2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)58 光的波動性 電磁波 相對論（含解析）

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1、 作業(yè)58　光的波動性 電磁波 相對論　 　　　　　　　　　　　 6 一、選擇題 1．(2019年蚌埠質(zhì)檢)(多選)英國物理學(xué)家托馬斯·楊巧妙地解決了相干光源問題，第一次在實驗室觀察到了光的干涉現(xiàn)象．圖58－1為實驗裝置簡圖，M為豎直線狀光源，N和O均為有狹縫的遮光屏，P為像屏．現(xiàn)有四種刻有不同狹縫的遮光屏，實驗時正確的選擇是(　　) 圖58－1 A．N應(yīng)選用遮光屏 1　　　　B．N應(yīng)選用遮光屏 3 C．O應(yīng)選用遮光屏 2 D．O應(yīng)選用遮光屏 4 解析：先通過單縫發(fā)生單縫衍射，再通過雙縫，才能形成相干光發(fā)生雙縫干涉，再根據(jù)像屏P上條紋分布可知，N應(yīng)選用遮光

2、屏 1，O應(yīng)選用遮光屏 2，故A、C正確，B、D錯誤． 答案：AC 2．關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法中不正確的是(　　) A．均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 B．電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且都與波的傳播方向垂直 C．電磁波和機械波一樣依賴于介質(zhì)傳播 D．只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能產(chǎn)生電磁波 解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場在它的周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，A正確；因電磁波中每一處的電場強度和磁感應(yīng)強度總是互相垂直的，且與波的傳播方向垂直，電磁波是橫波，B正確；電磁波可以在真空中傳播，C錯誤；只要空間中某個區(qū)域有振蕩的電場或

3、磁場，就在周期性變化的電場周圍產(chǎn)生同周期變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產(chǎn)生同周期變化的電場，這樣由近及遠傳播，形成了電磁波，D正確． 圖58－2 答案：C 3．慣性系S中有一邊長為l的正方形(如圖58－2所示)，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是(　　) 解析：由l＝l0得，正方形沿x軸方向的長度變短(沿y軸方向尺寸不受影響)，所以選項C正確． 答案：C 4．(多選)在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上的P點的距離之差Δx＝0.6 μm，分別用頻率為f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點出現(xiàn)明、暗條

4、紋的情況是(　　) A．用頻率f1的單色光照射時，出現(xiàn)明條紋 B．用頻率f2的單色光照射時，出現(xiàn)暗條紋 C．用頻率f2的單色光照射時，出現(xiàn)明條紋 D．用頻率f1的單色光照射時，出現(xiàn)暗條紋 解析：頻率為f1對應(yīng)的波長為λ1＝＝m＝6×10－7 m，頻率為f2對應(yīng)的波長為λ2＝＝m＝4×10－7 m，n1＝＝＝2，可見用頻率f1的單色光照射時，雙縫到光屏的距離之差是半波長的偶數(shù)倍，即波長的整數(shù)倍，會出現(xiàn)明條紋，所以A項正確，D錯誤；n2＝＝＝3，可見用頻率f2的單色光照射時，雙縫到光屏上P點的距離之差是半波長的奇數(shù)倍，會出現(xiàn)暗條紋，所以B正確，C錯誤． 答案：AB 5．(2019年綿

5、陽模擬)下列說法正確的是(　　) A．水面上的油膜在太陽光照射下呈現(xiàn)彩色，是光的干涉現(xiàn)象 B．紫外線可殺菌消毒是因為它有較強的熱效應(yīng) C．紅光和黃光分別通過同一雙縫干涉裝置，紅光形成的相鄰亮條紋間距小 D．觀察者向頻率一定的靜止聲源靠近時，接收到聲波的頻率與聲源頻率相同 解析：水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的薄膜干涉現(xiàn)象，故A正確；紫外線具有殺菌作用，不是因為紫外線有較強的熱效應(yīng)，故B錯誤；紅光和黃光分別通過同一雙縫干涉裝置，根據(jù)公式Δx＝λ可知，波長比較長的紅光形成的相鄰亮條紋間距大，故C錯誤；觀察者向靜止的聲源靠近時，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，且觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，故D錯誤． 答

6、案：A 6．(2019年洛陽檢測)(多選)下列說法正確的是(　　) A．用光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息，這是利用了光的全反射原理 B．紫外線比紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 C．經(jīng)過同一雙縫所得的干涉條紋，紅光比綠光條紋寬度大 D．光的色散現(xiàn)象都是由于光的干涉現(xiàn)象引起的 E．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波 解析：光導(dǎo)纖維束傳輸圖象和信息，這是利用了光的全反射原理，故A正確；紫外線的波長比紅外線短，不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B錯誤；同一雙縫所得的干涉條紋，因紅光的波長比綠光長，則干涉條紋寬度大，故C正確；色散現(xiàn)象可以由光的干涉或折射現(xiàn)象引起，故D錯誤；偏振是橫波的特有現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說明光是一種

7、橫波，故E正確． 答案：ACE 7．(多選)如圖58－3甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是(　　) 圖58－3 A．干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 B．干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 C．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的 D．干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的 E．若使用半徑小一些的凸薄透鏡，則干涉條紋的間距要變小 解析：由于在凸

8、透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面，故A正確，B錯誤；由于凸透鏡的下表面是圓弧面，所以形成的薄膜厚度不是均勻變化的，形成不等間距的干涉條紋，故C正確，D錯誤；若使用半徑小一些的凸薄透鏡，則空氣薄膜上的厚度變化更快，則形成的干涉條紋的間距要變小，故E正確． 答案：ACE 8．(2019年六安一中模擬)(多選)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 B．用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象 C．用透明的標準平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)

