2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論第4講光的波動性電磁波相對論練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE7第4講光的波動性電磁波相對論一、單項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．(2024·北京大興區(qū)月考)目前，我國正在開展5G網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工作，并將于2024年全面進(jìn)入5G時代。屆時，將開啟萬物互聯(lián)時代：車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、才智城市、無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、自動駕駛技術(shù)等將一一變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。5G(即第五代移動通信技術(shù))采納3300～5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G(即第四代移動通信技術(shù)，1880～2635MHz頻段)技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時延。5G信號與4G信號相比，下列說法正確的是(C)A．5G信號在真空中的傳播速度更快B．5G信號是橫波，4G信號是縱波C．5G信號粒子性更顯著D．5G信號更簡單發(fā)生明顯衍射[解析]任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，傳播速度相同，A錯誤；電磁波均為橫波，B錯誤；5G信號的頻率更高，則其粒子性顯著，C正確；因5G信號的頻率更高，則波長更小，故4G信號更簡單發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D錯誤。2．(2024·四川南充月考)我國勝利研發(fā)的反隱身先進(jìn)米波雷達(dá)堪稱隱身飛機(jī)的克星，它標(biāo)記著我國雷達(dá)探討又創(chuàng)新的里程碑。米波雷達(dá)放射無線電波的波長在1～10m范圍內(nèi)，則對該無線電波的推斷正確的是(C)A．米波的頻率比厘米波頻率高B．和機(jī)械波一樣須靠介質(zhì)傳播C．同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象D．不行能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象[解析]從名稱上可推斷，米波的波長大于厘米波的波長，由波長與頻率、波速關(guān)系式λ＝c/f可知，米波的頻率小于厘米波的頻率，選項(xiàng)A錯誤；無線電波是電磁波，可以在真空中傳播，選項(xiàng)B錯誤；無線電波同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象，可以產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確，D錯誤。3．(2024·江西臨川月考)在探討材料A的熱膨脹特性時，可采納如圖所示的干涉試驗(yàn)法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一個透亮的平行板B，B與A上表面平行，在它們中間形成一個厚度勻稱的空氣膜，現(xiàn)在用波長為λ的單色光垂直照耀，同時對A緩慢加熱，在B上方視察到B板的亮度發(fā)生周期性改變，當(dāng)溫度為t1時最亮，然后亮度漸漸減弱至最暗；當(dāng)溫度升到t2時，亮度再一次達(dá)到最亮，則(D)A．出現(xiàn)最亮?xí)r，B上表面反射光與A上表面反射光疊加后加強(qiáng)B．出現(xiàn)最亮?xí)r，B下表面反射光與A上表面反射光疊加后相抵消C．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加eq\f(λ,4)D．溫度從t1升至t2過程中，A的高度增加eq\f(λ,2)[解析]本題考查薄膜干涉問題。B板最亮?xí)r，是B板下表面的反射光與A上表面的反射光發(fā)生干涉，疊加后加強(qiáng)，故A、B錯誤；溫度從t1升到t2的過程中，亮度由最亮變暗又變到最亮，當(dāng)路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波長的偶數(shù)倍，出現(xiàn)明條紋，知路程差減小λ，薄膜厚度減小eq\f(λ,2)，則A的高度增加eq\f(λ,2)，故D正確，C錯誤。二、多項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有多項(xiàng)是符合題目要求的。4．(2024·黑龍江哈爾濱三中一模)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波。該電磁波是(AB)A．是橫波B．是由于電荷運(yùn)動產(chǎn)生的C．不能在真空中傳播D．只能沿著梳子搖動的方向傳播[解析]本題考查電磁波的性質(zhì)。