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課時跟蹤檢測(四十六)　光的波動性　電磁波　相對論

1．(2020·浙江7月選考)在抗擊新冠肺炎的過程中，廣泛使用了紅外體溫計測量體溫，如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．當體溫超過37.3 ℃時，人體才輻射紅外線
B．當體溫超過周圍空氣溫度時，人體才輻射紅外線
C．紅外體溫計是依據體溫計發射紅外線來測體溫的
D．紅外體溫計是依據人體溫度越高，輻射的紅外線強度越大來測體溫的
解析：選D　一切物體都在輻射紅外線，溫度越高，其輻射紅外線的強度越大，A、B、C項錯誤，D項正確。
2．(2020·天津等級考)新冠肺炎疫情突發，中華兒女風雨同舟、守望相助，筑起了抗擊疫情的巍峨長城。志愿者用非接觸式體溫測量儀，通過人體輻射的紅外線測量體溫，防控人員用紫外線燈在無人的環境下消殺病毒，為人民健康保駕護航。紅外線和紫外線相比較(　　)
A.紅外線的光子能量比紫外線的大
B．真空中紅外線的波長比紫外線的長
C．真空中紅外線的傳播速度比紫外線的大
D．紅外線能發生偏振現象，而紫外線不能
解析：選B　根據電磁波譜可知，紅外線的頻率小于紫外線的頻率，真空中紅外線的波長大于紫外線的波長；由光子能量公式可知，紅外線光子能量小于紫外線光子能量。選項A錯誤，B正確。真空中任何光的傳播速度都相等，所以真空中紅外線的傳播速度等于紫外線的傳播速度，選項C錯誤。由于光是橫波，能夠發生偏振現象，所以紅外線和紫外線都能夠發生偏振現象，選項D錯誤。
3．(2020·山東等級考)雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發出的波長為λ的光，經S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為Δt。玻璃片厚度為10λ，玻璃對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內的反射。以下判斷正確的是(　　)
A.Δt＝5λc 　　　　　　　 B．Δt＝15λ2c
C．Δt＝10λc D．Δt＝15λc
解析：選A　波長為λ的光在玻璃片中的傳播速度v＝cn ，通過10λ的距離，光傳播的時間差Δt＝10λnc －10λc ＝5λc ，選項A正確。
4．(2018·北京高考)用雙縫干涉實驗裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后(　　)
A．干涉條紋消失
B．彩色條紋中的紅色條紋消失
C．中央條紋變成暗條紋
D．中央條紋變成紅色
解析：選D　在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只透過紅光，屏上出現紅光(單色光)的干涉條紋。
5．(多選)關于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是(　　)
A．電磁波可以傳遞信息，聲波也能傳遞信息
B．手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波
C．太陽光中的可見光和醫院“B超”中的超聲波傳播速度相同
D．遙控器發出的紅外線波長和醫院“CT”中的X射線波長相同
解析：選AB　電磁波可以傳遞信息，如電視信號，聲波也可以傳遞信息，如人說話，故A正確；手機用電磁波傳遞信息，人說話發出聲波，故B正確；太陽光中的可見光是電磁波，在真空中的傳播速度約為3×108 m/s，“B超”中的超聲波是聲波，常溫下，在空氣中的速度大約為340 m/s，故C錯誤；遙控器發出的紅外線和醫院“CT”中的X射線頻率不同，波速相同，根據c＝λf可知波長不同，故D錯誤。
6．(多選)抽制高強度纖維細絲可用激光監控其粗細，如圖所示，激光束越過細絲時產生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫規律相同。觀察光束經過細絲后在光屏上所產生的條紋即可判斷細絲粗細的變化，下列敘述中正確的是(　　)

A．這里應用的是光的衍射現象
B．這里應用的是光的干涉現象
C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗
D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細
解析：選AD　由于是激光束越過細絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現象，當抽制的絲變細的時候，絲的直徑較接近激光的波長，條紋間距變寬，A、D正確。
7．(多選)(2021·湖南長沙模擬)下列說法正確的是(　　)

