2020版高考物理（江苏专用版）新攻略总复习练习：第十三章 第4讲　光的波动性　电磁波　相对论简介

1、第4讲光的波动性电磁波相对论简介一、单项选择题1.(2018苏锡常镇四市调研)关于下列四幅图的说法,正确的是()A.图甲中C摆开始振动后,A、B、D三个摆中B摆的振幅最大B.图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样,这两列水波的频率一定相同C.图丙是两种光现象图案,上方为光的干涉条纹、下方为光的衍射条纹D.图丁中飞快行驶的火车车厢中央发出一闪光,地面上的人认为光同时到达前后壁答案BC图甲中C摆开始振动后,因A摆的摆长与C摆的相等,发生共振,则A、B、D三个摆中A摆的振幅最大,故选项A错误;产生干涉的一个必要条件是两列波的频率必须相同,图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样,这两列水波的频率一定相同,

2、故选项B正确;图丙的两种光现象图案,上方图案条纹等间距,为光的干涉条纹,下方图案中央条纹最宽,越往两侧越狭窄,为光的衍射条纹,故选项C正确;图丁中飞快行驶的火车车厢中央发出一闪光,地面上的人认为地面是一个惯性系,光向前向后传播的速度相等,向前传播的路程长些,到达前壁的时刻晚些,故选项D错误。2.(2018扬州期末)下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.电磁波和机械波都只能在介质中传播C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同答案C干涉和衍射是波特有的性质,电磁波也可以发生衍射现象,故选项A错误;电磁波可

3、以在真空中传播,故选项B错误;波源和观察者相互靠近或远离时,导致接收到的频率变化,用此可以判断遥远天体相对于地球的运动速度,选项C正确;根据光速不变原理,知在不同惯性系中,光在真空中的传播速度大小相等,故选项D错误。3.以下说法中正确的是()A.光的偏振现象说明光是一种纵波B.相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关C.麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光变为红光,则条纹间距变宽答案D光的偏振现象说明光是一种横波,选项A错误;相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关,选项B错误;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验验证了电磁波的存在,选项C错误;

4、在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光变为红光,由于红光波长大于绿光波长,由条纹间距公式x=Ld可知,条纹间距变宽,选项D正确。4.(2018盐城期末)下列色散现象是通过干涉产生的是()A.在阳光下观察肥皂泡呈现彩色B.一束太阳光通过三棱镜在墙壁上呈现彩色光斑C.两块玻璃砖叠放在一起,玻璃砖上表面出现彩色条纹D.将两支铅笔并排放置,其直缝与日光灯平行,通过直缝看到彩色条纹答案A阳光下肥皂泡上的彩色条纹,属于薄膜干涉现象,故A项正确;太阳光通过三棱镜产生彩色条纹,是由于光发生了色散,属于光的折射现象,故B项错误;两块玻璃砖叠放在一起,玻璃砖上表面出现彩色条纹,是由于不同的色光的折射率不同,以相

5、同的入射角入射时,折射角不同,与光通过三棱镜的情况相似,属于光的折射现象,故C项错误;对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹,属于光的衍射现象,而之所以看到彩色条纹,是由于不同的色光波长不同发生叠加造成的,故D项错误。5.(2019运河中学月考)2016年,科学家利用激光干涉方法探测到由于引力波引起的干涉条纹的变化,这是引力波存在的直接证据。关于激光,下列说法中正确的是()A.激光是自然界中某种物质直接发光产生的,不是偏振光B.激光相干性好,任何两束激光都能发生干涉C.用激光照射不透明挡板上小圆孔时,光屏上能观测到等间距的光环D.激光全息照片是利用光的干涉记录下物体三维图像的信息答案D

6、激光是偏振光,A项错误;频率相同、相位差恒定的两束激光才能发生干涉,B项错误;小圆孔衍射观测到的是间距不等的光环,C项错误;全息照相利用光的干涉原理,D项正确。二、多项选择题6.下列说法中正确的是()A.红外线、紫外线、伦琴射线和射线在真空中传播的速度都一样,均为3108 m/sB.红外线应用在遥感技术中,是利用它穿透本领强的特性C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用答案ACD不同波长的电磁波在真空中的传播速度均为3108 m/s;红外线在遥感技术中用到了它的衍射现象;紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度;利用紫外线的荧光效应可以制成

7、日光灯。由此可知A、C、D正确。7.(2018南京三模)下列说法正确的是()A.共享单车是“新四大发明”之一,手机和互联网、互联网和单车之间都是通过红外线传递信息的B.我国新型隐形战机J-20由于使用了吸收雷达电磁波的材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,因此很难被发现C.发生沙尘暴时能见度只有几十米,天空变黄发暗,这是由于发生沙尘暴时只有波长较长的一部分光才能到达地面D.当声源相对于观察者运动时,观察者听到的声音的音调一定变高答案BC手机是通过电磁波传递信息的,选项A错误;我国新型隐形战机J-20由于使用了吸收雷达电磁波的材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,因此很难被发现,选项

