2020届高三物理总复习课时作业38 电磁波 相对论简介 新人教版

课时作业(四十) 光的波动性 电磁波 相对论简介A 组·基础巩固题1．以下说法中正确的是( )A ．横波和纵波都能发生干涉、衍射和偏振现象B ．相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关C ．麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则干涉条纹间距将变窄解析 横波和纵波都能发生干涉、衍射，只有横波才能发生偏振现象，A 项错误；相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，B 项正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C 项错误；红光的波长比绿光的长，由Δx＝L dλ知，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距将变宽，D 项错误。

答案 B2．(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，A 项正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X 射线的频率还要高，B 项正确；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射，而只有频率相同时，才能发生稳定的干涉现象，C 项错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，D 项错误；在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信，E 项正确。

答案 ABE3．(多选)下列说法正确的是( )A ．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用了多普勒效应B ．发生全反射的条件是光由光疏介质射入光密介质C ．两束单色光以相同角度斜射到同一平行玻璃砖，透过平行表面后，频率大的单色光侧移量大D ．照相机的镜头表面镀有一层膜，能使照相效果更好是利用了光的衍射现象E ．两束单色光分别用同一装置进行双缝干涉实验时，频率小的单色光条纹间距大解析 医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用了多普勒效应，A 项正确；光必须由光密介质射入光疏介质才能发生全反射，B 项错误；两束单色光以相同角度斜射到同一平行玻璃砖，频率越大的光折射率越大，透过平行表面后，侧移量越大，C 项正确；照相机镜头表面镀有一层膜，能使照相效果更好是利用了光的干涉现象，D 项错误；干涉条纹间距与波长成正比，频率小的光波长长，条纹间距大，E 项正确。

2020届一轮复习人教版光学电磁波相对论课时作业1．(多选)下列说法正确的是()A．电磁波的传播需要介质B．电磁波同机械波一样能发生干涉、衍射、反射、折射等现象C．波长不同的电磁波在本质上完全相同D．真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的E．若物体的能量增大，则它的质量增大解析：A项，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，则A错误；B项，干涉、衍射、反射、折射等是一切波的特性，则B正确；C项，电磁波是横波，波长不同的电磁波在本质上完全相同，则C正确；D项，爱因斯坦相对论认为：真空中的光速在不同惯性参考系中也都是相同，则D错误；E项，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可得，物体的能量增大，则它的质量增大，则E正确．故选B、C、E.答案：BCE2．[2019·吉林长春质检](多选)下列说法正确的是()A．电磁波和机械波一样依赖于介质传播B．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象C．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象D．γ射线波长比X射线波长短E．变化的磁场一定会产生变化的电场解析：电磁波可以在真空中传播，A错误．均匀变化的磁场产生的电场是不变的，E错误．答案：BCD3．(多选)关于光的衍射现象，下面说法正确的是()A．红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹B．白光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹C．光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射D．光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿直线传播，不存在光的衍射E．在单缝衍射中增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽解析：单色光照到狭缝上产生的衍射图样是亮暗相间的直条纹，A正确；白光的衍射图样是彩色条纹，故B错误；光照到不透明圆盘上，在其阴影处出现亮点，是衍射现象，故C正确；光的衍射现象只有明显与不明显之分，D 项中屏上大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在光的衍射现象，D错误；与双缝干涉相似，增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故E正确．答案：ACE4．[2019·辽宁鞍山质检](多选)下列说法正确的是()A．光导纤维传递光信号是利用光的直线传播原理B．色散现象表明白光是复色光C．泊松亮斑是光的干涉现象D．增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的1 4E．光的偏振现象表明光是横波解析：光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，A错误．泊松亮斑是光的衍射现象，C错误．答案：BDE5．[2019·东北三校联考](多选)下列说法正确的是()A．波的传播过程中，质点的振动频率等于波源的振动频率B．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的C．当某列声波产生多普勒效应时，相应声源的振动频率一定发生变化D．物体做受迫振动时，驱动力的频率越高，受迫振动的物体振幅越大E．X射线的频率比无线电波的频率高解析：声波发生多普勒效应时，相应声源的振动频率不变，C错；物体做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相同时，振幅最大，D错．答案：ABE6．（1）静电场可以用电场线和等势面形象描述。

2020届高考物理光的波动性、电磁波和相对论（含答案）1.在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有() A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离答案AC2.下列现象属于光的衍射的是()A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹答案B3.如图所示，让太阳光或白炽灯光先后通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。

这个实验表明()A．光是电磁波B．光是一种横波C．光是一种纵波D．光是概率波答案B4.下列关于电磁波的说法正确的是()A．电磁波只能在真空中传播B．电场随时间变化时一定产生电磁波C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在答案C5.在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动答案ACD6.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．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．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象答案D7.(1)在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是()A．光的折射现象、色散现象B．光的反射现象、干涉现象C．光的衍射现象、偏振现象D．光的直线传播现象(2)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，图的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A．甲、丙B．乙、丙C．甲、丁D．乙、丁(3)如图，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7 m，则在这里出现的应是______(填“明条纹”或“暗条纹”)。

