【物理】2020届一轮复习教科版第14章第4讲光的波动性　电磁波　相对论作业

【物理】2020届一轮复习教科版第14章第4讲光的波动性　电磁波　相对论作业

练案[41]　第十四章　机械振动与机械波 ‎ 光　电磁波与相对论 第4讲　光的波动性　电磁波　相对论 一、选择题(本题共12小题，1～2题为单选，3～12题为多选)‎ ‎1．(2019·四川南充月考)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～‎10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是(　C　)‎ A．米波的频率比厘米波频率高 B．和机械波一样须靠介质传播 C．同光波一样会发生反射现象 D．不可能产生干涉和衍射现象 ‎[解析]　从名称上可判断，米波的波长大于厘米波的波长，由波长与频率、波速关系式λ＝c/f可知，米波的频率小于厘米波的频率，选项A错误；无线电波是电磁波，可以在真空中传播，选项B错误；无线电波同光波一样会发生反射现象，可以产生干涉和衍射现象，选项C正确，D错误。‎ ‎2．(2018·北京大兴区一模)目前，我国正在开展‎5G网络试点工作，并将于2020年全面进入‎5G时代。届时，将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实。‎5G(即第五代移动通信技术)采用3300～5000MHz频段，相比于现有的‎4G(即第四代移动通信技术，1880～2635MHz频段)技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。‎5G信号与‎4G信号相比，下列说法正确的是(　C　)‎ A．‎5G信号在真空中的传播速度更快 B．‎5G信号是横波，‎4G信号是纵波 C．‎5G信号粒子性更显著 D．‎5G信号更容易发生明显衍射 ‎[解析]　任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，传播速度相同，A错误；电磁波均为横波，B错误；‎5G信号的频率更高，则其粒子性显著，C正确；因‎5G信号的频率更高，则波长更小，故‎4G信号更容易发生明显的衍射现象，D错误。‎ ‎3．(2019·青海调研)一平行板电容器与一自感线圈组成振荡电路，要使此振荡电路的周期变大，以下措施中正确的是(　ACE　)‎ A．减小电容器两极板间的距离 B．减少线圈的匝数 C．增大电容器两极板间的正对面积 D．减小电容器两极板间距离的同时减少线圈的匝数 E．减小电容器两极板间距离的同时增加线圈的匝数 ‎[解析]　由于振荡电路的周期T＝2π，所以要想增大周期可以增大电容和自感系数，减小电容器两极板间的距离会增大电容，周期变大，A正确；减少线圈的匝数可减小自感系数，周期变小，B错误；增大电容器两极板间的正对面积会增大电容，则周期变大，C正确；减小电容器两极板间的距离的同时，增大线圈的匝数，C和L都增大，则周期增大，D项错误，E项正确。‎ ‎4．(2018·湖北华师一附中期中)下列说法正确的是(　ABD　)‎ A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象 B．向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”‎ C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振原理 D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场 E．狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关 ‎[解析]　因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，根据发生明显衍射的条件可知，声波比较容易产生衍射现象，故A正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应的原理，故B正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理，故C错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，故D正确；根据狭义相对论中光速不变原理可知，在所有惯性参考系中光速是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故E错误。‎ ‎5．(2018·湖南师大附中月考)如图所示为一竖直的肥皂膜的横截面，用单色光照射薄膜，在薄膜上产生明暗相间的条纹，下列说法正确的是(　BCD　)‎ A．薄膜上的干涉条纹是竖直的 B．薄膜上的干涉条纹是水平的 C．用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距比用红光照射时的小 D．干涉条纹是光线在薄膜前、后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 E．干涉条纹的间距是不相等的 ‎[解析]　光从肥皂膜的前、后表面反射形成相干光，其波程差与薄膜厚度有关。在重力作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形，在同一水平面上厚度相等，形成亮纹(或暗纹)‎ ‎，因此，干涉条纹应是水平的，故A错误，B、D正确；蓝光的波长小于红光的波长，因此用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距比红光的小，故C正确；条纹间距是相等的，E错误。‎ ‎6．(2018·山西五校联考)下列说法正确的是(　ADE　)‎ A．位移与时间关系符合正弦函数规律的运动是最简单、最基本的振动 B．波长为‎0.5m的水波比波长为‎0.6m的水波绕过‎0.8m的障碍时产生的衍射现象更明显 C．光导纤维传递信息是利用了光的干涉原理 D．电磁波的接收是利用电谐振把有用的信号选择出来的 E．狭义相对论中不同惯性参考系的物理规律是相同的 ‎[解析]　当质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律时，质点的振动为简谐运动，而简谐运动是最简单、最基本的振动，故A正确；波长越长越容易发生衍射现象，因此波长为‎0.6m的水波比波长为‎0.5m的水波绕过‎0.8m的障碍时衍射现象更明显，故B错误；光导纤维传递信息是利用了光的全反射原理，故C错误；当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振，在无线电技术里，利用电谐振可以将接收信号从众多的电磁信号中筛选出来，故D正确；根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故E正确。‎ ‎7．(2018·河北名校月考)下列说法中正确的是(　ACE　)‎ A．军队士兵过桥时要便步走，是为了防止桥发生共振现象 B．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响 D．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮 E．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 ‎[解析]　齐步走会对桥产生周期性的驱动力，可能使桥发生共振而致使桥梁断裂，因此要便步走，选项A正确；机械波的传播速度仅由介质决定，电磁波在介质中的传播速度还与频率有关，选项B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片可以减弱玻璃反射光的影响，选项C正确；假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变瘦，不是在变矮，选项D错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项E正确。‎ ‎8．(2018·黑龙江牡丹江一中期末)下列关于光学现象的说法正确的是(　ABD　)‎ A．其他电磁波和可见光一样，也能产生衍射现象 B．水中蓝光的传播速度比红光的慢 C．光的偏振现象说明光是纵波 D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 E．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，‎ 是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光 ‎[解析]　其他电磁波和可见光一样均能发生干涉、衍射现象，故A正确；蓝光的折射率大于红光的折射率，根据v＝可知，水中蓝光的传播速度小于红光的传播速度，故B正确；光的偏振现象说明光是横波，而不是纵波，故C错误；由于红光的波长大于蓝光的波长，故在同一装置上做双缝干涉实验，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，用红光时得到的条纹间距更宽，故D正确；一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是由于光的折射，故E错误。‎ ‎9．(2018·河南南阳一中月考)下列说法正确的是(　ABE　)‎ A．波的图象表示介质中“各个质点”在“某一时刻”偏离平衡位置的位移 B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小 C．光的偏振现象说明光是纵波 D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，均匀变化的电场产生均匀变化的磁场 E．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的 ‎[解析]　振动图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”偏离平衡位置的位移，波动图象表示介质中“所有质点”在“某个时刻”偏离平衡位置的位移，故A正确；由多普勒效应可知，当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小，故B正确；光的偏振现象说明光是横波，故C错误；麦克斯韦的电磁场理论中，变化的磁场一定产生电场，变化有均匀变化与非均匀变化之分，当磁场均匀变化时，产生恒定的电场；当磁场非均匀变化时，会产生变化的电场。同理，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故D错误；根据狭义相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速对任何观察者来说都是相同的。故E正确。‎ ‎10．(2018·广西钦州中学月考)下列说法正确的是(　ADE　)‎ A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的是绿光 B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置，会时而出现明条纹，时而出现暗条纹 C．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 E．