2023高考物理一輪總復(fù)習(xí)第十二章振動(dòng)和波光相對(duì)論（選修3-4）第37講光的波動(dòng)性電磁波和相對(duì)論課時(shí)達(dá)標(biāo)

PAGEPAGE2第37講光的波動(dòng)性電磁波和相對(duì)論[解密考綱]考查光的干預(yù)、衍射條件、干預(yù)條紋和衍射條紋的區(qū)別、干預(yù)條紋寬度的計(jì)算、電磁波的理解、狹義相對(duì)論的簡(jiǎn)單了解．1．關(guān)于生活中遇到的各種波，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(B)A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B．在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光和醫(yī)院“B超〞中的超聲波傳播速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)和醫(yī)院“CT〞中的X射線波長(zhǎng)相同解析：聲波也能傳遞信息，A項(xiàng)錯(cuò)誤；通話過(guò)程中，之間通過(guò)電磁波傳遞信息，人和之間通過(guò)聲波傳遞信息，B項(xiàng)正確；太陽(yáng)中的可見(jiàn)光傳播速度為光速，即為3×108m/s，而超聲波的傳播速度等于聲音在空氣中(15℃2．以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(B)A．麥克斯韋證明了光的電磁說(shuō)的正確性B．紅外線的顯著作用是熱作用，紫外線最顯著的作用是化學(xué)作用C．X射線的穿透本領(lǐng)比γ射線更強(qiáng)D．X射線與γ射線的產(chǎn)生機(jī)理不同，因此它們的頻率范圍界線清楚，不可能重疊解析：麥克斯韋提出了光的電磁說(shuō)，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說(shuō)的正確性．X射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的，γ射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，產(chǎn)生機(jī)理確實(shí)不同，但X射線和γ射線都有一個(gè)較大的頻率范圍，較高頻率的X射線與較低頻率的γ射線產(chǎn)生了重疊，其他相鄰電磁波間也存在重疊．綜上所述，A、D選項(xiàng)不正確，B選項(xiàng)與事實(shí)一致，C選項(xiàng)與事實(shí)相反．所以只有選項(xiàng)B正確．3．驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的電磁波能使鈔票上用于防偽的熒光物質(zhì)發(fā)光，電視機(jī)的遙控器用它發(fā)出的電磁波來(lái)控制電視機(jī)．對(duì)于它們發(fā)出的電磁波，以下判斷正確的選項(xiàng)是(D)A．它們發(fā)出的都是紅外線B．它們發(fā)出的都是紫外線C．驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紅外線，遙控器發(fā)出的是紫外線D．驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線，遙控器發(fā)出的是紅外線解析：激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)出熒光的是紫外線，用來(lái)控制電視機(jī)的遙控器發(fā)出的電磁波屬于紅外線，D項(xiàng)正確．4．太陽(yáng)外表的溫度約為6000K，所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在可見(jiàn)光波段；人體的溫度約為310K，所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在紅外線波段；宇宙空間內(nèi)的電磁輻射相當(dāng)于溫度為3K的物體發(fā)出的，這種輻射稱(chēng)為“3K背景輻射〞．假設(shè)要對(duì)“3K背景輻射〞進(jìn)行觀測(cè)研究，那么應(yīng)選擇的觀測(cè)波段為(D)A．X射線 B．γ射線C．紫外線 D．無(wú)線電波解析：無(wú)線電波用于通信、播送及其他信號(hào)傳輸．天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡接收天體輻射的無(wú)線電波，進(jìn)行天體物理研究．D項(xiàng)正確．5．慣性系S中有一邊長(zhǎng)為l的正方形，從相對(duì)S系沿x方向以接近光速勻速飛行的飛行器上測(cè)得該正方形的圖象可能是(C)解析：由相對(duì)論知識(shí)易得運(yùn)動(dòng)方向上的邊長(zhǎng)變短，垂直運(yùn)動(dòng)方向的邊長(zhǎng)不變，故C項(xiàng)符合題意．6．(多項(xiàng)選擇)電子的電荷量為1.6×10－19C，質(zhì)量為9.1×10－31kg，一個(gè)電子被電壓為10A．電子的質(zhì)量不變B．電子的質(zhì)量增大C．電子的速度可以到達(dá)1.9D．