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
全国通用 2020版高考物理一轮复习：课时作业(40)光的波动性 电磁波 相对论简介
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届高三物理一轮复习(人教版)精品课件：选修3-4-第3章-电磁波-相对论简介(课件)
4. 相对论质量：m＝
m0 1－vc2
公式中m0为物体静止时的质量，m为物体以速度v运动时 的质量，由公式可以看出随v的增加，物体的质量增大．
5. 质能方程：E＝mc2 公式中m为物体的质量，E为它具有的能量． 6. 广义相对论简介 (1)广义相对论的两个基本原理 ①广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同 的．
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
【点拨】解答本题的关键是牢记狭义相对论基本假设，要 与时间间隔的相对性、相对论质量、质能方程区分开来．
解析：狭义相对论基本假设为：一是在不同的惯性 参考系中，一切物理规律都是相同的；二是真空中的 光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变 原理，由此可知A属于狭义相对论基本假设，故A正 确，B、C、D皆错误． 答案：A
某人测得一静止均匀棒长为l、质量为m，于是求得此棒 的线密度为ρ＝m/l，ρ＝假定此棒以速度v在棒长方向上 运动，此人再测棒的线密度应为多少，若棒在垂直长度 方向上运动，它的线密度又为多少？
解析：这里包含有两个相对论效应：(1)沿棒长方向运动时的“长
度收缩”效应；(2)运动物体的相对论质量．
若棒(K 系)以速度 v 相对观察者(K′系)沿棒长方向(x 轴)运动，静
【点拨】 (1)熟记麦克斯韦电磁场理论． (2)应用电磁波的传播公式v＝λf. (3)雷达的相关知识．
解析：(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的 电场产生磁场． (2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并 和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波． (3)①由v＝λf可得：
远离法线折射到空气中，因入射 角极小，故折射角也很小，进入 人眼的两条折射光线的反向延长
2020届高考物理一轮复习人教版光学 电磁波 相对论课时作业含答案
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届高考物理专题 光的波动性、电磁波和相对论(包含答案)
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”)。
2020复习方案高考物理人教版一轮复习讲义：选修3-4 第4讲 光的波动性 电磁波 相对论 含答案
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。
2020届高考物理一轮复习人教版光的波动性 电磁波 相对论课时作业含答案
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。
2020年人教版高考物理一轮复习听课手册 第38讲光的波动性电磁波相对论
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)。
高考物理一轮复习 4.3 电磁波 相对论简介课件 新人教版选修34
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考点二 电磁场和电磁波 例 2.(1) 麦 克 斯 韦 电 磁 理 论 的 内 容 是 ： _________________________. (2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总 是________的，并和该处电磁波的传播方向________，这就是 说明电磁波是________波． (3)目前雷达发射的电磁波频率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范围内，请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题． ①雷达发射电磁波的波长范围是多少？ ②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距 离？
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2．相对论中五个公式
名称
公式
时间间隔的 相对性
(时钟变慢)
长度的相对 性
(长度缩短)
Δt＝ Δτ
1－vc2 l＝l0 1－vc2
理解
与运动物体相对静止的观察 者经历时间 Δτ，地面上的观察 者看到运动物体经历时间 Δt
沿长度方向运动的物体，观察 到其长度为 l
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f＝2π
1 ，改变 LC
L
或
C
即可改变
f，从而改变电
磁波的波长 λ.
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二、电磁振荡 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流， 它是一种频率很高的交变电流． 2．振荡回路：能够产生振荡电流的电路．最简单的振荡 电路，就是 LC 回路．LC 振荡电路是由自感线圈和电容器组 成的电路，简称 LC 回路． 3．电磁振荡：由振荡电路产生振荡电流的过程中，电容 器极板上的电荷、通过电线圈的电流、跟电流和电荷相联系的 磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫做电磁振荡．
答案 B
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高三物理一轮总复习 (选修3-4)第3章 电磁波 相对论简介课时作业 新人教版-新人教版高三选修3-
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。
高考物理一轮总复习 电磁波 相对论课时作业 新人教版选修34(1)
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．。
2020届高三物理练习 电磁波相对论简介 新人教版 精品
选考部分选修3-4 第十三章第3单元电磁波相对论简介1．(2020·江苏高考)如图13－3－1所示，强强乘坐速度为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，则壮壮观测到该光束的传播速度为________．(填写选项前的字母)图13－3－1A．0.4c B．0.5cC．0.9c D．1.0c解析：由光速不变原理知光速与参考系无关，D正确．答案：D2．(2020·天津高考)下列关于电磁波的说法正确的是( ) A．电磁波必须依赖介质传播B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播解析：电磁波可以在真空中传播，具有波所有的特性，能发生干涉、衍射、偏振等现象，并且它可以传递信息，可知只有B正确．答案：B3．(2020·北京高考)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的方向和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直；场强E的方向可以理解为波的“振动”方向，所以电磁波应为横波．故选D.答案：D4．电磁波的频率范围很广，不同频率的电磁波具有不同的特性，请从电磁波谱中任选两种，分别写出它们的名称和一种用途．(1)名称________，用途___________________________________________________．(2)名称________，用途___________________________________________________．解析：如无线电波可用于通信，红外线可用于红外遥感，可见光可用于照明用等．