2025版高考物理一轮复习第十三章机械振动与机械波光电磁波与相对论第4讲光的波动性电磁波相对论练习含解析新人教版

PAGE6-第4讲光的波动性电磁波相对论一、选择题(本题共9小题，1～4题为单选，5～9题为多选)1．炎炎夏日，我们在树下看到茂密的树叶间有彩色的光环。下面说法正确的是(A)A．这是衍射现象 B．这是干涉现象C．这是全反射现象 D．这是小孔成像[解析]树叶间有彩色的光环，这是太阳光透过树叶的缝隙形成的衍射现象，故选A。2．(2024·上海杨浦区月考)下列说法正确的是(C)A．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应B．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线C．利用雷达测动身射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的[解析]本题考查对电磁波的相识。验钞机是利用了紫外线的荧光效应，故A错误；相同条件下，波长越短越难发生衍射，电磁波谱中比X射线波长短的还有γ线，故B错误；电磁波测距就是利用放射脉冲和接收脉冲的时间间隔来确定的，故C正确；电磁波中热效应最强的是红外线，故D错误。3．(2024·北京人大附中模拟)下列说法中正确的是(C)A．水中的气泡看上去比较光明是因为有一部分光发生了薄膜干涉现象B．雷达放射的电磁波是由匀称改变的电场或磁场产生的C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光D．红色和蓝色的激光在同种介质中传播时波长可能相同[解析]本题考查对光的波动现象的理解。水中的气泡看上去比较光明是因为光从水中射向气泡时，有一部分光发生了全反射现象，故A错误；匀称改变的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不能形成电磁波，雷达放射的电磁波是由周期性改变的磁场产生周期性改变的电场，周期性改变的电场产生周期性改变的磁场渐渐向外传播形成的，故B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，故C正确；红色和蓝色的激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，故D错误。4．(2024·浙江1月选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充溢电。t＝0时开关S打到b端，t＝0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则(C)A．LC回路的周期为0.02sB．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C．t＝1.01s时线圈中磁场能最大D．t＝1.01s时回路中电流沿顺时针方向[解析]当电容器充溢电后，电容器上极板带正电，电容器里的电场最强，电场能最大，之后电容器起先放电，当电荷释放完瞬间，LC振荡电路中电流最大，电场能全部转化为磁场能；自感线圈对电容器反向充电，电流渐渐减弱，电流减小为零时，磁场能全部转化为电场能，电容器下极板带正电，此后电容器起先反向放电，自感线圈对电容器充电，电流减小为零时，电容器上极板带正电，一个完整的充放电周期结束。依据以上分析知T＝0.04s，选项A错误；电流最大时，磁场能最大，电场能最小，选项B错误；t＝1.01s＝25.25T，即从题目初始状态起先，经过0.25T，电荷释放完，电流最大，自感线圈中磁场能最大，选项C正确；依据以上分析，在0.25T时，回路中的电流沿逆时针方向，选项D错误。5．(2024·四川宜宾第四中学月考)如图甲、乙所示分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行试验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是(ADE)A．a、b两束单色光在真空中的波长满意λa<λbB．a、b两束单色光在玻璃中的折射率满意na<nbC．若该两束光分别为红光和紫光，则a光为红光D．若a、b两束单色光分别从玻璃射入空气，则a光的临界角较小E．若拉大a光照耀时双缝与屏之间距离，则a光干涉图样有可能与b光当前形成的干涉图样中条纹间距相同[解析]本题考查对双缝干涉试验的理解。依据Δx＝eq\f(L,d)λ可得，在其他条件不变的状况下，相干光的波长越长，条纹间距越大，由题图可知，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，所以a光的波长小于b光的波长，A正确；由于a光的波长小于b光的波长，所以a光的频率大于b光的频率，a光在玻璃中的折射率大于b光在玻璃中的折射率，B错误；若该两束光分别为红光和紫光，则b光为红光，C错误；若a、b两束单色光从玻璃射入空气，由sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的临界角小于b光的临界角，D正确；依据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，l增大时，Δx也会增大，E正确。6．(2024·河南信阳月考)下列说法正确的是(BCE)A．改变的电场肯定产生改变的磁场，改变的磁场肯定产生改变的电场B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理C．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的D．在杨氏双缝干涉试验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹E．某人在水面上方视察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到绿灯距水面最近[解析]本题考查电磁波、全息照相原理等。改变的电场肯定产生磁场，改变的磁场肯定产生电场，匀称改变的电场产生稳定的磁场，匀称改变的磁场产生稳定的电场，故A错误；全息照相的拍摄依据激光的相干性好的特点，利用了光的干涉原理，故B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的，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，间距越来越大的衍射条纹，故D错误；光折射成像时，视深h＝eq\f(H,n)；水底同一深度并列红、黄、绿三盏灯时，绿光的频率高，折射率最大，故绿灯视深最浅，故E正确。7．关于电磁波，下列说法正确的是(ABC)A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．周期性改变的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．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、光缆传输E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消逝[解析]电磁波在真空中的传播速度为3×1088．(2024·河北张家口月考)关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是(ABD)A．