新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習練案35第十三章光電磁波相對論第2講光的波動性電磁波相對論

練案[35]第2講光的波動性電磁波相對論一、選擇題(本題共10小題，1～6題為單選，7～10題為多選)1．(2023·山東泰安一中模擬預(yù)測)光照中的彩色條紋令人印象深刻，裝點出了我們繽紛絢爛的童年世界。下列說法正確的是(A)A．肥皂泡表面能看到斑斕條紋，是發(fā)生了光的干涉B．太陽光通過三棱鏡后出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的衍射C．通過狹縫看日光燈出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的干涉D．夏天雨后看到的彩虹，是發(fā)生了光的干涉[解析]肥皂泡表面能看到斑斕條紋，是發(fā)生了光的干涉(薄膜干涉)，故A正確；太陽光通過三棱鏡后出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的色散(折射)現(xiàn)象，故B錯誤；通過狹縫看日光燈出現(xiàn)彩色條紋，是發(fā)生了光的衍射，故C錯誤；夏天雨后看到的彩虹，是發(fā)生了光的折射，故D錯誤。2．(2023·四川省德陽市高三開學(xué)考試)FAST電磁波寧靜區(qū)無線電設(shè)施及建設(shè)遙感監(jiān)測項目正式啟動，確?！爸袊煅邸庇辛己玫纳潆姴ㄐ盘柦邮窄h(huán)境。關(guān)于電磁波和機械波，下列說法正確的有(B)A．與X射線相比，紅外線更不容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．離波源較近的質(zhì)點總比離波源較遠的質(zhì)點振動得早一些C．頻率越高的電磁波在真空中的傳播速度越大D．機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，振動的頻率越高傳播速度越大[解析]波的波長越長，越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，與X射線相比，紅外線波長更長，更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A項錯誤；機械波的形成可表達為離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點，故離波源較近的質(zhì)點振動得早一些，故B項正確；在真空中各種頻率的電磁波傳播速度都相同，故C項錯誤；機械波在給定的介質(zhì)中傳播時，波的傳播速度不變，故D項錯誤。3．在高速世界里，時間和空間都是相對的，都會隨慣性參考系的選擇不同而不同?；趷垡蛩固沟募僭O(shè)，下列說法正確的是(C)A．物理規(guī)律在一切參考系中都具有相同的形式B．在一切參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣C．在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣D．上面所述均不正確[解析]根據(jù)相對性原理，在所有慣性參考系中，而不是一切參考系中，物理定律有相同的表達形式，即一切物理規(guī)律都是相同的，故A錯誤；光速不變原理是指，在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速c都一樣，故B錯誤，C正確；根據(jù)前三個選項的分析可知C正確，故D錯誤。4．(2023·山西省翼城中學(xué)高三階段練習)如圖甲所示，a、b兩束激光分別通過同一套雙縫干涉裝置，它們的第5條亮條紋分別在屏上的Pa點和Pb點；如圖乙所示，由a、b兩束激光組成的復(fù)合光通過三棱鏡后形成Ⅰ、Ⅱ兩條光線，則下列說法中正確的是(C)A．a(chǎn)激光的波長較長B．光線Ⅱ是b激光的傳播光路C．b激光在三棱鏡中傳播時間較短D．激光a與b有可能形成穩(wěn)定的干涉圖樣[解析]根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知b激光的波長較長，A錯誤；三棱鏡對b激光的折射率較小，光線Ⅱ是a激光的傳播光路，B錯誤；根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知b激光在三棱鏡中傳播速度較大，由圖可知b激光的路程較小，由t＝eq\f(s,v)可知，激光傳播時間較短，C正確；由于激光a、b頻率不同，不可能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，D錯誤。5．(2023·湖南高三階段檢測)劈尖干涉是一種薄膜干涉，可以用來檢測玻璃的光滑程度。將一標準平板玻璃放置在另一待檢測平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜，當光從上方入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖所示。如果從所示裝置中添加一張紙片，關(guān)于從上往下看到的干涉條紋，下列描述正確的是(C)A．P為凸處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)增加B．