2021高考物理大一轮复习领航检测：第十四章　机械振动　机械波　光　电磁波与相对论（选修3－4）-第4节 Word版含解析

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1．(多选)下列有关光学现象的说法中正确的是( )
A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象
C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
D．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度
E．激光测距是应用了激光平行性好的特点
解析：选CDE.用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，A错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的色散现象，是光的折射的结果，B错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可减弱反射光，从而使景象更清晰，C正确；红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，D正确；激光的平行性好，常用来精确测距，E正确．
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的
B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射
C．电磁波具有偏振现象
D．根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短
E．物体做受迫振动时，其频率和振幅与自身的固有频率均无关
解析：选ACD.露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的，选项A正确；光波从空气进入水中后，频率不变，波速变小，则波长变短，故不容易发生衍射，选项B错误；因电磁波是横波，故也有偏振现象，选项C正确；根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短，选项D正确；物体做受迫振动时，其频率总等于周期性驱动力的频率，与自身的固有频率无关，但其振幅与自身的固有频率有关，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，选项E错误．
3．(多选)下列说法中正确的是( )
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理
B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小
C．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢
D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰
E．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理
解析：选ACD.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，选项A正确．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大，选项B错误．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，选项C正确．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰，选项D正确．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了衍射原理，选项E错误．
4．(多选)下列说法正确的是( )
A．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射
B．偏振光可以是横波，也可以是纵波
C．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
E．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率等于声源振动的频率
解析：选ACD.用光导纤维传播信号时，是让携带声音信号的光在光导纤维中进行全反射，从而向前传播的，故A正确；偏振光只能是横波，不可能是纵波，故B错误；据狭义相对论的基本假设知，光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；根据多普勒效应知：声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，故E错误．
5．(多选)下列说法正确的是( )
A．光的偏振现象说明光是一种横波
B．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，则条纹间距变宽
D．波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关
E．机械波和电磁波都可以在真空中传播
解析：选ACD.光的偏振现象说明光是一种横波，选项A正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项B错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，因红光的波长大于绿光的波长，则根据Δx＝eq \f(l,d)λ可知条纹间距变宽，选项C正确；波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关，选项D正确；机械波传播时需要介质，故不能在真空中传播，E错误．
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
D．当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象
E．用两束单色光A、B，分别在同一套装置上做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则说明A光波长大于B光波长
解析：选BCE.在波的干涉现象中，所说的振动加强点和振动减弱点，只是从振动幅度的角度来定义的，加强点的振动幅度大，减弱点振动幅度小，但是加强点的位移不一定比减弱点的位移大，A错误；做受迫振动的周期取决于驱动力的周期，与单摆摆长无关，B正确；根据多普勒效应，声源向我们驶来时，我们在单位之间内接受波长的个数增大，即我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，C正确；当孔或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，会发生明显的衍射现象，而衍射没有条件，D错误；根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ，同一个干涉装置，l和d都是相同的，所以间距越大，波长越大，E正确．
7．(多选)下列说法正确的是( )
A．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系
B．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关
C．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
D．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
E．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射
解析：选ADE.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，广义相对论才涉及加速运动的非惯性系，故A正确；做简谐运动的质点，其振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大，故B错误；波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小，所以C错误；根据麦克斯韦的电磁理论，振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场，故D正确；泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象．故E正确．
[综合应用题组]
8．(多选)如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线．a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是( )
A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．a光的频率大于b光的频率
C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大
D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
E．b光比a光更容易发生衍射现象
解析：选ACD.由折射光路可知，b光的折射率大于a光，则根据n＝eq \f(c,v)可知，在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度，选项A正确；a光的频率小于b光的频率，选项B错误；因a光的波长大于b光，故a光比b光更容易发生衍射现象，选项E错误；则根据Δx＝eq \f(l,d)λ，则两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大，选项C正确；根据sin C＝eq \f(1,n)可知，若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，选项D正确．
9．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
解析：(1)根据发生干涉现象的条件，两列光的频率相同．如果放置光屏，在A，B点会出现亮条纹，在C点会出现暗条纹．
(2)相邻亮条纹的中心间距Δx＝eq \f(l,d)λ，
由题意知，亮条纹的数目n＝10，则得L＝nΔx＝eq \f(nlλ,d)
代入数据解得L＝1.178×10－2 m
答案：(1)频率 C (2)1.178×10－2 m
10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲)：
(1)下列说法哪一个是错误的( )
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝eq \f(a,n－1)
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________ mm.
解析：(1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线)，所以摆放时并不放单缝和双缝，A错误．测量亮纹位置时，为了准确，应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐，B正确．相邻两条亮纹间距为Δx，则n条亮纹间距为a＝(n－1)Δx，即Δx＝eq \f(a,n－1)，C正确．
(2)1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.
答案：(1)A (2)1.970
11．(1)下列说法中不符合事实的是( )
A．机场安检时，借助X射线能看到箱内物品
B．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘
C．建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射
D．液晶显示应用了偏振光
(2)如图所示，一束激光频率为ν0，传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度为________，卫星接收到激光的频率ν________(填“大于”“等于”或“小于”)ν0.
解析：(1)机场安检时，借助X射线的穿透能力可以看到箱内物品，A正确．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘，B正确．建筑外装玻璃镀一层膜是应用了光的漫反射，C错误．液晶显示应用了偏振光，D正确．
(2)由光速不变原理可知，卫星上观测到激光的传播速度是c.由多普勒效应可知，卫星与激光靠近时，卫星接收到激光的频率ν大于ν0.
答案：(1)C (2)c 大于
12．(1)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．电磁波是横波
C．电磁波必须在介质中传播
D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.
①该电磁波的频率为多少？
②该雷达的最大侦察距离是多少？
解析：(1)由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁
波是横波，B对；电磁波可以不依赖介质而传播，C错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，D错．
(2)①根据c＝λf可得
f＝eq \f(c,λ)＝eq \f(3.0×108,20×10－2) Hz＝1.5×109 Hz.
②电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离
s＝cΔt＝ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,n)－t))＝3×108×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,5 000)－0.02×10－6)) m≈6×104 m，
所以雷达的最大侦察距离s′＝eq \f(s,2)＝3×104 m＝30 km.
答案：(1)B (2)①1.5×109 Hz ②30 km