答案：见解析5．(2008·海南高考)设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．解析：依据爱因斯坦的质能方程E＝mc2，宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k倍，则其质量等于其静止质量的k倍；再由相对论质量公式m＝m01－vc2得vc＝k2－1k.答案：k k2－1 k6．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，目前雷达发射的电磁波的频率多在200 MHz至1000 MHz的范围内．(1)下列关于雷达的说法中正确的是 ( )A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D．波长越短的电磁波，反射性能越强(2)设雷达向远处发射无线电波．每次发射的时间是 1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs.显示器上呈现出的尖形波如图13－3－2所示，已知图中ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？解析：(1)根据λ＝c/f，在200 MHz至1000 MHz的频率范围内电磁波的波长范围在 0.3 m至1.5 m之间，故A正确．根据电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，故B错误．雷达是利用电磁波的反射原理，C正确．电磁波波长越短，越不易发生衍射，反射性能越好，D正确．(2)由ab等于bc可知，电磁波从发射到返回所用时间为50 μs.设雷达与障碍物之间的距离为x，电磁波往返的时间为t＝50 μs由2x ＝ct 得x ＝ct /2＝3.0×108×50×10－6×12m ＝7.5×103 m.答案：(1)ACD (2)7.5×103m 7．一电子(m 0＝9.1×10－31kg)以0.99c 的速率运动．问：(1)电子的总能量是多大？(2)电子的经典力学的动能与相对论的动能之比是多大？ 解析：(1)电子的总能量为：E ＝mc 2＝m 01－v c2·c 2＝9.1×10－311－0.99c c2×(3×108)2 J≈5.8×10－13J.(2)电子的经典力学动能为E k ＝12m 0v 2＝12m 0(0.99c )2相对论的动能为E k ′＝E －E 0＝mc 2－m 0c 2 E kE k ′＝12m 00.99c2mc 2－m 0c 2＝12×0.99211－0.99c c2－1≈0.08. 答案：(1)5.8×10－13J (2)0.088．太阳在不断地向外辐射能量，因而其质量也在不断地减少．若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5000年内其质量总共减小 了多少，并与太阳的总质量2×1027t 比较之．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 ＝ΔEc 2＝4×10263×1082kg ＝49×1010kg.5000年内太阳总共减小的质量为 ΔM ＝5000×365×24×3600×49×1010kg＝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：49×1010 kg 7.008×1020kg 比太阳的总质量小得多9．如图13－3－3所示，考虑几个问题：图13－3－3(1)若参考系O ′相对于参考系O 静止，人看到的光速应是多少？(2)若参考系O ′相对于参考系O 以速度v 向右运动，人看到的光速应是多少？ (3)若参考系O 相对于参考系O ′以速度v 向左运动，人看到的光速又是多少？ 解析：根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是 相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系． 因此三种情况下，人观察到的光速都是c . 答案：(1)c (2)c (3)c。
高三物理第一轮复习 电磁波 相对论简介 新人教版
第 5 课时 电磁波 相对论简介基础知识归纳 1.电磁波 (1)电磁波谱 无线电波 红外线可见光紫外线X 射线γ射线产生机理 自由电子做周期性运动 原子的外层电子受到激发产生的 内层电子受到激发 原子核受到激发 特性波动性强热效应 引起视觉 化学效应 穿透力强 穿透力最强 应用 无线电技术遥感加热摄影照明荧光杀菌医用透视工业探伤变化波长：大→小波动性：明显→不明显 频率：小→大 粒子性：不明显→明显① 变化的磁场在周围空间产生电场 ； ② 变化的电场在周围空间产生磁场 .电磁场与电磁波理论被赫兹用实验证实.麦克斯韦指出光也是电磁波，开创了人类对光的认识的新纪元.(3)电磁振荡由振荡电路产生，电磁振荡的周期 π2 LC T ，完全由自身参数决定，叫做回路的固有周期.电磁振荡的过程是电容器上的电荷量、电路中的电流、电容器中电场强度与线圈中的磁感应强度、电场能量与磁场能量等做周期性变化的过程.(4)电磁波的发射与接收①有效地辐射电磁波，必须具备两个条件：一是开放电路，二是发射频率要高. ②把声音信号、图像信号转化为电信号，再把电信号加在回路产生的高频振荡电流上，这一过程叫做对电磁波进行 调制 ，从方式上分为两种： 调幅和调频 .③有选择性地取出我们想要的电波，需要一个调谐电路，使该电路的固有频率和人们想要接收的电磁波频率相同，达到电谐振，这一过程就是 调谐 ；从高频振荡电流中把信息取出来的过程叫做检波，这属于调制的逆过程，也叫 解调 .④电视、雷达大多利用微波段的电磁波. 2.相对论简介(1)狭义相对论两个基本原理①狭义相对性原理： 所有惯性系中，物理规律都是相同的 ，或者说对于物理规律而言，惯性系是平等的.②光速不变原理： 相对于所有的惯性参考系，真空中的光速是相等的 . (2)同时性的相对性在某一惯性系中同时发生的事件，在另一惯性系中不是同时发生的.这与我们的日常经验不符的原因是我们日常能够观测到的速度都远远小于光速.同时性的相对性直接导致了时间的相对性.(3)长度的相对性同样的杆，在与杆相对静止的惯性系中测量出一个长度值，在与沿杆方向运动的惯性系中测量出的长度值不同，这直接导致了空间的相对性.(4)“钟慢尺缩”效应Δt ＝Δτ/22/1c v -，l = l 022/1c v -要注意的是公式中各物理量的意义：Δτ是在相对静止的惯性系中的时间流逝，叫做 固有时间 ，l 0是在与杆相对静止的惯性系中测量出的杆的长度，叫固有长度，v 是沿杆方向运动的惯性系相对于杆的速度.(5)狭义相对论的其他结论质量与速度的关系：m ＝m 0/22/1c v - 能量与速度的关系：E ＝E 0/22/1c v - 式中E 0＝m 0c 2，m 0是静止质量. (6)广义相对论简介①基本原理：对于物理规律，所有参考系都是平等的，这叫广义相对性原理，它打破了惯性系的特权，赋予所有参考系同等权利；引力场与做匀加速运动的非惯性系等效，这叫等效原理.②广义相对论的验证：基本原理其实是来自于思想与逻辑推理，其验证必须通过由理论推导出来的推论来检验.广义相对论的一些推论已经获得实验检验，包括光线在引力场中的弯曲与雷达回波延迟、水星近日点的进动与引力红移等.重点难点突破一、对麦克斯韦电磁场理论的理解变化的磁场产生电场，这个电场是旋涡电场，将自由电荷沿电场线移动一周，电场力做功，这一点不同于静电场；均匀变化的磁场产生电场(稳定的电场不再产生磁场)，均匀变化的电场产生稳定的磁场(稳定的磁场不再产生电场)，周期性非均匀变化的磁场产生同频率周期性非均匀变化的电场，周期性均匀变化的电场产生周期性非均匀变化的磁场.交变的电场与磁场相互联系，形成不可分割的统一体，这就是电磁场.二、电磁波与机械波的区别与共性 1.电磁波与机械波的区别机械波 电磁波 研究对象力学现象电磁现象周期性变化的 物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E 和磁感应强度B 随时间和空间做周期性变化传播特点需要介质；波速由介质决定，与频率无关；有横波、纵波传播无需介质；在真空中波速为c ；在介质中传播时，波速与介质和频率都有关；只有横波产生 由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发2.