新高考人教物理一轮作业第十四章第4讲光的波动性电磁波和相对论

[A组基础题组]一、单项选择题1．(2021·贵州铜仁二模)下列关于光学常识的描述中说法正确的是()A．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象B．泊松亮斑支持了光的波动说C．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象D．偏振光可以是横波，也可以是纵波解析：光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，泊松亮斑支持了光的波动说，雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的薄膜干涉现象，选项A、C错误，B正确；偏振光一定是横波，选项D错误。答案：B2．下列说法正确的是()A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B．两列波相遇时，在重叠的区域里，质点的位移等于两波单独传播时引起的位移的大小之和C．小明跑步离开小方时，听到小方喊她的声音比平时的音调低D．光的偏振现象说明光是纵波解析：电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，与电磁波的频率无关，故A错误；两列波相遇时，在重叠的区域里，质点的位移等于两波单独传播时引起的位移的矢量之和，故B错误；根据多普勒效应可知小明跑步离开小方时，听到小方喊她的声音比平时的音调低，故C正确；光的偏振现象是横波特有的特征，故D错误。答案：C3．测温是防控新冠肺炎的重要环节。在公共场所常用测温枪为出入人员测温，测温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将测温枪靠近皮肤表面，修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温，下列说法正确的是()A．测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒B．红外线是波长比紫外线长的电磁波C．红外线的穿透能力很强，接受红外线照射是会伤害身体的D．红外线的频率大于X光的频率解析：测温枪利用的红外线不可用于杀菌消毒，紫外线可用于杀菌消毒，选项A错误；红外线是波长比紫外线长的电磁波，选项B正确；红外线的穿透能力很弱，接受红外线照射是不会伤害身体的，选项C错误；红外线的频率小于X光的频率，红外线的波长大于X光的波长，选项D错误。答案：B4．关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()A．单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D．照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽解析：单缝的作用是获得一束细光，故A错误；双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源，B正确；屏上出现暗条纹处距两缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C错误；单色光的频率越高，波长越短，根据Δx＝eq\f(l,d)λ，知相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D错误。答案：B5．下列说法中正确的是()A．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的衍射现象B．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传播C．一辆列车静止时的长度为L，当它以接近光速的速度v通过路边一电线杆时，地面上的人测得列车通过电线杆的时间小于eq\f(L,v)D．在平直公路上一辆警车鸣着笛匀速驶过一站在路边的观察者，警车发出的笛声频率恒定，观察者听到的笛声频率先逐渐变小，后逐渐变大解析：用标准平面检查光学平面的平整程度，利用了光的干涉现象，故A错误；电磁波可以在介质中传播，所以可以通过电缆、光缆进行有线传播，也可以不需要介质进行传播，即无线传播，故B错误；根据尺缩效应，地面上人测得列车长度小于L，所以列车通过电线杆的时间小于eq\f(L,v)，C正确；平直公路上一辆警车鸣着笛匀速驶过一站在路边的观察者，当警车靠近观察者的时候，距离越来越近，听到的鸣笛声的频率将变大，当警车远离他而去时，距离越来越远，观察者听到的鸣笛声的频率将变小，故D错误。答案：C二、多项选择题6．关于光的干涉、衍射及偏振，下列说法正确的是()A．电子表的液晶显示应用了光的偏振原理B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射C．光的衍射现象表明“光沿直线传播”只是近似的规律D．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，屏上出现等间距的条纹，若遮住其中一条狭缝，屏上只能出现一条条纹解析：液晶显示是利用了光的偏振现象，故A正确；光波从空气进入水中后，光的传播速度减小，波长减小，所以更不容易发生衍射，故B错误；光的衍射现象表明“光沿直线传播”只是近似的规律，故C正确；用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽、两侧窄的衍射条纹，故D错误。答案：AC7．下列说法正确的是()A．观看3D电影《复仇者联盟4》时，所佩戴的眼镜利用了光的衍射知识B．上网时用的Wifi信号属于无线电波C．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变D．分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更宽解析：3D电影《复仇者联盟4》在放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜是利用了光的偏振原理，故选项A错误；上网时用的Wifi信号属于无线电波，故选项B正确；红光由空气进入水中，频率不变，则颜色不变，根据v＝eq\f(c,n)知波速变小，根据λ＝eq\f(v,f)知波长变短，故选项C错误；分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，黄光的波长较大，根据条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ知黄光干涉条纹的间距较宽，故选项D正确。答案：BD8.下列说法正确的是()A．狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是不同的，光速与光源、观察者间的相对运动有关B．