第4讲光的波动性电磁波相对论考点1光的干涉考向1双缝干涉1．双缝干涉的条件和理解(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝ldλ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．2．亮暗条纹的判断方法(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹．(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹．(2018·北京卷)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】本题考查双缝干涉实验．用白光做双缝干涉实验时，屏上呈现彩色条纹，在光源与单缝间加红色滤光片，光源发出的白光照射滤光片后，仅有红光透过滤光片，故射到双缝上的光为红光，屏上呈现出的是红色干涉条纹，中央条纹为红色，选项D正确．【答案】 D1．(2019·唐山模拟)(多选)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(BD)A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．在真空中a、b两光传播速度相同C．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小D．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小解析：结合干涉图样a、b，由Δx＝ldλ可知，λa<λb，则f a>f b，在同种介质中，n a>n b，由v＝cn知v a<v b，A错误；在真空中，各种色光的传播速度相同，B正确；根据sin C＝1n知C a<C b，故D正确；光从真空射入介质时不会发生全反射，C错误．考向2薄膜干涉1．如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．2．明暗条纹的判断(1)在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹．(2)在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()A．变疏B．变密C．不变D．消失【解析】如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏，A正确．【答案】 A2．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈．将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(D)A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持不变解析：金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属线圈在该竖直平面内的转动角度无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确．考向3用双缝干涉测单色光的波长1．根据公式Δx＝ldλ得λ＝dlΔx.2．用刻度尺测出双缝到光屏的距离l，用测量头调节清晰的干涉条纹，测出n个亮纹间的距离a，则Δx＝an－1.双缝间距d是已知的，这样就可以计算出波长λ.(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动【解析】双缝干涉的条纹间距公式为Δx＝Ldλ，其中L是双缝到屏幕的距离，d是双缝间距，λ是入射光的波长，要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可以改用波长更长的红色激光，或仅减小d或仅增大L，故A、C、D正确．【答案】ACD3．(2019·天津河东一模)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(1)已知双缝到光屏之间的距离为L，双缝之间的距离为d，单缝到双缝之间的距离为s，某同学在用测量头测量时，现将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心，这时手轮上的示数用a表示，然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第6条亮纹的中心，这时手轮上的示数用b表示(b>a)，由此可计算出实验中所测得的单色光的波长λ＝(b－a)d 5L.(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离B. A．增大单缝和双缝之间的距离sB．增大双缝和光屏之间的距离LC．将红色滤光片改为绿色滤光片D．增大双缝之间的距离d解析：(1)根据题意可以知道相邻的两条亮条纹之间的距离为Δx＝b－a5，根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝Ld λ，可得λ＝(b －a )d 5L；(2)根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝Ld λ，分析可得：相邻两条亮条纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离s 无关，故A 错误；增大双缝和光屏之间的距离L ，可增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，故B 正确；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长λ减小，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故C 错误；增大双缝之间的距离d ，相邻两条亮条纹之间的距离减小，故D 错误．考点2 光的衍射和偏振现象1．对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别．(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的．2．光的偏振(1)自然光与偏振光的比较车灯眩光等．1．(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图象更清晰．如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况．下列说法正确的是(AD)A．当做单缝实验时，光强分布如图乙所示B．当做单缝实验时，光强分布如图丙所示C．当做双缝实验时，光强分布如图乙所示D．当做双缝实验时，光强分布如图丙所示解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布如图乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布如图丙所示，C项错误，D项正确．2．