机械波与电磁波的共性机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质： (1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象； (2)都满足v ＝Tλ＝λf ； (3)从一种介质传播到另一种介质时频率都不变. 三、LC 回路中产生振荡电流的分析1.电容器在放电过程中，电路中电流增大，由于线圈自感作用阻碍电流的增大，电流不能立刻达到最大值.2.电容器开始放电时，电流的变化率最大，电感线圈的自感作用对电流的阻碍作用最大，但阻碍却无法阻止，因此，随自感电动势的减小，放电电流逐渐增大，电容器放电完毕，电流达到最大值.3.电容器放电完毕后，电流将保持原来的方向减小，由于线圈的自感作用阻碍电流的减小，因此电流逐渐减小，这个电流使电容器在反方向逐渐充电.4.在振荡电路中，电容器极板上的电荷量与电压相同，都是按正弦(或余弦)规律变化的，它们对时间的变化是不均匀的——在最大值处，变化率最小；在零值处，变化率最大.(可依据斜率判断，图线的斜率代表该量的变化率，即变化快慢)振荡电流I ＝tq∆∆，由极板上电荷量的变化率决定，与电荷量的多少无关. 两极板间的电压U ＝Cq，由极板上电荷量的多少决定.电容C 恒定，与电荷量的变化率无关.线圈中的自感电动势E 自＝L ·tI∆∆，由电路的电流变化率决定，而与电流的大小无关.四、对相对论宏观的理解1.对时间延缓效应的认识(1)在事件相对静止参照系中观察到的一个事件从发生到结束的时间最短.(2)运动时钟变慢：对本惯性系做相对运动的时钟变慢，或事物经过的过程变慢.(3)时间膨胀效应是相对的.(4)当v→c时，时间延缓效应显著；当v≪c时，时间延缓效应可忽略，此时时间间隔Δt 成为经典力学的绝对量.2.对长度收缩效应的认识(1)相对物体静止的观察者测得的物体长度最长.(2)长度收缩效应只发生在运动方向上.(3)长度收缩效应是相对的.当v→c时，长度收缩效应显著；当v≪c时，长度收缩效应可忽略，此时长度l＝l0成为经典力学的绝对量.3.测量运动物体的长度总与测量时间相联系，这样，就可以把时间延缓效应公式和长度收缩效应公式联系起来了.典例精析1.LC振荡回路的有关分析【例1】某LC回路中电容器两端的电压u随时间t变化的关系如图所示，则( )A.在t1时刻，电路中的电流最大B.在t2时刻，电路中的磁场能最大C.从t2时刻至t3时刻，电路的电场能不断增大D.从t3时刻至t4时刻，电容器的带电荷量不断增大【解析】本题最易受欧姆定律的影响，认为电压最大时电流最大，而错选A.本题考查对LC振荡电路中各物理量振荡规律的理解.t1时刻电容器两端电压最高，电路中振荡电流为零，t2时刻电压为零，电路中振荡电流最大，t2至t3过程中，电容器两极板间电压增大，电荷量增多，电场能增大，t3至t4的过程中，电荷量不断减小.【答案】BC【思维提升】LC振荡回路中有两类物理量，当一类物理量处于最大值时，另一类为零.本题抓住能的转化与守恒解题，若U减小(放电过程)，则电场能减小，磁场能增加，电流增大；若U增大(充电过程)，则电流减小.【拓展1】一个电容为C的电容器，充电至电压等于U后，与电源断开并通过一个自感系数为L的线圈放电.从开始放电到第一次放电完毕的过程中，下列判断错误的是( B )A.振荡电流一直在增大B.振荡电流先增大后减小C.通过电路的平均电流等于LC U π2 D.磁场能一直在不断增大【解析】放电过程肯定是电流不断增大，所以A 、D 正确而B 错误；注意到总电量为Q ＝CU ，并且在时间t ＝T /4内放电完毕，所以，平均电流为LCU t Q I ===π2，C 正确. 2.电磁波的发射和接收【例2】图(1)为一个调谐接收电路，(a)、(b)、(c)为电路中的电流随时间变化的图像，则( )A.i 1是L 1中的电流图像B.i 1是L 2中的电流图像C.i 2是L 2中的电流图像D.i 3是流过耳机的电流图像【解析】L 2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图像是同(a)图相似的，但是由于L 2和D 串联，所以当L 2的电压与D 反向时，电路不通，因此这时L 2没有电流，所以L 2中的电流应选(b)图.【答案】ACD【思维提升】理解调谐接收电路各个元件的作用.注意理论联系实际. 【拓展2】各地接收卫星电视信号的抛物面天线如图所示，天线顶点和焦点的连线(OO ′)与水平面间的夹角为仰角α，OO ′在水平面上的投影与当地正南方的夹角为偏角β，接收定位于东经105.5°的卫星电视信号(如CCTV －5)时，OO ′连线应指向卫星，我国各地接收天线的取向情况是(我国自西向东的经度约为73°～135°)( BD )A.有β＝0，α＝90°B.与卫星经度相同的各地，α随纬度增加而减小C.经度大于105°的各地，天线是朝南偏东的D.在几十甚至几百平方千米的范围内，天线取向几乎是相同的【解析】如图所示，α随纬度的增大而减小，我国不在赤道上，α不可能为零，经度大于105°的各地，天线应该朝南偏西，由于地球很大，卫星很高，几十甚至几百平方千米的范围内天线取向几乎是相同的.3.狭义相对论的有关分析和计算【例3】如图，设惯性系K ′相对于惯性系K 以速度u ＝c /3沿x 轴方向运动，在K ′系的x ′y ′平面内静置一长为5 m 、与x ′轴成30°角的杆.试问：在K 系中观察到此杆的长度和杆与x 轴的夹角分别为多大？【解析】设杆固有长度为l 0，在K ′系中x ′方向上：l 0x ＝l 0cosα′，y ′方向上：l 0y ＝l 0sin α′，由长度的相对性得K 系中x 方向上：L x ＝l 0x 2)(1c v-= 20)(1 cos cv l -'α y 方向上：l y ＝l 0y ＝l 0sin α′因此在K 系中观测时：l ＝α'-=+22022cos )(1cv l l l y xα＝arcta nxy l l = arctan2)(1 tan cv -'α代入数据解得l ≈4.79 m，α≈31.48°可见，杆的长度不但要缩短，空间方位也要发生变化. 【思维提升】长度缩短效应只发生在运动方向上.【拓展3】若一宇宙飞船相对地面以速度v 运动，航天员在飞船内沿同方向测得光速为c ，问在地上的观察者看来，光速应为v ＋c 吗？【解析】由相对论速度变换公式u ＝21cv u vu '++'得： u ＝21ccv v c ++＝c ·v c vc ++＝c 可见在地上的观察者看来，光速应为c ，而不是v ＋c . 易错门诊4.对时间延缓效应的认识【例4】飞船A 以0.8c 的速度相对地球向正东方飞行，飞船B 以0.6c 的速度相对地球向正西方飞行，当两飞船即将相遇时A 飞船在自己的天空处相隔2 s 发射两颗信号弹，在B 飞船的观测者测得两颗信号弹相隔的时间间隔为多少？(c 为真空中的光速，结果取两位有效数字)【错解】首先确定两飞船的相对速度，按照相对论速度合成公式可得=++=22121/1c v v v v v8.06.018.06.0⨯++c ＝1.4c /1.48于是，在B 飞船中的观察者看来，A 是运动的，运动的时间变慢，所以求得的时间应该比2 s 小，于是理所当然得到发射两颗信号弹的时间间隔为t ＝t 022/-1c v ＝2×2)48141(1./.-s≈0.65 s【错因】解答的错误在于没有认清究竟2 s 所在的参考系相对于信号发射是否是静止的.信号弹是在A 中发射的，A 中发射的时间间隔是2 s ，说明2 s 是固有的时间间隔(相对两次发射事件静止的参考系中的时间间隔)，也就是说，在B 参考系中看，A 是运动的，则运动的时钟变慢了，在B 中的时钟快些，测量出的两次发射时间间隔就大些.【正解】在B 中看，A 是运动的，所以A 中时间的流逝慢，于是A 中的2 s 在B 中应该是2/22/-1c v ≈6.2 s【思维提升】一定要注意：在狭义相对论的范畴内，最小的时间间隔是固有时间间隔，即在与事件相对静止的参考系中所测量得到的两事件的时间间隔或一事件持续的时间是固定的.。
2020年高考物理总复习 课时作业五十八 电磁波相对论简介
