2020版高考物理总复习第4节光的波动性电磁波相对论练习（含解析）（选修3_4）.docx

第4节光的波动性电磁波相对论1.(2019四川南充模拟)下列说法正确的是(C)A.全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力频率C.高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D.鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小解析:全息照片的拍摄利用了光的干涉现象,故A错误;受迫振动的频率等于驱动力的频率,当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振,故B错误;根据爱因斯坦相对论可知,时间间隔的相对性t=,可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢,故C正确;根据多普勒效应可知,鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大,故D错误.2.一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是(B)A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c解析:根据狭义相对论,沿运动方向的长度缩短,所以地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m,飞船上的观测者测得飞船的长度等于30 cm,选项A错误,B正确;根据光速不变原理,飞船上和地球上的观测者测得的光信号速度都等于c,选项C,D错误.3. 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着我国雷达研究又创新的里程碑,米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内,则对该无线电波的判断正确的是(C)A.米波的频率比厘米波频率高B.和机械波一样须靠介质传播C.同光波一样会发生反射现象D.不可能产生干涉和衍射现象解析:根据f=可知,波长越长的波频率越低,故米波的频率比厘米波的频率低,选项A错误;无线电波不需要介质传播,选项B错误;无线电波同光波一样会发生反射现象,选项C正确;干涉和衍射是波特有的现象,故选项D错误.4.(2019江苏扬州中学检测)(多选)光在科学技术和生产生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是(AD)A.为使拍摄的水面下景物更清晰,可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片,减少反射光的影响B.蚌壳内表面上有一薄层珍珠质,在阳光照射下常会呈现美丽的色彩,这是光的衍射C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析:为使拍摄的水面下景物更清晰,可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片,减少反射光的影响,A正确;蚌壳内表面上有一薄层珍珠质,在阳光照射下常会呈现美丽的色彩,这是光的干涉现象,B错误;在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,C错误;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D正确.5.(多选)关于可见光,下列说法正确的是(AC)A.可见光中的红光比紫光的频率低B.可见光不能在真空中传播C.可见光波长越长,越容易发生明显衍射D.可见光能发生光的干涉和衍射现象,说明光是横波解析:根据可见光中光的频率的排列顺序可知,可见光中的红光比紫光的频率低,故A项正确;可见光属于电磁波,能在真空中传播,故B项错误;可见光波长越长,越容易发生明显衍射,故C项正确;可见光能发生光的干涉和衍射现象,说明光具有波动性;光的偏振现象说明光是一种横波,故D项错误.6.(2017江苏卷,12B)(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟,飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢,下列说法正确的有(AC)A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢解析:相对论告诉我们,运动的钟会变慢,由于飞船上的人观测飞船上的钟是静止的,观测到地球上的钟是运动的,因此飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地面上的钟快,A项正确,B项错误;同样,地球上的人观测到飞船上的钟是运动的,地球上的钟是静止的,因此地球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快,C项正确,D项错误.7.(多选)下列说法中正确的是(CD)A.水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了衍射现象B.雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的C.红色和蓝色的激光在不同介质中传播时波长可能相同D.狭义相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的解析:水中的气泡看上去比较明亮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,选项A错误;均匀变化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,雷达发射的电磁波一定是由周期性变化的电场或周期性变化的磁场产生的,选项B错误;红色和蓝色激光频率不同,在同一种介质中传播时波速不同,波长不同,而红色和蓝色激光在不同介质中传播时波长可能相同,选项C正确;狭义相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,选项D正确.8.(2018四川绵阳一诊)(多选)以下说法正确的是(ABE)A.太阳能的真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的干涉原理B.在受迫振动中,驱动力的频率不一定等于物体的固有频率C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度D.宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时,地球上的人观察到飞船上的时钟变快E.液晶显示器用到了光的偏振解析:太阳能真空玻璃管镀上一层膜,入射光在膜的两个面反射后产生干涉,使反射光强度减弱,增加透射光,这是利用了光的干涉原理,A正确;在受迫振动中,物体振动的频率等于驱动力的频率,与固有频率不一定相等,B正确;拍摄玻璃橱窗内的物品时,由于玻璃表面反射光的干扰,影像会不清楚,如果在镜头前加装一个偏振片就可以减弱反射光的强度,C错误;宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时,根据时间的相对性t=,知地球上的人观察到飞船上的时间间隔变长,时钟变慢,D错误;液晶显示器用到了光的偏振,E正确.9. (2019江苏南通调研)(多选)利用光的干涉,两台相距很远(几千公里)联合动作的射电望远镜观察固定的射电恒星,可以精确测定大陆板块漂移速度.模型可简化为如图所示的双缝干涉,射电恒星看成点光源S,分布在地球上不同大陆的两个望远镜相当于两个狭缝S1,S2,它们收到的光满足相干条件,汇集两望远镜信号的接收器相当于光屏.设某时刻光屏上P点到S1,S2的距离相等,S到S1,S2的距离也相等,当S2向上远离S1时,下列说法正确的有(BC)A.P点接收到的信号先变强B.P点接收到的信号先变弱C.干涉条纹间距发生改变D.干涉条纹间距不变解析:当光程差为波长的整数倍时,振动加强,信号表现为亮纹,当光程差为二分之一波长的奇数倍时,振动减弱,信号表现为暗纹,当S2向上远离S1时,光程差从0变大,所以P点接收到的信号先变弱,B项正确;根据x=,当S2向上远离S1时,d变大,干涉条纹间距x变小,C项正确.10.在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1x2(填“”“=”或“x2.根据题意,条纹间距x= mm=2.1 mm,所以d=3.0010-4 m=0.300 mm.答案:0.30011. (1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,即两列光的相同.如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹.(2)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长=5.8910-7 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距离l=2 m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距.解析:(1)产生稳定干涉图样的条件之一是两束光的频率相同,由一束单色光形成的两个光源频率是相同的.A,B两点为振动加强点,出现亮条纹,C点是波峰与波谷相遇,振动减弱,出现暗条纹.(2)相邻亮条纹的中心间距x=,由题意知,亮条纹的数目n=10,解得L=,代入数据得L=1.17810-2 m.答案:(1)频率C(2)1.17810-2 m12.(2019湖北武汉调研)一枚静止时长30 m的火箭以 0.6c的速度从观察者的身边掠过,火箭上的人测得火箭的长度为m,观察者测得火箭的长度为m.解析:根据相对论原理,火箭上的人测得火箭的长度不变,仍为30 m.观察者测得火箭的长度为l=l0=30 m=24 m.答案:302413. (2019山东临沂模拟)解答下列关于电磁波的问题:(1)在如图(甲)所示振荡电流的图像中,表示电容器充电过程的有;线圈中有最大电流的时刻为;电场能转化为磁场能的过程有.(2)列举下列三种电磁波的一种应用:红外线 紫外线 X射线 (3) 某居住地A位于某山脉的一边,山脉的另一边P处建有一无线电波发射站,如图(乙)所示.该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波,已知无线电波在空气中 的传 播速度都为3108 m/s,求:该中波和微波的波长各是多少?发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的?若两种波的接收 效果不同,请说 明哪一种波的接收效果更好?为什么?解析:(1)电流减小的过程都是充电过程,故充电过程为ab,cd,ef.线圈中有最大电流的时刻为a,c,e.电容器放电时,电场能转化为磁场能,此时应是电流增大的过程,即bc,de.(2)红外线具有热效应,因此应用有红外线探测器、红外线烤箱