電子的速度不可能到達(dá)c解析：電子被電場(chǎng)加速后，根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)m＝eq\f(m0,\r(1－\f(v,c)2))可知，隨電子速度的增大，其質(zhì)量也增大，故A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)正確；此時(shí)不能根據(jù)qU＝eq\f(1,2)m0v2求速度，任何物體的速度都不可能超過(guò)光速c，故C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確．7．(多項(xiàng)選擇)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)，你認(rèn)為正確的選項(xiàng)是(ACD)A．假設(shè)狹縫與線狀白熾燈平行，衍射條紋與狹縫平行B．假設(shè)狹縫與線狀白熾燈垂直，衍射條紋與狹縫垂直C．衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關(guān)D．衍射條紋的間距與光的波長(zhǎng)有關(guān)解析：假設(shè)狹縫與線狀白熾燈平行，衍射條紋與狹縫平行且現(xiàn)象明顯；衍射條紋的疏密程度與縫寬有關(guān)，狹縫越小，條紋越疏；條紋間距與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，間距越大．8．(多項(xiàng)選擇)在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用黃光作為入射光．為了增大干預(yù)條紋的間距，該同學(xué)可以采用的方法有(AC)A．改用紅光作為入射光 B．改用藍(lán)光作為入射光C．增大雙縫到屏的距離 D．增大雙縫之間的距離解析：根據(jù)條紋間距Δx＝eq\f(l,d)·λ可知：要增大干預(yù)條紋的間距，可增大λ，λ紅>λ黃，A項(xiàng)正確；λ黃>λ藍(lán)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；增大到屏的距離l，Δx增大，C項(xiàng)正確；增大雙縫間距d，Δx減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．9．(多項(xiàng)選擇)甲、乙兩單色光分別通過(guò)同一雙縫干預(yù)裝置得到各自的干預(yù)圖樣，設(shè)相鄰兩個(gè)亮條紋的中心距離為Δx，看Δx甲>Δx乙，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(BD)A．甲光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，乙光那么不能發(fā)生B．真空中甲光的波長(zhǎng)一定大于乙光的波長(zhǎng)C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光解析：偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象，甲、乙都可以有偏振現(xiàn)象發(fā)生，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由Δx甲>Δx乙和Δx＝eq\f(l,d)λ可知甲光的波長(zhǎng)大于乙光，B項(xiàng)正確；光子能量取決于光子的頻率，而光子頻率與波長(zhǎng)成反比，C項(xiàng)錯(cuò)誤；波長(zhǎng)短的光頻率大，在介質(zhì)中的傳播速度慢，D項(xiàng)正確．10．(多項(xiàng)選擇)在研究材料A的熱膨脹特性時(shí)，可采用如下圖的干預(yù)實(shí)驗(yàn)法，A的上外表是一光滑平面，在A的上方放一個(gè)透明的平行板B，B與A上外表平行，在它們間形成一個(gè)厚度均勻的空氣膜．現(xiàn)在用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照射，同時(shí)對(duì)A緩慢加熱，A均勻膨脹，在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性的變化．當(dāng)溫度為t1時(shí)最亮，然后亮度逐漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時(shí)，亮度再一次回到最亮，那么(BD)A．出現(xiàn)最亮?xí)r，B上外表反射光與A上外表反射光疊加后加強(qiáng)B．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下外表反射光與A上外表反射光疊加后加強(qiáng)C．溫度從t1升至t2過(guò)程中，A的高度增加eq\f(λ,4)D．溫度從t1升至t2過(guò)程中，A的高度增加eq\f(λ,2)解析：出現(xiàn)最亮?xí)r，為B的下外表反射光與A上外表的反射光疊加后加強(qiáng)，A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)對(duì)；薄膜干預(yù)中，當(dāng)薄膜厚度為光在薄膜中半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，反射光加強(qiáng)，為最亮，因此溫度由t1升至t2時(shí)，A的高度變化為eq\f(1,2)波長(zhǎng)，C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．11．在信息技術(shù)迅猛開(kāi)展的今天，光盤(pán)是存儲(chǔ)信息的一種重要媒介．光盤(pán)上的信息通常是通過(guò)激光束來(lái)讀取的．假設(shè)激光束不是垂直投射到盤(pán)面上，那么光線在通過(guò)透明介質(zhì)層時(shí)會(huì)發(fā)生偏折而改變行進(jìn)方向，如下圖．