(多选)食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是个重要的指标，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的测量值与标准值进行比较，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，然后将待测糖溶液P置于A、B之间，则下列说法正确的是(ACD)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αD．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：没有待测糖溶液时，A、B透振方向平行，O处光最强，当加上待测糖溶液时，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的透振方向不再平行，所以O处光的强度会明显减弱；要想使O处的光仍最强，可以将B旋转一个角度或反方向将A旋转相同角度，此角度大小为α，A、C、D正确．3．如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(D)A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大解析：由图可得，b光的干涉条纹间距较大，由Δx＝Ldλ可得，b光的波长较长，波长越长，频率越小，在同种均匀介质中传播速度越大，选项A错误；波长越长，同种介质中折射率越小，由sin C＝1n可得，全反射的临界角越大，b光发生全反射的临界角大，选项B错误；发生光电效应时，饱和光电流与光的强度有关，由于光的强度未知，选项C错误；a光的频率大，能量大，产生a光的能级能量差大，选项D正确．(1)单缝衍射与双缝干涉的比较(2)光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．考点3电磁场、电磁波1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生的电场叫感应电场；变化的电场产生的磁场叫感应磁场(2)感应电场与感应磁场的场线都是闭合的曲线，而且相互正交、套连(3)感应电场的方向可由楞次定律判定，感应磁场的方向可由安培定则判定1．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断如图所示的电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是(BC)解析：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场．2．(2018·江苏卷)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波( AD )A ．是横波B ．不能在真空中传播C ．只能沿着梳子摇动的方向传播D ．在空气中的传播速度约为3×108 m/s解析：电磁波为横波，电磁波的传播不需要介质，可以向周围各个方向传播，真空中传播速度最大，c ＝3.0×108 m/s ，在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等，故选A 、D.3．(多选)关于电磁波，下列说法正确的是( ABC ) A ．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B ．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C ．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D ．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输E ．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失解析：电磁波在真空中传播速度等于光速，与频率无关，A 正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B 正确；电磁波传播方向与电场方向，磁场方向均垂直，C 正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D 错误；电磁振荡停止后，电磁波仍会在介质或真空中继续传播，E 错误．电磁波和机械波的对比考点4相对论初步1．经典时空观和相对论时空观(1)经典时空观：在经典力学中，物体的质量是不随运动状态而改变的．在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的．(2)相对论时空观：在狭义相对论中，物体的质量是随物体的运动速度的增大而增大的．在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是不同的．2．狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)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．3．质能方程E＝mc2，公式中m为物体的质量，E为它具有的能量．1．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法错误的是(D)A．经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的B．相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系C．经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题D ．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的差别解析：经典时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的，而相对论时空观认为时间和空间与物体及其运动有关系，故A 、B 正确；经典力学只适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动(相对于光速)的问题，故C 正确；当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论相差不大，经典力学是适用的，故D 错误．本题选择说法错误的，故选D.2．(多选)根据相对论原理，下列说法正确的是( ABC )A ．按照相对论来讲，一个静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速cB ．按照相对论及基本力学规律可推出质量和能量的关系为E ＝mc 2C ．某个静止质量为m 0的物体，相对它静止的观察者测其质量为m ＝m 0，能量为E ＝E 0＝m 0c 2，称为静能量，这表明任何静质量不为零的物体，都储存着巨大的能量D ．按照相对论来讲，物理规律在一切惯性参考系中可以具有不同的形式 解析：按照相对论的结论，m ＝m 01－v 2c2，这表明高速运动的物体其质量的测量值会非常大，并随着速度趋于光速而无限增大，所以按照相对论来讲，一个静止质量不为零的物体，相对任何惯性系的运动速度都不可能等于或超过光速c ，A 正确．质能方程能通过相对论及基本力学规律推出，B 正确．根据质能方程E ＝mc 2的含义可知C 正确．按照狭义相对论的基本假设，物理规律在一切惯性参考系中都是相同的，D 错误．学习至此，请完成课时作业47。

