高考物理一轮复习课时作业42光的波动性电磁波相对论含答案

光的波动性　电磁波　相对论

(建议用时40分钟)

1．以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到(　　)

A．黑白相间的条纹，这是光的干涉

B．黑白相间的条纹，这是光的衍射

C．彩色的条纹，这是光的干涉

D．彩色的条纹，这是光的衍射

【解析】选D。由题可知该现象为光的衍射现象，故A、C错误；线状白炽灯发出的光是复色光，其中各种色光的波长不同，产生的单缝衍射的图样中条纹宽度和间距都不相同，因此各单色光的亮条纹或暗条纹不能完全重叠在一起，所以形成彩色条纹，故B错误，D正确。故选D。

2．测温是防控新冠肺炎的重要环节。在公共场所常用如图所示的测温枪为出入人员测温，测温枪是通过传感器接收红外线，得出感应温度数据，使用时只要将测温枪靠近皮肤表面，修正皮肤与实际体温的温差便能准确显示体温，下列说法正确的是(　　)

A．测温枪利用的红外线也可用于杀菌消毒

B．红外线是波长比紫外线长的电磁波

C．红外线的穿透能力很强，接受红外线照射是会伤害身体的

D．红外线的频率大于X光的频率

【解析】选B。紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故A错误；由电磁波谱可知，红外线是波长比紫外线长的电磁波，故B正确；红外线的热作用很强，接受红外线照射是不会伤害身体的，故C错误；由电磁波谱可知，红外线的频率小于X光的频率，故D错误。故选B。

3．(创新题)市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处，如图所示。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。用λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为(　　)

A.λ　　　 B．λ

C．λ      D．λ

【解析】选B。因为薄膜的厚度为波长的，所以两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光，进而减少了反射光的能量。故选B。

4．(2020·衡水模拟)如图所示的四种亮暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)。四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)

A.红黄蓝紫      B．红紫蓝黄

C．蓝紫红黄      D．蓝黄红紫

【解析】选B。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故a、c两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ可以知道波长λ越大，Δx越大，故a是红光，c是蓝光。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故b、d是单缝衍射图样，b为紫光的单缝衍射图样，d为黄光的单缝衍射图样。故从左向右依次是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和黄光(单缝衍射)。所以选项B正确，选项A、C、D错误。

5．关于麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是(　　)

A．在赫兹发现电磁波的实验基础上，麦克斯韦提出了完整的电磁场理论

B．麦克斯韦第一个预言了电磁波的存在，赫兹第一个用实验证实了电磁波的存在

C．变化的电场可以在周围的空间产生电磁波

D．变化的磁场在周围的空间一定产生变化的电场

【解析】选B。麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，而后赫兹第一个用实验证明了电磁波的存在，故A错误，B正确；根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，故C、D错误。

6．如图，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。

(1)②、③、④三个光学元件依次为________；(填正确答案的标号)

A．滤光片、单缝、双缝

B．单缝、滤光片、双缝

C．单缝、双缝、滤光片

D．滤光片、双缝、单缝

(2)如果实验时将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹(暗纹)间的距离________(选填“变大”或“变小”)；

(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.200 mm，测得屏与双缝间的距离为1.40 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm，则所测单色光的波长λ为________nm。(结果保留3位有效数字)

【解析】(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A正确；

(2)根据Δx＝λ知增大光屏到双缝的距离L或者减小双缝间距d，可以使条纹间距增大；当将红光滤光片换为绿光滤光片时波长减小，则相邻亮纹(暗纹)间的距离变小；

(3)根据：Δx＝λ

得：λ＝＝ m＝0.36×10－6 m＝360 nm。

答案：(1)A　(2)变小　(3)360

7．一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为1.0 m处的光屏上，测得1至5条亮条纹间的距离为7.6 mm。已知所用的双缝间距离为0.25 mm。

(1)求这种单色光的波长；

(2)若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？

【解析】(1)条纹间距Δx＝ m＝1.9×10－3 m

因λ＝Δx

代入数据解得单色光的波长λ＝4.75×10－7 m

(2)因n＝＝＝

那么光在增透膜中的波长

λ′＝＝ m＝3.65×10－7 m

增透膜的厚度至少为

d′＝＝ m＝9.13×10－8 m

答案：(1)4.75×10－7 m

(2)3.65×10－7 m　9.13×10－8 m

8．(2020·顺义区模拟)当前，新型冠状病毒(COVID－19)在威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防止交叉感染(不用接触被测物体)的特点。下列关于红外测温枪的说法中正确的是

(　　)

A．红外测温枪工作原理和水银体温计测量原理一样都是利用热胀冷缩原理

B．红外测温枪能接收到的是身体的热量，通过热传导到达红外测温枪进而显示出体温

C．红外测温枪利用了一切物体都在不停地发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大

D．红外线也属于电磁波，其波长小于紫外线的波长

【解析】选C。红外就是红外线，自然界所有的物体，无时无刻不在向外发出辐射能量，这些能量以电磁波的形式存在。红外测温枪接收到人体辐射出的红外线，通过波长、强度与温度的关系，就可以得到人体的温度，而水银体温计是利用热胀冷缩原理工作的，A、B错误，C正确；红外线波长范围0.8～100 μm，紫外线的波长范围在100～400 nm，红外线波长大于紫外线波长，D错误。故选C。