依據(jù)電磁波的特點(diǎn)可知，電磁波為橫波，故A正確；梳子帶電后搖動梳子，電荷運(yùn)動形成電流，電流產(chǎn)生磁場從而形成電磁波，故B正確；電磁波的傳播不須要介質(zhì)，可以在真空中傳播，故C錯誤；電磁波產(chǎn)生后，可以沿隨意方向傳播，故D錯誤。5．(2024·河南信陽高級中學(xué)質(zhì)檢)下列說法正確的是(BC)A．改變的電場肯定產(chǎn)生改變的磁場，改變的磁場肯定產(chǎn)生改變的電場B．全息照相的拍攝利用了光的干涉原理C．電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號來換頻道的D．在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中，用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距相等的條紋[解析]本題考查電磁波、全息照相原理等。改變的電場肯定產(chǎn)生磁場，改變的磁場肯定產(chǎn)生電場，勻稱改變的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，勻稱改變的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，故A錯誤；全息照相的拍攝依據(jù)激光的相干性好的特點(diǎn)，利用了光的干涉原理，故B正確；電視機(jī)遙控器是利用發(fā)出紅外線脈沖信號來換頻道的，故C正確；用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象而會發(fā)生單縫衍射現(xiàn)象，屏上出現(xiàn)中間寬、兩側(cè)窄，間距越來越大的衍射條紋，故D錯誤。6．(2024·山東濟(jì)寧一模)下列推斷正確的是(BCD)A．機(jī)械波既有橫波也有縱波，而電磁波只有縱波B．機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動的周期肯定和相應(yīng)的波的周期相等D．機(jī)械波的頻率、波長和波速三者滿意的關(guān)系對電磁波也適用[解析]本題考查對機(jī)械波和電磁波的相識與辨析。機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有橫波，故A錯誤；干涉和衍射是波的特有性質(zhì)，機(jī)械波和電磁波均有波動性，都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，故B正確；波在傳播過程中，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在波源驅(qū)動力作用下做受迫振動，振動周期都等于波的振動周期，故C正確；機(jī)械波的頻率、波長和波速三者滿意的關(guān)系v＝λf適用于一切波，對電磁波也適用，故D正確。7．(2024·青海調(diào)研)一平行板電容器與一自感線圈組成振蕩電路，要使此振蕩電路的周期變大，以下措施中正確的是(AC)A．減小電容器兩極板間的距離B．削減線圈的匝數(shù)C．增大電容器兩極板間的正對面積D．減小電容器兩極板間距離的同時削減線圈的匝數(shù)[解析]由于振蕩電路的周期T＝2πeq\r(LC)，所以要想增大周期可以增大電容和自感系數(shù)，減小電容器兩極板間的距離會增大電容，周期變大，A正確；削減線圈的匝數(shù)可減小自感系數(shù)，周期變小，B錯誤；增大電容器兩極板間的正對面積會增大電容，則周期變大，C正確；減小電容器兩極板間的距離的同時，增大線圈的匝數(shù)，C和L都增大，則周期增大，D項(xiàng)錯誤。8．(2024·成都摸底)下列說法中正確的是(AC)A．圖甲是一束復(fù)色光進(jìn)入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度肯定大于b束光在水珠中傳播的速度B．圖乙是一束單色光進(jìn)入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當(dāng)入射角i漸漸增大到某一值后不會再有光線從bb′面射出C．圖丙是雙縫干涉示意圖，若只減小屏到擋板間的距離L，兩相鄰亮條紋間距離將減小D．圖丁是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的[解析]甲圖中a束光折射角大，折射率小，依據(jù)v＝eq\f(c,n)，a束光在水珠中的傳播速度大，選項(xiàng)A正確；乙圖中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i<90°，bb′面的入射角就小于臨界角，就不會發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯誤；丙圖中，依據(jù)光的干涉條紋公式Δx＝eq\f(L,d)λ，減小屏到擋板間的距離L時兩相鄰亮條紋間距離將減小，選項(xiàng)C正確；丁圖中的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹陷的，選項(xiàng)D錯誤。9．(2024·河北衡水中學(xué)質(zhì)檢)如圖所示用a、b兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣。現(xiàn)讓a、b兩種光組成的復(fù)色光穿過平行玻璃磚或三棱鏡時，光的傳播方向中可能正確的是(AD)[解析]依據(jù)雙縫干涉相鄰條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，a光的波長大，則同一介質(zhì)對a光的折射率小，對b光的折射率大。