光学、电磁波、相对论
光学电磁波相对论
光的传播
34.[2011·课标全国卷] (2)一半圆柱形透明物体横截面如图1-16所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心.一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出.已知光线在M点的入射角为30°,∠MOA=60°,∠NOB=30°.求:(ⅰ)光线在M点的折射角;
(ⅱ)透明物体的折射率.
图1-16
【解析】 (ⅰ)如图所示,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M两点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线.
设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,∠OMQ=α,∠PNF=β.根据题意有α=30°①
由几何关系得,∠PNO=∠PQO=r,于是β+r=60°②
且α+r=β③
由①②③式得r=15°④
(ⅱ)根据折射率公式有sin i=n sin r⑤
i=30°⑥
由④⑤⑥式得n=6+2
2
⑦
15.[2011·四川卷] 下列说法正确的是( )
A.甲乙在同一明亮空间,甲从平面镜中看见乙的眼睛时,乙一定能从镜中看见甲的眼睛B.我们能从某位置通过固定的任意透明介质看见另一侧的所有景物
C.可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度
D.在介质中光总是沿直线传播
【解析】 A 根据光路传播的可逆性,甲从平面镜中看到乙的眼睛,乙也一定能从镜中看到甲的眼睛,A 正确;光线通过透明介质要发生反射和折射,反射光线和折射光线都存在于一定的空间范围,从某位置通过固定的透明介质并不能看见另一侧的所有景物,B 错误;
在真空中,可见光的传播速度与电磁波的传播速度均相同,都等于c =3×108m/s ,C 错误;
在同一种均匀介质中光才是沿直线传播的,D 错误.
图1-2
16.[2011·全国卷] 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹.设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( )
A .紫光、黄光、蓝光和红光
B .紫光、蓝光、黄光和红光
C .红光、蓝光、黄光和紫光
D .红光、黄光、蓝光和紫光
【解析】 B 由太阳光第一次进入水珠时的色散即可作出判断,把水珠看作三棱镜,向下偏折程度最大的光线一定是紫光,偏折程度最小的是红光,从图上可看出,a 是紫光,d 是红光,则b 是蓝光,c 是黄光,所以正确答案是B.
12.[2011·江苏物理卷] 【选做题】本题包括A 、B 、C 三小题,请选定其中两......题.,并在...相应的答....题.区域内作答.....
,若三题都做,则按A 、B 两题评分. B .(选修模块3-4)(12分)
(2)N1[2011·江苏物理卷] 一束光从空气射向折射率为3的某种介质,若反射光线与折射光线垂直,则入射角为________.真空中的光速为c ,则光在该介质中的传播速度为 ________ .
(2)[2011·江苏物理卷] 【答案】 60° 33
c 【解析】 设入射角、折射角分别为θ1、θ2 ,则θ1+θ2=90°,由n =sin θ1sin θ2
,可得tan θ1= 3 ,即入射角为60° ;由n =c v ,所以v =c n =
33
c .
光的波动性
18.[2011·重庆卷] 在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b 在水下的像最深,c 照亮水面的面积比a 的大.关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:
①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小
③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短
根据老师的假定,以上回答正确的是( )
A .①②
B .①③
C .②④
D .③④
18.[2011·重庆卷] C 【解析】 b 在水下的像最深,b 光偏折得最小,b 的折射率最
小,c 光照亮水面的面积比a 的大,c 的临界角比a 的大,由sin C =1n
知,c 光的折射率比a 小,即a 光的折射率最大,故a 光的频率最大,因n =c v
,故在水中a 光中传播速度最小,又c =λf ,知a 光的波长最短,综上可知C 正确.
电磁场
电磁波
15.[2011·四川卷] 下列说法正确的是( )
A .甲乙在同一明亮空间,甲从平面镜中看见乙的眼睛时,乙一定能从镜中看见甲的眼睛
B .我们能从某位置通过固定的任意透明介质看见另一侧的所有景物
C .可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度
D .在介质中光总是沿直线传播
【解析】 A 根据光路传播的可逆性,甲从平面镜中看到乙的眼睛,乙也一定能从镜中看到甲的眼睛,A 正确;光线通过透明介质要发生反射和折射,反射光线和折射光线都存在于一定的空间范围,从某位置通过固定的透明介质并不能看见另一侧的所有景物,B 错误;
在真空中,可见光的传播速度与电磁波的传播速度均相同,都等于c =3×108m/s ,C 错误;
在同一种均匀介质中光才是沿直线传播的,D 错误.
6.[2011·天津卷] 甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx ,若Δx 甲>Δx 乙,则下列说法正确的是( )
A .甲光能发生偏振现象,乙光则不能发生
B .真空中甲光的波长一定大于乙光的波长
C .甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量
D .在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光
6.[2011·天津卷] BD 【解析】 只要是横波就都能发生偏振,偏振与光的频率无关,A 错;由Δx =l d λ和Δx 甲>Δx 乙可得:λ甲>λ乙,所以ν甲<ν乙、n 甲<n 乙,B 对;光子能量E =hν,显然E 甲<E 乙, C 错;折射率n =c v
,故v 甲>v 乙,D 对.