以下相關(guān)說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(D)A．圖中①光是紅光，②光是藍(lán)光B．在光盤(pán)的透明介質(zhì)中，①光比②光傳播更快C．假設(shè)①光、②光先后通過(guò)同一雙縫干預(yù)裝置，前者得到的條紋比后者的寬D．假設(shè)①光、②光先后通過(guò)同一單縫衍射裝置，前者得到的中央亮紋比后者的中央亮紋窄解析：同種介質(zhì)對(duì)藍(lán)光的折射率比對(duì)紅光的折射率大，故以相同入射角入射時(shí)，折射角較小的①是藍(lán)光，折射角較大的②是紅光，A項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)折射率n＝eq\f(c,v)可知，②光速度較大，B項(xiàng)錯(cuò)；通過(guò)同一干預(yù)裝置，紅光的波長(zhǎng)大于藍(lán)光的波長(zhǎng)，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，紅光干預(yù)條紋較寬，C項(xiàng)錯(cuò)；通過(guò)同一單縫衍射裝置，藍(lán)光的中央條紋較窄，D項(xiàng)正確．12．1801年，托馬斯·楊用雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì).1834年洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干預(yù)的結(jié)果(稱(chēng)洛埃利鏡實(shí)驗(yàn))．如圖為洛埃利鏡實(shí)驗(yàn)的原理圖，S為單色光源，M為平面鏡，光源S到平面鏡的距離和到屏的垂直距離分別為a和L，光的波長(zhǎng)為λ，在光屏上形成干預(yù)條紋，那么相鄰的兩條亮紋間距離Δx為(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：由于反射光線過(guò)像點(diǎn)，作出光路圖，如圖，S和S′相當(dāng)雙縫，那么Δx＝eq\f(L,d)λ＝eq\f(L,2a)λ.13．以下所示的圖片、示意圖或?qū)嶒?yàn)裝置圖大都來(lái)源于課本，那么以下判斷錯(cuò)誤的選項(xiàng)是(B)A．甲圖是薄膜干預(yù)的圖樣，照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干預(yù)的應(yīng)用B．乙圖是小孔衍射的圖樣，也被稱(chēng)為“泊松亮斑〞C．丙圖是在平靜無(wú)風(fēng)的海面上出現(xiàn)的“蜃景〞，上方是蜃景，下方是景物D．丁圖是衍射圖樣，其最明顯的特征是條紋間距不等解析：照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭鍍的一層膜是薄膜干預(yù)的應(yīng)用，A項(xiàng)正確；乙圖是小圓盤(pán)衍射的圖樣，不是小孔衍射的圖樣，B項(xiàng)錯(cuò)誤；海面上的下層空氣的溫度比上層低，那么下層空氣的密度比上層要大，故下層空氣的折射率比上層空氣的折射率要大，由于人眼認(rèn)為光線是沿直線傳播的，故上方是蜃景，下方是景物，C項(xiàng)正確；衍射圖樣最明顯的特征是條紋間距不等，D項(xiàng)正確．14．登山運(yùn)發(fā)動(dòng)在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否那么將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力，有人想利用薄膜干預(yù)的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡．他選用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外線的頻率ν＝8.1×1014kHz，那么他設(shè)計(jì)的這種“增反膜〞的厚度至少是(C)A．9.25×10－10m B．1.85×10－C．1.24×10－10m D．6.18×10－解析：為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)外表反射出來(lái)形成的光疊加后加強(qiáng)，那么光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應(yīng)等于光在薄膜中的波長(zhǎng)λ′的整數(shù)倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)因此，薄膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的eq\f(1,2).紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ＝eq\f(c,ν)＝3.7×10－10m，在膜中的波長(zhǎng)是λ′＝eq\f(λ,n)＝2.47×10－10m，故膜的厚度至少是1.24×10－10m.15．如下圖，豎直墻上掛著一面時(shí)鐘，地面上的靜止的觀察者A觀測(cè)到鐘的面積為S，另一觀察者B以0.8倍光速平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)到鐘的面積為S′.那么S和S′的大小關(guān)系是A．(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)A．S>S′ B．S＝S′ C．S<S′ D．無(wú)法判斷16．如下圖，當(dāng)用激光照