电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距D．如图所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角解析：根据狭义相对论中光速不变原理知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源观察者间的相对运动无关，故A错误；红外线的波长比X射线的波长长，故B错误；红光的波长比紫光的波长长，所以在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距，故C正确；由几何分析可知a光束对应的折射率大，而全反射临界角正弦值与折射率成反比，所以a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，故D正确。答案：CD[B组能力题组]9．(多选)(2021·天津12区县重点学校联考)如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到平行玻璃砖的上表面(玻璃砖上下表面足够大、对a、b两种光的折射率均大于1.5)，直线OO′与玻璃砖上表面垂直且与其交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，经玻璃上表面折射后两束光相交于图中的P点，下列说法正确的是()A．a光光子的能量大于b光光子的能量B．若a光能使某种金属发生光电效应，则b光一定能使该金属发生光电效应C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小D．只要入射角相同，a光在玻璃砖中传播的时间始终小于b光在玻璃砖中传播的时间解析：由图可知，玻璃对a光的偏折能力小于b光，故na<nb，频率νa<νb，光子能量E＝hν，故a光光子的能量小于b光光子的能量，A错误。由于两束光频率νa<νb，故a光能使该金属发生光电效应，则b光一定也能使该金属发生光电效应，故B正确。由条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，由于频率νa<νb，波长λa>λb，故a光的条纹间距比b光大，C错误。由于na<nb，光在玻璃砖中的传播速度va>vb，所以a光在玻璃砖中传播的时间始终小于b光在玻璃砖中传播的时间，故D正确。答案：BD10．a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样如图所示，则()A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大解析：由图可知a光的干涉条纹间距小于b光的，根据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，则根据n＝eq\f(c,v)可知，在同种介质中传播时a光的传播速度较小，选项A错误；根据sinC＝eq\f(1,n)可知，从同种介质中射入真空，a光发生全反射的临界角小，选项B错误；发生光电效应时饱和光电流与入射光的强度有关，故无法比较饱和光电流的大小，选项C错误；a光的频率较高，若两光均由氢原子能级跃迁产生，则产生a光的能级能量差大，选项D正确。答案：D11．(多选)下列说法正确的是()A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的解析：甲图中a束光折射角大，折射率小，根据v＝eq\f(c,n)，a束光在水珠中的传播速度大，选项A正确；乙图中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i<90°，bb′面的入射角就小于临界角，不会发生全反射，选项B错误；丙图中，根据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，选项C正确；丁图中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，选项D错误。答案：AC12．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。(1)偏振片A的作用是________________________。(2)偏振现象证明了光是一种________。(3)以下说法中正确的是________。A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α解析：(1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。(2)偏振现象证明了光是一种横波。(3)因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O。当在A、B间加上糖溶液时，由于糖溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度。若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，故选项A、C、D正确。答案：(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD13．在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________。(2)换用两缝间距离更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间距离不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________。(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)解析：(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。(2)根据Δx＝eq\f(l,d)λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。答案：(1)A(2)变宽变窄14．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm，若分别用频率为f1＝×1014Hz和f2＝×1014Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？解析：如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一P点的路程差Δr＝S2S2′，当Δr等于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰或波谷，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现亮条纹；当Δr等于单色光半个