9.[2011·天津卷] (3)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量半圆形玻璃砖的折射率.开始玻璃砖的位置如图中实线所示,使大头针P 1、P 2 与圆心O 在同一直线上,该直线垂直于玻璃砖的直径边,然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动,同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2 的像,且P 2的像挡住P 1的像.如此观察,当玻璃砖转到图中虚线位置时,上述现象恰好消失.此时只需测量出_______________,即可计算出玻璃砖的折射率.请用你的测量量表示出折射率n =________.
图6
9.(3)[2011·天津卷] 【答案】 玻璃砖沿O 点转过的角度θ 1sin θ
【解析】 看不到P 1、P 2两根针,说明沿P 1P 2的光线发生了全反射,如图所示,入射角i
=θ=C ,由sin C =1n 得n =1sin C =1 sin θ
.
相对论
12.[2011·江苏物理卷] 【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两
...
......题.,并在
相应的答
.....,若三题都做,则按A、B两题评分.
....题.区域内作答
B.(选修模块3-4)(12分)
(1)N4[2011·江苏物理卷] 如图所示,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,列车上的观测者测定A、C两铁塔被照亮的顺序是( )
图10
A.同时被照亮
B.A先被照亮
C.C先被照亮
D.无法判断
(1)[2011·江苏物理卷] 【答案】 C
【解析】火车上的观察者以火车为参考系,那么灯塔A、B、C均沿向CA方向运动.B 发出的光向A、C传播的过程中,A是远离光线运动,C是向着光线运动,所以在火车上的观察者看来,光线是先传播到C的,即C先被照亮,C正确.
实验:测玻璃砖的折射率
实验:用双缝干涉实验测量光的波长
14.[2011·北京卷] 如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S 时,在光屏P 上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )
A .增大S 1与S 2的间距
B .减小双缝屏到光屏的距离
C .将绿光换为红光
D .将绿光换为紫光
14.[2011·北京卷] C 【解析】 由Δx =l d λ可知,要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以增大双缝与屏之间的距离l 、减小双缝的距离d 或换用波长比绿光长的光.增大S 1和S 2的距离,即增大了双缝的距离d ,A 项错误.减小双缝屏与光屏之间的距离,即l 变小,B 项错误.红光的波长比绿光长,紫光的波长比绿光短,C 项正确,D 项错误.
光学综合
15.[2011·安徽卷] 实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合科西经验公式:n =A +B λ2+C λ4
,其中A 、B 、C 是正的常量.太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如下图1-7所示.则( )
图1-7
A .屏上c 处是紫光
B .屏上d 处是红光
C .屏上b 处是紫光
D .屏上a 处是红光
【解析】 D 由科西经验公式可知,各色光波长λ越长,折射率n 越小.当太阳光进入三棱镜后发生色散,由光路图可知,a 光折射率最小,d 光折射率最大;故a 光波长最长,d 光波长最短;因此a 光是可见光中的红光,d 光是可见光中的紫光.故选项D 正确,选项A 、
B 、
C 错误.
14.[2011·福建卷] 如图1-1所示,半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方.一束白光沿半径方向从A 点射入玻
图1-1
璃砖,在O 点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带.若入射点由A 向B 缓慢移动,并保持白光沿半径方向入射到O 点,观察到各色光在光屏上陆续消失.在光带未完全消失之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是( )
A .减弱,紫光
B .减弱,红光
C .增强,紫光
D .增强,红光
14.[2011·福建卷] C 【解析】 入射点由A 向B 缓慢移动时,入射角增加,折射光线减弱,反射光线增强,当入射角增大到临界角C 时,发生全反射,折射光线消失,反射光线
最强.紫光折射率最大,由sin C =1n
可知,紫光的临界角最小,紫光最容易发生全发射,最先消失.
1.【2011·盐城模拟】电磁波与声波比较( )
A .电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质
B .由空气进入水中时,电磁波速度变小,声波速度变大
C .由空气进入水中时,电磁波波长变小,声波波长变大
D .电磁波和声波在介质中的传播速度都是由介质决定的,与频率无关
1.ABC 【解析】 可以根据电磁波的特点和声波的特点进行分析,选项A 、B 均与事实相符,所以A 、B 项正确;根据λ=v f
,电磁波速度变小,频率不变,波长变小,声波速度变大,频率不变,波长变大,所以选项C 正确;电磁波在介质中的速度与介质有关,也与频率有关,所以选项D 错误.
2.【2011·南京模拟】关于电磁波谱,下列说法中正确的是( )
A .红外线比红光波长长,它的热作用很强
B .X 射线就是伦琴射线
C .阴极射线是一种频率极高的电磁波
D .紫外线的波长比伦琴射线长,它的显著作用是荧光作用
2.ABD 【解析】 在电磁波谱中,红外线的波长比可见光长,而红光属于可见光,故选项A 正确.阴极射线与电磁波有着本质不同,电磁波在电场、磁场中不偏转,而阴极射线在
电场、磁场中会偏转,电磁波在真空中的速度是3×108 m/s ,而阴极射线的速度总是小于3×108
m/s ,阴极射线的实质是高速电子流,故选项C 错误.X 射线就是伦琴射线,是高速电子流射到固体上产生的一种波长很短的电磁波,故B 项正确.紫外线的显著作用是荧光作用,而伦琴射线的显著作用是穿透作用,故选项D 正确.
