2023届人教版高考物理一轮复习第十五章光学电磁波相对论课时规范练44光的波动性电磁波相对论（Word版带解析）

课时规范练44　光的波动性　电磁波　相对论一、基础对点练1.(多选)(衍射、相对论)下列说法正确的是(　　)A.肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象,通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B.光纤通信,医用纤维式内窥镜及全息照相都是利用了光的全反射原理C.泊松亮斑支持了光的波动说D.相对论认为:竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散,光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散2.(多选)(双缝干涉的条纹间距)(2021贵州贵阳一中高三月考)在“双缝干涉”实验中,用黄色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是(　　)A.改用红色激光B.改用紫色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将屏幕向靠近双缝的位置移动3.(多选)(双缝干涉与光的折射和衍射的综合)用同一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的双缝干涉实验,获得的双缝干涉条纹分别如图甲、图乙所示。下列说法正确的是(　　)A.甲光的频率比乙光的高B.甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度C.对同一种介质,甲光的折射率小于乙光的折射率D.从同种介质射向空气,甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角E.遇到同一障碍物,甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象4.(多选)(光的干涉、衍射)(2021河南开封期末)关于光的干涉、衍射,下列说法正确的是(　　)A.X射线比无线电波更容易发生衍射B.光纤通信是一种现代通信手段,它是利用了光的干涉原理传递信息C.做单色光单缝衍射实验时,光的波长一定,单缝宽度变小,衍射条纹间距反而变大D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则相邻亮条纹间距变窄E.自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象5.(多选)(光的干涉、衍射、相对论和薄膜干涉的应用)(2021河南期中)关于光的波动性、电磁波及相对论,下列说法正确的是(　　)A.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短B.宇宙飞船的运动速度很大,应该用相对论力学计算它的运动轨道C.当光的波长明显比圆孔的直径小时,就不能产生衍射现象D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则相邻亮条纹间距变窄E.照相机镜头的增透膜最小厚度应为入射光在增透膜中波长的6.(多选)(电磁波)(2021安徽高三月考)下图是沿z轴方向传播的电磁波的模型图,箭头线段长度\n表示了电场强度大小,已知光速为c。下列关于电磁波说法正确的有(　　)A.电磁波传播空间中一定存在均匀变化的电场B.电磁波传播空间中一定存在均匀变化的磁场C.图示电磁波在真空中传播的速度为cD.图示电磁波若在真空中传播,则说明光频率为E.从图示电磁波模型来看电磁波属于横波7.(双缝干涉测量光的波长实验)(2021山东青岛高三期末)用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示。将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,光源发的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮,已知双缝间的距离为0.3mm。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。遮光筒的一端装有毛玻璃屏,通过目镜,我们可以在屏上观察到干涉条纹。(1)实验时,需要通过光具座上的刻度尺测量的物理量是　　　　与　　　　之间的距离。 (2)某次实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,并将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图乙所示;然后转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示。图乙的示数为　　　　mm,图丙的示数为　　　　mm。 (3)若在(1)中测得的数据是1.2m,则本次实验测得的这种光的波长是　　　　m(保留两位有效数字)。 (4)若实验中发现条纹太密,可采取的改善办法有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少写一条)。 8.(双缝干涉)下图为“双缝干涉测量光的波长”实验示意图,双缝S1和S2间距为0.80mm,双缝到屏的距离为0.80m,波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上,在屏上形成干涉条纹,中心轴线OO'上方第一条亮纹中心位置在P1处,第三条亮纹中心位置在P2处,现有1号、2号虫子分别从S1和S2同时出发,以相同速度沿垂直屏的方向飞行,1号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到P1,2号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到P2,假定两只虫子爬行速度均为10-3m/s,则两只虫子运动的时间差为多少?\n二、素养综合练9.(多选)关于机械波与电磁波,下列说法正确的是(　　)A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关B.电磁波可以发生衍射现象和偏振现象C.简谐机械波在给定的介质中传播时,振动的频率越高,则波传播速度越大D.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度E.机械波不但能传递能量,而且能传递信息,其传播方向就是能量或信息传递的方向10.(多选)下列说法正确的是(　　)A.狭义相对论认为,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观察者间的相对运动无关B.电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”(电子计算机断层扫描)中发出的X射线的波长要短C.分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距D.如图甲所示,a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空,结果折射角相同,则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角E.如图乙所示,偏振片P的透振方向为竖直方向,沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上,在P的另一侧能观察到透射光11.(多选)(2021四川高三专题练习)下列五幅图对应的说法正确的是(　　)\nA.图甲是研究光的衍射B.图乙是研究光的干涉C.图丙是利用光的偏振D.图丁是研究光的偏振E.图戊是衍射图样12.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。(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?