高考物理一轮复习知能演练-13.2-光的波动性-电磁波-相对论-沪科版.doc

2013届高考物理一轮复习知能演练 13.2 光的波动性 电磁波 相对论 沪科版

1. 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样, 下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是(　　)

图13－2－6

解析: 选BD.在题中的四幅图片中, A是单色光的干涉图样, B是单色光的单缝衍射图样, D是白光的单缝衍射图样, C是水波的衍射图样, 故本题选BD.
2. (2011·高考天津理综卷)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, 若Δx甲>Δx乙, 则下列说法正确的是(　　)
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: 选BD.Δx＝λ, Δx甲＞Δx乙, 故λ甲＞λ乙, 故B正确. 光都具有偏振现象, 故A错误. 由c＝λf可知f甲＜f乙, 故甲光的光子能量小于乙光的光子能量, 故C错误. 在同一均匀介质中, 波长大的光传播速度大, 故D项正确.
3.(2011·高考江苏单科卷)如图13－2－7所示, 沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶, 当铁塔B发出一个闪光, 列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是(　　)

图13－2－7

A. 同时被照亮　　　　　　 B. A先被照亮
C. C先被照亮 D. 无法判断
解析: 选C.由“同时”的相对性可知, 列车上的观察者观察到光信号先到达C, 选项C正确.
4. (2012·福建名校联考改编)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1000 MHz的范围内. 下列关于雷达和电磁波说法正确的是(　　)
A. 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B. 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C. 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D. 波长越短的电磁波, 反射性能越强
解析: 选ACD.根据λ＝c/f知频率在200 MHz至1000 MHz间的电磁波波长在0.3 m至1.5 m之间, 故A正确; 电磁波是由变化的电磁场形成的故B错误; 由电磁波的特性和用途知C、D正确.
5. (1)在研究材料A的热膨胀特性时, 可采用如图13－2－8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, 在它们之间形成一厚度均匀的空气膜. 现在用波长为λ的单色光垂直照射, 同时对A缓慢加热, 在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化. 当温度为t1时最亮, 然后亮度逐渐减弱至最暗; 当温度升高到t2时, 亮度再一次回到最亮.

图13－2－8

①在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的？
②温度由t1升高到t2时, A的高度升高多少？
(2)①肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是________现象; 露珠在太阳光照射下呈现的彩色是________现象; 通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是________现象.
②凡是波都具有衍射现象, 而把光看做直线传播的条件是________. 要使光产生明显的衍射, 条件是________________________________________________________________________.
③当狭缝的宽度很小并保持一定时, 用红光和紫光照射狭缝, 看到的衍射条纹的主要区别是________________________________________________________________________.
④如图13－2－9所示, 让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q, 以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q, 可以看到透射光的强度会发生变化, 这是光的偏振现象, 这个实验表明
________________________________________________________________________.

图13－2－9

解析: (1)①A、B间为空气薄膜, 在B板上方观察到的亮暗变化, 是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的.
②当温度为t1时, 设空气薄膜厚度为d1, 此时最亮说明: 2d1＝kλ
当温度为t2时, 设空气薄膜厚度为d2, 此时再一次最亮说明: 2d2＝(k－1)λ
得d1－d2＝
故温度由t1升高到t2, A的高度升高.
(2)①肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象, 露珠呈现的彩色是光的色散, 通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象.
②障碍物或孔的尺寸比波长大得多时, 可把光看做沿直线传播; 障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时, 可产生明显的衍射现象.
③红光的中央亮纹宽, 红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远.
④这个实验说明了光是一种横波.
答案: 见解析