3.【2011·镇江模拟】对相对论的基本认识,下列说法正确的是( )
A .相对论认为:真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
B.爱因斯坦通过质能方程阐明了质量就是能量
C .在高速运动的飞船中的宇航员会发现飞船中的钟走得比地球上的快
D .我们发现竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
3.A 【解析】 爱因斯坦的质能方程阐明了质量和能量的相互联系,质量和能量是物体存在的两种形式,质量和能量是不同的概念,B 错误.再由相对论的基本原理可知,选项A 正确,C 、D 错误.
4.【2011·湖北模拟】△OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面.a 、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN ,在棱镜侧面OM 、ON 上反射和折射的情况如图X49-1所示.由此可知
( )
A .棱镜内a 光的传播速度比b 光的小
B .棱镜内a 光的传播速度比b 光的大
C .玻璃棱镜对a 光的折射率比对b 光的大
D .玻璃棱镜对a 光的折射率比对b 光的小
4.BD 【解析】 a 、b 两束光射到OM 、ON 上的入射角是相同的,由图可知b 光已发生全反射,而a 光仍有折射,说明b 光的全反射临界角比a 光的全反射临界角小,所以b 光的折射率大于a 光的折射率,即n b >n a ,故D 正确;在介质内的传播速度v =c n
,所以棱镜内a 光的传播速度v a 比b 光的传播速度v b 大,故B 正确.
5.【2011·锦州模拟】如图X49-2所示,半圆玻璃砖的半径R =10 cm ,折射率为n =3,直径AB 与屏幕垂直并接触于A 点.激光a 以入射角i =30°射向半圆玻璃砖的圆心O ,结果在水平屏幕MN 上出现两个光斑.求两个光斑之间的距离L .
5.【解析】 画出如图所示光路图,设折射角为r ,根据折射定律
n =
sin r sin i
解得r =60°
由几何知识得,△OPQ 为直角三角形,所以两个光斑PQ 之间的距离
L =PA +AQ =R tan30°+R tan60°
解得L =4033
cm 6.【2011·苏北模拟】(1)一台激光器发出一束单色光,如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v ,那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为多少?
(2)由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光,所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体.要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出,而不会从侧壁“泄漏”出来,光导纤维所用材料的折射率至少应为多大?
6.【解析】 (1)由n
=c v ,sin C =1n ,则C =arcsin v c .
(2)设激光束在光导纤维端面的入射角为i ,折射角为r ,折射光线射向侧面时的入射角为i ′,折射角为r ′,如图所示.
由折射定律:n =sin i sin r
, 由几何关系:r +i ′=90°,则sin r =cos i ′.
由全反射临界角的公式:
sin i ′=1n
, cos i ′=1-1n
2, 要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射,应有i =r ′=90°,sin i =1.故
n =sin i sin r =sin i cos i ′=11-1n
2, 解得n =2,故光导纤维的折射率至少应为 2.
7.【2011·杭州模拟】如图X29-5所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是( )
图X29-5
A .红黄蓝紫
B .红紫蓝黄
C .蓝紫红黄
D .蓝黄红紫
7.B 【解析】 双缝干涉条纹平行等距,且波长越大,条纹间距越大,红光波长大于蓝光波长,故第一幅图为红光,第三幅图为蓝光;单缝衍射条纹是中间宽两边窄的平行条纹,且波长越大,中央明纹越宽,黄光波长比紫光波长大,故第四幅图为黄光的衍射图样,第二幅为紫光的衍射图样.故B 正确.
8.【2011·大连模拟】把一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X29-6所示,这时可以看到明暗相间的条纹.下面关于条纹的说法中正确的是( )
图X29-6
A .干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B .干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C .将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动
D .观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧
8.AC 【解析】 根据薄膜干涉的产生原理,上述现象是由空气劈尖膜前后表面反射的两列光叠加而成,当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时,振动加强,形成亮条纹,所以A 项对,B 项错;因相干光是反射光,故观察薄膜干涉时,应在入射光的同一侧,故D 项错误;根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的,当上玻璃板平行上移时,同一厚度的空气膜向劈
尖移动
,故条纹向着劈尖移动,故C项正确.
9.【2011·锦州模拟】光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不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
9.D 【解析】通过手指的缝隙观察日光灯,看到彩色条纹,是光的衍射现象,D不正确.
10.【2011·扬州质检】下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象.请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上.
(1)X光机__________.
(2)紫外线灯____________.
(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好.这里的“神灯”是利用__________.
A.光的全反射
B.紫外线具有很强的荧光作用
C.紫外线具有杀菌消毒作用
D.X射线具有很强的贯穿力
E.红外线具有显著的热效应
F.红外线波长较长,易发生衍射
10.(1) D (2)C (3)E
【解析】 (1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害的X射线,选择D.