【加固训练】
(创新题)安全生活离不开安检， 无论是乘坐地铁，还是火车和飞机，都能看到安检的存在。针对行李的安检机工作原理与医院里面用的CT成像原理很相似。当行李箱通过安检机的时候，就会在显示屏上显示出不同物体的轮廓，然后再根据颜色的不同，就能进一步判断物体大概属于哪一类。安检门主要是用来检测人身上是否携带了金属类管制利器的，它本质上是一种金属检测仪，根据金属的种类和大小，金属检测仪可以大致给出报警的金属所在的位置和大小等信息， 且不会对身体健康造成影响。现在国内外某些机场已经配备了人体扫描仪，人体扫描仪能对人体实行比安检门更详细的检查。人体扫描仪利用了一种毫米波段的电磁波，其频率比可见光还低，辐射强度极小，成为无害安检的理想波段。相比于金属探测仪，人体扫描仪能识别各种金属和非金属，因此，一般配备了人体扫描仪的机场不会再额外的安装检测金属的安检门。

根据以上信息可知，下列说法中正确的是 (　　)
A.安检机是利用γ射线的穿透作用来工作的
B.安检门的金属检测仪是利用静电感应原理来探测金属的
C.人体扫描仪的图像可能是利用了红外线反射所成的像
D.人体扫描仪可能是利用某种电磁波的穿透作用来工作的　

【解析】选C。安检机是利用X射线的穿透作用来工作的，选项A错误；安检门的金属检测仪是利用电磁感应原理来探测金属的，选项B错误；人体扫描仪利用了一种毫米波段的电磁波，其频率比可见光还低，可知人体扫描仪的图像可能是利用了红外线反射所成的像，选项C正确，D错误；故选C。

9．如图所示，图甲是LC震荡回路中电流随时间的变化关系，若以图乙回路中顺时针方向的电流为正，a、b、c、d均为电场能或磁场能最大的时刻，下列说法正确的是(　　)

A.图乙中的a是电场能最大的时刻，对应图甲中的时刻

B．图乙中的b是电场能最大的时刻，此后的内电流方向为正

C．图乙中的c是磁场能最大的时刻，对应图甲中的时刻

D．图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后电容C的下极板将充上正电荷

【解析】选B。图乙中的a是电场能最大的时刻，上极板带正电，即充电时电流沿顺时针方向，对应图甲中的T时刻，A错误；图乙中的b是电场能最大的时刻，由下极板带正电，此后的内放电，电流沿顺时针方向，B正确；图乙中的c是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为逆时针方向，图甲中的时刻电流为顺时针方向，C错误；图乙中的d是磁场能最大的时刻，此后磁场能转化为电场能，由楞次定律判断，电流方向为顺时针方向，此后电容器的下极板将充上负电荷，D错误。故选B。

【加固训练】

(多选)(2020·武汉模拟)对于以下光学现象的说法中正确的是 (　　)

A.图甲是双缝干涉示意图，若只增大挡板上两个狭缝S1、S2间的距离d，两相邻亮条纹间距离Δx将减小

B.图乙是单缝衍射实验现象，若只在狭缝宽度不同情况下，上面图对应狭缝较宽

C.图丙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凹陷的

D.图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波

【解析】选A、D。根据可知，只减小屏到挡板的间距，相邻两亮条纹间距将减小，故A正确；根据发生明显衍射现象的条件可知，狭缝越窄，衍射现象越明显，因此若这是在狭缝宽度不同的情况下，图乙中上面图对应狭缝较窄，故B错误；图丙所示的干涉图样表明检测图样此处是凸起的，故C错误；只有横波才能产生偏振现象，因此光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。故选A、D。

10．(多选)把一个上表面是平面下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹(　　)

A．圆环状条纹是光经凸透镜上下两个玻璃表面之间反射引起的干涉造成的

B．圆环状条纹是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的

C．如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其他条件保持不变，观察到的圆环亮纹间距变大

D．如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，观察到的圆环亮纹间距变小

【解析】选B、C。当光垂直照射到凸透镜上时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，它们在凸透镜的下表面相遇，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，故A项错误，B项正确；若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，故C项正确；如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变大，故D项错误。

11．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝的距离L1＝60 mm，双缝与光屏的距离L2＝700 mm，单缝宽d1＝0.10 mm，双缝间距d2＝0.25 mm。

(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，则对准第1条时示数x1＝__________mm，对准第4条时示数x2＝__________mm，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝__________mm。

(2)计算波长的公式λ＝__________；求得的波长是__________nm(保留三位有效数字)。

【解析】(1)对准第1条时示数

x1＝(2＋0.01×19.0) mm＝2.190 mm，

对准第4条时示数

x2＝(7.5＋0.01×36.9) mm＝7.869 mm，

相邻两条亮条纹间的距离

Δx＝＝1.893 mm。

(2)由干涉条纹间距公式Δx＝λ可得，

波长λ＝Δx＝6.76×10－7 m＝676 nm。

答案：(1)2.190　7.869　1.893　(2)Δx　676

12．用波长为0.51 μm的绿光经双缝干涉装置在屏上得到干涉条纹，测得两明条纹间距为0.5 mm，将该装置放到水中并改用红光做双缝干涉实验，测得干涉条纹中两相邻明条纹间距仍为0.5 mm，若水的折射率为，求此红光的频率。

【解析】已知绿光的波长

λ1＝0.51 μm＝5.1×10－7 m，

绿光两明条纹间距为

Δx1＝0.5 mm＝5×10－4 m，

红光两明条纹间距为

Δx2＝0.5 mm＝5×10－4m，

设双缝间距为d, 双缝到屏的间距为L, 红光在水中的波长为λ2。

水的折射率n＝，

相邻两明条纹间距为

Δx＝λ

则在空气中对绿光有：

Δx1＝λ1，

在水中对红光有：

Δx2＝λ2

由以上两式可得：

λ2＝λ1＝5.1×10－7 m

由波速公式，在水中对红光有

v＝λ2f红，

且n＝，

则红光的频率

f红＝＝4.41×1014 Hz

答案：4.41×1014 Hz