A.狹義相對論認為，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀察者間的相對運動無關
B．電視遙控器發出的紅外線的波長比醫院里“CT”中發出的X射線的波長要短
C．分別用紅光、紫光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，紅光的相鄰兩個亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個亮條紋的中心間距
D．如圖1所示，a、b兩束光以不同的入射角由玻璃射向真空，結果折射角相同，則在玻璃中a光的全反射臨界角大于b光的全反射臨界角
E．如圖2所示，偏振片P的透振方向為豎直方向，沿與豎直方向成45°角振動的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一側能觀察到透射光
解析：選ACE　狹義相對論認為，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀察者間的相對運動無關，選項A正確；電視遙控器發出的紅外線的波長比醫院里“CT”中發出的X射線的波長要長，衍射明顯，選項B錯誤；分別用紅光、紫光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，由于紅光的波長較長，根據雙縫干涉實驗條紋間距公式可知，紅光的相鄰兩個亮條紋的中心間距大于紫光的相鄰兩個亮條紋的中心間距，選項C正確；如圖1所示，a、b兩束光以不同的入射角由玻璃射向真空，結果折射角相同，由于b光入射角較大，光的偏向角小，說明b光的折射率較小，根據全反射臨界角公式可知，則在玻璃中a光的全反射臨界角小于b光的全反射臨界角，選項D錯誤；如圖2所示，偏振片P的透振方向為豎直方向，沿與豎直方向成45°角振動的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一側能觀察到透射光，選項E正確。
8．(多選)光的偏振現象說明光是橫波。下列現象中能反映光的偏振特性的是(　　)
A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光的強度發生變化
B．一束自然光入射到兩種介質的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光
C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰
D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋
E．陽光在水面的反射光是自然光
解析：選ABC　一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，當看到透射光的強度發生變化時，則說明光的振動方向與傳播方向相垂直，能反映光的偏振特性，故A正確；一束自然光入射到兩種介質的表面時，一定有反射光線，不管折射光線與反射光線是否垂直，反射光都為偏振光，故B正確；在日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片，由于反射光太強，偏振光強，加偏振片可以將反射的偏振光過濾，使圖象清晰，故C正確；通過手指間縫隙觀察日光燈，看到彩色條紋是光的衍射現象，而不是偏振現象，故D錯誤；陽光在水面的反射光是偏振光，故E錯誤。

9．(多選)下列說法正確的是(　　)
A．在雙縫干涉實驗中，保持入射光的頻率不變，增大雙縫間的距離，干涉條紋間距也增大
B．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關
C．我們發現豎直向上高速運動的球體，在水平方向上長度變短了
D．用紫外線照射大額鈔票上用熒光物質印刷的文字會發出可見光，這是利用紫外線的熒光效應
E．太陽光經過三棱鏡的兩次折射，會發散成彩色光帶
解析：選BDE　根據雙縫干涉條紋間距公式Δx＝ld λ可知，增大雙縫間的距離d，干涉條紋間距減小，故A錯誤；電磁波在真空中的傳播速度等于光速，與頻率無關，故B正確；豎直向上高速運動的球體在水平方向上長度不變，沿運動方向上的長度會變短，選項C錯誤；用紫外線照射大額鈔票上用熒光物質印刷的文字會發出可見光，利用了紫外線的熒光效應，故D正確；太陽光經過三棱鏡的兩次折射，由于三棱鏡對各種色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么經過兩次折射就會發散成彩色光帶，故E正確。
10．(多選)以下說法中正確的是(　　)
A．在同一種玻璃中，頻率越大的光速度越小
B．用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的偏振
C．麥克斯韋用實驗證實了電磁波的存在
D．交警通過發射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應
E．狹義相對論認為在不同的慣性參考系中一切物理規律都是相同的
解析：選ADE　在同一種玻璃中，頻率越大的光折射率越大，由n＝cv 可知光的傳播速度越小，選項A正確；用透明的標準樣板和單色光檢查平面的平整度是利用了光的干涉，選項B錯誤；麥克斯韋理論上提出了電磁波，赫茲用實驗證實了電磁波的存在，選項C錯誤；交警通過發射超聲波測量車速是利用了波的多普勒效應，選項D正確；狹義相對論認為在不同的慣性參考系中一切物理規律都是相同的，選項E正確。
11．(多選)(2020·河南開封模擬)關于電磁波譜，下列說法正確的是(　　)
A．X射線對生命物質有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變
B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高
C．紫外線比紫光更容易發生干涉和衍射
D．在電磁波譜中，最容易發生衍射現象的是γ射線
E．在電磁波譜中，無線電波一般可用于通信
解析：選ABE　X射線具有較強的穿透能力，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，故A正確；γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，故B正確；紫外線比紫光的波光短，更不容易發生衍射，故C錯誤；電磁波譜中，最容易發生衍射現象的是無線電波，故D錯誤；在電磁波譜中，無線電波波長較長，一般可用于通信，故E正確。
12．(多選)下列說法正確的是(　　)
A．相對論與量子力學否定了經典力學理論
B．真空中的光速在任何慣性參考系中都是相同的
C．狹義相對論只適用于慣性參考系
D．肥皂泡呈現的彩色是光的干涉現象，露珠呈現的彩色是光的色散現象，通過狹縫看太陽光呈現的彩色是光的衍射現象
E．光纖通信、全息照相及醫用纖維式內窺鏡都是利用光的全反射原理
解析：選BCD　相對論并不否定經典力學理論，經典力學理論是相對論在一定條件下的特殊情形，選項A錯誤；根據光速不變原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，選項B正確；根據狹義相對論的基本假設可知，選項C正確；根據光現象的成因知，選項D正確；全息照相不是利用光的全反射原理，而是利用光的干涉現象，選項E錯誤。
13．(多選)(2020·河北石家莊模擬)下列說法中正確的是(　　)

