2019年高考物理一轮规范练习：第15章 第2讲　光的波动性　电磁波　相对论简介(含解析)

配餐作业　光的波动性　电磁波　相对论简介

见学生用书P393

A组·基础巩固题

1．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)

A．红外线比红光波长长，它的热作用很强

B．X射线就是伦琴射线

C．阴极射线是一种频率极高的电磁波

D．紫外线的波长比伦琴射线的长，它的显著作用是荧光作用

解析　在电磁波谱中，红外线的波长比可见光的长，而红光属于可见光，故A项正确；X射线就是伦琴射线，是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波，故B项正确；阴极射线与电磁波有着本质的不同，电磁波在电场、磁场中不偏转，而阴极射线在电场、磁场中可能会偏转，电磁波在真空中的速度是3×108 m/s，而阴极射线的速度总是小于3×108 m/s，阴极射线实际是高速电子流，故C项错误；紫外线的显著作用是荧光作用，而伦琴射线的显著作用是穿透作用，且紫外线的波长比伦琴射线的长，故D项正确。

答案　ABD　

2．结合电磁波传播速度表达式v＝λf，下述结论正确的是(　　)

A．波长越大，传播速度就越大

B．频率越高，传播速度就越大

C．发射能量越大，传播速度就越大

D．电磁波的传播速度与传播介质有关

答案　D

3．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是图中的(　　)

解析　激光照射到单缝发生衍射，单缝衍射条纹的特点是条纹明暗相间，中央条纹宽，两侧的条纹窄，单缝衍射条纹与单缝平行，D项正确。

答案　D

4．理论联系实际是物理学科特点之一。以下给出的几组表述中，实际应用与相应的物理理论相符合的是(　　)

①干涉法检查平面的平整度应用了光双缝干涉原理

②伦琴射线管应用了光电效应原理

③光纤通信应用了光的折射原理

④光谱分析应用了原子光谱理论

⑤立体电影应用了光的偏振理论

A．①②　　　　　　　 B．②③

C．③④ D．④⑤

解析　干涉法检查平面的平整度应用了光的薄膜干涉原理，伦琴射线管应用了高速电子撞击固体产生X射线原理，光纤通信应用了光的全反射原理，①②③与相应的物理理论不相符合；④⑤与相应的物理理论相符合，D项正确。

答案　D

5．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是(　　)

A．光的直线传播 B．光的粒子性

C．光的干涉 D．光的衍射

解析　真空玻璃管上镀膜技术是利用薄膜干涉原理来增强透射光的，这种镀膜技术的物理依据是使薄膜厚度等于光在薄膜介质中波长的，入射光经薄膜的前后表面反射后发生光的干涉，C项正确。

答案　C

6．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，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了一层薄膜(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。以λ表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为(　　)

A. B.

C. D．λ

解析　若使膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应，即让膜的前后两表面反射光叠加作用减弱，为减小反射的热效应显著的红外线，则要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为半波长的奇数倍，故膜的最小厚度为红外线在膜中波长的。

答案　B

7．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体。以下措施可行的是(　　)

A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的

B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的

C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°

D．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°

解析　首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直。满足上述要求的只有D项。

答案　D

8．(多选)碳水化合物(糖)的含量是食品安全检验的一个

重要的指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量与标准值进行比较，就能确定被测样品的含糖量。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法正确的是(　　)

A．到达O处光的强度会明显减弱

B．到达O处光的强度不会明显减弱

C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α

D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α

解析　没有被测样品时，A、B透振方向平行，O处光最强，当加上被测样品时，由于旋光作用，偏振光的振动方向会旋转一个角度，即振动方向与B的透振方向不平行，所以O处光的强度会明显减弱；要想使O处的光仍最强，可以旋转B一个角度或反方向旋转A相同角度，正确选项为A、C、D项。

答案　ACD　

B组·能力提升题

9．(2017·北京)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是(　　)

