高考物理一轮总复习专题练习38第十四章第2讲光的波动性电磁波相对论含答案

第2讲　光的波动性　电磁波　相对论

一、选择题(本题共10小题，1～3题为单选，4～10题为多选)

1．(2022·江苏省高三模拟)华为手机采用了双麦克风降噪技术，以保证优秀的通话体验。一个麦克风为用户通话时使用的麦克风，用于收集人声，而另一个配置在机身顶端的麦克风采集周围环境噪音，通过特定的模块对这两路信号进行技术处理，实现降噪功能。技术处理用到的原理是(　A　)

A．干涉 B．衍射

C．调制 D．解调

[解析]　降噪麦克风是通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波与噪音叠加从而实现降噪的效果，且环境噪音与降噪声波频率相同，两列波发生了干涉现象。故选A。

2．(2022·天津市滨海新区高三模拟)网络信号的稳定传输通常需要用到光纤和Wi－Fi无线路由器，下列表述正确的是(　B　)

A．光纤通讯利用光纤来传输包含信息的电流信号

B．光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号

C．Wi－Fi无线路由器发射包含信息的超声波信号

D．Wi－Fi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的干涉原理

[解析]　光纤通讯利用光的全反射原理传输包含信息的光信号，通信中的光波主要是激光，不是电流信号，A错误，B正确；Wi－Fi无线路由器发射包含信息的电磁波信号，C错误；Wi－Fi无线信号可以绕过障碍物传播是利用了波的衍射原理，D错误。

3．(2021·北京人大附中模拟)下列说法中正确的是(　C　)

A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了薄膜干涉现象

B．雷达发射的电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的

C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光

D．红色和蓝色的激光在同种介质中传播时波长可能相同

[解析]　本题考查对光的波动现象的理解。水中的气泡看上去比较明亮是因为光从水中射向气泡时，有一部分光发生了全反射现象，故A错误；均匀变化的电场或磁场只能产生恒定的磁场或电场，不能形成电磁波，雷达发射的电磁波是由周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场逐渐向外传播形成的，故B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光，故C正确；红色和蓝色的激光频率不同，在同一种介质中传播时波速不同，波长不同，故D错误。

4．(2021·全国高三专题练习)如图所示，白炽灯在S点发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则(　AC　)

A．图中b光为偏振光

B．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮

C．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮

D．无论以SP为轴将B转过多大角度，在P处都将看到光亮

[解析]　从白炽灯直接发出的光为自然光，它通过偏振片A后变为偏振光，即题图中b光为偏振光，故A正确；人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，说明A、B两个偏振片的透振方向垂直，所以以SP为轴将B转过180°后，在P处将仍看不到光亮；以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮，故B、D错误，C正确。

5．(2022·陕西西安高三模拟)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则下列有关结论正确的是(　BCD　)

A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电

B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电

C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大

D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大

[解析]　若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C正确，A错误；若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，故B正确；若电容器正在放电，则线圈中电流增大，由楞次定律可判定自感电动势正在阻碍电流增大，故D正确。

6．关于电磁波谱，下列说法中正确的是 (　AB　)

A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变

B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高

C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射

D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线

[解析]　紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，C错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，D错误。A、B的说法正确。

7．(2022·河北张家口月考)关于光的干涉和衍射，下列说法正确的是(　ABD　)

A．双缝干涉是两束相干光相遇时出现的干涉现象，而薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后相互叠加形成的干涉现象

B．双缝干涉时，当其他条件不变，双缝间距越小，干涉条纹间距越大，波长越长，干涉条纹间距越大

C．照相机镜头镀有增透膜，其作用是让各种色光都发生干涉相消，增强透射光

D．泊松亮斑是光的衍射现象，证明了光具有波动性

[解析]　双缝干涉是两束相干光相遇的干涉现象，而薄膜干涉是一束光经薄膜的前后表面反射后相互叠加形成的干涉现象，A正确；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ可知，其他条件不变时，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，波长λ越长，干涉条纹间距越大，B正确；照相机镜头镀有增透膜，增透膜厚度为绿光在增透膜内波长的，各种色光的波长不同，不可能让各种色光都发生干涉相消，C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，证明了光具有波动性，D正确。

8．(2021·北京通州区月考)5G是“第五代移动通信技术”的简称。相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，5G能有效解决信号问题。由于先前的3G、4G等已经将大部分通讯频段占用，留给5G的频段已经很小了。5G采用了比4G更高的频段，5G网络运用的是毫米波，将网络通信速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。综合上述材料，下列说法中正确的是(　ABD　)

A．5G信号不适合长距离传输

B．手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号有一定量的屏蔽

C．5G信号比4G信号更容易发生衍射现象

D．随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些

[解析]　本题借助5G考查光的波动性原理。因为5G信号穿透能力弱，故不适合长距离传输，A正确；因为5G信号穿透能力弱，手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号有一定的屏蔽作用，B正确；5G采用了比4G更高的频段，即5G信号比4G信号频率更高，波长更短，更不容易发生衍射现象，C错误；随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站功率设计小一些，建立微型基站，D正确。

9．(2022·河南信阳月考)下列说法正确的是(　BC　)

A．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场

B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理

C．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的

D．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹

[解析]　变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，故A错误；全息照相的拍摄根据激光的相干性好的特点，利用了光的干涉原理，故B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的，故C正确；用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽、两侧窄，间距越来越大的衍射条纹，故D错误。

10．(2022·河北高三月考)如图所示，两束单色光a、b从水下射向水面上的A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是(　ABD　)

A．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

B．a光比b光更容易发生衍射现象

C．在水中a光的速度比b光的速度小

D．若a光与b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光

[解析]　由图可知，a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，干涉条纹间距与波长成正比，A正确；波长越长，越容易发生衍射，B正确；由v＝，可知C错误；折射率越大，越容易发生全反射，则若a光和b光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光，D正确。

二、非选择题

11．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2.1×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m；

(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°；

(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。

[答案]　(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3)见解析

[解析]　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m。

路程差Δr＝2.1×10－6 m，

所以N1＝＝＝3.5，

从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，即的7倍，所以P点为暗条纹。

(2)根据临界角与折射率的关系sin C＝得

n＝＝，

由此可知，B光在空气中的波长为

λ′1＝nλ2′＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m，

故N2＝＝＝4，

可见路程差为波长的整数倍，则用B光做光源，P点为亮条纹。

(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，因为A光和B光的频率不同，所以不能发生干涉，在屏上不会出现干涉条纹，但在光屏上仍能观察到亮光。

12．(2022·江苏高三月考)光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用。光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85 μm的单色光。上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06 μm的单色光。这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以下信息，回答下列问题：

(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？

(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为1.47)

[答案]　(1)1.56 μm　(2)见解析

[解析]　(1)设信号频率为f，真空中的波长为λ0，c＝λ0f

光在纤芯中的频率仍为f，波长为λ，则光在纤芯中的速度v＝λf

又n＝，可以得出λ0＝nλ＝1.47×1.06 μm≈1.56 μm。

(2)如果上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰。