(能力提高练) 第三节 光的波动性 电磁波 相对论初步-2023年高考物理一轮系统复习学思用

这是一份(能力提高练) 第三节 光的波动性 电磁波 相对论初步-2023年高考物理一轮系统复习学思用，共12页。试卷主要包含了第一次联考)下列说法正确的是，五调)下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
【能力提高练】   第三节 光的波动性 电磁波 相对论初步1．(2022•高考浙江卷)如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是(　　)A．气泡表面有折射没有全反射B．光射入气泡衍射形成“亮斑”C．气泡表面有折射和全反射D．光射入气泡干涉形成“亮纹”【解析】  当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看起来比较亮。故选C。【答案】  C2．(2022•东北育才学校七模)劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片，当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹。则(　　)A．干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的B．相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同C．若抽去一张纸片，条纹变密D．若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空气膜厚度仍相等【解析】  A．干涉条纹是由于a下表面和b上表面反射光叠加产生的，故A错误；BD．劈尖干涉条纹特点，任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相邻的明条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，故B错误，D正确；C．干涉条纹光程差，即光程差为空气层厚度的2倍，当满足时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹间的空气厚度为，若抽去一张纸倾角减小，故亮条纹之间距离增大，因此干涉条纹变疏，故C错误。故选D。【答案】  D3．(2022•辽宁省高三(下)高考联合模拟考试)劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当红光从上方入射后，从上往下看到如图乙所示的干涉条纹。下列说法错误的是(　　)A．任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等B．任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定C．若在装置中抽去一张纸片，则干涉条纹间距变大D．若把红光换成紫光，则干涉条纹间距变大【解析】  AB．薄膜干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，故AB正确；C．光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为，、处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为，，因为光程差，所以，设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得，即，当抽去一张纸片减小，增大，故C正确；D．若把红光换成紫光，紫光的波长较红光小，根据C中公式可知干涉条纹间距变小，故D错误。本题选错误项，故选D。【答案】  D4．(2022•云南省三校高三(下)高考备考实用性联考(四))关于图中四幅图片的描述，正确的是(　　)A．图甲说明了光具有粒子性B．图乙说明了光具有波动性C．图丙中，从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低D．图丁说明了原子具有核式结构【解析】  A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；B．光电效应说明了光具有粒子性，故B错误；C．由图可知，根据，可知图丙中，从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率高，故C错误；D．粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故D正确。故选D。【答案】  D5．(2022•天津市南开区高三(上)期末)与早期的电缆传输信息相比，光纤通信具有各方面压倒性的优势。日前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光：、、，均大于红光波长()。下列说法中正确的是(　　)A．光纤通信利用的是光的折射原理B．光纤中的激光能使荧光物质发光C．若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光也一定可以D．若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光都慢【解析】  A．光纤通信利用的是光的全反射原理，故A错误；B．紫外线以及短波的可见光，X射线、射线能使荧光物质发光，光纤中的激光不能使荧光物质发光，故B错误；C．激光的波长大于红光的波长，则激光的频率小于红光的频率，若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光不一定可以，故C错误；D．激光的波长大于可见光的波长，则激光的折射率小于可见光的折射率，根据，可知，若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光都慢，故D正确。故选D。【答案】  D6．(多选)(2022•湖南新高考教学教研联盟高三(下)第一次联考)下列说法正确的是(   )A．雨过天晴天空出现的彩虹与阳光下的肥皂泡呈现彩色的原理是一样的B．将摆钟由广州移至哈尔滨，摆钟的走时会偏快C．交通测速装置通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应D．阳光在水面的反射光是自然光E．用红、蓝、紫三种单色光分别用相同的装置做“用双缝干涉测定单色光的波长”的实验，则红光观察到的条纹间距最大【解析】  A．彩虹是由于空气对不同颜色的光的折射率不同，从而使白光中不同颜色的光分开而形成的，而肥皂泡是由于光线在肥皂泡前后两个表面反射后叠加形成的干涉现象，A错误；B．