9、象 D．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄 解析：光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，故A正確；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光發(fā)生折射而形成的色散現(xiàn)象，故B錯誤；檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象，故C錯誤；綠光的波長比紅光的短，干涉條紋的間距與波長成正比，因此僅將入射光由紅光改為綠光，則干涉條紋間距變窄，故D正確． 答案：AD 9．關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是(　　) 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．

10、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 E．探測海底深度時用的聲吶是電磁波 解析：聲波、電磁波都能傳遞能量和信息，A項錯誤；在手機通話過程中，既涉及電磁波又涉及聲波，B項正確；可見光屬于電磁波，“B超”中的超聲波是聲波，波速不同，C項錯誤；紅外線波長較X射線波長長，故D項錯誤；探測海底深度時用的聲吶是聲波，故E項錯誤． 答案：B 10．(2019年成都模擬)(多選)對于公式m＝，下列說法中正確的是(　　) A．公式中的m0是物體以速度v運動時的質(zhì)量 B．當物體運動速度為v0時，物體的質(zhì)量m>m0，即物體的質(zhì)量改變了，故經(jīng)典力學(xué)不適用 C．當物體以較小的速度運動時，

11、質(zhì)量變化十分微弱，經(jīng)典力學(xué)理論仍然適用 D．通常由于物體的速度太小，質(zhì)量的變化不能被我們感覺到，在分析地球上物體的運動時，不必考慮質(zhì)量變化 解析：公式中的m0是物體靜止時的質(zhì)量，A錯誤；在v遠小于光速時，質(zhì)量的變化不明顯，經(jīng)典力學(xué)依然成立，B錯誤，C、D正確． 答案：CD 11．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是(　　) A．X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變 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．紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射 D．在電磁波譜中，最容易發(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

12、 解析：X射線的頻率比較大，對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，選項A正確；根據(jù)電磁波譜的排列順序可知：γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，選項B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，而波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，因此紫光比紫外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，無線電波最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項C、D錯誤；無線電波廣泛應(yīng)用于通信、廣播和天體研究中，選項E正確． 答案：ABE 12．(2019年南充模擬)下列說法正確的是(　　) A．全息照片的拍攝利用了光的衍射原理 B．只有發(fā)生共振時，受迫振動的頻率才等于驅(qū)動力頻率 C．高速飛離地

13、球的飛船中的宇航員認為地球上的時鐘變慢 D．鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比減小 解析：全息照相利用了激光的頻率單一，相干性好的特點，利用了光的干涉現(xiàn)象，故A錯誤；受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，當驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時發(fā)生共振，故B錯誤；根據(jù)愛因斯坦相對論可知，時間間隔的相對性：t＝，可知高速飛離地球的飛船中的宇航員認為地球上的時鐘變慢，故C正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，鳴笛汽車駛近路人的過程中，路人聽到的聲波頻率與該波源的頻率相比增大，故D錯誤． 答案：C 二、非選擇題 13．20世紀80年代初，科學(xué)家發(fā)明了硅太陽能電池．如果在太空設(shè)立太陽能衛(wèi)

14、星電站，可24小時發(fā)電，且不受晝夜氣溫的影響，利用微波——電能轉(zhuǎn)換裝置，將電能轉(zhuǎn)換成微波向地面發(fā)送．飛機通過微波區(qū)不會發(fā)生意外，但微波對飛鳥是致命的，可在地面站附近裝上保護網(wǎng)或驅(qū)逐音響，不讓飛鳥通過．預(yù)計在21世紀初地球上空將升起衛(wèi)星電站． (1)太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換為(　　) A．光能——微波 B．光能——內(nèi)能 C．光能——電能 D．電能——微波 (2)微波是指(　　) A．超聲波 B．次聲波 C．電磁波 D．機械波 (3)飛機外殼對微波的什么作用使飛機安然無恙(　　) A．反射 B．吸收 C．干涉 D．衍射 解析：(1)硅太陽能電池，顧名思義就是把光

15、能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，在航天及生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，所以C項正確． (2)微波屬于電磁波，可以在真空中傳播，而超聲波、次聲波都屬于機械波，傳播必須依靠介質(zhì)，所以選項C正確． (3)微波的波長短，不易形成干涉及發(fā)生明顯的衍射，反射特別顯著，與可見光類似，也稱為直線波，故選項A正確． 答案：(1)C　(2)C　(3)A 14．(2019年成都模擬)如圖58－4所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1和S2距離之差為2.1×10－6 m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？ 圖58－4 (1)已知A光在折射率為

16、n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7 m； (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7 m，當B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)； (3)若用A光照射時，把其中一條縫遮住，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象． 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＝＝得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m 根據(jù)路程差Δx＝2.1×10－6 m 所以N1＝＝＝3.5 由此可知，從S1和S2到P點的路程差Δx是A光波長λ1的3.5倍，所以P點為暗條紋． (2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝得 n＝＝ 由此可知，B光在空氣中波長λ3為 λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m 所以N2＝＝＝4 可見，用B光作光源，P點為亮條紋． (3)光屏上仍出現(xiàn)明、暗相間的條紋，但中央條紋最寬最亮，兩邊條紋變窄變暗． 答案：(1)暗條紋　(2)亮條紋　(3)見解析 7