(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,因此选择C.
(3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此选择E.
(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)
电磁波和相对论
电磁波和相对论 1.一艘太空飞船静止时的长度为30 m ,他以0.6c (c 为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,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 m B .地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m C .飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D .地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c 答案 B 解析 飞船上的观测者测得飞船的长度不变,仍为30 m ,由l =l 01-(v c )2 光学 电磁波 相对论 练习题 1.两束单色光A 、B 的波长分别为A λ、B λ,且A λ>B λ,则______(选填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大.用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到______(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大. 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(江苏卷) 【答案】 A A 2.如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“·”(图中O 点),然后用横截面为等边三角形 ABC 的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC 边上。D 位于AB 边上,过D 点做AC 边的垂线交AC 于F 。该 同学在D 点正上方向下顺着直线DF 的方向观察。恰好可以看到小标记的像;过O 点做AB 边的垂线交直线 DF 于E ;DE =2 cm ,EF =1 cm 。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射) 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理(全国III 卷) 【答案】 【解析】试题分析 本题考查折射定律、光在三棱镜中传播及其相关的知识点。 解析过D 点作AB 边的发现 ,连接OD ,则 为O 点发出的光纤在D 点的入射角;设该光线在D 点的折射角为β,如图所示。根据折射定律有 考点定位】光的折射,全反射,几何光学 【名师点睛】本题考查的知识点较多,涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等,解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系,并能熟练利用几何关系。 4.【2017·新课标Ⅱ卷】(10分)一直桶状容器的高为2l ,底面是边长为l 的正方形;容器内装满某种透明液体,过容器中心轴DD ′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D 点射出的两束光线相互垂直, 第3讲电磁波 板块一主干梳理·夯实基础 【知识点1】变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ 1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。 2.电磁场:变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体,这就是电磁场。 3.电磁波:电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 (1)电磁波是横波,在空间传播不需要介质。 (2)v=λf对电磁波同样适用。 (3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 4.发射电磁波的条件 (1)要有足够高的振荡频率; (2)必须是开放电路,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 5.调制:有调幅和调频两种方法。 6.电磁波的传播 (1)三种传播方式:天波、地波、空间波。 (2)电磁波的波速:真空中电磁波的波速与光速相同,c=3.0×108 m/s。 7.电磁波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相等时,接收电路中产生的振荡电流最强,这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐,能够调谐的接收电路叫作调谐电路。 (3)从经过调制的高频振荡电流中还原出调制信号的过程叫作解调,解调是调制的逆过程,调幅波的解调也叫作检波。 8.电磁波的应用 电视、雷达和移动电话。 【知识点2】电磁波谱Ⅰ 1.定义 按电磁波的波长从长到短排列顺序是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,形成电磁波谱。2.电磁波谱的特性、应用 【知识点3】 狭义相对论的基本假设'质速关系 爱因斯坦质能方程 Ⅰ 1.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,光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。 2.相对论的质速关系 (1)物体的质量随物体速度的增加而增大,物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系: m = m 0 1-? ?? ??v c 2。 (2)物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0。 第十四章 电磁波 相对论简介 课时作业39 电磁波 时间:45分钟 满分:100分 一、选择题(8×8′=64′) 1.(2010·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,下列说法中正确的是( ) A .在真空中,频率越高的电磁波速度越大 B .在真空中,电磁波的能量越大,传播速度越大 C .电磁波由真空进入介质,速度变小,频率不变 D .只要发射电路的电磁振荡停止,产生的电磁波立即消失 解析:电磁波在真空中的传播速度都是光速,与频率、能量无关,而在介质中的传播速度要小于在真空中的传播速度.一旦电磁波形成了,电磁场就会向外传播,当波源的电磁振荡停止了,只是不能产生新的电磁波,但已发出的电磁波不会消失. 答案:C 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 专题十六 电磁波 相对论 12.(2013·高考江苏卷)(2)如图所示,两艘飞船A 、B 沿同一直线同向飞行,相对地面的速度均为v (v 接近光速c ).