1．(多选)下列说法正确的是()A．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B．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理C．做双缝干涉实验时，用绿光照射单缝，在光屏P上观察到干涉条纹，用红光代替绿光照射单缝将得到相邻条纹间距更大的干涉图样D．相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了E．在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短答案ACE解析根据光现象的成因知，A正确；全息照相不是利用光的全反射原理，而是和光的干涉有关，B错误；由Δx＝ldλ可知用红光代替绿光，波长变大，相邻条纹间距变大，C正确；相对论认为：高速运动的物体在运动方向上长度变短，D错误；在真空中传播的电磁波，传播速度不变，由v＝λf知频率增加时，波长变短，E正确。

2．(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答案ABE解析紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，C错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，D错误。

A、B、E的说法正确。

3．关于光的性质，下列说法不正确的是()A．光在介质中的速度小于光在真空中的速度B．双缝干涉说明光具有粒子性C．光在同种均匀介质中沿直线传播D．光的衍射现象说明光是一种波答案 B解析由n＝cv>1可得A正确；干涉、衍射是波所特有的现象，所以B错误，D正确；光在同种均匀介质中沿直线传播，C正确。

4．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的重大革命，因为它()A．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C．否定了牛顿力学的原理D．修正了能量、质量互相转化的理论答案 A解析狭义相对论和广义相对论揭示了时空的可变性，使人们能进一步去研究高速运动的物体，A正确。