课时作业 五十八 电磁波 相对论简介(限时：45分钟)(班级________ 姓名________)1．(多选)下列说法中正确的是( )A ．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些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 ．在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长也越长D ．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因2．(多选)关于电磁波及其应用的下列说法正确的是 ( )A ．红外线应用在遥感技术中，是利用它穿透本领强的特性B ．当电视机离电视发射塔较近时，用室内天线也可收到信号，这是电磁波的衍射现象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 ．机场安检时借助X 射线能看到箱内物品，紫外线的波长比伦琴射线长，其显著作用是荧光作用3．(多选)2015年12月，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破—可见光通信的实时通信速率已经提高至50Gbps ，相当于0.2 s 即可下载一部高清电影. 关于可见光，下列说法正确的是( )A ．可见光中的红光比紫光的频率低B ．可见光不能在真空中传播C ．可见光波长越长，越容易发生衍射D ．可见光能发生光的干涉和衍射现象，说明光是横波4．(多选)关于公式m ＝m 01－v2c 2，下列说法中正确的是( )A ．公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体运动速度v >0时，物体的质量m >m 0，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，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量变化5．一高速列车通过洞口为圆形的隧道，列车上的司机对隧道的观察结果为( )A ．洞口为椭圆形，隧道长度变短B ．洞口为圆形、隧道长度不变C ．洞口为椭圆形、隧道长度不变D ．洞口为圆形，隧道长度变短6．(多选)在地面附近有一高速飞过的火箭．关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象中正确的是( )A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人观察到火箭的长度和时间进程均无变化D．火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢了7．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，则壮壮观测到该光束的传播速度为( )第7题图A．0.4c B．0.5c C．0.9c D．1.0c8．关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是 ( )A．变化的电场能够产生磁场，变化的磁场能够产生电场B．麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在C．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒9．如图所示，质量与身高均相同的甲、乙两人分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动，则下列说法中正确的是( )甲乙第9题图A．乙观察到甲身高变高B．甲观察到乙身高变低C．若甲向乙挥手，则乙观察到甲动作变快D．若甲向乙发出一束光进行联络，则乙观察到该光束的传播速度为c10．1971年，屠呦呦等获得了青蒿乙醚提取物结晶，研究人员通过X射线衍射分析确定了青蒿素的结构．X射线衍射是研究物质微观结构的最常用方法，用于分析的X射线波长在0.05 nm～0.25 nm范围之间，因为X射线的波长________(选填“远大于”、“接近”或“远小于”)晶体内部原子间的距离，所以衍射现象明显．分析在照相底片上得到的衍射图样，便可确定晶体结构．X射线是______(选填“纵波”或“横波”).11.如图所示，考虑几个问题：第11题图(1)如图所示，参考系O′相对于参考系O静止时，人看到的光速应是多少？(2)参考系O′相对于参考系O以速度v向右运动，人看到的光速应是多少？(3)参考系O相对于参考系O′以速度v向左运动，人看到的光速又是多少？12．(1)以8×103 m/s的速度运行的人造卫星上一只完好的手表走过1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间是多少？(2)若卫星以0.9c(c为真空中的光速)的速度在太空中飞行，其中一只完好的手表走过了1 min，地面上的人认为它走过这1 min“实际”上花去的时间为多少？课时作业(五十八) 电磁波相对论简介1.AB 【解析】根据相对论可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些，故A正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱玻璃反射的偏振光的强度，故B正确；根据公式v＝λf可得，频率越高，波长越短，C错误；玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D错误．2．BD 【解析】红外线遥感利用的是它的衍射本领强，故A错误；B项所述正确；太阳光中的可见光速度远大于医院“B超”中的超声波速度，故C错误；选项D中所述符合事实，D正确．3．AC 【解析】可见光从红光到紫光的频率逐渐增大，波长逐渐减小. 波长越长，越容易发生衍射．AC正确. 电磁波可以在真空中传播. B错误. 可见光能发生光的干涉和衍射现象，说明是一种波，但不能说明光是横波. 光是一种横波可以通过偏振现象说明．D错误.4．CD 【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，一些质量的变化不明显，经典力学依然成立，B错误，C、D正确．5．D 【解析】在运动方向上由于有“尺缩效应”，故隧道长度变短；在垂直运动方向上，没有“尺缩效应”，故洞口为圆形，故选D.6．BCD 【解析】在一个相对我们做高速运动的惯性系中发生的物理过程，在我们看来，它的长度变短，它所经历的时间比在这个惯性系中直接观察到的时间长，称为“尺缩效应”．地面附近有一高速飞过的火箭，由于“尺缩效应”，地面上的人看火箭变短了．由于“动钟变慢”，地面上的人观察火箭上的时间进程变慢了，A错误，B正确．火箭上的观察自身的长程和时间进程均无变化，C正确．同样由于“尺缩效应”，火箭上的人看地面物体长度变小，时间进程变慢，D正确．7．D 【解析】狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描写运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以D正确．8．B 【解析】变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场．所以电场和磁场总是相互联系着的，故A正确；麦克斯韦只是预言了电磁波的存在，是赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在；故B错误；电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线，故C正确；紫外线的波长比紫光的短，它可以进行灭菌消毒；故D正确；本题选择错误的，故选B.9．D 【解析】因为人是垂直于物体速度方向的，竖直方向上没有尺缩效应，即甲、乙观察对方身高时不变，故A、B错误；根据相对论的钟慢效应，可以推测两人在接近光速运动时，相对地球来说时间都变慢了，但乙相对于甲的速度更大，因此可以推测，乙观察到甲动作变慢，故C错误；根据爱因斯坦光速不变原理，乙观察到该光束的传播速度仍为c，故D正确．10．接近横波【解析】波长大于或接近障碍物尺寸时，衍射现象比较明显．X射线波长很短，不可能远大于原子间距离，只可能接近原子间距离．X射线是电磁波，电磁波是横波．11．(1)c(2)c(3)c【解析】根据狭义相对论的光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动没有关系．因此三种情况下，人观察到的光速都是c.12．(1)(1＋1.33×10－10) min (2)2.3 min 【解析】(1)卫星上观测到的时间为Δt′＝1 min ，卫星运动的速度为v ＝8×103 m/s ，所以地面上观测到的时间为Δt ＝Δt ′1－（v c）2＝(1＋1.33×10－10) min 结论：对于该卫星来说，相对论效应微不足道．(2)地面上观察的时间为Δt ＝Δt ′1－（v c）2＝2.3 min.。
(精品人教)2020版高考物理总复习 专题十六 光学、电磁波、相对论简介习思用
