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课时跟踪检测(四十六)　光的波动性　电磁波　相对论

1．(2020·浙江7月选考)在抗击新冠肺炎的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．当体温超过37.3 ℃时，人体才辐射红外线
B．当体温超过周围空气温度时，人体才辐射红外线
C．红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
解析：选D　一切物体都在辐射红外线，温度越高，其辐射红外线的强度越大，A、B、C项错误，D项正确。
2．(2020·天津等级考)新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较(　　)
A.红外线的光子能量比紫外线的大
B．真空中红外线的波长比紫外线的长
C．真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D．红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
解析：选B　根据电磁波谱可知，红外线的频率小于紫外线的频率，真空中红外线的波长大于紫外线的波长；由光子能量公式可知，红外线光子能量小于紫外线光子能量。选项A错误，B正确。真空中任何光的传播速度都相等，所以真空中红外线的传播速度等于紫外线的传播速度，选项C错误。由于光是横波，能够发生偏振现象，所以红外线和紫外线都能够发生偏振现象，选项D错误。
3．(2020·山东等级考)双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是(　　)
A.Δt＝5λc 　　　　　　　 B．Δt＝15λ2c
C．Δt＝10λc D．Δt＝15λc
解析：选A　波长为λ的光在玻璃片中的传播速度v＝cn ，通过10λ的距离，光传播的时间差Δt＝10λnc －10λc ＝5λc ，选项A正确。
4．(2018·北京高考)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后(　　)
A．干涉条纹消失
B．彩色条纹中的红色条纹消失
C．中央条纹变成暗条纹
D．中央条纹变成红色
解析：选D　在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹。
5．(多选)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，声波也能传递信息
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
解析：选AB　电磁波可以传递信息，如电视信号，声波也可以传递信息，如人说话，故A正确；手机用电磁波传递信息，人说话发出声波，故B正确；太阳光中的可见光是电磁波，在真空中的传播速度约为3×108 m/s，“B超”中的超声波是声波，常温下，在空气中的速度大约为340 m/s，故C错误；遥控器发出的红外线和医院“CT”中的X射线频率不同，波速相同，根据c＝λf可知波长不同，故D错误。
6．(多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是(　　)

A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
解析：选AD　由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距变宽，A、D正确。
7．(多选)(2021·湖南长沙模拟)下列说法正确的是(　　)

A.狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关
B．电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短
C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
D．如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角
E．如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光
解析：选ACE　狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，选项A正确；电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要长，衍射明显，选项B错误；分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由于红光的波长较长，根据双缝干涉实验条纹间距公式可知，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距，选项C正确；如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，由于b光入射角较大，光的偏向角小，说明b光的折射率较小，根据全反射临界角公式可知，则在玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，选项D错误；如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光，选项E正确。
8．(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是(　　)
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
E．阳光在水面的反射光是自然光
解析：选ABC　一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，当看到透射光的强度发生变化时，则说明光的振动方向与传播方向相垂直，能反映光的偏振特性，故A正确；一束自然光入射到两种介质的表面时，一定有反射光线，不管折射光线与反射光线是否垂直，反射光都为偏振光，故B正确；在日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片，由于反射光太强，偏振光强，加偏振片可以将反射的偏振光过滤，使图象清晰，故C正确；通过手指间缝隙观察日光灯，看到彩色条纹是光的衍射现象，而不是偏振现象，故D错误；阳光在水面的反射光是偏振光，故E错误。

9．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大
B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了
D．用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应
E．太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带
解析：选BDE　根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ld λ可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A错误；电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，故B正确；竖直向上高速运动的球体在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，选项C错误；用紫外线照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用了紫外线的荧光效应，故D正确；太阳光经过三棱镜的两次折射，由于三棱镜对各种色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确。
10．(多选)以下说法中正确的是(　　)
A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小
B．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偏振
C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应
E．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的
解析：选ADE　在同一种玻璃中，频率越大的光折射率越大，由n＝cv 可知光的传播速度越小，选项A正确；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，选项B错误；麦克斯韦理论上提出了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项C错误；交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应，选项D正确；狭义相对论认为在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的，选项E正确。
11．(多选)(2020·河南开封模拟)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)
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：选ABE　X射线具有较强的穿透能力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；紫外线比紫光的波光短，更不容易发生衍射，故C错误；电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故D错误；在电磁波谱中，无线电波波长较长，一般可用于通信，故E正确。
12．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．相对论与量子力学否定了经典力学理论
B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的
C．狭义相对论只适用于惯性参考系
D．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象
E．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用光的全反射原理
解析：选BCD　相对论并不否定经典力学理论，经典力学理论是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，选项B正确；根据狭义相对论的基本假设可知，选项C正确；根据光现象的成因知，选项D正确；全息照相不是利用光的全反射原理，而是利用光的干涉现象，选项E错误。
13．(多选)(2020·河北石家庄模拟)下列说法中正确的是(　　)

A．图甲中，小球在倾角很小的光滑斜面上来回运动，小球做简谐运动
B．图乙中，a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O，经折射后发生色散，最左侧为紫光，最右侧为红光
C．图丙为双缝干涉示意图，双缝间距d越大，相邻亮条纹的中心间距越大
D．图丁为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率大
E．图戊为单色光单缝衍射示意图，如果换成白光，屏上得到的条纹是彩色的
解析：选BDE　小球在两个斜面上来回滚动时，小球受到的力与位移不成正比，不属于简谐运动，故A错误；a是一束白光，射向半圆玻璃砖的圆心O，经折射后发生色散，紫光的折射率大于红光，因此最左侧为紫光，最右侧为红光，所以B正确；根据双缝干涉相邻两亮条纹的中心间距公式Δx＝ld λ，双缝间距d越大，相邻亮条纹间距越小，故C错误；根据光的全反射条件可以知道，内芯的折射率比外套的折射率大，所以D正确；如果换成白光，因白光是各种色光组合而成的，波长不同，导致屏上得到的条纹间距不同，因此是彩色的，故E正确。
14．(多选)中国的网络建设开始迈向5G时代，5G即第五代移动通信技术，采用3 300～5 000 MHz频段，相比于现有的4G(即第四代移动通信技术，采用1 880～2 635 MHz频段)技术而言，具有更大的优势。5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是(　　)
A．5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
B．4G信号波动性更显著
C．4G和5G信号都是横波
D．5G信号更容易发生明显衍射现象
E．5G信号能量比4G信号能量更大
解析：选BCE　任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，传播速度相同，故A错误；4G信号频率较低，波动性更显著，故B正确；电磁波均为横波，故C正确；因5G信号的频率高，则波长小，可知4G信号更容易发生明显的衍射现象，故D错误；5G信号的频率更高，所以能量更大，故E正确。
15．(多选)(2020·河南模拟)通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象。从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况。图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况。下列有关A、B两种色光的说法中正确的有(　　)

A.光通过的可能是缝板上的单缝
B．A光的波长比B光的波长长
C．A光的频率比B光的频率大
D．A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度
E．A光比B光更容易发生衍射现象
解析：选BDE　从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，故A错误；由题图乙可看出，A光的条纹间距大于B光的条纹间距，由Δx＝ld λ可知，A光的波长大于B光的波长，A光的频率小于B光的频率，故B正确，C错误；A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，故D正确；由于A光的波长较长，所以更容易发生明显的衍射现象，故E正确。

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