听课手册第38讲光的波动性电磁波相对论一、光的干涉1.定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强,出现条纹,某些区域相互减弱,出现条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象.2.条件:两束光的频率、相位差恒定.3.双缝干涉图样特点:单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹;白光照射时,中央为条纹,其余为条纹.二、光的衍射1.定义:光在传播的过程中遇到障碍物时,直线传播绕到障碍物阴影里去的现象.2.发生明显衍射的条件:障碍物或小孔的尺寸跟光的波长,甚至比光的波长时,衍射现象明显.3.衍射图样特点(1)单缝衍射:单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹,两侧是明暗相间的条纹,条纹宽度比中央窄且暗;白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹,两侧是渐窄且暗的彩色条纹.(2)圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环.(3)圆盘衍射:明暗相间的不等距圆环,中心有一亮斑称为亮斑(证实光【辨别明理】(1)光的颜色由光的频率决定.()(2)只有频率相同的两列光波才能产生干涉.()(3)在“双缝干涉”实验中,双缝的作用是使白光变成单色光.()(4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的.()(5)自然光是偏振光.()(6)电场周围一定存在磁场,磁场周围一定存在电场.()(7)无线电波不能发生干涉和衍射现象.()(8)波长不同的电磁波在本质上完全不同.()(9)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的.()的波动性).三、光的偏振1.自然光:包含着在垂直于传播方向上沿振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同.2.偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个的方向振动的光.3.光的偏振现象说明光是一种波.四、电磁场与电磁波1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场能够在周围空间产生,变化的电场能够在周围空间产生.2.电磁波:由近及远地传播形成电磁波.电磁波是波,在空间传播不需要依靠介质.真空中电磁波的速度为m/s;电磁波的传播速度v等于波长λ和频率f的乘积,即v= .3.电磁波谱:按照电磁波的或的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为:无线电波、红外线、、紫外线、X射线、γ射线.五、相对论1.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是的.2.光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是的.【物理学史】17世纪下半叶,以牛顿为首的“粒子说”和以惠更斯为首的“波动说”都能解释几何光学问题,但大家更倾向“粒子说”.19世纪初,波动光学初步形成,其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象,大家又倾向“波动说”.典型实验证据有:双缝干涉、单缝衍射、泊松亮斑、薄膜干涉、偏振等.1860年前后,麦克斯韦预言光就是一种电磁波,并且这个结论在1888年被赫兹的实验证实.但是同时赫兹发现了光电效应,特别是1905年爱因斯坦运用量子论解释了光电效应,这又支持了光的“粒子性”,后来还有康普顿效应.所以,光的本质是电磁波,但具有波粒二象性.最终人们意识到任何物体都有波粒二象性,即存在物质波.考点一光的双缝干涉现象1.亮、暗条纹的条件(1)亮条纹:屏上观察点到双缝的路程差等于波长的整数倍,即Δs=nλ(n=0,1,2,…).(2)暗条纹:屏上观察点到双缝的路程差等于半波长的奇数倍,即Δs=n+1λ(n=0,1,2,…).22.条纹间距:Δx=Lλ,其中L是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离,λ是光的波长.d例1如图38-1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2.1×10-6 m,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?(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m;(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°;(sin 37°=0.6,cos 37°=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.图38-1变式题一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,除中央白色亮纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是()A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.上述说法都不正确考点二用双缝干涉实验测量光的波长考向一实验原理与实验操作1.实验原理单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=dΔx.l2.实验步骤(1)安装仪器①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图38-2所示.图38-2②接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光.调节各部件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.③安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝相互平行.(2)观察与记录①调整单缝与双缝间距为几厘米时,观察白光的干涉条纹.②在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.③调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的示数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条亮条纹中心对齐时,记下手轮上的示数a2,则相邻两亮条纹间的距离Δx=|a1-a2|.n-1④换用不同的滤光片,测量其他色光的波长.例2现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图38-3所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.图38-3(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、、、、A.(2)本实验的步骤有:①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮;②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用刻度尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意和.变式题在观察光的双缝干涉现象的实验中:(1)将激光束照在如图38-4甲所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图乙中的.图38-4(2)换用间距更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的干涉条纹将;保持双缝间距不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的干涉条纹将.(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)■要点总结(1)光源灯丝最好是线状灯丝,并与单缝平行且靠近;(2)实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴,单缝和双缝安装时应竖直且相互平行,遮光筒的轴线要与光具座导轨平行,若不共轴或单缝与双缝不平行,则会引起干涉条纹亮度小、不清晰,不便于观察和测量;(3)白光干涉观察到的是彩色条纹,中央亮条纹的中间部分是白色,边缘是红色.考向二数据处理与误差分析例3[2015·全国卷Ⅰ]在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1(选填“>”“=”或“<”)Δx2.若实验中红光的波长为630 nm,双缝到屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为mm.变式题在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图38-5所示.图38-5(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点:A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中,你认为正确的是.(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时,手轮上的示数如图38-6甲所示,其读数为mm.图38-6(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图38-6乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时,测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值.■要点总结光波波长很小,Δx、L的测量对波长λ的影响很大.L用毫米刻度尺测量,Δx用测量头上的游标尺测量.实验时可测多条亮条纹间距求Δx及采用多次测量求λ的平均值法减小误差.应注意:(1)干涉条纹应调整到最清晰的程度;(2)Δx不是亮(暗)条纹的宽度;(3)分划板刻线应与干涉条纹平行,中心刻线应恰好位于条纹中心;(4)测量多条亮条纹间的距离时,此间距中的条纹数应准确.