δx增大，選項C正確；增大雙縫間距d，Δx減小，選項D錯誤． 9．(多選)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，設相鄰兩個亮條紋的中心距離為Δx，且Δx甲>Δx乙，則下列說法正確的是(　BD　) A．甲光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生 B．真空中甲光的波長一定大于乙光的波長 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A錯誤；由Δx甲>Δx乙和Δx＝λ可知甲光的波長大于乙光，選項B正確；光子能量取決于光子的頻率，而光子頻率與波長成反比，選項C錯誤；波長短的光頻率大，在介質(zhì)中的傳播速度慢，選項D正確． 10．(多選)在研究材料A的熱膨脹特性時，可采用如圖所示的干涉實驗法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個透明的平行板B，B與A上表面平行，在它們間形成一個厚度均勻的空氣膜．現(xiàn)在用波長為λ的單色光垂直照射，同時對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．當溫度為t1時最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當溫度升到t2時，亮度再一次回到最亮，則(　BD　) A．出現(xiàn)最亮時，B上表面反射光與A上表面反射光疊加后加強 B．出現(xiàn)最亮時，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后加強 C．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加 D．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加 解析　出現(xiàn)最亮時，為B的下表面反射光與A上表面的反射光疊加后加強，選項A錯誤，選項B正確；薄膜干涉中，當薄膜厚度為光在薄膜中半波長的整數(shù)倍，反射光加強，為最亮，因此溫度由t1升至t2時，A的高度變化為波長，選項C錯誤，D正確． 11．在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光盤是存儲信息的一種重要媒介．光盤上的信息通常是通過激光束來讀取的．若激光束不是垂直投射到盤面上，則光線在通過透明介質(zhì)層時會發(fā)生偏折而改變行進方向，如圖所示．下列相關說法正確的是(　D　) A．圖中①光是紅光，②光是藍光 B．在光盤的透明介質(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)對藍光的折射率比對紅光的折射率大，故以相同入射角入射時，折射角較小的①是藍光，折射角較大的②是紅光，選項A錯誤；根據(jù)折射率n＝可知，②光速度較大，選項B錯誤；通過同一干涉裝置，紅光的波長大于藍光的波長，由Δx＝λ可知，紅光干涉條紋較寬，選項C錯誤；通過同一單縫衍射裝置，藍光的中央條紋較窄，選項D正確． 12．1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì).1834年洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃利鏡實驗)．如圖為洛埃利鏡實驗的原理圖，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　由于反射光線過像點，作出光路圖，如圖，S和S′相當雙縫，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C正確． 13．下列所示的圖片、示意圖或?qū)嶒炑b置圖大都來源于課本，則下列判斷錯誤的是(　B　) A．甲圖是薄膜干涉的圖樣，照相機、望遠鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干涉的應用 B．乙圖是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑” C．丙圖是在平靜無風的海面上出現(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、望遠鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干涉的應用，選項A正確；乙圖是小圓盤衍射的圖樣，不是小孔衍射的圖樣，選項B錯誤；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，由于人眼認為光線是沿直線傳播的，故上方是蜃景，下方是景物，選項C正確；衍射圖樣最明顯的特征是條紋間距不等，選項D正確． 14．登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損傷視力，有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡．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，那么他設計的這種“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　為了減少進入眼睛的紫外線，應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射出來形成的光疊加后加強，則光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長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的.紫外線在真空中的波長是λ＝＝3.7×10－7 m，在膜中的波長是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鐘，地面上的靜止的觀察者A觀測到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運動，觀測到鐘的面積為S′.則S和S′的大小關系是__A__.(選填寫選項前的字母) A．S>S′ B．S＝S′ C．S<S′ D．無法判斷 16．如圖所示，當用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤時，在圓盤后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個亮斑．這是光的__衍射__(選填“干涉”“衍射”或“直線傳播”)現(xiàn)象，這一實驗支持了光的__波動說__.(選填“波動說”“微粒說”或“光子說”) 解析　當用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤時，在圓盤后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個亮斑，亮斑的周圍是明暗相間的環(huán)狀衍射條紋，這就是泊松亮斑，是激光繞過不透光的圓盤發(fā)生衍射形成的．泊松最初做本實驗的目的是推翻光的波動性，而實驗結(jié)果卻證明了光的波動性．