P為凸處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)減少C．P為凹處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)增加D．P為凹處，PQ之間的干涉條紋條數(shù)減少[解析]薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條紋可知，P處檢查平面左邊的空氣膜厚度與右面的空氣膜厚度相等，知P處凹陷，根據(jù)干涉條紋的公式Δx＝eq\f(L,d)λ，如果增加一張紙片，d增大，條紋寬度變窄，那么PQ之間的條紋增加。C正確。6．(2023·浙江高三專題練習)如圖所示，電源電動勢為3V，單刀雙擲開關(guān)S先置于a端使電路穩(wěn)定。在t＝0時刻開關(guān)S置于b端，若經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，t＝0.02s時刻，自感線圈兩端的電勢差第一次為1.5V。如果不計振蕩過程的能量損失，下列說法正確的是(C)A．0.04s時回路中的電流為零B．0.08s時電感線圈中的自感電動勢值最大為3VC．0.07s～0.08s時間內(nèi)，電容器極板間電場方向豎直向上且逐漸減小D．0.04s～0.05s時間內(nèi)，線圈中的磁場能逐漸增大[解析]由題意知S置于b端后，自感線圈兩端的電勢差呈余弦規(guī)律變化，由于t＝0時刻電容器電壓為3V，故此時自感線圈兩端的電勢差也為3V，然后開始減小，當?shù)谝淮螢?.5V時，則可知經(jīng)歷時間為六分之一周期，故振蕩周期為0.12s。所以0.04s時回路中的電流不為零，0.03s時回路中的電流才為零，0.06s時電感線圈中的自感電動勢值達到最大，為3V，故AB錯誤；經(jīng)分析，0.07s～0.08s時間內(nèi)，電容器極板間電場方向豎直向上且逐漸減小，故C正確；0.04s～0.05s時間內(nèi)，線圈兩端的電勢差增大即電容器極板間電場增大，電場能增大，則磁場能逐漸減小，故D錯誤。7．(2023·安徽高三課時練習)光在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(AD)A．為使拍攝的水面下景物更清晰，可利用偏振現(xiàn)象，在照相機鏡頭前加一偏振片，減少反射光的影響B(tài)．蚌殼內(nèi)表面上有一薄層珍珠質(zhì)，在陽光照射下常會呈現(xiàn)美麗的色彩，這是光的衍射現(xiàn)象C．在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳送圖像是利用光的直線傳播特點D．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象[解析]為使拍攝的水面下景物更清晰，可利用偏振現(xiàn)象，在照相機鏡頭前加一偏振片，減少水面反射光的影響，故A正確；蚌殼內(nèi)表面上有一薄層珍珠質(zhì)，在陽光照射下常會呈現(xiàn)美麗的色彩，這是光的干涉現(xiàn)象，故B錯誤；在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象，故C錯誤；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，故D正確。8．(2023·河南高三階段檢測)隨著通信技術(shù)的更新?lián)Q代，無線通信使用的電磁波頻率更高，頻率資源更豐富，在相同時間內(nèi)能夠傳輸?shù)男畔⒘扛蟆５?代移動通信技術(shù)(簡稱5G)意味著更快的網(wǎng)速和更大的網(wǎng)絡(luò)容載能力，“4G改變生活，5G改變社會”。關(guān)于4G和5G使用的電磁波，下列說法正確的是(BD)A．這兩種電磁波會發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象B．它們的光子能量都比可見光的小C．在真空中，4G使用的電磁波的傳播速度比5G使用的電磁波的傳播速度大D．讓它們分別通過同一雙縫干涉裝置，4G使用的電磁波產(chǎn)生的條紋間距更大[解析]兩種電磁波的頻率不同，不會發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，故A錯誤；這兩種電磁波都屬于無線電波，無線電波的頻率比可見光的低，則它們的光子能量都比可見光的小，故B正確；在真空中，不同電磁波的傳播速度都相等，故C錯誤；因為5G使用的電磁波頻率比4G的高，則4G使用的電磁波的波長更長，對同一雙縫干涉裝置，波長更長的電磁波產(chǎn)生的條紋間距更大，故D正確。9．(2023·陜西階段檢測)可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量。偏振光通過糖水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個角度α，角度α為銳角，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標度值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了。