专题十六光学、电磁波、相对论简介考点1光的折射、全反射1.[多选]如图所示,MN是介质1和介质2的分界面,介质1、2的绝对折射率分别为n1、n2,一束细光从介质1射向介质2中,测得θ1=60°,θ2=30°,根据你所学的光学知识判断下列说法正确的是( )A.介质2相对介质1的相对折射率为B.光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度C.介质1相对介质2来说是光密介质D.光从介质1进入介质2可能发生全反射现象E.光从介质1进入介质2,光的波长变短2.[2017河北衡水中学调研][多选]如图所示,一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L,玻璃砖的折射率n=,若光从上表面AB射入的入射角i=60°,光在空气中的传播速度视为c,则 ( )A.折射角r=30°B.光在玻璃中传播的时间为C.光在玻璃中传播的时间为D.改变入射角i,光在下表面CD可能发生全反射E.光一定能从CD面射出3.[2016全国卷Ⅲ,34(2),10分]如图所示,玻璃球冠的折射率为,其底面镀银,底面的半径是球半径的;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点.求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.4.[2014全国卷Ⅱ,34(2),10分]一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面.在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上.已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率.5.[2014山东高考,34(2),8分]如图,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射.已知θ=15°,BC边长为2L,该介质的折射率为.求: (1)入射角i;(2)从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到:sin 75°=或tan15°=2-).6.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线.(1)在图上补画出所需的光路.(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角.(3)用所测物理量计算折射率的公式为n= .(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当(填“小一些”“无所谓”或“大一些”).(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图象,由图象可知该玻璃的折射率n= .考点2光的波动性7.[2014江苏高考,12B(1),4分]某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源8.如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m,则在这里出现的应是(选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将(选填“变宽”“变窄”或“不变”).9.[多选]如图甲所示,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,在上方观察到的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()A.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10.[2015全国卷Ⅰ,34(1),5分]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,Δx1Δx2(填“>”“=”或“<”).若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为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.11.[多选]沙尘暴是由土地的荒漠化引起的一种恶劣的气象现象,发生沙尘暴时水平能见度小于1千米,天空变黄发暗,这是由于这种天气 ()A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面12.[2017山东日照模拟]光传感器可用来测量光屏上的光强分布.如图甲所示为某同学利用单缝做的一个光学实验,图乙为该同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上的光强分布图象,则该同学所做的实验是光的(选填“干涉”或“衍射”)实验;根据图乙可以看出,光屏上中央亮条纹的光强分布特点是.13.如图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间,B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是( )A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变14.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实验装置如图甲所示):(1)下列说法哪一个是错误的.(填选项前的字母)A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某干涉亮纹位置时,应使测量头的分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差,可测出n个亮条纹间的距离a,求出相邻两亮条纹间的距离Δx=(2)测量某亮条纹位置时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为mm.15.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果,即洛埃镜实验.(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜.试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.(2)设光源S到平面镜的垂直距离和光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.考点3电磁波和相对论16.[2016全国卷Ⅱ,34(1),5分][多选]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17.关于机械波和电磁波,下列说法错误的是( )A.机械波和电磁波都能在真空中传播B.机械波和电磁波都可以传递能量C.波长、频率和波速间的关系,即v=λf,对机械波和电磁波都适用D.机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象18.用相对论的观点判断,下列说法不正确的是( )A.时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B.在地面上的人看来,以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢,但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的C.在地面上的人看来,以10 km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄,而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D.当物体运动的速度v远小于c时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计19.[多选]对于公式m=,下列说法中正确的是( )A.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v>0时,物体的质量m>m0,即物体的质量改变了,故经典力学不适用C.