在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总时间时，计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜 ‎[解析]　绿光的折射率大于红光的折射率，由临界角公式sinC＝ 可知，绿光的临界角小于红光的临界角，在不断增大入射角时，水面上绿光先发生全反射，先从水面上消失，故A正确；光的双缝干涉实验中，得到的干涉条纹图样是稳定的，故B错误；用标准平面检查光学平面的平整程度时，由空气薄层间两反射面获得相同频率的光，从而进行叠加，形成干涉条纹，是利用了光的干涉现象，故C错误；根据爱因斯坦狭义相对论假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D正确；根据误差的减小方法可知单摆计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜，此时摆球的速度最大，计时比较准确，故E正确。‎ ‎11．(2019·成都摸底)下列说法中正确的是(　ACE　)‎ A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出 C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小 D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的 E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 ‎[解析]　甲图中a束光折射角大，折射率小，根据v＝，a束光在水珠中的传播速度大，选项A正确；乙图中，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′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，选项B错误；丙图中，根据光的干涉条纹公式Δx＝λ，减小屏到挡板间的距离L时两相邻亮条纹间距离将减小，选项C正确；丁图中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，选项D错误；只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，选项E正确。‎ ‎12．(2018·辽宁六校协作体联考)△OMN为玻璃三棱镜的横截面，ON＝OM，a、b两束可见单色光关于OO′对称，从空气垂直射入棱镜侧面MN，在棱镜侧面OM、ON 上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是(　ACE　)‎ A．在玻璃砖中，a光束的折射率小于b光束的折射率 B．在玻璃砖中，a光束的传播速度小于b光束的传播速度 C．若a、b两光束从玻璃砖中射向空气，则b光束的临界角比a光束的临界角小 D．用同样的装置做双缝干涉实验，a光束的条纹间距小 E．用a、b两光束照射同一狭缝，a光束衍射现象更明显 ‎[解析]　a、b两光束在侧面OM、ON上的入射角相同，但是b光发生全反射，说明b光的临界角小于a光的临界角，根据sinC＝知，a光的折射率小，故A、C正确；根据v＝知，a光的折射率小，则a光束在棱镜中的传播速度大，故B错误；a光的折射率小，波长长，根据双缝干涉实验，相邻两个亮条纹或暗条纹的间距公式Δx＝λ知，a光的双缝干涉条纹间距大，故D错误；a光的波长长，则容易发生衍射现象，用a、b两光束照射同一狭缝时，a光衍射现象要明显，故E正确。‎ 二、非选择题 ‎13．雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)是用脉冲电磁波来测定目标的位置和速度的设备。某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为1.0×10－4s，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经t＝170s后雷达向正上方发射和被反射的波形如图乙所示，则该飞机的飞行速度约为多少？‎ ‎[答案]　‎306m/s ‎[解析]　由图示信息知，比较远时，脉冲波显示的距离为 s＝＝m＝6×‎‎104m 当到达正上方后，距离为 s′＝＝m＝3×‎‎104m 由于开始时飞机在斜上方，后来飞机到达正上方，所以该飞机的速度为 v＝m/s≈‎306m/s。‎ ‎14．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2的距离之差为2.1×10－‎6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。‎ ‎(1)已知A光在空气中的波长为6×10－‎7m，问P点是亮条纹还是暗条纹？‎ ‎(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－‎7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，问P点是亮条纹还是暗条纹？‎ ‎(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。‎ ‎(4)设光屏上O为到S1和S2路程相等的点，则B光在PO间有几条暗纹？‎ ‎[答案]　(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3)见解析　(4)4条 ‎[解析]　(1)路程差Δx＝2.1×10－‎6m，λA＝6×10－‎7m，‎ 路程差Δx与A光波长的倍数关系为 NA＝＝＝3.5‎ 所以P点为暗条纹。‎ ‎(2)根据临界角与折射率的关系 sinC＝得n＝＝＝ 由此可知，B光在空气中的波长λB为 λB＝nλ介＝5.25×10－‎‎7m 路程差Δx与波长λB的倍数关系为 NB＝＝＝4‎ 可见，用B光作光源，P点为亮条纹。‎ ‎(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，通过S1、S2的光不满足相干条件，故不能发生干涉，此时光屏上只能观察到亮光。‎ ‎(4)由于NB＝4，故B光在PO间有4条暗纹。‎