地面上测得它们相距为L ,则A 测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L .当B 向A 发出一光信号,A 测得该信号的速度为________. 解析:(2)根据长度的相对性得L =L 0 1-????v c 2 所以A 测得两飞船间的距离L 0=L 1-??? ?v c 2 >L . 根据狭义相对论的基本假设,光信号的速度为光速c . 答案:(2)大于 c (或光速) 14.(2013·高考浙江卷)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 解析:选B.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. 1.(2013·高考四川卷) 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 解析:选C.电磁波的传播不需要介质,真空、空气以及其他介质都能传播电磁波,选项A 错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场产生稳定的磁场,只有不均匀变化的电场或不均匀变化的磁场才能产生电磁波,选项B 错误;做变速运动的电荷会产生变化的电场,故选项C 正确;麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,选项D 错误. 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 第2讲光的波动性电磁波相对论 考纲考情核心素养 ?光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ ?电磁波的产生Ⅰ ?电磁波的发射、传播和接收Ⅰ ?电磁波谱Ⅰ ?狭义相对论的基本假设Ⅰ ?质能关系Ⅰ 实验:用双缝干涉测光的波长 ?光的衍射、光的干涉、光的偏振、电 磁波. ?麦克斯韦电磁理论、狭义相对论. 物理观念 全国卷5年3考 高考指数★★★★☆ ?用双缝干涉测光的波长.科学思维 知识点一光的干涉、衍射和偏振 1.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,出现明条纹,某些区域相互减弱,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象. (2)条件:两束光的频率相同、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,中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹. 2.光的衍射 (1)发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显. (2)衍射条纹的特点(如图所示) 直观情景 3.光的偏振 (1)偏振现象:横波只沿某一特定方向振动,称为波的偏振现象. (2)自然光通过偏振片后,就得到了偏振光. 直观情景 知识点二 电磁场和电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论与电磁场 如图所示:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场;变化的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体,这就是电磁场. 2.电磁波 (1)产生:电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波. (2)电磁波的性质 ①电磁波是横波(选填“纵波”或“横波”),在空间传播不需要介质. ②真空中电磁波的速度为光速. ③公式v =λf 对电磁波同样适用. ④电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象. 知识点三 相对论 1.狭义相对论的两个基本假设 (1)狭义相对论原理: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,光速和光源、观测者间的相对运动没有关系. 2.质速关系 (1)物体的质量随物体速度的增加而增大,物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系:m =m 0 1-? ????v c 2. (2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量m 0. 第55讲电磁波相对论简介 考情剖析 (注:①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识,Ⅱ代表理解和应用;②命题难度中的A代表容易,B代表中等,C代表难) 知识 整合 知识网络 基础自测 一、麦克斯韦电磁场理论 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场(电场)能够在周围空间产生________________________________________________________________________ ________________; (2)均匀变化的磁场(电场)能够在周围空间产生稳定的__________; (3)振荡的磁场(电场)能够在周围空间产生同________的振荡电场(磁场). 2.电磁场和电磁波:变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一体,即为电磁场.__________由近及远的传播就形成了电磁波. 电磁波的特点: (1)电磁波是________________波.在传播方向的任一点E 和B 随时间作正弦规律变化,E 与B 彼此垂直且与传播方向垂直. (2)电磁波的传播速度v =λf =λ T ,在真空中的传播速度等于__________速. (3)__________预言了电磁波的存在.__________证实了电磁波,测出了波长和频率,证实传播速度等于光速;验证电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉. 3.对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解 二、电磁波的发射 1.有效地向外发射电磁波的振荡电路应具备的特点: (1)要有足够高的振荡__________.理论的研究证明,振荡电路向外界辐射能量的本领与频率的四次方成正比; (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的__________,才能有效地把电磁场的能量传播出来. 2.发射电磁波的目的:传递信息(信号) 把要传递的低频率电信号“加”到高频电磁波上,使电磁波随各种信号而改变叫做调制.其中,使高频振荡的电磁波振幅随信号而改变叫做__________;使高频振荡的电磁波频率随信号而改变叫做__________. 三、电磁波的传播 电磁波以横波形式传播,其传播不需要__________,传播方式有天波、地波和空间波(又称直线波).传播速度和频率、波长的关系为__________. 四、电磁波的接收 使接收电路产生电谐振的过程叫做________________________________________________________________________.使声音或图像信号从高频电流中还原的过程,即调制的逆过程,叫做________________________. 