钟摆由广州移至哈尔滨，重力加速度变大，由，可知，钟摆的周期变短，走时变快，B正确；C．交通测速装置通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，C正确；D．阳光是自然光，但在水面反射时，反射光是一定程度的偏振光，D错误；E．由于红、蓝、紫三种单色光中，红光的波长最大，由公式，可知，波长越大，条纹间距越大，因此，红光观察到的条纹间距最大，E正确。故选BCE。【答案】  BCE7．(2022•河北省衡水中学高三(上)五调)下列说法正确的是(　　)A．紫外线比紫光更容易发生明显的干涉现象和衍射现象B．单摆振动的周期，一定等于它的固有周期C．当机械波从一种介质进入另一种介质时，波长一定变大D．在干涉现象中，振动加强点的位移有时可能比振动减弱点的位移小【解析】  A．紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射现象，而对于干涉现象，只要频率相同、相位差恒定即可发生，故A错误；B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期等于驱动力周期，与固有周期无关，故B错误；C．波的频率是由波源决定的，与介质无关，当机械波从一种介质进入另一种介质时，如果波速变小，由公式，可知，波长变小，故C错误；D．在干涉现象中，振动加强点的振幅比振动减弱点的振幅大，但是振动加强点的位移有时可能比振动减弱点的位移小，故D正确。故选D。【答案】  D8．(2022•福建省福州一中高三(下)二模)关于薄膜干涉现象及其应用下列说法正确的是(　　)A．如图甲所示，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，形成明暗相间的竖直条纹B．如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，膜的外表面和玻璃表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的C．如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，图中条纹弯曲说明此处是凹下的D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到等间距的明暗相间的圆环状条纹【解析】  A．如图甲所示，竖直放置的肥皂薄膜，来自前后两个面的反射光发生干涉，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹，故A错误；B．如图乙所示，照相机的镜头表面常常镀一层透光膜，从薄膜前后两表面反射的光发生干涉使镜头看起来有颜色，膜的厚度为光在膜中波长的，故B错误；C．如图丙所示，利用光的干涉检查平整度，用单色光从上面照射，空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，如果某处凹下去，则对应亮纹(或暗纹)提前出现，所以图中条纹弯曲说明此处是凹下的，故C正确；D．如图丁所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，由于凸透镜下表面是曲面，所以空气膜厚度越往外越厚，所以看到的明暗相间的圆环状条纹越往外越密，故D错误。故选C【答案】  C9．(2022•北京市牛栏山第一中学高三(下)入学考试)一束激光照在一个很小的圆盘上，在屏上观察到如图所示的图样，在影的中心有一个亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”．下列说法正确的是A．圆盘中心有个小孔，这是光的衍射现象B．圆盘中心是不透光的，这是光的衍射现象C．圆盘中心有个小孔，这是光的干涉现象D．圆盘中心是不透光的，这是光的干涉现象【解析】  光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，这就是著名的“泊松亮斑”，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故B正确；故选B．【答案】  B10．(2022•北京市牛栏山第一中学高三(下)入学考试)如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则(   )A．玻璃对b光的折射率较大B．在真空中a光的速度大于b光的速度C．a光的频率大于b光的频率D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光【解析】  A．由题图可知a光射入玻璃砖后的折射角小于b光射入玻璃砖后的折射角，根据折射定律可知玻璃对a光的折射率较大，A错误；B．在真空中a光与b光的速度相等，B错误；C．由A项结论可知a光的频率大于b光的频率，C正确；D．红光的频率小于绿光的频率，所以如果b光是绿光，a光不可能是红光，D错误。故选C。【答案】  C11．(2022•北京市北师大实验中学高三(下)摸底考试)如图所示，一束可见光经过玻璃三棱镜折射后分为a、b两束单色光。下列说法正确的是(　　)A．玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率B．玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度C．真空中a光的波长大于b光的波长D．如用a光照射某金属能发生光电效应，则用b光照射该金属也一定发生光电效应【解析】  A．由光路图可知，a光的偏折程度大于b光，可知玻璃对b光的折射率小于对a光的折射率，故A正确；B．根据得，b光的折射率小，则b光在玻璃中传播的速度大，故B错误；C．b光的折射率小，则b光的频率小，根据c=λf知，b光在真空中的波长更长，故C错误；D．入射光的频率大于金属的极限频率才能发生光电效应，因，则用a光照射某金属能发生光电效应，用b光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误；故选A。【答案】  A12．(多选)(2022•成都石室中学高三(下)专家联测卷(四))下列说法正确的是(　　)A．在真空中传播的电磁波，频率越大，波长越长B．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，绿光形成的干涉条纹间距较大C．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理D．要确定雷达和目标的距离需要测出电磁波从发射到被雷达接收的时间t，再根据x＝c·求解距离E．