当物体以较小速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动的物体D.通常由于物体的运动速度太小,我们感觉不到质量的变化,在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化答案：1.ABE光从介质1射入介质2时,入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值叫做介质2相对介质1的相对折射率,有n21==,选项A正确;因介质2相对介质1的相对折射率为,可以得出介质2的绝对折射率大,因n=,所以光在介质2中的传播速度小于光在介质1中的传播速度,选项B正确;介质2相对介质1来说是光密介质,选项C错误;光从光密介质射入光疏介质时,有可能发生全反射现象,选项D错误;光从介质1进入介质2,光的频率不变,速度变小,由v=λf可知,光的波长变短,选项E正确.2.ACE 由n=得sin r===0.5,得r=30°,故A正确;光在玻璃中传播的速度v=,由几何知识可知光在玻璃中传播的路程s=,则光在玻璃中传播的时间t====,故B错误,C正确;由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角,根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出,故D错误,E正确.3.150°解析:设球半径为R,球冠底面中心为O',连接OO',则OO'⊥AB.令∠OAO'=α,有cos α==①即α=30°②,由题意MA⊥AB,所以∠OAM=60°③设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,则光线的光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i,折射角为r,在N点的入射角为i',反射角为i″,玻璃折射率为n,由于△OAM为等边三角形,有i=60°④由折射定律有sin i=n sin r ⑤代入题给条件n=得r=30°⑥作底面在N点的法线NE,由于NE∥AM,有i'=30°⑦根据反射定律,有i″=30°⑧连接ON,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60°⑨由⑦⑨式得∠ENO=30°于是∠ENO为反射角,ON为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以,经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为β=180°-∠ENO=150°.4.解析:如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A'点发生折射,根据折射定律有n sin θ=sin α式中,n是玻璃的折射率,θ是入射角,α是折射角.现假设A'恰好在纸片边缘.由题意,在A'点刚好发生全反射,故α=设AA'线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有sin θ=由题意,纸片的半径应为R=L+r联立以上各式得n=.5.(1)45°(2)L解析: (1)光线折射后的光路图如图所示,根据全反射规律可知,光线在AB边上P点的入射角等于临界角C,由折射定律得sin C=①代入数据得C=45°②设光线在BC边上的折射角为r,由几何关系得r=30°③由折射定律得n=④联立③④式,代入数据得i=45°⑤(2)设OP的长度为s,在△OPB中,根据正弦定理得=⑥设所用时间为t,光线在介质中的速度为v,得s=vt ⑦又v=⑧联立⑥⑦⑧式,代入数据得t=L.6.(1)见解析图(2)见解析图(3)(4)小一些(5)1.5解析:(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示.(2)连接O点与光线在AB上的入射点即法线,作出入射角和折射角如图中i、r所示.(3)由折射定律可得n=.(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线,实验过程中,光线在弧面AB上的入射角应适当小一些,才不会使光线在CD 面上发生全反射.(5)图象的斜率k==n,由题图乙可知斜率为1.5,即该玻璃的折射率为1.5.7.B根据条纹间距公式Δx=λ可知,若需增大条纹间距,可以采取的措施有:换用波长更长、频率更低的单色光源,减小双缝间的距离d,增大双缝到屏的距离l,故选项B正确.8.暗条纹变宽解析:由题意知Δs=7.95×10-7m=1.5λ,所以P点出现的是暗条纹.由条纹间距公式Δx=λ知,λ变大,Δx变大,所以条纹间距将变宽.9.AC 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,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,C正确,D错误.10.> 0.300解析:由于红光波长比绿光长,由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,红光的干涉条纹间距大,所以Δx1>Δx2.由Δx=λ,解得d=0.300 mm.11.BD 根据光发生明显衍射的条件可知,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光线才能到达地面,由λ=知,到达地面的光的频率较小,故B、D两项正确.12.衍射中间强两边弱解析:由题图乙可知,条纹中间亮且宽、两边窄,是衍射条纹;根据光的衍射原理,则光屏上中央亮条纹的光强分布特点是中间强两边弱.13.C 白炽灯发出的光包含沿垂直于传播方向上任意方向振动的光,偏振片P旋转后,对A点光强无任何影响.由于P、Q间光线的振动方向与偏振片P的透振方向一致,再次经过偏振片Q时,由于光线的偏振方向和偏振片Q的透振方向有可能不同,B点光强将会受到影响,故C正确.14.(1)A (2)1.970解析:(1)在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的位置来判断光束是否沿遮光筒的轴线传播,故A错误.因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离,故B正确.用累积法测量微小量可有效减小测量中的偶然误差,故C正确.答案为A.(2)手轮上固定刻度读数为1.5 mm,可动刻度读数为47.0×0.01 mm,故测量结果为1.5 mm+47.0×0.01 mm=1.970 mm.15.(1)如图所示(2)Δx=λ※ 精 品 试 卷 ※※ 推 荐 ※ 下 载 ※解析:(1)①根据对称性作出光源S 在平面镜中所成的像S'.②连接平面镜的最左端和光源,即最左端的入射光线,连接像点S'和平面镜的最左端,并延长交光屏于点P 1,该点即反射光线到达的光屏的最上端;同理连接像点S'和平面镜的最右端,并延长交光屏于点P 2,即反射光线所能到达的光屏的最下端.故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示.(2)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看作双缝干涉,所以SS'之间的距离为d ,而光源S 到光屏的距离可以看作双孔屏到像屏距离L ,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Δx=λ又d=2a ,所以相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx=λ.16.ABC 电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s,与电磁波的频率无关,A 项正确;周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场又产生周期性变化的电场,它们相互激发向周围传播,就形成了电磁波,B 项正确;电磁波是横波,因此其电场强度和磁感应强度均与传播方向垂直,C 项正确;光是电磁波,利用光纤对光的全反射可以传播信息,D 项错误;波源的电磁振荡停止后,已发出的电磁波不会立即消失,还要继续传播一段时间,E 项错误.17.A 电磁波的传播不需要介质,机械波的传播需要介质,故A 错误;波是能量传递的一种方式,这两种波都能传递能量,故B 正确;波长、频率和波速间的关系,即v=λf ,适用于一切波,故C 正确;机械波和电磁波都可以发生干涉和衍射现象,故D 正确.本题选A . 18.A 按照相对论的观点,时间和空间都是相对的,A 错误;由Δt =可知,运动的时钟变慢了,但飞船中的钟相对观察者静止,时钟准确,B 正确;由l=l0可知,地面上的人看飞船,和飞船上的人看地面上的人都沿运动方向长度减小,C 正确;当v 远小于c 时,“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计,故D 正确.19.CD 公式中m 0是静止质量,m 是物体以速度v 运动时的质量,A 错误.由公式可知,只有当v 接近光速时,物体的质量变化才明显,而v 远小于光速时,物体的质量变化十分微小,故经典力学仍然适用,故B 错误,C 、D 正确.。