五、电磁波的传播及波长、频率、波速 (1)电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速). (2)不同频率的电磁波,在同一介质中传播,其速度是不同的,频率越高,波速越小. (3)v=λf,f是电磁波的频率,即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f=1 2πLC ,改变L或C即可改变f,从而改变电磁波的波长λ. 六、电磁波与机械波的比较 第5课时 电磁波与相对论 导学目标 1.掌握麦克斯韦电磁场理论的两个要点,理解电磁波的概念.2.掌握电磁波的产生及其传播、发射和接收,掌握电磁波谱.3.掌握狭义相对论的基本假设和几个重要结论,以及相对论质能关系式. 一、电磁场与电磁波 [基础导引] 麦克斯韦关于电磁场理论的主要论点是什么?请用麦克斯韦的电磁场理论说明电磁波是怎样产生的. [知识梳理] 1.麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场. 2.电磁场 变化的电场在周围空间产生磁场,变化的磁场在周围空间产生电场,变化的电场和磁场成为一个完整的整体,这就是电磁场. 3.电磁波 电磁场(电磁能量)由近及远地传播形成电磁波. (1)电磁波是______波,在空间传播__________介质. (2)真空中电磁波的速度为________ m/s. 二、无线电波的发射和接收 [知识梳理] 1.发射电磁波的条件 (1)要有足够高的振荡频率; (2)电路必须开放,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间. 2.调制有________和________两种方式,________是调制的逆过程. 三、相对论的简单知识 [基础导引] 火箭以0.75c 的速度离开地球,从火箭上向地球发射一个光信号.火箭上测得光离开的速度是c ,根据过去熟悉的速度合成法则,光到达地球时地球上测得的光速是多少?根据狭义相对论原理呢? [知识梳理] 1.狭义相对论的基本假设 (1)在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的. (2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的. 2.时间间隔的相对性Δt =Δτ 1-????v c 2 . 3.长度的相对性l =l 01-??? ?v c 2. 专题14 光电磁波相对论 (2012 浙江)20、为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外面壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连,如图所示。当开关从a拨到b时,由L与C构成的回路中产生周期错误!未找到引用源。的振荡电流。当罐中的液面上升时 A.电容器的电容减小 B. 电容器的电容增大 C. LC回路的振荡频率减小 D. LC回路的振荡频率增大 20【答案】BC 【考点】电容器 【解析】根据平行板电容的电容公式 4S C kd επ= ,知道液面上升,则板间的平均电介质ε 增大,得C 增大,B 项对;LC 振荡电路周期 ,在C 增大时,T 增大,所 以频率减小,C 项对。 (2012新课标)34.(2)(9分) 一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为2,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。 (2)【考点】全反射 解:如图,考虑从玻璃立方体中心O 点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有sin sin n θα= ① 式中,n 是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。 现假设A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在A 点刚好发生全反射,故2 A π α= ② 设线段OA 在立方体上表面的投影长为R A ,由几何关系有A 22 sin ()2 A A a R θ+③ 式中a 为玻璃立方体的边长,有①②③式得2 21 A R n = - 由题给数据得2 A a R = ⑤ 由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为R A 的圆。所求的镀膜面积S ′ 专题十七光学、电磁波与相对论初步 考点一光的折射与全反射 1.[2018河南八市第一次测评,17(2)]如图所示,玻璃三棱镜的横截面是边长为a的等边三角形,BC面沿竖直方向,O点为BC的中点,现用一束宽为a的单色平行光束水平射向AB及AC面,若玻璃三棱镜对此平 行光束的折射率为√3。 ①求射向AB中点P的光线经折射后直接到达BC边的位置; a处放置一平行BC面的光屏,光屏上被照亮的竖直长度为多少? ②若距O点距离为√3 3 答案①BC边的中点②2a 2.(2019山西百日冲刺)同一材料制成的透明体由半径为R的半球体和长度为L、半径为R的圆柱体组成,截面图如图所示,O为半球体的球心。某细束单色光沿PO方向射向半球面,在BC边恰好发生全反射,最后沿与DC夹角为θ的方向从CD边射出,已知光在真空中的速度大小为c。求 ①透明体对该光的折射率n; ②该光在透明体中传播的时间t。 答案①该光在透明体中的光路如图所示,该光在BC边恰好发生全反射,α为临界角,则有: sinα=1 n 又:n=sin(90°?θ) sin(90°?α) 解得:n=√1+cos2θ ②由光的折射规律有:n=c v 该光沿AD方向的分速度大小为: v x=v sinα,且sinα=1 2 该光在透明体中传播时间为:t=Rsinα+L v x 解得:t=R√1+cos2θ+L(1+cos2θ) c 3.(2019安徽A10联盟2月联考)如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图,玻璃圆柱体的半径为2R,空心部分是半径为R的圆,两圆同心。一束单色光(平行于截面)从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中,光束经折射后恰好与内圆面相切于B点,已知该玻璃材料对此单色光的折射率为√2。 (Ⅰ)求入射角i; (Ⅱ)欲使该光束从A点入射后,恰好在内圆面上发生全反射,则入射角i'是多少? 答案(Ⅰ)45°(Ⅱ)30° 4.直角等腰玻璃三棱镜ABC的截面如图所示,∠ABC=∠ACB=45°,一条单色光从腰AB上的D点射入三棱镜,在玻璃内部折射光线为DE,折射角r=30°,折射光线传播到BC边上的E点。已知该玻璃三棱镜的折射率n=√2。 (ⅰ)求光线的入射角i(图中未标出); (ⅱ)判断光线能否在E点发生全反射。 答案本题考查了光的折射和全反射,体现了科学思维中科学推理要素。 (ⅰ)根据光的折射定律有 n=sini sinr 解得i=45° (ⅱ)根据几何关系有∠DEB=15° 光线在BC边的入射角为α=75° 设光线从玻璃射入空气发生全反射的临界角为C,则 sin C=1 n 可得C=45° 《光学电磁波相对论》考点解读 河北省鸡泽县第一中学057350吴社英 考纲展示 新的考试大纲几何光学对光导纤维、光的色散等考点为Ⅰ类要求,对光的折射考点为Ⅱ类要求;物理光学对光的本性学说、光的干涉、光的衍射、光的偏振、电磁波谱等考点为Ⅰ类要求。其中光的折射的应用要求较高。 