2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機械振動與機械波光電磁波與相對論第4講光的波動性電磁波相對論練習(xí)含解析新人教版

PAGE6-第4講光的波動性電磁波相對論一、選擇題(本題共9小題，1～4題為單選，5～9題為多選)1．炎炎夏日，我們在樹下看到茂密的樹葉間有彩色的光環(huán)。下面說法正確的是(A)A．這是衍射現(xiàn)象 B．這是干涉現(xiàn)象C．這是全反射現(xiàn)象 D．這是小孔成像[解析]樹葉間有彩色的光環(huán)，這是太陽光透過樹葉的縫隙形成的衍射現(xiàn)象，故選A。2．(2024·上海楊浦區(qū)月考)下列說法正確的是(C)A．驗鈔機驗鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紅外線的熒光效應(yīng)B．相同條件下，電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是X射線C．利用雷達測動身射微波脈沖及接收到脈沖的時間間隔可以確定雷達和目標(biāo)的距離D．夏天太陽把地面曬得發(fā)熱是因為可見光的熱效應(yīng)在各種電磁波中是最強的[解析]本題考查對電磁波的相識。驗鈔機是利用了紫外線的熒光效應(yīng)，故A錯誤；相同條件下，波長越短越難發(fā)生衍射，電磁波譜中比X射線波長短的還有γ線，故B錯誤；電磁波測距就是利用放射脈沖和接收脈沖的時間間隔來確定的，故C正確；電磁波中熱效應(yīng)最強的是紅外線，故D錯誤。3．(2024·北京人大附中模擬)下列說法中正確的是(C)A．水中的氣泡看上去比較光明是因為有一部分光發(fā)生了薄膜干涉現(xiàn)象B．雷達放射的電磁波是由勻稱改變的電場或磁場產(chǎn)生的C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光D．紅色和藍色的激光在同種介質(zhì)中傳播時波長可能相同[解析]本題考查對光的波動現(xiàn)象的理解。水中的氣泡看上去比較光明是因為光從水中射向氣泡時，有一部分光發(fā)生了全反射現(xiàn)象，故A錯誤；勻稱改變的電場或磁場只能產(chǎn)生恒定的磁場或電場，不能形成電磁波，雷達放射的電磁波是由周期性改變的磁場產(chǎn)生周期性改變的電場，周期性改變的電場產(chǎn)生周期性改變的磁場漸漸向外傳播形成的，故B錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，可在鏡頭前加一個偏振片來減弱櫥窗玻璃表面的反射光，故C正確；紅色和藍色的激光頻率不同，在同一種介質(zhì)中傳播時波速不同，波長不同，故D錯誤。4．(2024·浙江1月選考)如圖所示，單刀雙擲開關(guān)S先打到a端讓電容器充溢電。t＝0時開關(guān)S打到b端，t＝0.02s時LC回路中電容器下極板帶正電荷且電荷量第一次達到最大值。則(C)A．LC回路的周期為0.02sB．LC回路的電流最大時電容器中電場能最大C．t＝1.01s時線圈中磁場能最大D．t＝1.01s時回路中電流沿順時針方向[解析]當(dāng)電容器充溢電后，電容器上極板帶正電，電容器里的電場最強，電場能最大，之后電容器起先放電，當(dāng)電荷釋放完瞬間，LC振蕩電路中電流最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能；自感線圈對電容器反向充電，電流漸漸減弱，電流減小為零時，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能，電容器下極板帶正電，此后電容器起先反向放電，自感線圈對電容器充電，電流減小為零時，電容器上極板帶正電，一個完整的充放電周期結(jié)束。依據(jù)以上分析知T＝0.04s，選項A錯誤；電流最大時，磁場能最大，電場能最小，選項B錯誤；t＝1.01s＝25.25T，即從題目初始狀態(tài)起先，經(jīng)過0.25T，電荷釋放完，電流最大，自感線圈中磁場能最大，選項C正確；依據(jù)以上分析，在0.25T時，回路中的電流沿逆時針方向，選項D錯誤。5．(2024·四川宜賓第四中學(xué)月考)如圖甲、乙所示分別是a、b兩束單色光用同一雙縫干涉裝置進行試驗得到的干涉圖樣，下列關(guān)于a、b兩束單色光的說法正確的是(ADE)A．a(chǎn)、b兩束單色光在真空中的波長滿意λa<λbB．a(chǎn)、b兩束單色光在玻璃中的折射率滿意na<nbC．若該兩束光分別為紅光和紫光，則a光為紅光D．若a、b兩束單色光分別從玻璃射入空氣，則a光的臨界角較小E．若拉大a光照耀時雙縫與屏之間距離，則a光干涉圖樣有可能與b光當(dāng)前形成的干涉圖樣中條紋間距相同[解析]本題考查對雙縫干涉試驗的理解。依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可得，在其他條件不變的狀況下，相干光的波長越長，條紋間距越大，由題圖可知，a光的條紋間距小于b光的條紋間距，所以a光的波長小于b光的波長，A正確；由于a光的波長小于b光的波長，所以a光的頻率大于b光的頻率，a光在玻璃中的折射率大于b光在玻璃中的折射率，B錯誤；若該兩束光分別為紅光和紫光，則b光為紅光，C錯誤；若a、b兩束單色光從玻璃射入空氣，由sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角小于b光的臨界角，D正確；依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，l增大時，Δx也會增大，E正確。6．(2024·河南信陽月考)下列說法正確的是(BCE)A．改變的電場肯定產(chǎn)生改變的磁場，改變的磁場肯定產(chǎn)生改變的電場B．全息照相的拍攝利用了光的干涉原理C．電視機遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號來換頻道的D．在楊氏雙縫干涉試驗中，用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距相等的條紋E．某人在水面上方視察水底同位置放置的紅、黃、綠三盞燈時，看到綠燈距水面最近[解析]本題考查電磁波、全息照相原理等。改變的電場肯定產(chǎn)生磁場，改變的磁場肯定產(chǎn)生電場，勻稱改變的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，勻稱改變的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故A錯誤；全息照相的拍攝依據(jù)激光的相干性好的特點，利用了光的干涉原理，故B正確；電視機遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號來換頻道的，故C正確；用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象而會發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，屏上出現(xiàn)中間寬、兩側(cè)窄，間距越來越大的衍射條紋，故D錯誤；光折射成像時，視深h＝eq\f(H,n)；水底同一深度并列紅、黃、綠三盞燈時，綠光的頻率高，折射率最大，故綠燈視深最淺，故E正確。7．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(ABC)A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B．周期性改變的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C．電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直D．利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消逝[解析]電磁波在真空中的傳播速度為3×1088．(2024·河北張家口月考)關(guān)于光的干涉和衍射，下列說法正確的是(ABD)A．雙縫干涉是兩束相干光相遇時出現(xiàn)的干涉現(xiàn)象，而薄膜干涉是一束光經(jīng)薄膜的前后表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象B．雙縫干涉時，當(dāng)其他條件不變，雙縫間距越小，干涉條紋間距越大，波長越長，干涉條紋間距越大C．照相機鏡頭鍍有增透膜，其作用是讓各種色光都發(fā)生干涉相消，增加透射光D．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，證明白光具有波動性E．雙縫干涉證明光是一種波，薄膜干涉證明光是一種粒子[解析]本題考查對光的波動原理的理解。雙縫干涉是兩束相干光相遇的干涉現(xiàn)象，而薄膜干涉是一束光經(jīng)薄膜的前后表面反射后相互疊加形成的干涉現(xiàn)象，A正確；依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，其他條件不變時，雙縫間距d越小，干涉條紋間距越大，波長λ越長，干涉條紋間距越大，B正確；照相機鏡頭鍍有增透膜，增透膜厚度為綠光在增透膜內(nèi)波長的eq\f(1,4)，各種色光的波長不同，不行能讓各種色光都發(fā)生干涉相消，C錯誤；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，證明白光具有波動性，D正確；光的干涉(雙縫干涉，薄膜干涉)、衍射、偏振是波所具有的特性，都可以證明光是一種波，而光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)證明光具有粒子性，E錯誤。9．(2024·北京通州區(qū)期末)5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱。信任許多人都經(jīng)驗過手機信號不好或不穩(wěn)定的狀況，5G能有效解決信號問題。由于從前的3G、4G等已經(jīng)將大部分通訊頻段占用，留給5G的頻段已經(jīng)很小了。5G采納了比4G更高的頻段，5G網(wǎng)絡(luò)運用的是毫米波，將網(wǎng)絡(luò)通信速度提高百倍以上，但毫米波也有明顯缺陷，穿透實力弱，目前解決的方法是縮減基站體積，在城市各個角落建立類似于路燈的微型基站。綜合上述材料，下列說法中正確的是(ABD)A．5G信號不適合長距離傳輸B．手機信號不好或不穩(wěn)定的狀況有可能因為多普勒效應(yīng)或地面樓房鋼筋結(jié)構(gòu)對信號肯定量的屏蔽C．5G信號比4G信號更簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象D．隨著基站數(shù)量增多并且越來越密集，可以把基站的功率設(shè)計小一些E．