如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動B，使到達O處的光最強，最后將被測樣品P置于A、B之間，則下列說法正確的是(ACD)A．到達O處光的強度會明顯減弱B．到達O處光的強度不會明顯減弱C．將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度，轉(zhuǎn)動角度為銳角，使得O處光強度最大，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于αD．將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度，轉(zhuǎn)動角度為銳角，使得O處光強度最大，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α[解析]A、B之間不放糖溶液時，自然光通過偏振片A后，變成偏振光，通過B后到O。當在A、B間放糖溶液時，由于溶液的旋光作用，使通過A的偏振光振動方向轉(zhuǎn)動了一定角度，到達O處的光強會明顯減弱；但當B轉(zhuǎn)過一個角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光振動方向一致時，O處光強又為最強，故B的旋轉(zhuǎn)角度即為糖溶液的旋光度；因為A、B的偏振方向一致，故轉(zhuǎn)動偏振片A也可以。故選ACD。10．(2023·湖南高三學(xué)業(yè)考試)如圖所示，兩束光線甲和乙分別射到同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示，將這兩束光以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊橫截面為半圓形的玻璃柱體，其透射光線都是由圓心O點沿OC方向射出，下列說法正確的是(ACE)A．甲光的波長較短，乙光的波長較長B．甲光的頻率較低，乙光的頻率較高C．A光與甲光對應(yīng)，B與乙光對應(yīng)D．A光在玻璃中傳播速度大，B光在玻璃中傳播速度小E．分別讓A、B光通過同一單縫，在同一光屏上A光的條紋寬度小于B光的條紋寬度[解析]根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ甲光干涉圖樣相鄰亮條紋間距較小，則甲光的波長較短，乙光的波長較長，故A正確；甲光的波長較短，則甲光的頻率較高，故B錯誤；A光偏折程度較大，頻率較高，與甲光對應(yīng)，B與乙光對應(yīng)，故C正確；A光頻率較高，在玻璃中傳播速度較小，B光在玻璃中傳播速度較大，故D錯誤；A光的波長較短，分別讓A、B光通過同一單縫，在同一光屏上A光的條紋寬度小于B光的條紋寬度，故E正確。二、非選擇題11．如圖所示，在雙縫干涉實驗中，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實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？(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B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37°；(3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現(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n1＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝n1λ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m。路程差Δr＝2.1×10－6m，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)的7倍，所以P點為暗條紋。(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)得n2＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3)，由此可知，B光在空氣中的波長為λ′1＝n2λ2′＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m，故N2＝eq\f(Δr,λ1′)＝eq\f(2.1×10－6,5.25×10－7)＝4，可見路程差為波長的整數(shù)倍，則用B光做光源，P點為亮條紋。(3)若讓A光和B光分別照射S1和S2，因為A光和B光的頻率不同，所以不能發(fā)生干涉，在屏上不會出現(xiàn)干涉條紋，但在光屏上仍能觀察到亮光。12．(2023·江蘇連云港高三模擬)研究光的干涉現(xiàn)象原理圖如圖所示。光源S到雙縫S1、S2的距離相等，S1、S2連線平行于光屏，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出單色光，經(jīng)S1、S2傳播到光屏上P點，S1P垂直于光屏，P為某亮條紋中心，OP之間還有k條亮條紋，光由S1、S2傳播到P點的時間差為t0。現(xiàn)緊貼S放置厚度為d的玻璃片，光由S1垂直穿過玻璃片傳播到P點與光由S2直接傳播到P點時間相等。已知光在真