课时作业36 光的波动性 电磁波 相对论时间：45分钟一、选择题1．[多选]下列说法中正确的是( )A．机械波和电磁波都能在真空中传播B．铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的解析：电磁波能在真空中传播，机械波不能在真空中传播，选项A错误；铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测，选项B错误；根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项C正确；两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的，选项D正确．答案：CD2．下列关于紫外线的几种说法中，正确的是( )A．紫外线是一种紫色的可见光B．紫外线的频率比红外线的频率低C．紫外线可使钞票上的荧光物质发光D．利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控解析：紫外线波长比可见光中紫光的波长还短，不能引起视觉，是不可见光，其频率比可见光及红外线都要高；紫外线有荧光作用，钞票上的荧光物质受到紫外线照射时，能发出荧光，故A、B选项错误，而C选项正确；电视机等电器都是利用红外线遥控的，故D选项错误．答案：C3．据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特．下列说法正确的是( )A．如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速B．如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速C．粒子高速运动时质量大于静止时的质量D．粒子高速运动时质量小于静止时的质量解析：根据相对论，如果继续对粒子加速，粒子速度不可以达到光速，选项A、B错误．由相对论质量公式可知，粒子高速运动时质量大于静止时的质量，选项C正确D错误．答案：C4．以下说法中正确的是( )6\nA．光的偏振现象说明光是一种纵波B．根据相对论可认为空间和时间与物质的运动状态无关C．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽解析：光的偏振现象说明光是一种横波，选项A错误；相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，选项B错误；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项C错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，由于红光波长大于绿光，由条纹间隔公式可知，条纹间距变宽，选项D正确．答案：D5．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信、威胁卫星，而且会破坏臭氧层．臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )A．波长较短的可见光B．波长较长的可见光C．波长较短的紫外线D．波长较长的红外线解析：臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用．作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己，故正确的选项是C.答案：C6．[多选]下列有关光现象的解释正确的是( )A．光在同一介质中沿直线传播B．海市蜃楼是全反射的结果C．任何两束光都可以发生干涉D．为了司机在夜间安全行驶，汽车前窗玻璃常采用偏振玻璃解析：光在同一种均匀介质中才会沿直线传播，选项A错误；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，所以选项B正确；只有相干波才可以发生干涉，选项C错误；汽车前窗玻璃采用偏振玻璃，在夜间行驶时可以减弱对面车辆照射过来的强光，选项D正确．答案：BD7．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则( )A．蓝光光子的能量较大B．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大C．从该玻璃中射入空气发生全反射时，蓝光的临界角较大D．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较大解析：6\n根据某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，蓝光的频率较高，蓝光光子的能量较大，选项A正确；在该玻璃中传播时，蓝光的速度较小，从该玻璃中射入空气发生全反射时，蓝光的临界角较小；以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光的折射角较小，选项B、C、D错误．答案：A8．下图所示为条纹总宽度相同的4种明暗相间的条纹，其中有两种是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，还有两种是黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)．则图中从左向右排列，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：由于双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．双缝干涉条纹的宽度(即相邻明、暗条纹间距)Δx＝λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，2、4分别对应于紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确．答案：B9．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( )A．9.25×10－8mB．1.85×10－7mC．1.23×10－7mD．6.18×10－8m解析：为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，…)．因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的.紫外线在真空中的波长是λ＝＝3.7×10－7m，在膜中的波长是λ′＝＝2.47×10－7m，故膜的厚度至少是1.23×10－7m.答案：C二、五选三型选择题10．下列有关对光的认识正确的是( )A．光在同一介质中沿直线传播B．海市蜃楼是全反射的结果6\nC．用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应用D．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光折射的结果E．激光测距是应用了激光平行性好的特点解析：光在同一均匀的介质中沿直线转播，A错误；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，B正确；用光导纤维束传送图像信息，这是光的全反射的应用，选项C错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散现象，是光的折射的结果，选项D正确；由于激光的平行性好，激光传播很远的距离后仍能保持一定的强度，常用来精确测距离，E正确．答案：BDE11．下列物理现象正确的是( )A．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射B．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C．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．紫外线比红外线更容易发生衍射现象E．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时，能观察到彩色条纹，这是光的色散现象解析：缝越窄(或障碍物的尺寸越小)，波长越长，衍射现象越明显，与超声波相比，人耳可听见的声波的频率更小，波长更长(因为波速相同)，更容易发生衍射现象，故选项A正确；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，选项B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＝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，选项C正确；衍射现象的明显程度与缝的宽度(或障碍物的尺寸)和光的波长有关，缝越窄(或障碍物的尺寸越小)，波长越长，衍射现象越明显，与红外线相比，紫外线的波长更短，更不容易发生衍射现象，选项D错误；透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项E错误．答案：ABC12．在以下各种说法中，正确的是( )A．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变B．坐车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁C．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉6\nE．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽解析：红光由空气进入水中，频率不变，所以颜色不变，而根据v＝＝λf可知，波长λ＝变短，故A错误；驱动力频率越接近桥的固有频率，桥的振幅越大，越容易损坏桥梁，故B正确；电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，C正确；D选项是利用了两平面之间空气薄层上、下两个表面的反射光产生的干涉条纹形状来判断平面的平整度，D正确；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，E错误．答案：BCD三、非选择题13．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20cm，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02μs.求：(1)此电磁波的频率；(2)此雷达的最大侦察距离．解析：(1)电磁波一般在空气中传播，传播速度认为等于光速c＝3.0×108m/s，因此f＝＝Hz＝1.5×109Hz(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝s＝2×10－4s≫0.02μs(故脉冲持续时间可以略去不计)，则2x＝vΔt，所以x＝＝3×104m.答案：(1)1.5×109Hz (2)3×104m14.在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法．A6\n的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t2时，亮度再一次回到最亮．(1)在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的？(2)温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少？解析：(1)A、B间为空气薄膜，在B板上方观察到的亮暗变化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的．(2)当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明，2d1＝kλ当温度为t2时，设空气薄膜厚度为d2，此时再一次最亮说明，2d2＝(k－1)λ得d1－d2＝故温度由t1升高到t2，A的高度升高.答案：(1)见解析 (2)6