5G網(wǎng)絡(luò)信號不行以在真空中傳播[解析]本題借助5G考查光的波動性原理。因為5G信號穿透實力弱，故不適合長距離傳輸，A正確；因為5G信號穿透實力弱，手機信號不好或不穩(wěn)定的狀況有可能因為多普勒效應(yīng)或地面樓房鋼筋結(jié)構(gòu)對信號有肯定的屏蔽作用，B正確；5G采納了比4G更高的頻段，即5G信號比4G信號頻率更高，波長更短，更不簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象，C錯誤；隨著基站數(shù)量增多并且越來越密集，可以把基站功率設(shè)計小一些建立微型基站，D正確；5G網(wǎng)絡(luò)是通過電磁波來傳播信息，電磁波可以在真空中傳播，E錯誤。二、非選擇題10．(2024·山東省試驗中學(xué)模擬)利用如圖甲所示裝置探討雙縫干涉現(xiàn)象，安裝好儀器，調(diào)整光源的位置，使光源發(fā)出的光能平行地進入遮光筒并照亮光屏。放置單縫和雙縫，使縫相互平行，調(diào)整各部件的間距，視察白光的雙縫干涉圖樣。在光源和單縫間放置濾光片，使單一顏色的光通過后視察單色光的雙縫干涉圖樣，用米尺測出雙縫到屏的距離L，用測量頭測出相鄰的兩條亮(或暗)條紋間的距離Δx，換用不同顏色的濾光片，視察干涉圖樣的異同，并求出相應(yīng)的波長。甲(1)關(guān)于該試驗，下列說法正確的是CD。A．增大單縫到雙縫的距離，干涉條紋間距變窄B．將藍色濾光片換成紅色濾光片，干涉條紋間距變窄C．換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄D．去掉濾光片后，將視察到彩色的干涉條紋(2)試驗裝置中分劃板與螺旋測微器相連，第一次分劃板中心刻度線對齊第1條亮紋中心，螺旋測微器讀數(shù)為1.990mm，轉(zhuǎn)動手輪其次次分劃板中心刻度線對齊第10條亮紋中心，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示。已知雙縫的間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖乙中螺旋測微器的示數(shù)是13.870mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為1.320mm，所測光波的波長為6.6×10－乙[解析](1)依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，d為雙縫間距，L為雙縫到屏的距離，增大單縫到雙縫的距離，干涉條紋間距不變，A錯誤；將藍色濾光片換成紅色濾光片，由于紅光的波長比藍光長，干涉條紋間距變寬，B錯誤；換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄，C正確；去掉濾光片后，將視察到彩色的干涉條紋，D正確。(2)依據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知讀數(shù)為13.870mm，第1條亮紋中心與第10條亮紋中心有9個間距，故Δx＝eq\f(13.870－1.990,9)mm＝1.320mm，把數(shù)據(jù)代入＝λ＝eq\f(dΔx,L)求得λ＝6.6×10－7m。11．(2024·江蘇單科)(1)電磁波廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應(yīng)用的醫(yī)用器械有AB。A．殺菌用的紫外燈B．拍胸片的X光機C．治療咽喉炎的超聲波霧化器D．檢查血流狀況的“彩超”機(2)國際宇航聯(lián)合會將2024年度“世界航天獎”授予我國“嫦娥四號”任務(wù)團隊?！版隙鹚奶枴比蝿?wù)創(chuàng)建了多項世界第一。在探月任務(wù)中，“玉兔二號”月球車朝正下方放射一束頻率為f的電磁波，該電磁波分別在月壤層的上、下表面被反射回來，反射波回到“玉兔二號”的時間差為Δt。已知電磁波在月壤層中傳播的波長為λ，求該月壤層的厚度d。[答案](2)eq\f(fλΔt,2)[解析](1)紫外線、X射線均屬于頻率高、能量高的電磁波，故A、B正確；霧化器、“彩超”機屬于超聲波的應(yīng)用，超聲波是機械波，不屬于電磁波，故C、D錯誤。(2)電磁波的傳播速度v＝fλ依據(jù)題意2d＝vΔt解得d＝eq\f(fλΔt,2)。12．如圖所示，在雙縫干涉試驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1、S2的距離之差為2.1×10－6m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉試驗，問P(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7m(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當(dāng)B(3)若讓A光照耀S1，B光照耀S2，試分析光屏上能視察到的現(xiàn)象。[答案](1)暗條紋(2)亮條紋(3)見解析[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＝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從S1和S2到P點的路程差是波長λ1的3.5倍，即eq\f(λ1,2