考点三薄膜干涉的理解及应用1.薄膜干涉如图38-7所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形,光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA'和后表面BB'分别反射回来,形成两列频率相同的光波,并且叠加.图38-7(1)在P1、P2处,从两个表面处反射回来的两列光波的路程差Δx等于波长的整数倍,即Δx=nλ(n=0,1,2,…),薄膜上出现亮条纹.(2)在Q处,从两个表面处反射回来的两列光波的路程差Δx等于半波长的奇数倍,即(n=0,1,2,…),薄膜上出现暗条纹.Δx=(2n+1)λ22.薄膜干涉的应用(1)检查精密零件的表面是否平整如图38-8所示,将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端之间垫一薄片,使标准样板的平面与被检查平面间形成一个楔形空气薄层,单色光从上面照射,入射光在空气层的上表面a和下表面b 反射出两列光波叠加,从反射光中看到干涉条纹,根据干涉条纹的形状来确定工件表面的情况.图38-8若被检查平面平整则干涉图样是等间距明暗相间的平行直条纹.若某处凹下,则对应亮(暗)条纹提前出现,如图38-9甲所示;若某处凸起,则对应亮(暗)条纹延后出现,如图乙所示.图38-9(2)增透膜在光学元件(透镜、棱镜)的表面涂上一层薄膜(如氟化镁),当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的14时,在薄膜的两个面上的反射光的光程差恰好等于半个波长,因而相互抵消,达到减小反射光、增大透射光强度的目的.1.(薄膜干涉的理解)(多选)在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图38-10所示的干涉实验法,A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,在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜.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;当温度升到t2时,亮度再一次回到最亮,则()图38-10A.出现最亮时,B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加λ4D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加λ22.(增透膜的应用)(多选)关于光学镜头增透膜,以下说法中正确的是()A.增透膜是为了减少光的反射损失,增加透射光的强度B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的14C.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的14D.因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射不能完全抵消,所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色E.涂有增透膜的镜头,进入的光线全部相互抵消,因此这种镜头的成像效果较好3.(薄膜干涉的应用)(多选)把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入,如图38-11所示,这时可以看到亮暗相间的条纹.下面关于条纹的说法中正确的是()图38-11A.将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,条纹变疏B.将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,条纹变疏C.将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动D.将上玻璃板平行上移,条纹远离劈尖移动4.(多选)如图38-12甲所示,在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜,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38-12A.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考点四光的衍射及偏振现象1.对光的衍射的理解(1)干涉和衍射是波的特征,波长越长,干涉和衍射现象越明显.在任何情况下都可以发生衍射现象,只是明显与不明显的差别.(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况,只有在光的波长比障碍物小得多时,光才可以看作是沿直线传播的.2.自然光与偏振光的比较自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过偏振片后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿任意方向,且沿各个方向光振动的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内,光振动沿特定方向3.偏振光的应用:照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等.1.(光的偏振)(多选)如图38-13所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则()图38-13A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮2.(光的衍射现象)让太阳光垂直照射一块大的遮光板,板上有一个可以自由收缩的三角形孔,当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现()A.由大变小的三角形光斑,直至光斑消失B.由大变小的三角形光斑,明暗相间的彩色条纹,直至条纹消失C.由大变小的三角形光斑,明暗相间的黑白色条纹,直至黑白色条纹消失D.由大变小的三角形光斑,小圆形光斑,明暗相间的彩色条纹,直至条纹消失3.(干涉与衍射)在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹,通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹,这两种现象()A.都是光的衍射现象B.都是光的干涉现象C.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象D.前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象4.(干涉与衍射)如图38-14所示,A、B两幅图是由同一束单色光分别入射到圆孔而形成的图样,其中图A是光的(选填“干涉”或“衍射”)图样.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径(选填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径.图38-14考点五电磁场和电磁波相对论1.对麦克斯韦电磁场理论的理解2.对电磁波的理解(1)电磁波是横波.电磁波的电场、磁场、传播方向两两垂直,如图38-15所示.图38-15(2)电磁波与机械波的比较电磁波机械波 产生 由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生 波的特点 横波 纵波或横波波速 在真空中等于光速(很大),c=3×108 m/s在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340m/s ) 是否需要介质 不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播) 能量传播 电磁能 机械能1.(对电磁波的理解)(多选)下列说法正确的是 ( )A .根据麦克斯韦的电磁场理论,在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场B.发射电磁波的两个重要条件是采用高频和开放性LC电路C.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象D.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播E.电磁波只能在真空中传播,因此当电磁波遇到介质时,会被介质挡住2.(电磁波谱)(多选)关于电磁波谱,下列说法正确的是()A.电磁波中最容易表现出明显衍射现象的是无线电波B.紫外线的频率比可见光低,长时间照射可以促进钙的吸收,改善身体健康C.X射线和γ射线的波长比较短,穿透力比较强D.红外线的显著作用是热作用,温度较低的物体不能辐射红外线E.频率越高的电磁波在真空中传播的速度越快3.(多选)[2016·全国卷Ⅱ]关于电磁波,下列说法正确的是()A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失4.(多选)在狭义相对论中,下列说法正确的是()A.一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速B.质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的C.惯性系中的观察者,观察一个与他做相对运动的时钟时,会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些D.大型粒子加速器能够将带电粒子加速至光速的99.9%,如果继续加速,粒子的速度将超过光速5.[2016·江苏卷]一艘太空飞船静止时的长度为30 m,它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球,下列说法正确的是()A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c■要点总结(1)波长不同的电磁波,表现出不同的特性.其中波长较长的无线电波和红外线等,易发生干涉、明显的衍射现象;波长较短的紫外线、X射线、γ射线等,穿透能力较强.(2)电磁波谱中,相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线,如紫外线和X射线、X射线和γ射线都有重叠,但它们产生的机理不同.完成课时作业(三十八)。