\n课时规范练44　光的波动性电磁波　相对论1.ACE　解析:肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象,通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象,选项A正确;光纤通信,医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理,而全息照相是利用光的干涉原理,选项B错误;泊松亮斑支持了光的波动说,选项C正确;相对论认为竖直向上高速运动的球在竖直方向上变扁了,选项D错误;含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散,光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散,选项E正确。2.ACD　解析:根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知增大入射光的波长、减小双缝间距,以及增大屏幕与双缝的距离,可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距。红光的波长比黄光大,故改用红色激光可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,故A符合题意;紫光的波长比黄光小,故改用紫色激光不能增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,故B不符合题意;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知减小双缝间距d,可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,故C符合题意;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知增大屏幕与双缝的距离l,可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,故D符合题意,E不符合题意。3.BCE　解析:根据干涉条纹间距公式Δx=λ,可知,在l、d相同的条件下,Δx与λ成正比,甲光的条纹间距大,可知甲光的波长比乙光的波长长,则甲光的频率比乙光的低,故A错误;甲光的波长长,甲光折射率小,在介质中传播速度大,即甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度,故B正确;波长越长,在同一种介质中,折射率越小,所以甲光的折射率小于乙光的折射率,故C正确;据全反射的临界角公式sinC=,可知,折射率越小,全反射的临界角越大,则甲光发生全反射的临界角大于乙光发生全反射的临界角,故D错误;在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象更明显,故遇到同一障碍物,甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象,故E正确。4.CDE　解析:无线电波的波长比X射线的波长长,更容易发生衍射,A错误;光纤通信是一种现代通信手段,它是利用了光的全反射传递信息,B错误;做单色光单缝衍射实验时,光的波长一定,单缝宽度变小,衍射现象更明显,条纹间距反而变大,C正确;在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,波长变短,由Δx=λ可知,相邻亮条纹间距变窄,D正确;自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象,E正确。5.ADE　解析:电磁波在传播过程中其频率f不变,由波速公式v=λf知,由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小,所以可得此时波长变短,故A正确;宇宙飞船的运动速度虽然很大,但是远小于光速,没必要用相对论力学计算它的运动轨道,故B错误;当光的波长明显比圆孔的直径小时,能产生衍射现象,但不能产生明显的衍射现象,故C错误;由公式Δx=λ可知,干涉条纹的间距与入射光的波长成正比,即入射光由红光改为绿光时,干涉图样中的相邻亮条纹间距一定变窄,故D正确;增透膜利用的是光的干涉原理,当薄膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时,薄膜前后表面的反射光相互抵消,故E正确。6.CDE　解析:根据麦克斯韦电磁学理论,均匀变化的电场激发恒定的磁场,均匀变化的磁场\n激发恒定的电场,恒定的磁场不能激发电场,恒定的电场不能激发磁场,因此只有非均匀变化的电磁场才能激发电磁波,故A、B错误;所有电磁波在真空中传播的速度都为光速,故C正确;根据波长、波速和频率之间的关系,得知光频率为,故D正确;所有电磁波都是横波,故E正确。7.答案:(1)双缝　毛玻璃屏　(2)2.335±0.001　15.325±0.001　(3)6.5×10-7　(4)更换间距更小的双缝(或增大双缝到屏的距离,或更换滤光片成为波长更长的单色光)解析:(1)根据干涉条纹的公式Δx=λ可知实验时,需要通过光具座上的刻度尺测量的物理量是双缝与毛玻璃屏之间的距离。(2)图乙的示数为2mm+33.5×0.01mm=2.335mm,图丙的示数为15mm+32.5×0.01mm=15.325mm。(3)相邻两条亮纹之间的距离为Δx=mm=2.598mm,根据干涉条纹的公式Δx=λ可得本次实验测得的这种光的波长为λ=m=6.5×10-7m。(4)根据干涉条纹的公式Δx=λ可知若要增大条纹间距,可采取的方法有:更换间距更小的双缝,或增大双缝到屏的距离,或更换滤光片成为波长更长的单色光。8.答案:0.2s解析:相邻亮条纹的间距为x=λ=0.5mm,O'P1的间距为x=0.5mm,O'P2的间距为x'=3x=1.5mm,1号虫子爬行的时间为t1=,2号虫子爬行的时间为t2=,两只虫子运动的时间差为Δt=t2-t1==0.2s。9.BDE　解析:电磁波在真空中的传播速度都等于光速,与电磁波的频率无关,故A错误;衍射现象是波特有的现象,而偏振现象是横波特有的现象,电磁波是一种横波,可以发生衍射现象和偏振现象,故B正确;在同一种均匀介质中传播时,简谐机械波的传播速度相等,故C错误;光在介质中传播,频率越高,传播速度越小,紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度,故D正确;机械波沿其传播方向既能传递能量,又能传递信息,故E正确。10.ACE　解析:狭义相对论认为,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,光速与光源、观察者间的相对运动无关,选项A正确;电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”(电子计算机断层扫描)中发出的X射线的波长要长,衍射明显,选项B错误;分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由于红光的波长较长,根据双缝干涉实验条纹间隔公式可知,红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距,选项C正确;如图甲所示,a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空,结果折射角相同,由于b光入射角较大,光的偏向角小,说明b光的折射率较小,根据全反射临界角公式可知,在玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角,选项D错误;如图乙所示,偏振片P的透振方向为竖直方向,沿与竖直方向成45°角振动的偏振光在偏振片的透振方向有分量,故在P的另一侧能观察到透射光,选项E正确。11.ABE　解析:图甲是光的单缝衍射,故A正确;图乙是光的双缝干涉现象,故B正确;图丙是检查表面的平整度,属于光的干涉现象,不是偏振现象,故C错误;图丁是产生电磁波,不是光的偏振,故D错误;图戊是泊松亮斑,光的衍射,故E正确。\n12.答案:(1)见解析　(2)解析:(1)A、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解得d1-d2=故温度由t1升高到t2,A的高度升高。