一、选择题
1. (2010·高考北京卷)属于狭义相对论基本假设的是: 在不同的惯性系中(　　)
A. 真空中光速不变
B. 时间间隔具有相对性
C. 物体的质量不变
D. 物体的能量与质量成正比
解析: 选A.狭义相对论基本假设为: 一是在不同的惯性参考系中, 一切物理规律都是相同的; 二是真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的, 即光速不变原理, 由此可知A属于狭义相对论基本假设, 故A正确, B、C、D错误.
2. (2012·大连育明高中一模)下列说法中正确的是(　　)
A. 光的偏振现象证明了光波是纵波
B. 在发射无线电波时, 需要进行调谐和解调
C. 在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹, 这是光的干涉现象
D. 考虑相对论效应, 一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
解析: 选C.光的偏振现象证明了光波是横波, 选项A错误; 在发射无线电波时, 需要进行调制, 选项B错误; 根据相对论效应, 运动的尺子变短, 选项D错误, 本题正确选项为C.
3. (2012·江苏南京二模)以下说法正确的有(　　)
A. 在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时钟变快了
B. 可以通过多普勒效应测量运动物体的速度
C. 微波的频率大于X射线的频率
D. 如果摆钟变快了, 可以通过适当增加摆的长度校准摆钟
解析: 选ABD.由狭义相对论可知, 高速运动的飞船中的时钟变慢, 相比起来地球上的时钟变快, 选项A正确; 由电磁波谱知识可知, X射线的频率要大于微波的频率, 选项C错误.
4. 在单缝衍射实验中, 下列说法正确的是(　　)
A. 将入射光由黄光换成绿光, 衍射条纹变窄
B. 使单缝宽度变小, 衍射条纹变窄
C. 衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果
D. 增大单缝到屏的距离, 衍射条纹变宽
解析: 选ACD.在单缝衍射实验中, 单缝越窄, 入射光的波长越长, 衍射现象越明显, 表现为衍射条纹越宽, 所以B错误; 因黄光的波长比绿光长, 故A正确; 可将单缝视作几组双缝的组合, 所以衍射现象中的明暗条纹同样是光相遇叠加的结果, C正确; 与双缝干涉相似, 增大单缝到屏的距离, 衍射条纹变宽, 故D正确.
5. 下列关于光的偏振现象的说法正确的是(　　)
A. 自然光通过起偏器后成为偏振光, 利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向
B. 自然光透过一个偏振片后就成为偏振光, 偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
C. 茶色眼镜利用了光的偏振现象
D. 拍摄日落时水面下的景物时, 在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响
解析: 选AD.“起偏器”、“检偏器”均是偏振片, 自然光通过起偏器后将变为偏振光, 当“检偏器”与“起偏器”的透振方向垂直时, 无光通过“检偏器”, 故可利用检偏器检验出偏振光的振动方向, A正确; 偏振光通过一个偏振片(除非两个偏振片透振方向垂直)后仍为偏振光, B错误; 茶色眼镜的镜片是滤光片, 而不是偏振滤光片, C错误; 在照相机镜头前加一透振方向与反射光的偏振方向相垂直的偏振片, 可减弱水面反射光的影响, 提高成像的清晰度, D正确.
6. (2011·高考北京理综卷)如图13－2－10所示的双缝干涉实验, 用绿光照射单缝S时, 在光屏P上观察到干涉条纹. 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样, 可以(　　)

图13－2－10

A. 增大S1与S2的间距
B. 减小双缝屏到光屏的距离
C. 将绿光换为红光
D. 将绿光换为紫光
解析: 选C.由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知: 增大S1与S2的间距d, Δx将减小, A项错误; 减小双缝屏到光屏的距离l, Δx将减小, B项错误; 红光波长大于绿光, λ变大, Δx将变大, C正确; 紫光波长小于绿光波长, λ变小, Δx将变小, D项错误.
7. 如图13－2－11所示, 甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样. 分析各图样的特点可以得出的正确结论是(　　)