电磁波相对论简介一、选择题1．(多项选择)(2016·襄阳质检)如下说法中正确的答案是( )A．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关B．电磁波在传播过程中频率不变C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是一样的，与光源和观察者的运动有关D．在电磁振荡中，磁场能与电场能周期性地相互转化E．各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为3×108m/s【解析】做简谐运动的质点，其振动能量与振幅有关，选项A错误．电磁波的频率与传播介质无关，选项B正确．根据相对性原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是一样的，与光源和观察者的运动无关，选项C错误．根据电磁振荡的特点可知，选项D正确．各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样，为3×108m/s，选项E正确．【答案】BDE2．(多项选择)(2016·扬州质检)如下说法正确的答案是( )A．根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变矮B．两列波相叠加产生干预现象，如此振动加强区域与减弱区域交替变化C．LC振动电路中，电容器的放电过程，电场能逐渐转化为磁场能D．夜视仪器能在较冷的背景下探测出较热物体的红外辐射【解析】根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时变短，选项A 错误；两列波相叠加产生干预现象，如此振动加强区域与减弱区域是固定的．选项B错误；LC振荡电路中，电容器开始放电时电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，选项C正确；夜视仪器能在较冷的背景下探测出较热物体的红外辐射，选项D 正确．【答案】CD3．建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是( )A．麦克斯韦法拉第B．麦克斯韦爱因斯坦C．赫兹爱因斯坦D．法拉第麦克斯韦【解析】在19世纪60年代建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家是麦克斯韦，创立相对论的科学家是爱因斯坦，选项B正确．【答案】B4.据《飞行国际》报道称，中国制造的首款具有“隐身能力〞和强大攻击力的第四代作战飞机“歼­20〞(如图)，于2012年3月10日再次试飞，已解决高端发动机瓶颈．标志着中国继美国和俄罗斯之后，成为世界上第三个进入到第四代战机的研发序列中的国家．隐形飞机的原理是：在飞机研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击．根据你所学的物理知识，判断如下说法中正确的答案是( )A．运用隐蔽色涂层，无论距你多近的距离，即使你拿望远镜也不能看到它B．使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现C．使用吸收雷达电磁波涂层后，传播到复合金属机翼上的电磁波在机翼上不会产生感应电流D．主要是对发动机、喷气尾管等因为高温容易产生紫外线辐射的部位采取隔热、降温等措施，使其不易被对方发现【解析】隐形飞机的原理是在飞机制造过程中使用吸收雷达电磁波的材料，使反射的雷达电磁波很弱，在雷达屏幕上显示的反射信息很小，飞机在雷达屏幕上很难被发现，故只有B正确．【答案】B5．(多项选择)(2016·江苏联考)如下说法中正确的答案是( )A．假设要有效发射电磁波，振荡电路只须有足够的振荡频率即可B．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生变化的磁场C．狭义相对论认为：光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变D．在“探究单摆周期与摆长的关系〞的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，以减小实验误差【解析】要有效发射电磁波．振荡电路必须有足够高的振荡频率，且振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，选项A错误．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的电场周围一定可以产生磁场，但不一定产生变化的磁场；根据麦克斯韦的电磁场理论可知，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，选项B错误．狭义相对论认为：光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，选项C正确．在“探究单摆周期与摆长的关系〞的实验中，测量单摆周期应该从小球经过平衡位置处开始计时，以减小实验误差，选项D正确．【答案】CD6．(多项选择)在天文观测中，观察到宇宙中有一对质量相等的恒星甲、乙正在绕其连线中一点做速度大小为v的匀速圆周运动．假设甲速度方向朝向地球上的观察者，乙速度方向背向地球上的观察者，如此( )A．地球上的观察者观测到恒星甲发出光束的传播速度为c＋vB．地球上的观察者观测到恒星乙发出光束的传播速度为c－vC．地球上的观察者观测到恒星甲发出光束的传播速度为cD．地球上的观察者观测到恒星乙发出光束的传播速度为c【解析】根据狭义相对性原理，真空中的光速在不同惯性参照系中都是一样的，地球上的观察者观测到恒星甲发出光束的传播速度为c，观测到恒星乙发出光束的传播速度也为c，选项C、D正确．【答案】CD7．(多项选择)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两位美国科学家，以表彰他们发现了微波背景辐射的黑体谱形状与其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精细科学时代的起点．如下与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法正确的答案是( )A．微波是指波长在10－3m到10 m之间的电磁波B．微波和声波一样，都只能在介质中传播C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说【解析】由电磁波谱的划分可知，A项对．微波的本质是电磁波，可以在真空中传播，无需介质，声波的本质是机械波，只能在介质中传播，B项错．黑体辐射可以辐射各种波长的电磁波，本质上是电磁辐射，C项对．根据普朗克的量子假说推算出的黑体辐射规律和观测到的事实符合得相当好，D项对．【答案】ACDA．2.5～3.5 μmB．4～4.5 μmC．5～7 μmD．8～13 μm【解析】由图可知，水对红外辐射吸收率最低的波长范围是8～13 μm；二氧化碳对红外辐射吸收率最低的波长范围是5～13 μm.综上可知，选D.【答案】D11．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比拟，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进展类比，总结出如下内容，其中不正确的答案是( )A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干预和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波【解析】波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故A 选项正确；干预和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B选项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是交替变化的电场和磁场由近与远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C选项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其依据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，D选项错误．【答案】D12.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如下列图，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋q的小球．磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，假设小球在环上运动一周，如此感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )A ．0B .12r 2qkC ．2πr 2qkD ．πr 2qk【解析】 设圆环所在回路感应电动势为E ，如此由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt＝ΔBS Δt＝kS ＝k πr 2，小球运动一周，感应电场对小球做功大小为W ＝qE ＝qk πr 2，应当选项D 正确．【答案】D二、非选择题13．太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减少．假设太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ，试计算太阳在1 s 内失去的质量，估算5 000年内其质量总共减小了多少，并与太阳的总质量2×1027t 比拟．【解析】 由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其在1 s 内失去的质量为Δm＝ΔE c 2＝4×10263×1082kg ＝49×1010kg . 5 000年内太阳总共减小的质量为ΔM＝5 000×365×24×3 600×49×1010kg ＝7.008×1020kg . 与总质量相比P ＝ΔM M ＝7.008×10202×1027×103＝3.504×10－10，比值很微小． 【答案】 7.008×1020kg 比太阳的总质量小得多14．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm ，每秒脉冲数n ＝5 000，每个脉冲持续时间t ＝0.02 μs .求：(1)此电磁波的频率；(2)此雷达的最大侦察距离．【解析】 (1)电磁波在空气中传播，传播速度认为等于光速，c ＝3.0×108m /s ，因此f ＝c λ＝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 ＝0.02 μs ，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，否如此会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设。