A．天线发出的两种无线电波必须一样强

B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉

C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

解析　由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道，故C项正确；由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A项错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，B项错误；若两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，则接收到λ1和λ2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D项错误。故选C项。

答案　C　

10．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　　)

A．增大S1与S2的间距

B．减小双缝屏到光屏的距离

C．将绿光换为红光

D．将绿光换为紫光

解析　据光的干涉产生的条纹间距满足的关系Δx＝可知，增大S1与S2的间距，条纹间距减小，A项错误；减小双缝屏到光屏的距离，条纹间距减小，B项错误；将绿光换成红光，波长增大，条纹间距增大，C项正确；绿光换成紫光，波长减小，条纹间距减小，D项错误。

答案　C

11．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一块红色滤光片，在另一缝前放一块绿色滤光片(只能分别透过红光和绿光)，这时(　　)

A．屏上只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失

B．屏上红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在

C．屏上任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但仍有光亮

D．屏上无任何光亮

解析　红色滤光片只允许红光通过，绿色滤光片只允许绿光通过。通过一缝的光是红光，通过另一缝的光是绿光，而红光和绿光不能发生干涉，屏上无干涉条纹，但有光到达，C项正确。

答案　C

12．(多选)在用单色平行光照射单缝观察衍射现象的实验中，下列说法正确的是(　　)

A．缝越窄，衍射现象越显著

B．缝越宽，衍射现象越显著

C．照射光的波长越长，衍射现象越显著

D．照射光的频率越高，衍射现象越显著

解析　缝的宽度越接近光波的波长，衍射越显著，因缝越窄，越接近光的波长，故B项错误，A项正确；光波的波长越长，越接近缝的宽度，衍射越显著，C项正确；光的频率越高，波长越小，衍射越不显著，D项错误。

答案　AC

13．如图所示，让灯光通过偏振片P，在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，转动Q观察通过两块偏振片的透射光。当透射的光线最强时，记录P、Q放置的位置关系，如果在这一位置处将P转动90°，在Q的另一侧观察到的现象是(　　)

A．射出光线的强度保持不变

B．有光线射出，强度变弱

C．有光线射出，强度变强

D．无光线射出

解析　当P、Q的透光方向相同时，透过的光线最强，当P、Q的透光方向垂直时，光线不能透过两个偏振片。透射光最强时，P、Q的透光方向相同，P转动90°，P、Q的透光方向垂直，无光线透过偏振片Q，D项正确。

答案　D

14．如果你想通过同步卫星转发的无线电与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？(已知地球的质量M＝6.0×1024 kg，地球半径R＝6.4×106 m，引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2)

解析　同步卫星是相对地面静止的卫星，它的运动周期T＝3 600×24 s，设卫星离地面距离为h，它绕地球转动的向心力是地球对它的万有引力，即

G＝m(R＋h)2，

所以h＝－R，

代入数值，算得h＝3.59×107 m。

最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时无线电信号传播的最短距离为s＝2h，则最短时间

t＝＝s＝0.24 s。

答案　0.24 s

15．(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是________。(填选项字母)

A．激光是纵波

B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同

C．两束频率不同的激光能产生干涉现象

D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离

(2)如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)。现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则________。(填选项字母)

A．P和P1仍为亮点

B．P为亮点，P1为暗点

C．P为暗点，P1为亮点

D．P、P1均为暗点

(3)如图所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出。已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d。

解析　(1)本题主要考查激光的性质，意在考查考生综合分析问题的能力。光是横波，A项错；激光在介质中的波长为λ＝，不同介质n不同，所以波长不同，B项错；产生干涉的条件是频率相同，C项错；利用激光平行度好的特点可以测量月球和地球之间的距离，D项正确。

(2)从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮纹中心。因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮纹中心。而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮纹。光换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1点就相互削弱，因此出现暗条纹。综上所述，B项正确。

(3)设折射角为γ，则＝n，由几何关系得l＝2dtanγ，解得d＝l。

答案　(1)D　(2)B　(3)l