A．圖甲中，小球在傾角很小的光滑斜面上來回運動，小球做簡諧運動
B．圖乙中，a是一束白光，射向半圓玻璃磚的圓心O，經折射后發生色散，最左側為紫光，最右側為紅光
C．圖丙為雙縫干涉示意圖，雙縫間距d越大，相鄰亮條紋的中心間距越大
D．圖丁為光導纖維示意圖，內芯的折射率比外套的折射率大
E．圖戊為單色光單縫衍射示意圖，如果換成白光，屏上得到的條紋是彩色的
解析：選BDE　小球在兩個斜面上來回滾動時，小球受到的力與位移不成正比，不屬于簡諧運動，故A錯誤；a是一束白光，射向半圓玻璃磚的圓心O，經折射后發生色散，紫光的折射率大于紅光，因此最左側為紫光，最右側為紅光，所以B正確；根據雙縫干涉相鄰兩亮條紋的中心間距公式Δx＝ld λ，雙縫間距d越大，相鄰亮條紋間距越小，故C錯誤；根據光的全反射條件可以知道，內芯的折射率比外套的折射率大，所以D正確；如果換成白光，因白光是各種色光組合而成的，波長不同，導致屏上得到的條紋間距不同，因此是彩色的，故E正確。
14．(多選)中國的網絡建設開始邁向5G時代，5G即第五代移動通信技術，采用3 300～5 000 MHz頻段，相比于現有的4G(即第四代移動通信技術，采用1 880～2 635 MHz頻段)技術而言，具有更大的優勢。5G信號與4G信號相比，下列說法正確的是(　　)
A．5G信號比4G信號在真空中的傳播速度快
B．4G信號波動性更顯著
C．4G和5G信號都是橫波
D．5G信號更容易發生明顯衍射現象
E．5G信號能量比4G信號能量更大
解析：選BCE　任何電磁波在真空中的傳播速度均為光速，傳播速度相同，故A錯誤；4G信號頻率較低，波動性更顯著，故B正確；電磁波均為橫波，故C正確；因5G信號的頻率高，則波長小，可知4G信號更容易發生明顯的衍射現象，故D錯誤；5G信號的頻率更高，所以能量更大，故E正確。
15．(多選)(2020·河南模擬)通過如圖甲所示的裝置可研究光的干涉和衍射現象。從光源發出的光經過一縫板，在縫板后有一裝有感光元件的光屏，通過信號轉換，可在電腦上看到屏上的光強分布情況。圖乙分別顯示出A光和B光通過同一縫板得到的光強分布情況。下列有關A、B兩種色光的說法中正確的有(　　)

A.光通過的可能是縫板上的單縫
B．A光的波長比B光的波長長
C．A光的頻率比B光的頻率大
D．A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中的傳播速度
E．A光比B光更容易發生衍射現象
解析：選BDE　從光的強度分布可以看出，光屏上的光是等間距、等亮度的，所以是光通過雙縫產生的干涉現象，故A錯誤；由題圖乙可看出，A光的條紋間距大于B光的條紋間距，由Δx＝ld λ可知，A光的波長大于B光的波長，A光的頻率小于B光的頻率，故B正確，C錯誤；A光的頻率小于B光的頻率，則玻璃對A光的折射率小于對B光的折射率，所以A光在玻璃中的傳播速度大于B光在玻璃中的傳播速度，故D正確；由于A光的波長較長，所以更容易發生明顯的衍射現象，故E正確。

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