8、B正确;波长较短的光容易被障碍物挡住,不能到达地面,波长较长的光更容易发生衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面,选项C正确;当声源相对于观察者运动,靠近时,观察者听到的声音的音调变高,远离时音调变低,选项D错误。三、非选择题8.(2018江苏六市一调)地球与月球相距为L0,若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球,地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球,在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球,则t1(选填“”“=”或“”“=”或“解析根据相对论长度公式:L=L01-vc2,可知,飞船驾驶员观测到地球、月球间距离小于地面上人观测的距离,即Lt2。9.(2018徐州模拟)(1)(多选)下

9、列说法正确的有。A.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性B.相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关C.声波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小D.在光的双缝干涉实验中,若只将入射光由绿光改为紫光,则条纹间距变窄(2)如图所示,一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得:地面上一只光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁,则火车上的人测得此闪光先到达(选填“前壁”或“后壁”),这两束闪光的传播速度(选填“相等”或“不相等”)。答案(1)AD(2)前壁相等解析(1)全息照片的拍摄利用了光的干涉原理,而激光具有相干性好的特点,激光全息照相正是利用了激光的这一特性,选项A正确

10、;相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态有关,选项B错误;声波频率的大小取决于波源,选项C错误;在光的双缝干涉实验中,若只将入射光由绿光改为紫光,因为紫光波长短,所以条纹间距变窄,选项D正确。(2)地面上的人以地面为参考系,光向前、向后传播的速度相等,光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁,向前传播的路程与向后传播的路程相同,由于火车向前运动,所以开始时光源到火车的前壁的距离小;车厢中的人认为,车厢是个惯性系,光向前、向后传播的速度相等,光源到火车的前壁的距离小,闪光先到达前壁。10.(2018如皋调研)(1)下列说法正确的是()A.建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射B.麦克斯韦第一次用实验证

11、实了电磁波的存在C.由空气进入水中,电磁波波长变短,声波波长变长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(2)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,(选填“a”或“b”)光为偏振光。人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则以SP为轴将B转过(选填“90”或“180”)后,在P处将看到光亮。答案(1)C(2)b90解析(1)建筑外装涂膜玻璃应用了光的薄膜干涉,不是光的全反射,故选项A错误;赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故选项B错误;电磁波由空气进入水中传播时,频率不变,波速变小,由公式v=f知电磁波的波长变短;声波由空气进入水中,波速变大,频率不变,波

12、长变长,故选项C正确;声源向观察者靠近时,产生多普勒效应,观察者接收到的声波频率大于声源的频率,故选项D错误。(2)由题意可知,人眼在P处看不到光亮,是因为偏振片A与偏振片B的透振方向相互垂直,a光是自然光,经过偏振片后,b光是偏振光;由上述分析可知,以SP为轴将B转过180后,偏振片B的透振方向仍然与偏振片A的透振方向相互垂直,在P处仍然不能看到光亮;当以SP为轴将B转过90后,两个偏振片的方向平行,在P处将能看到光亮。11.(2018如皋综合)(1)(多选)下列说法中正确的是()A.被拍打的篮球上下运动不是简谐运动B.受迫振动的物体总以它的固有频率振动C.当观察者和波源间存在相对运动时一定

13、能观察到多普勒效应D.在高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢(2)1971年,屠呦呦等获得了青蒿乙醚提取物结晶,研究人员通过X射线衍射分析确定了青蒿素的结构。X射线衍射是研究物质微观结构最常用的方法,用于分析的X射线波长在0.050.25 nm之间,因为X射线的波长(选填“远大于”“接近”或“远小于”)晶体内部原子间的距离,所以衍射现象明显。分析在照相底片上得到的衍射图样,便可确定晶体结构。X射线是(选填“纵波”或“横波”)。(3)如图所示,有一四棱镜ABCD,B=C=90,D=75。某同学想测量其折射率,他用激光笔从BC面上的P点射入一束激光,从Q点射出时与AD面的夹角为30,Q点到BC

14、面垂线的垂足为E,P、Q两点到E点的距离分别为a、3a,已知真空中光速为c。求:该棱镜材料的折射率n;激光从P点传播到Q点所需的时间t。答案(1)AD(2)接近横波(3)626ac解析(1)根据质点做简谐运动的条件可知,做简谐运动的条件是回复力为F=-kx,被拍打的篮球上下运动显然不是简谐运动,故选项A正确;做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率相等,与物体的固有频率无关,故选项B错误;当观察者和波源间存在相对运动时,不一定能观察到多普勒效应,如观察者绕波源做匀速圆周运动,故选项C错误;根据相对论的两个基本假设,在高速运行的航天器上看地球上的时间进程变慢,故选项D正确。(2)能发生明显的衍射

15、现象的条件是:孔或障碍物的尺寸比波长小或者相差不多。当X射线透过晶体内部原子间隙时,发生了明显的衍射现象,说明X射线波长应接近晶体内部原子间的距离;X射线是一种横波。(3)由题意,根据QEBC,QE=3PE,得PQE=30由几何关系可知,激光在AD面上的入射角i=45,折射角r=60,由折射定律得n=sinrsini=62。激光在棱镜中传播速度v=cn激光从P点传播到Q点所需的时间t=2av解得t=6ac12.(2017江苏单科,12B)(1)(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。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(2)野生大象群也有自己的“语言”。研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音,发现以2倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的2倍时,播出声波的(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍,声波传播速度(选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P点。取球体的折射率为2,且D=2R。求光线的会聚