依據(jù)平行玻璃磚的光學(xué)特性可知，出射光線與入射光線平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射時a光應(yīng)在右側(cè)，故A正確；B錯誤；由sinC＝eq\f(1,n)分析可知，a光的臨界角較大，當(dāng)光從棱鏡射入空氣中時，若b不發(fā)生全反射，能射出棱鏡，則a光肯定也不發(fā)生全反射，故C錯誤；當(dāng)光從棱鏡射入空氣中時，若a不發(fā)生全反射，能射出棱鏡，b光可能發(fā)生全反射不從棱鏡射出，此圖是可能的，故D正確。10．(2024·遼寧六校協(xié)作體聯(lián)考)△OMN為玻璃三棱鏡的橫截面，ON＝OM，a、b兩束可見單色光關(guān)于OO′對稱，從空氣垂直射入棱鏡側(cè)面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的狀況如圖所示，則下列說法正確的是(AC)A．在玻璃磚中，a光束的折射率小于b光束的折射率B．在玻璃磚中，a光束的傳播速度小于b光束的傳播速度C．若a、b兩光束從玻璃磚中射向空氣，則b光束的臨界角比a光束的臨界角小D．用同樣的裝置做雙縫干涉試驗(yàn)，a光束的條紋間距小[解析]a、b兩光束在側(cè)面OM、ON上的入射角相同，但是b光發(fā)生全反射，說明b光的臨界角小于a光的臨界角，依據(jù)sinC＝eq\f(1,n)知，a光的折射率小，故A、C正確；依據(jù)v＝eq\f(c,n)知，a光的折射率小，則a光束在棱鏡中的傳播速度大，故B錯誤；a光的折射率小，波長長，依據(jù)雙縫干涉試驗(yàn)，相鄰兩個亮條紋或暗條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，a光的雙縫干涉條紋間距大，故D錯誤。三、非選擇題11．在“用雙縫干涉測光的波長”試驗(yàn)中，將雙縫干涉試驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，并選用縫間距d＝0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離l＝700mm。然后，接通電源使光源正常工作。(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號，此時圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝1.16mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2＝15.02mm(2)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離Δx＝2.31mm；這種色光的波長λ＝660[解析](1)由游標(biāo)尺的讀數(shù)規(guī)則可知：x2＝(15.0＋1×0.02)mm＝15.02mm。(2)題圖乙(a)中暗條紋與題圖丙(a)中暗條紋間的間隔為6個，故Δx＝eq\f(x2－x1,6)＝2.31mm；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知λ＝eq\f(d·Δx,l)＝660nm。12．雷達(dá)測距防撞限制系統(tǒng)(Distronic，簡稱DTR)是用脈沖電磁波來測定目標(biāo)的位置和速度的設(shè)備。某機(jī)場引導(dǎo)雷達(dá)發(fā)覺一架飛機(jī)正向雷達(dá)正上方勻速飛來，已知該雷達(dá)顯示屏上相鄰刻度線之間的時間間隔為1.0×10－4s，某時刻雷達(dá)顯示屏上顯示的波形如圖甲所示，A脈沖為放射波，B脈沖為目標(biāo)反射波，經(jīng)t＝170s后雷達(dá)向正上方放射和被反射的波形如圖乙所示，則該飛機(jī)的飛行速度約為多少？[答案]306m/s[解析]由圖示信息知，比較遠(yuǎn)時，脈沖波顯示的距離為s＝eq\f(ct,2)＝eq\f(3×108×4×10－4,2)m＝6×104m當(dāng)?shù)竭_(dá)正上方后，距離為s′＝eq\f(ct′,2)＝eq\f(3×108×2×10－4,2)m＝3×104m由于起先時飛機(jī)在斜上方，后來飛機(jī)到達(dá)正上方，所以該飛機(jī)的速度為v＝eq\f(\r(6×1042－3×1042),170)m/s≈306m/s。13．如圖所示，在雙縫干涉試驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)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試驗(yàn)，問P(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(dāng)B(3)若讓A光照耀S1，B光照耀S2，試分析光屏上能視察到的現(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n＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m。路程差Δr＝2.1×10－6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(diǎn)的路程差是波長λ1的3.5倍，即eq\f(λ1,2)的7倍，所以P點(diǎn)為暗條紋。