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【解析】  A.根据λ＝，在真空中传播的电磁波速度相同，频率越大，波长越短，选项A错误；B.绿光的波长大于蓝光，让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，根据Δx＝λ可知，绿光形成的干涉条纹间距较大，选项B正确；C.光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，全息照相利用的是光的干涉原理，选项C错误；D.要确定雷达和目标的距离需要测出电磁波从发射到被雷达接收的时间t，再根据x＝c·求解距离，选项D正确；E.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，选项E正确.【答案】  BDE13．(多选)(2022•陕西省西安中学高三(上)期中)关于机械波与电磁波，下列说法中正确的是      A．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动B．弹簧振子在四分之一个周期里运动的路程一定等于一个振幅C．有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去D．电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、可见光、红外线、γ射线E．在真空中传播的电磁波频率不同，传播的速度相同【解析】  A．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，是受迫振动，选项A正确；B．弹簧振子只有从平衡位置或者离平衡位置最远处开始振动计时，在四分之一个周期里运动的路程才等于一个振幅，选项B错误；C．有经验的战士可以根据炮弹飞行的尖叫声判断炮弹是接近还是远去，这是根据多普勒效应，选项C正确；D．波长越大的衍射能量越强，则电磁波衍射能力由强到弱的顺序是无线电波、红外线、可见光、γ射线，选项D错误；E．在真空中传播的电磁波频率不同，传播的速度相同，选项E正确；故选ACE.【答案】  ACE14．(2022•江苏省海门中学高(下)期初考试)如图所示，后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波(毫米波)，并对前车反射的毫米波进行运算，则(　　)A．毫米波的频率比可见光高B．毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象C．经前车反射后毫米波的速度将比反射前大D．前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流【解析】  A．从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；B．毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；C．电磁波在空中传播的速度不会变化，故C错误；D．系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。故选D。【答案】  D15．(2022•北京市牛栏山第一中学高三(下)入学考试)电磁波无处不在，我们身边的广播、电视、移动通信都与电磁波有着密不可分的联系，Wi-Fi、非接触式公交卡、导航、雷达、微波加热、射电天文学、遥感遥测也都与电磁波有关。频率是电磁波的一个重要参量，不同频率的电磁波在空中互不干扰，保证了各项无线电应用的顺利开展。例如，我国自主建立的北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz；家用微波炉加热食物所使用的电磁波频率约为2450MHs。家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率约为572SMHz。对于家用5GWi-Fi的信号，下列说法中正确的是(　　)A．一定不会产生偏振现象B．从一个房间穿越墙壁进入另一个房问后，频率保持不变C．与北斗导航信号叠加时，将产生明显的干涉现象D．与微波炉所使用的微波相比，更容易产生明显衍的射现象【解析】  A．电磁波是横波，可以发生偏振现象，故A错误；B．电磁波的频率由振源决定，从一个房间穿越墙壁进入另一个房间后，频率保持不变，故B正确；C．只有频率相同的两列光才能发生干涉，Wi-Fi信号不会在北斗导航信号叠加时，产生明显的干涉现象，故C错误；D．家用5GWi-Fi所使用的电磁波频率高于微波炉的频率，因此其波长较短，不易发生明显的衍射现象，故D错误。故选B。【答案】  B16．(2022•北京市北师大附属实验中学高三(下)零模)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。爱因斯坦的光电效应理论和康普顿效应理论表明，光在某些方面确实也会表现得像是由一些粒子(即一个个有确定能量和动量的“光子”)组成的。人们意识到，光既具有波动性，又具有粒子性。(c为光速，h为普朗克常量)(1)物理学家德布罗意把光的波粒二象性推广到实物例子，他提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，粒子的能量E和动量p跟它所对应波的频率v和波长之间也遵从如下关系：，。请依据上述关系以及光的波长公式，试推导单个光子的能量E和动量p间存在的关系；(2)我们在磁场中学习过磁通量，其实在物理学中有很多通量的概念，比如电通量、光通量、辐射通量等等。辐射通量表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为。①光子具有能量。一束波长为的光垂直照射在面积为S的黑色纸片上，其辐射通量为，且全部被黑纸片吸收，求该束光单位体积内的光子数n；②光子具有动量。当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力。求上一问中的光对黑纸片产生的压力大小，并判断若将黑纸片换成等大的白纸片，该束光对白纸片的压力有何变化。【解析】  (1)单个光子的能量根据单个光子的动量可知(2)①假设时间内通过黑纸片光束的体积为，则光子总个数为辐射通量解得单位体积内的光子数②光束照射黑纸片，全部被吸收，根据动量定理解得黑纸片对光的作用力根据牛顿第三定律可知光对黑纸片的压力为；若将黑纸片换为等大的白纸片，光子在白纸片表面全部反弹，若全部发生弹性碰撞，则根据动量定理，则所以根据牛顿第三定律可知该束光对白纸片的压力变大。【答案】  (1)；(2)①，②，变大