2023高考物理一轮总复习第十二章振动和波光相对论（选修3-4）第37讲光的波动性电磁波和相对论课时达标

PAGEPAGE2第37讲光的波动性电磁波和相对论[解密考纲]考查光的干预、衍射条件、干预条纹和衍射条纹的区别、干预条纹宽度的计算、电磁波的理解、狭义相对论的简单了解．1．关于生活中遇到的各种波，以下说法正确的选项是(B)A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超〞中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT〞中的X射线波长相同解析：声波也能传递信息，A项错误；通话过程中，之间通过电磁波传递信息，人和之间通过声波传递信息，B项正确；太阳中的可见光传播速度为光速，即为3×108m/s，而超声波的传播速度等于声音在空气中(15℃2．以下说法正确的选项是(B)A．麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性B．红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用C．X射线的穿透本领比γ射线更强D．X射线与γ射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线清楚，不可能重叠解析：麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性．X射线是原子的内层电子受激发而产生的，γ射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的γ射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠．综上所述，A、D选项不正确，B选项与事实一致，C选项与事实相反．所以只有选项B正确．3．验钞机发出的电磁波能使钞票上用于防伪的荧光物质发光，电视机的遥控器用它发出的电磁波来控制电视机．对于它们发出的电磁波，以下判断正确的选项是(D)A．它们发出的都是红外线B．它们发出的都是紫外线C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线解析：激发荧光物质发出荧光的是紫外线，用来控制电视机的遥控器发出的电磁波属于红外线，D项正确．4．太阳外表的温度约为6000K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在可见光波段；人体的温度约为310K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在红外线波段；宇宙空间内的电磁辐射相当于温度为3K的物体发出的，这种辐射称为“3K背景辐射〞．假设要对“3K背景辐射〞进行观测研究，那么应选择的观测波段为(D)A．X射线 B．γ射线C．紫外线 D．无线电波解析：无线电波用于通信、播送及其他信号传输．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究．D项正确．5．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象可能是(C)解析：由相对论知识易得运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变，故C项符合题意．6．(多项选择)电子的电荷量为1.6×10－19C，质量为9.1×10－31kg，一个电子被电压为10A．电子的质量不变B．电子的质量增大C．电子的速度可以到达1.9D．电子的速度不可能到达c解析：电子被电场加速后，根据相对论效应m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2))可知，随电子速度的增大，其质量也增大，故A项错，B项正确；此时不能根据qU＝eq\f(1,2)m0v2求速度，任何物体的速度都不可能超过光速c，故C项错，D项正确．7．(多项选择)某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的选项是(ACD)A．假设狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行B．假设狭缝与线状白炽灯垂直，衍射条纹与狭缝垂直C．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D．衍射条纹的间距与光的波长有关解析：假设狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行且现象明显；衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，狭缝越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大．8．(多项选择)在双缝干预实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干预条纹的间距，该同学可以采用的方法有(AC)A．改用红光作为入射光 B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离 D．增大双缝之间的距离解析：根据条纹间距Δx＝eq\f(l,d)·λ可知：要增大干预条纹的间距，可增大λ，λ红>λ黄，A项正确；λ黄>λ蓝，B项错误；增大到屏的距离l，Δx增大，C项正确；增大双缝间距d，Δx减小，D项错误．9．(多项选择)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干预装置得到各自的干预图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，看Δx甲>Δx乙，那么以下说法正确的选项是(BD)A．甲光能发生偏振现象，乙光那么不能发生B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光解析：偏振现象是横波特有的现象，甲、乙都可以有偏振现象发生，A项错误；由Δx甲>Δx乙和Δx＝eq\f(l,d)λ可知甲光的波长大于乙光，B项正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C项错误；波长短的光频率大，在介质中的传播速度慢，D项正确．10．(多项选择)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如下图的干预实验法，A的上外表是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上外表平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，A均匀膨胀，在B上方观察到B板的亮度发生周期性的变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，那么(BD)A．出现最亮时，B上外表反射光与A上外表反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下外表反射光与A上外表反射光叠加后加强C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加eq\f(λ,4)D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加eq\f(λ,2)解析：出现最亮时，为B的下外表反射光与A上外表的反射光叠加后加强，A项错，B项对；薄膜干预中，当薄膜厚度为光在薄膜中半波长的整数倍，反射光加强，为最亮，因此温度由t1升至t2时，A的高度变化为eq\f(1,2)波长，C项错，D项对．11．在信息技术迅猛开展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．假设激光束不是垂直投射到盘面上，那么光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进方向，如下图．以下相关说法正确的选项是(D)A．图中①光是红光，②光是蓝光B．在光盘的透明介质中，①光比②光传播更快C．假设①光、②光先后通过同一双缝干预装置，前者得到的条纹比后者的宽D．假设①光、②光先后通过同一单缝衍射装置，前者得到的中央亮纹比后者的中央亮纹窄解析：同种介质对蓝光的折射率比对红光的折射率大，故以相同入射角入射时，折射角较小的①是蓝光，折射角较大的②是红光，A项错；根据折射率n＝eq\f(c,v)可知，②光速度较大，B项错；通过同一干预装置，红光的波长大于蓝光的波长，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，红光干预条纹较宽，C项错；通过同一单缝衍射装置，蓝光的中央条纹较窄，D项正确．12．1801年，托马斯·杨用双缝干预实验研究了光波的性质.1834年洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干预的结果(称洛埃利镜实验)．如图为洛埃利镜实验的原理图，S为单色光源，M为平面镜，光源S到平面镜的距离和到屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干预条纹，那么相邻的两条亮纹间距离Δx为(C)A．eq\f(L,a)λ B．eq\f(2L,a)λC．eq\f(L,2a)λ D．eq\f(3L,a)λ解析：由于反射光线过像点，作出光路图，如图，S和S′相当双缝，那么Δx＝eq\f(L,d)λ＝eq\f(L,2a)λ.13．以下所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，那么以下判断错误的选项是(B)A．甲图是薄膜干预的图样，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干预的应用B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑〞C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景〞，上方是蜃景，下方是景物D．丁图是衍射图样，其最明显的特征是条纹间距不等解析：照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干预的应用，A项正确；乙图是小圆盘衍射的图样，不是小孔衍射的图样，B项错误；海面上的下层空气的温度比上层低，那么下层空气的密度比上层要大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大，由于人眼认为光线是沿直线传播的，故上方是蜃景，下方是景物，C项正确；衍射图样最明显的特征是条纹间距不等，D项正确．14．登山运发动在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否那么将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干预的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014kHz，那么他设计的这种“增反膜〞的厚度至少是(C)A．9.25×10－10m B．1.85×10－C．1.24×10－10m D．6.18×10－解析：为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个外表反射出来形成的光叠加后加强，那么光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)因此，薄膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的eq\f(1,2).紫外线在真空中的波长是λ＝eq\f(c,ν)＝3.7×10－10m，在膜中的波长是λ′＝eq\f(λ,n)＝2.47×10－10m，故膜的厚度至少是1.24×10－10m.15．如下图，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观测到钟的面积为S′.那么S和S′的大小关系是A．(填写选项前的字母)A．S>S′ B．S＝S′ C．S<S′ D．无法判断16．如下图，当用激光照