2020年人教版高考物理一轮复习听课手册第38讲光的波动性电磁波相对论
听课手册第38讲光的波动性电磁波相对论 ...................... 蜩担识境理............... .........回杞敦材时点槪n-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⑴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等于波长入和频率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、丫射线.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•考点互动探究..』_ s “ —— _ s」——- —= ■ — . ―__ u , kb = *」・——b - - — ---a -s _ j - ■亠-A &_ - > —m -da- -—ad- -du- A— _ua ——・』・» =」』m i —』■:- — n ・--・亠一—«—亠一一—.■亠——* a ■_■ h —_s t - - ■ hk > ——A b b — - a_h■< a u--彎曲阴睛对讲iS堆fo考点一光的双缝干涉现象1•亮、暗条纹的条件⑴亮条纹:屏上观察点到双缝的路程差等于波长的整数倍，即A s=n血=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A s=— "=0,1,2,…).2•条纹间距：A x=-入其中L是双缝到光屏的距离,d是双缝间的距离，入是光的波长.例1如图38-1所示，在“双缝干涉”实验定1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 X10-6 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4X10-7 m;(2) 已知B光在某种介质中波长为3.15 X0-7 m,当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°;(sin37°=0.6,cos 37O=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O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Ax与双缝间的距离d、双缝到屏的距离I、单色光的波长入之间满足入=.2•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a i;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*—.④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(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__________ ；保持双缝间距不变诚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1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A x i与绿光的干涉条纹间距A X2相比，&1 _______________ (选填>“”或<”&2.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________ m m.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•屏T1 1A AA A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______ .⑵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38-6⑶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A x时,测量值________ (选填“大于”于”或“等于实际值.光波波长很小，&、L的测量对波长入的影响很大丄用毫米刻度尺测量，&用测量头上的游标尺测量实验时可测多条亮条纹间距求A X及采用多次测量求入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) A x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O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38-7⑴在P i、P2处,从两个表面处反射回来的两列光波的路程差A x等于波长的整数倍,即A x=n X n =0,1,2,…),薄膜上出现亮条纹.⑵在Q处,从两个表面处反射回来的两列光波的路程差A x等于半波长的奇数倍,即A x=(2n+1)-(n=0,1,2,…),薄膜上出现暗条纹.2•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-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.现在用波长为入的单色光垂直照射，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t l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t i升至t2过程中A的高度增加-D. 温度从t i升至t2过程中A的高度增加-2. （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C. 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的D. 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（）A. 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O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“衍身射图样.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'B所对应的圆孔的孔径.图38-14。
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课时作业38 电磁波 相对论简介
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(8×8′＝64′)
1．(2020·天津高考)下列关于电磁波的说法正确的是( )
A ．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B ．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C ．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D ．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
解析：电磁波在真空中传播速度最大，为c ＝3×108 m/s ，在介质中传播速度v ＝c n
，n 为介质折射率，选项B 错误；均匀变化的电场或磁场，不能产生电磁波，选项C 错误；电磁波在均匀介质中沿直线传播，选项D 错误．