课时作业(五十五) 电磁波相对论1．关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是( )A．均匀变化的电场在它的周围产生均匀变化的磁场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2．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比3．“风云”二号卫星发送回地面的红外云图是由卫星上设置的可以接收云层辐射的红外线的感应器完成的，云图上的黑白程度是由辐射红外线的云层的温度高低决定的，这是利用了红外线的( )A．穿透性 B．热效应C．可见性 D．化学效应4．下列说法符合实际的是( )A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力5．关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A．伦琴射线是高速电子流射到固体上，使固体原子的内层电子受到激发而产生的 B．γ射线是原子的内层电子受激发产生的C．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线D．紫外线比紫光更容易发生衍射现象6．爱因斯坦提出了质能方程，揭示了质量与能量的关系，关于质能方程，下列说法正确的是( )A．质量和能量可以相互转化B．当物体向外释放能量时，其质量必定减少，且减少的质量Δm与释放的能量ΔE 满足ΔE＝Δmc2C．如果物体的能量增加了ΔE，那么它的质量相应减少Δm，并且ΔE＝Δmc2D．mc2是物体能够放出能量的总和7．如果你以接近于光速的速度朝某一星体飞行，如图所示，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动( )第7题图A．你的质量在增加B．你的心脏跳动在慢下来C．你在变小D．你永远不能由自身的变化知道你的速度8．下列说法正确的是( )A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度C．光在介质中的速度大于光在真空中的速度D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场9．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10．下列说法中正确的是( )A．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播B．只要有电场和磁场，就能产生电磁波C．当物体运动的速度接近光速时，时间和空间都要发生变化D．当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化11．下列属于狭义相对论基本原理的叙述是( )A．一切物理定律在不同的惯性参考系中都是相同的B．在任何参考系中，物理规律都是相同的C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的D．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定12．如图所示，强强乘速度为0.9c(c为光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观察到该光束的传播速度为( )第12题图 A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c13．太阳表面温度约为6000K，主要发出可见光；人体温度约为310K，主要发出红外线；宇宙间的温度约为3K，所发出的辐射称为“3K背景辐射”，它是宇宙“大爆炸”之初在空间上保留下的余热．若要进行“3K背景辐射”的观测，应该选择的波段是( ) A．无线电波 B．紫外线C．X射线 D．γ射线14．类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是( )A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波；而电磁波只有纵波15．下列说法中正确的是( )A．交警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理B．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C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得该杆长应小于L16．“世界物理年”决议的作出是与爱因斯坦的相对论时空观有关．一个时钟，在它与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率是不同的，它们之间的关系如图所示．由此可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c(c为真空中的光速)时，时钟的周期大约为________．在日常生活中，我们无法察觉时钟周期的变化的现象，是因为观察者相对于时钟的运动速度________．若在高速运行的飞船上有一只表，从地面上观察，飞船上的一切物理、化学过程和生命过程都变________(填“快”或“慢”)了．第16题图课时作业(五十五) 电磁波相对论1.BD 【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，故选项A是错误的．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，所以电磁波是横波，故选项B是正确的．电磁波可以在真空中传播，故选项C是错误的．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，故选项目D是正确的．2.A 【解析】狭义相对论的两条假设分别是：在任何惯性系中真空中的光速不变和一切物理规律相同．3.B 【解析】红外线是不可见光，人眼无法觉察到，所以C选项错误．它的波长长，频率低，穿透能力较弱，A选项错误，它的主要作用是热效应，物体温度越高，向外辐射的红外线越强，正是利用这一性质得到大气层遥感图的，故B选项正确，D选项错误．4.BD 【解析】紫外线有杀菌消毒的作用，红外线的主要效应是热效应，且红外线的波长长，易衍射，穿透云雾烟尘的能力强．5.A 【解析】在电磁波中，无线电波是振荡电路产生的；红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的；伦琴射线是原子内层电子受激发产生的；γ射线是原子核受激发后产生的．从无线电波到γ射线，频率逐渐增大，波长逐渐减小，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．6.B 【解析】由质能方程可知，能量与质量之间存在着一定的必然对应的关系，而不能认为质量就是能量，能量就是质量，能量与质量是两个不同的概念．只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来．7.D 【解析】相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动．当房子突然停止运动时，在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动．但如果房子是在做匀速直线运动．即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动．即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动．8.A 【解析】由相对论的知识知，A对；拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片是为了滤去反射光而不是增加透射光的强度，B错；光在任何介质中的传播速度都比真空中小，C错；由麦克斯韦的电磁理论，变化的电场一定产生磁场，但不一定产生变化的磁场，如随时间均匀变化的电场产生稳定的磁场，同样，变化的磁场不一定产生变化的电场．9.CD 【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．10.ACD 【解析】机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播，选项A 正确；电磁波是空间某处交替变化的电场和磁场产生的，选项B错误；根据狭义相对论的时空观，当物体运动的速度接近光速时，时空不是绝对的，而是相对的，即时间和空间都要发生变化，选项C正确；当观测者靠近或远离波源时，感受到的频率会发生变化，这是多普勒效应，选项D正确．本题答案为ACD.11.AC 【解析】选项AC属于狭义相对论的两条基本原理；选项B属于广义相对论的两条基本原理之一即广义相对性原理；选项D不属于相对论原理．本题答案为AC.12.D 【解析】由光速不变原理可知，壮壮观测到的光速应该为1.0 c.13.A 【解析】电磁波谱按波长由长到短的顺序排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，由题意知：物体温度越高，其发出的电磁波的波长越短，宇宙间的温度约为3K，则其发出的电磁波的波长应在无线电波波段，故选项A正确．14.D 【解析】电磁波是电磁场传播形成的．在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波．15.BD 【解析】交警通过发射超声波测量车速，利用了波的反射原理，A错；发生衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸跟波长差不多，甚至比波长还小，C错；故答案选BD.16.2.5 s 远小于光速c 慢【解析】根据图中数据可知，当时钟和观察者的相对速度达到0.6c时，对应时钟的频率为0.4 Hz，则周期为 2.5 s．日常生活中，我们无法察觉是因为运动速度远小于速度c.在高速运行状态，时钟变慢．。