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1作业58光的波动性电磁波相对论-2-一、选择题1．(蚌埠质检)(多选)英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象．图58－1为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏．现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是()图58－1A．N应选用遮光屏1B．N应选用遮光屏3C．O应选用遮光屏2D．O应选用遮光屏4解析：先通过单缝发生单缝衍射，再通过双缝，才能形成相干光发生双缝干涉，再根据像屏P上条纹分布可知，N应选用遮光屏1，O应选用遮光屏2，故A、C正确，B、D错误．答案：AC2．关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是()A．均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场B．电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且都与波的传播方向垂直C．电磁波和机械波一样依赖于介质传播D．只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波解析：根据麦克斯韦电磁场理论可知，均匀变化的电场在它的周围产生稳定的磁场，A正确；因电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直的，且与波的传播方向垂直，电磁波是横波，B正确；电磁波可以在真空中传播，C错误；只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就在周期性变化的电场周围产生同周期变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生同周期变化的电场，这样由近及远传播，形成了电磁波，D正确．图58－2答案：C3．惯性系S中有一边长为l的正方形(如图58－2所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是()-3-解析：由l＝l01－vc2得，正方形沿x轴方向的长度变短(沿y轴方向尺寸不受影响)，所以选项C正确．答案：C4．(多选)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上的P点的距离之差Δx＝0.6μm，分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是()A．用频率f1的单色光照射时，出现明条纹B．用频率f2的单色光照射时，出现暗条纹C．用频率f2的单色光照射时，出现明条纹D．用频率f1的单色光照射时，出现暗条纹解析：频率为f1对应的波长为λ1＝cf1＝3×1085×1014m＝6×10－7m，频率为f2对应的波长为λ2＝cf2＝3×1087.5×1014m＝4×10－7m，n1＝Δxλ12＝6×10－73×10－7＝2，可见用频率f1的单色光照射时，双缝到光屏的距离之差是半波长的偶数倍，即波长的整数倍，会出现明条纹，所以A项正确，D错误；n2＝Δxλ22＝6×10－72×10－7＝3，可见用频率f2的单色光照射时，双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，所以B正确，C错误．答案：AB5．(绵阳模拟)下列说法正确的是()A．水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象B．紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应C．红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小D．观察者向频率一定的静止声源靠近时，接收到声波的频率与声源频率相同解析：水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象，故A正确；紫外线具有杀菌作用，不是因为紫外线有较强的热效应，故B错误；红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，根据-4-公式Δx＝ldλ可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大，故C错误；观察者向静止的声源靠近时，产生多普勒效应，且观察者接收到的频率大于声源的频率，故D错误．答案：A6．(洛阳检测)(多选)下列说法正确的是()A．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理B．紫外线比红外线更容易发生衍射现象C．经过同一双缝所得的干涉条纹，红光比绿光条纹宽度大D．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的E．光的偏振现象说明光是一种横波解析：光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，故A正确；紫外线的波长比红外线短，不容易发生衍射现象，故B错误；同一双缝所得的干涉条纹，因红光的波长比绿光长，则干涉条纹宽度大，故C正确；色散现象可以由光的干涉或折射现象引起，故D错误；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故E正确．答案：ACE7．(多选)如图58－3甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()图58－3A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变小解析：由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误；若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变小，故E正-5-确．答案：ACE8．(六安一中模拟)(多选)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是()A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄解析：光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A正确；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成的色散现象，故B错误；检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；绿光的波长比红光的短，干涉条纹的间距与波长成正比，因此仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄，故D正确．答案：AD9．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是()A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同E．探测海底深度时用的声呐是电磁波解析：声波、电磁波都能传递能量和信息，A项错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B项正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C项错误；红外线波长较X射线波长长，故D项错误；探测海底深度时用的声呐是声波，故E项错误．答案：B10．(成都模拟)(多选)对于公式m＝m01－vc2，下列说法中正确的是()A．公式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体运动速度为v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用C．当物体以较小的速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用D．通常由于物体的速度太小，质量的变化不能被我们感觉到，在分析地球上物体的运动-6-时，不必考虑质量变化解析：公式中的m0是物体静止时的质量，A错误；在v远小于光速时，质量的变化不明显，经典力学依然成立，B错误，C、D正确．答案：CD11．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是()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E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信解析：X射线的频率比较大，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，选项A正确；根据电磁波谱的排列顺序可知：γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，选项B正确；在电磁波谱中从无线电波到γ射线，波长逐渐减小，频率逐渐增大，而波长越长，越容易发生衍射现象，因此紫光比紫外线更容易发生衍射现象，无线电波最容易发生衍射现象，选项C、D错误；无线电波广泛应用于通信、广播和天体研究中，选项E正确．答案：ABE12．(南充模拟)下列说法正确的是()A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小解析：全息照相利用了激光的频率单一，相干性好的特点，利用了光的干涉现象，故A错误；受迫振动的频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振，故B错误；根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：t＝t01－v2c2，可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误．答案：C二、非选择题-7-13．20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池．如果在太空设立太阳能卫星电站，可24小时发电，且不受昼夜气温的影响，利用微波——电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送．飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的，可在地面站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过．预计在21世纪初地球上空将升起卫星电站．(1)太阳能电池能够实现的能量转换为()A．光能——微波B．光能——内能C．光能——电能D．电能——微波(2)微波是指()A．超声波B．次声波C．电磁波D．机械波(3)飞机外壳对微波的什么作用使飞机安然无恙()A．反射B．吸收C．干涉D．衍射解析：(1)硅太阳能电池，顾名思义就是把光能转化为电能的装置，在航天及生产生活中应用广泛，所以C项正确．(2)微波属于电磁波，可以在真空中传播，而超声波、次声波都属于机械波，传播必须依靠介质，所以选项C正确．(3)微波的波长短，不易形成干涉及发生明显的衍射，反射特别显著，与可见光类似，也称为直线波，故选项A正确．答案：(1)C(2)C(3)A14．(成都模拟)如图58－4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和S2距离之差为2.1×10－6m，今分别用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？图58－4(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m；-8-(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)；(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．解析：(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝cv＝λ1λ2得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m根据路程差Δx＝2.1×10－6m所以N1＝Δxλ1＝2.1×10－6m6×10－7m＝3.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δx是A光波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sinC＝1n得n＝1sin37°＝53由此可知，B光在空气中波长λ3为λ3＝nλ介＝53×3.15×10－7m＝5.25×10－7m所以N2＝Δxλ3＝2.1×10－6m5.25×10－7＝4可见，用B光作光源，P点为亮条纹．(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗．答案：(1)暗条纹(2)亮条纹(3)见解析