答案：A
2．关于电磁波，以下说法正确的是( )
A ．电磁波是能量存在的一种方式
B ．电磁波能够传递能量
C ．电磁波不是真实的物质
D ．微波炉就是用微波的能量来煮饭烧菜的
解析：场是一种看不见，摸不着，但真实存在的客观物质，电磁波是电磁场在周围空间中传播而形成的，所以也是一种客观物质，答案C 错误．
答案：ABD
3．关于γ射线，以下说法中正确的是( )
A ．比伦琴射线频率更高，穿透能力更强
B ．用来检测金属材料内部伤痕、裂缝、气孔等
C ．利用γ射线穿透力强制成金属测厚计来检测金属板的厚度
D ．“γ刀”是利用了γ射线的强穿透能力
解析：由于γ射线是一种比X射线波长更短的电磁波，γ射线的能量极高，穿透能力比X射线更强，也可用于金属探伤等，所以选项A、B、C正确．答案：ABC
4．关于电磁波的发射，下列说法中正确的是( )
A．各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，只是辐射的能量所占振荡总能量的比例不同罢了，振荡周期越大，越容易辐射电磁波
B．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率C．为了有效向外辐射电磁波，振荡电路不需采用开放电路，但要提高振荡频率D．提高振荡频率和电路开放是发射电磁波的必要手段，振荡电路开放的同时，其振荡频率也随之提高
解析：电磁波的发射应该采用开放电路，同时频率越高，发射范围越大．
答案：B
图1
5．一根10m长的梭镖以相对速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的．以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况？( ) A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它
B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来
C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖
D．所有这些都与观察者的运动情况有关
解析：如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半；那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同．所以你看到的一切都是相对的——依赖于你的参考系．答案：D
6．如图2所示，一辆由超强力电池供电的摩托车和一辆普通有轨电车，都被加
速到接近光速．在我们的静止参考系中进行测量，哪辆车的质量将增大( )
图2
A．摩托车B．有轨电车
C．两者都增加D．都不增加
解析：在相对论中物体质量增大只是发生在给它不断输入能量的时候，而不一定是增加速度的时候．对有轨电车，能量通过导线，从发电厂源源不断输入；而摩托车的能源却是它自己带的．能量不断从外界输入有轨电车，但没有能量从外界输给摩托车．能量相应于质量．所以有轨电车的质量将随速度的增加而增大，而摩托车的质量不会随速度的增加而增大．
答案：B
7．把一个静止质量为m
的粒子，由静止加速到0.6c(c为真空中的光速)，需做的功为( )
A．0.18m
0c2B．0.25m
c2
C．0.36m
0c2D．1.25m
c2
解析：加速到0.6c时，m＝
m
1－
v
c
2
＝1.25m
，粒子的动能为E
k
＝(m－m
)c2
＝0.25m
c2.
答案：B
8.2011·江苏卷如图3所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B 和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是( )
图3
A．同时被照亮B．A先被照亮
C．C先被照亮D．无法判断
解析：因列车沿AC方向接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生可知C先被照亮，答案为C.
答案：C
二、计算题(3×12′＝36′)
图4
9．20世纪80年代初，科学家发明了硅太阳能电池，如果在太空中设立太阳能电站卫星，可24 h发电，且不受昼夜气候影响．如图4所示，利用微波——电能转换装置将电能转换成微波向地面发送，电站卫星最佳位置在离地1100 km的赤道上空，微波定向性很好，飞机通过微波区不会发生意外，但微波对飞鸟是致命的，可在地面接收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电站卫星．(地球半径R＝6400 km)
(1)太阳能电池将实现哪种转换( )
A．光能——微波B．光能——内能
C．光能——电能D．电能——微波
(2)在1100 km高空电站卫星速度约为( )
A．3.1 km/s B．7.2 km/s
C．7.9 km/s D．11.2 km/s
(3)微波指( )
A．超声波B．次声波
C．电磁波D．机械波
(4)飞机外壳对微波的哪种作用使飞机安全无恙( )
A．反射B．吸收
C．干涉D．衍射
(5)微波对飞鸟是致命的，这是因为微波的( )
A．电离作用B．穿透作用
C．生物电作用D．产生强涡流
(6)若太阳能收集板的硅片每片面积为4 cm2，可提供电能50 mW，巨大的收集板电池面积为5000 km2，其发电功率是多少？
解析：(1)硅光电池已作为人造地球卫星的电源，它是实现光能——电能转化的装置．
(2)卫星电站绕地球做圆周运动，v＝G M
r
，即v∝
1
r
，
根据上式求得v＝7.2 km/s.
(3)微波属于电磁波．
(4)微波波长短，它的衍射、干涉很难形成，反射特别显著，也称直线波，金属能反射电磁波，因而不受影响
(5)微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起涡流，由于电站的功率很大，相应地涡流产生的热量足以将鸟热死．
(6)太阳能电池板的发电功率为
P＝5000×1010
4
×50×10－3 W＝6.25×108 kW.
答案：(1)C (2)B (3)C (4)A (5)D
(6)6.25×108 kW
10．某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5000个；每个脉冲持续的时间t＝0.0002 s，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？
解析：电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，即可求得侦察距离，为此反射波必须在后一个发射波发射前到达雷达接收器．可见，雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播距
离的一半．由c ＝λf 可得电磁波的振荡频率f ＝1.5×109
Hz
电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离为s ＝cΔt≈6×104 m
所以雷达的最大侦察距离s′＝s 2
＝3×104 m ＝30 km. 答案：1.5×109 Hz 30 km
11．设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c 的速率向东飞行，5.0 s 后该飞船将与一个以0.80c 的速率向西飞行的彗星相碰撞．试问：
(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动？
(2)从飞船中的时钟来看，还有多少时间允许它离开航线，以避免与彗星碰撞？ 解析：(1)取地球为S 系，飞船为S′系．向东为x 轴正向．则S′系相对S 系的速度v ＝0.60c ，彗星相对S 系的速度u x ＝－0.80c ，由速度变换可得所求结果．所
以u′x ＝v －u x vu x c 2－1＝－0.946c ，即彗星以0.946c 的速率向飞船靠近． (2)把t 0＝t′0＝0时的飞船状态视为一个事件，把飞船与彗星相碰视为第二个
事件．这两个事件都发生在S′系中的同一地点(即飞船上)，飞船上的观察者测得这两个事件的时间间隔Δt＝5.0 s 比固有时间要长，根据时间延缓效应可求出Δt′.即Δt＝Δt′1－v 2
c
2 s ＝5 s ，解得Δt′＝4.0 s ，即从飞船上的时钟来看，尚有4.0 s 的时间允许它离开原来的航线．
答案：(1)0.946c (2)4.0 s。