图13－2－11

A. 甲、乙是光的干涉图样
B. 丙、丁是光的干涉图样
C. 形成甲图样的光的波长比形成乙图样光的波长短
D. 形成丙图样的光的波长比形成丁图样光的波长短
解析: 选A.干涉条纹是等距离的条纹, 因此, 甲、乙图是干涉图样, 丙、丁图是衍射图样, 故A选项正确, B项错误; 由公式Δx＝λ可知, 条纹宽的入射光的波长长, 所以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长, 故C项错误; 形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长, 故D项错误.
8. 关于电磁波, 下列说法正确的是(　　)
A. 雷达是用X光来测定物体位置的设备
B. 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C. 用紫外线照射时, 大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D. 变化的电场可以产生变化的磁场
解析: 选C.雷达是用无线电波来测定物体位置的设备, 故A错误; 使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制, 故B错误; 利用紫外线的荧光效应可以使大额钞票上用荧光物质印刷的文字发出可见光, 故C正确; 变化的电场产生磁场, 均匀变化的电场产生稳定的磁场, 不均匀变化的电场产生变化的磁场, 故D错误.
9. 下列说法正确的是(　　)
A. 红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均一样, 为3.0×108 m/s
B. 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
解析: 选ACD.所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速, 故A正确; 红外线应用在遥感技术中是利用它有较强的衍射能力, 故B错误; 对同一介质紫外线比红外线的折射率大, 故紫外线比红外线在水中的传播速度小, 故C正确; 日光灯应用了紫外线的荧光效应, 故D正确.

图13－2－12
10. (2012·潍坊五校联考)用如图13－2－12所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象. 图(a)是点燃酒精灯(在灯芯上撒些盐), 图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈. 将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转, 观察到的现象是(　　)
A. 当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B. 当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C. 当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D. 干涉条纹保持原来状态不变
解析: 选 D.金属丝圈的转动, 改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状, 由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖起平面内的转动无关, 仍然是水平的干涉条纹, D对.
二、非选择题
11. (1)列举下列三种电磁波的一种应用:
红外线________________________________________________________________________
紫外线________________________________________________________________________
X射线________________________________________________________________________

图13－2－13
(2)某居住地A位于某山脉的一边, 山脉的另一边P处建有一无线电波发射站, 如图13－2－13所示. 该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率为400 MHz的微波, 已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108 m/s, 求:
①该中波和微波的波长各是多少;
②发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的;
③若两种波的接收效果不同, 请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
解析: (1)红外线主要是热作用, 如红外线烤箱.
紫外线有荧光和杀菌作用, 如验钞机, 消毒.
X射线主要是穿透作用, 如X射线透视.
(2)①由λ＝知, 中波波长λ1＝750 m, 微波波长λ2＝0.75 m
②无线电波绕过山脉到达A处, 发生了衍射现象.
③频率为400 kHz的中波接收效果更好, 因为它的波长长, 衍射现象更明显.
答案: 见解析
12. 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为n＝1.5, 所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014 Hz,
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是________________________________________________________________________.
(2)这种“增反膜”的厚度是多少？
(3)请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是(　　)
A. 薄膜干涉说明光具有波动性
B. 如果薄膜的厚度不同, 产生的干涉条纹一定不平行
C. 干涉条纹一定是彩色的
D. 利用薄膜干涉也可以“增透”
解析: (1)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后形成的反射光叠加后加强, 从而使透射的紫外线减弱.
(2)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, 膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的.紫外线在真空中的波长是λ＝c/ν＝3.7×10－7 m. 在膜中的波长是λ′＝λ/n＝2.47×10－7 m, 故膜的厚度至少是1.23×10－7 m.
(3)干涉和衍射都证明光具有波动性, 如果薄膜厚度均匀变化, 则干涉条纹一定平行, 白光的干涉条纹为彩色条纹, 单色光的干涉条纹则为该色光颜色, 当膜的厚度为四分之一波长时, 两反射光叠加后减弱则会“增透”.
答案: (1)两反射光叠加后加强　(2)1.23×10－7 m
(3)AD

- 6 -