高考物理大一轮复习 第十四章 振动和波 光 相对论 课时达标40 光的波动性电磁波和相对论试题

课时达标第40讲光的波动性电磁波和相对论[解密考纲]考查光的干涉、衍射条件、干涉条纹和衍射条纹的区别、干涉条纹宽度的计算、电磁波的理解、狭义相对论的简单了解．1．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(B)A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析声波也能传递信息，选项A错误；手机通话过程中，手机之间通过电磁波传递信息，人和手机之间通过声波传递信息，选项B正确；太阳中的可见光传播速度为光速，即为3×108m/s，而超声波的传播速度等于声音在空气中(15℃2．下列说法正确的是(B)A．麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性B．红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用C．X射线的穿透本领比γ射线更强D．X射线与γ射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线分明，不可能重叠解析麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性．X射线是原子的内层电子受激发而产生的，γ射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的γ射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠．综上所述，选项A、D错误，选项B与事实一致，选项C与事实相反．所以只有选项B正确．3．验钞机发出的电磁波能使钞票上用于防伪的荧光物质发光，电视机的遥控器用它发出的电磁波来控制电视机．对于它们发出的电磁波，下列判断正确的是(D)A．它们发出的都是红外线B．它们发出的都是紫外线C．验钞机发出的是红外线，遥控器发出的是紫外线D．验钞机发出的是紫外线，遥控器发出的是红外线解析激发荧光物质发出荧光的是紫外线，用来控制电视机的遥控器发出的电磁波属于红外线，选项D正确．4．太阳表面的温度约为6000K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在可见光波段；人体的温度约为310K，所辐射的电磁波中辐射强度最大的在红外线波段；宇宙空间内的电磁辐射相当于温度为3K的物体发出的，这种辐射称为“3K背景辐射”．若要对“3K背景辐射”进行观测研究，则应选择的观测波段为(D)A．X射线 B．γ射线C．紫外线 D．无线电波解析无线电波用于通信、广播及其他信号传输．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究．选项D正确．5．惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象可能是(C)解析由相对论知识易得运动方向上的边长变短，垂直运动方向的边长不变，故选项C正确．6．(多选)电子的电荷量为1.6×10－19C，质量为9.1×10－31kg，一个电子被电压为106V的电场加速后，关于该电子的质量和速度，以下说法正确的是(A．电子的质量不变 B．电子的质量增大C．电子的速度可以达到1.9c D．电子的速度不可能达到解析电子被电场加速后，根据相对论效应m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2))可知，随电子速度的增大，其质量也增大，故选项A错误，选项B正确；此时不能根据qU＝eq\f(1,2)m0v2求速度，任何物体的速度都不可能超过光速c，故选项C错误，D正确．7．(多选)某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是(ACD)A．若狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行B．若狭缝与线状白炽灯垂直，衍射条纹与狭缝垂直C．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D．衍射条纹的间距与光的波长有关解析若狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行且现象明显；衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，狭缝越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大．8．(多选)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有(AC)A．改用红光作为入射光 B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离 D．增大双缝之间的距离解析根据条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ可知要增大干涉条纹的间距，可增大λ，λ红>λ黄，选项A正确；λ黄>λ蓝，选项B错误；增大到屏的距离l，Δx增大，选项C正确；增大双缝间距d，Δx减小，选项D错误．9．(多选)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，且Δx甲>Δx乙，则下列说法正确的是(BD)A．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光解析偏振现象是横波特有的现象，甲、乙都可以有偏振现象发生，选项A错误；由Δx甲>Δx乙和Δx＝eq\f(l,d)λ可知甲光的波长大于乙光，选项B正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，选项C错误；波长短的光频率大，在介质中的传播速度慢，选项D正确．10．(多选)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，A均匀膨胀，在B上方观察到B板的亮度发生周期性的变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则(BD)A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加eq\f(λ,4)D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加eq\f(λ,2)解析出现最亮时，为B的下表面反射光与A上表面的反射光叠加后加强，选项A错误，选项B正确；薄膜干涉中，当薄膜厚度为光在薄膜中半波长的整数倍，反射光加强，为最亮，因此温度由t1升至t2时，A的高度变化为eq\f(1,2)波长，选项C错误，D正确．11．在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．若激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进方向，如图所示．下列相关说法正确的是(D)A．图中①光是红光，②光是蓝光B．在光盘的透明介质中，①光比②光传播更快C．若①光、②光先后通过同一双缝干涉装置，前者得到的条纹比后者的宽D．若①光、②光先后通过同一单缝衍射装置，前者得到的中央亮纹比后者的中央亮纹窄解析同种介质对蓝光的折射率比对红光的折射率大，故以相同入射角入射时，折射角较小的①是蓝光，折射角较大的②是红光，选项A错误；根据折射率n＝eq\f(c,v)可知，②光速度较大，选项B错误；通过同一干涉装置，红光的波长大于蓝光的波长，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，红光干涉条纹较宽，选项C错误；通过同一单缝衍射装置，蓝光的中央条纹较窄，选项D正确．12．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃利镜实验)．如图为洛埃利镜实验的原理图，S为单色光源，M为平面镜，光源S到平面镜的距离和到屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹．则相邻的两条亮纹间距离Δx为(C)A．eq\f(L,a)λ B．eq\f(2L,a)λC．eq\f(L,2a)λ D．eq\f(3L,a)λ解析由于反射光线过像点，作出光路图，如图，S和S′相当双缝，其间距离d＝2a，而光源s到光屏的距离可看作双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间距离公式，则Δx＝eq\f(L,d)λ＝eq\f(L,2a)λ.故选项C正确．13．下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断错误的是(B)A．甲图是薄膜干涉的图样，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物D．丁图是衍射图样，其最明显的特征是条纹间距不等解析照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用，选项A正确；乙图是小圆盘衍射的图样，不是小孔衍射的图样，选项B错误；海面上的下层空气的温度比上层低，则下层空气的密度比上层要大，故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大，由于人眼认为光线是沿直线传播的，故上方是蜃景，下方是景物，选项C正确；衍射图样最明显的特征是条纹间距不等，选项D正确．14．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是(C)A．9.25×10－8m B．1.85×10－C．1.24×10－7m D．6.18×10－解析为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2…)因此，薄膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的eq\f(1,2).紫外线在真空中的波长是λ＝eq\f(c,ν)＝3.7×10－7m，在膜中的波长是λ′＝eq\f(λ,n)＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.24×10－7m．15．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上的静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，观测到钟的面积为S′.则S和S′的大小关系是__A__.(选填写选项前的字母)A．S>S′ B．S＝S′C．S<S′ D．无法判断16．如图所示，当用激光照射直径小于激光束