双缝干涉是两束相干光相遇时出现的干涉现象，而薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后相互叠加形成的干涉现象B．双缝干涉时，当其他条件不变，双缝间距越小，干涉条纹间距越大，波长越长，干涉条纹间距越大C．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增加透射光D．泊松亮斑是光的衍射现象，证明白光具有波动性E．双缝干涉证明光是一种波，薄膜干涉证明光是一种粒子[解析]本题考查对光的波动原理的理解。双缝干涉是两束相干光相遇的干涉现象，而薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后相互叠加形成的干涉现象，A正确；依据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，其他条件不变时，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，波长λ越长，干涉条纹间距越大，B正确；照相机镜头镀有增透膜，增透膜厚度为绿光在增透膜内波长的eq\f(1,4)，各种色光的波长不同，不行能让各种色光都发生干涉相消，C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，证明白光具有波动性，D正确；光的干涉(双缝干涉，薄膜干涉)、衍射、偏振是波所具有的特性，都可以证明光是一种波，而光电效应和康普顿效应证明光具有粒子性，E错误。9．(2024·北京通州区期末)5G是“第五代移动通信技术”的简称。信任许多人都经验过手机信号不好或不稳定的状况，5G能有效解决信号问题。由于从前的3G、4G等已经将大部分通讯频段占用，留给5G的频段已经很小了。5G采纳了比4G更高的频段，5G网络运用的是毫米波，将网络通信速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透实力弱，目前解决的方法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。综合上述材料，下列说法中正确的是(ABD)A．5G信号不适合长距离传输B．手机信号不好或不稳定的状况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号肯定量的屏蔽C．5G信号比4G信号更简单发生衍射现象D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些E．5G网络信号不行以在真空中传播[解析]本题借助5G考查光的波动性原理。因为5G信号穿透实力弱，故不适合长距离传输，A正确；因为5G信号穿透实力弱，手机信号不好或不稳定的状况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号有肯定的屏蔽作用，B正确；5G采纳了比4G更高的频段，即5G信号比4G信号频率更高，波长更短，更不简单发生衍射现象，C错误；随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站功率设计小一些建立微型基站，D正确；5G网络是通过电磁波来传播信息，电磁波可以在真空中传播，E错误。二、非选择题10．(2024·山东省试验中学模拟)利用如图甲所示装置探讨双缝干涉现象，安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，视察白光的双缝干涉图样。在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后视察单色光的双缝干涉图样，用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻的两条亮(或暗)条纹间的距离Δx，换用不同颜色的滤光片，视察干涉图样的异同，并求出相应的波长。甲(1)关于该试验，下列说法正确的是CD。A．增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距变窄B．将蓝色滤光片换成红色滤光片，干涉条纹间距变窄C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄D．去掉滤光片后，将视察到彩色的干涉条纹(2)试验装置中分划板与螺旋测微器相连，第一次分划板中心刻度线对齐第1条亮纹中心，螺旋测微器读数为1.990mm，转动手轮其次次分划板中心刻度线对齐第10条亮纹中心，螺旋测微器的示数如图乙所示。已知双缝的间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图乙中螺旋测微器的示数是13.870mm，求得相邻亮纹的间距Δx为1.320mm，所测光波的波长为6.6×10－乙[解析](1)依据Δx＝eq\f(L,d)λ，d为双缝间距，L为双缝到屏的距离，增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变，A错误；将蓝色滤光片换成红色滤光片，由于红光的波长比蓝光长，干涉条纹间距变宽，B错误；换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，C正确；去掉滤光片后，将视察到彩色的干涉条纹，D正确。(2)依据螺旋测微器的读数规则可知读数为13.870mm，第1条亮纹中心与第10条亮纹中心有9个间距，故Δx＝eq\f(13.870－1.990,9)mm＝1.320mm，把数据代入＝λ＝eq\f(dΔx,L)求得λ＝6.6×10－7m。11．(2024·江苏单科)(1)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有AB。A．杀菌用的紫外灯B．拍胸片的X光机C．治疗咽喉炎的超声波雾化器D．检查血流状况的“彩超”机(2)国际宇航联合会将2024年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创建了多项世界第一。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方放射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ，求该月壤层的厚度d。[答案](2)eq\f(fλΔt,2)[解析](1)紫外线、X射线均属于频率高、能量高的电磁波，故A、B正确；雾化器、“彩超”机属于超声波的应用，超声波是机械波，不属于电磁波，故C、D错误。(2)电磁波的传播速度v＝fλ依据题意2d＝vΔt解得d＝eq\f(fλΔt,2)。12．如图所示，在双缝干涉试验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2的距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉试验，问P(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B(3)若让A光照耀S1，B光照耀S2，试分析光屏上能视察到的现象。[答案](1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析[解析](1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m。路程差Δr＝2.1×10－6所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，即eq\f(λ1,2