考点解读 本单元内容为课标高考的选考内容,是选修模块3-4中的两部分重要内容之一,高考命题为了突出知识的覆盖面,该部分出题的可能性很大,涉及的考点也很多高考命题具有以下特点: 1. 突出对折射定律的考查:光的折射定律是本单元唯一的一个Ⅱ级考点,光的折射和全反射是高考命题热点光的折射、色散、全反射及光速和折射率的关系是高考考查的重点; 2 .注重联系实际、联系高科技:干涉现象、衍射现象、偏振现象等方面的知识与大学物理内容有千丝万缕的联系,且涉及较多物理学研究方法,薄膜干涉等知识容易和实际应用相结合命制相关试题既能考查基本知识,又能考查应用能力,应予以关注; 3.电磁波、相对论命题的可能性极小:这部分内容虽属于考纲内容,但从历年命题特点看,出题的可能性很小,这部分内容定性了解即可 考点一:对折射定律的理解和应用 1.在解决光的折射问题时,应根据题意分析光路,即作出光路图,找出入射角和折射角,然后应用公式来求解.找出临界光线往往是解题的关键. 2.分析全反射现象的问题时,先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否大于等于临界角,若满足全反射的条件,则再由折射定律和反射定律来确定光的传播情况.例12009年10月6日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2009年诺贝尔物理学 奖授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯.高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性的成就.若光导纤维是由内芯和包层组成,下列说法正确的是() A.内芯和包层折射率相同,折射率都大 B.内芯和包层折射率相同,折射率都小 C.内芯和包层折射率不同,包层折射率较大 D.内芯和包层折射率不同,包层折射率较小 解析:为了使光线不射出来,必须利用全反射,而发生全反射的条件是光从折射率较大的光密介质进入折射率较小的光疏介质.且入射角大于等于临界角,因此,内 芯的折射率应大于包层的折射率,故选项D正确. 答案:D 变式练习 1.(08·宁夏·32)一半径为R的1/4球体放置在水平面 上,球体由折射率为3的透明材料制成。现有一束位于过 物理总复习:电磁波、相对论的基本假设、质速关系 编稿:李传安审稿:张金虎 【考纲要求】 1、知道电磁振荡及其产生过程 2、知道电磁振荡的周期和频率 3、了解麦克斯韦电磁场理论 4、知道电磁波的产生、特点及应用 5、了解狭义相对论的基本假设和相对时空观。 【知识络】 【考点梳理】 考点一、电磁振荡 要点诠释: 1、振荡电路 能够产生振荡的电流的电路。常见的振荡电路是由一个电感线圈和一个电容器组成, 简称LC回路。 2、电磁振荡 在振荡电路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及与电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象。 3、电磁振荡的周期与频率 周期2TLC??,频率12fLC?? 由公式可知,改变T和f的大小,可以通过改变电容C或电感L来实现。由SCd??知,要改变C的大小,可改变电容器两极板的正对面积S、介电常数?或两极板的距离d 来实现;改变L的大小,可改变线圈的匝数、长度、线圈的直径或插、拔铁芯来实现。 4、阻尼振荡和无阻尼振荡 (1)阻尼振荡:振幅逐渐减小的振荡。图像如图(1)所示。 (2)无阻尼振荡,振幅不变的振荡。图像如图(2)所示。 5、LC回路中各量的周期性变化 电容器放电时,电容器所带电荷量、极板间的场强和电场能均减小,直到零;电路中的电流、线圈产生的磁感应强度和磁场能均增大,直到最大值。充电时,情况相反。电容器正反向充放电一次,便完成一次振荡的全过程。图表示振荡过程中电路中的电流和极板上的电荷量的周期性变化。 6、从能量的转化角度分析电磁振荡过程 理解电磁振荡过程中各物理量的变化规律,最好从电场能和磁场能相互转化的角度深化认识。电磁振荡的过程实质上是电场能和磁场能相互转化的过程,在这一过程中电容 专题17 光学电磁波相对论1.(2020·江苏)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射 强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是 A.I增大,λ增大 B.I增大,λ减小 C.I减小,λ增大 D.I诚小,λ减小 【答案】B 【解析】黑体辐射的实验规律如图。 特点是,随着温度升高,各种波长的辐射强度都有增加,所以人体热辐射的强度I增大;随着温度的升高,辐射强度的峰值向波长较短的方向移动,所以λ减小。 故选B。 2.(2020·浙江)在的过程中,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】AB .凡是温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射,故人体一直都会辐射红外线,故A 错误, B 错误;CD .人身体各个部位体温是有变化的,所以辐射的红外线强度就会不一样,温度越高红外线强度越高,温度越低辐射的红外线强度就越低,所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度;红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的,故C 错误,D 正确。故选D 。 3.(2020·浙江)下列说法正确的是 A .质子的德布罗意波长与其动能成正比 B .天然放射的三种射线,穿透能力最强的是α 射线 C .光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D .电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 【答案】D 【解析】A .由公式h p λ==,可知质子的德布罗意波长1p λ∝ ,λ∝,故A 错误;B .天然放射的三种射线,穿透能力最强的是γ射线,故B 错误;C .由k E h W ν=?,当0h W ν=,可知截止频率与入射光频率无关,由材料决定,故C 错误;D .电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性,故D 正确。故选D 。 4.(2020·Ⅰ)如图所示,圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P 点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角θ = 60°时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c ,则 A .玻璃砖的折射率为1.5 B .OP R C D .光从玻璃到空气的临界角为30° 第14章电磁波相对论简介 版块一 知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ 1.麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。 2.电磁场:变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体,这就是电磁场。3.电磁波:电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波。 (1)电磁波是横波,在空间传播不需要介质。 (2)v=λf对电磁波同样适用。 (3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 4.发射电磁波的条件 (1)要有足够高的振荡频率; (2)电路必须开放,使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 5.调制:有调幅和调频两种方法。 6.电磁波的传播 (1)三种传播方式:天波、地波、空间波。 (2)电磁波的波速:真空中电磁波的波速与光速相同,c=3.0×108 m/s。 7.电磁波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时,激起的振荡电流最强,这就是电谐振现象。 (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐,能够调谐的接收电路叫作调谐电路。 (3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波,检波是调制的逆过程,也叫作解调。 8.电磁波的应用 电视和雷达。 知识点2电磁波谱Ⅰ 1.定义 按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线,形成电磁波谱。 最强医用治疗 知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系' 相对论质能关系式Ⅰ 1.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 第十五章光学电磁波相对论 2018年 【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 【答案】 D 【2018·天津卷】氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线,都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光,它们在真空中的波长由长到短,可以判定 A. 对应的前后能级之差最小 B. 同一介质对的折射率最大 C. 同一介质中的传播速度最大 D. 用照射某一金属能发生光电效应,则也一定能 【答案】 A 【解析】根据分析前后能级差的大小;根据折射率与频率的关系分析折射 率的大小;根据判断传播速度的大小;根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应. 波长越大,频率越小,故的频率最小,根据可知对应的能量最小,根据可知对应的前后能级之差最小,A正确;的频率最小,同一介质对应的折射率最小,根据可知的传播速度最大,BC错误;的波长小于的波长,故的频率大于的频率,若用照射某一金属能发生光电效应,则不一定能,D错误.【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______. 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 【答案】AD 【解析】摇动的梳子在空中产生电磁波,电磁波是横波,选项A正确;电磁波能在真空中传播,选项B错误;电磁波传播的方向与振动方向垂直,选项C错误;电磁波在空气中传播的速度约为光速,选项D正确。 【2018·江苏卷】两束单色光A、B的波长分别为Aλ、Bλ,且Aλ>Bλ,则______(选填“A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大.用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时,可以观察到______(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大. 【答案】A A 【2018·全国I卷】如图,△ABC为一玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°,一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60°,则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射射角______(“小于”“等于”或“大于”)60°。 【答案】大于 【2018·北京卷】(1)静电场可以用电场线和等势面形象描述。 a.请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式; b.点电荷的电场线和等势面分布如图所示,等势面S?、S?到点电荷的距离分别为r?、 专题练习(三十八)光的波动性电磁波相对论简 介 1.下列说法正确的是() A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的干涉的结果 B.用光导纤维传送图像信息,这是光的衍射的应用 C.眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹,这是光的偏振现象 D.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物,可使景像清晰 解析:太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,是由于不同色光在介质中折射率不同产生的色散现象,A错;用光导纤维传送信息是利用了光的全反射,B错;眯着眼睛看发光的灯丝时观察到彩色条纹是光的衍射现象,C错;在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物,滤去了水面的反射光,使景像清晰,D对. 答案:D 2.如图所示,某载人飞船返回舱开始以高速进入大气层时,返 回舱表面形成一个温度高达几千摄氏度的高温区,高温区内的气体 和返回舱表面材料的分子被分解和电离,这时返回舱与外界的联系 被中断,这种现象称为“黑障”.产生“黑障”的原因是() A.飞船受到的万有引力消失 B.飞船为了宇航员的安全而暂时关闭通信系统 C.在飞船周围高温气体被电离成等离子体,从而对飞船的通信天线起屏蔽作用 D.飞船表面温度太高,如同火球,使得航天员看不见外面,外面也看不见飞船里面 光线先传播到C,即C先被照亮,C正确. 答案:C 4.(2012·江苏高考)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 解析:白炽灯光是自然光,旋转偏振片P,A点光的强度不变,B点光的强度变化,现象C正确. 答案:C 5.(2012·上海高考)下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则() A.甲为紫光的干涉图样B.乙为紫光的干涉图样 C.丙为红光的干涉图样D.丁为红光的干涉图样 A.太阳光 B.沿竖直方向振动的光 C.沿水平方向振动的光 D.沿与竖直方向成45°角振动的光 解析:由于太阳光是自然光,能够通过偏振片P;沿竖直方向振动的光,能够通过偏振 光学电磁波相对论 光的传播 34.[2011·课标全国卷] (2)一半圆柱形透明物体横截面如图1-16所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心.一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出.已知光线在M点的入射角为30°,∠MOA=60°,∠NOB=30°.求:(ⅰ)光线在M点的折射角; (ⅱ)透明物体的折射率. 图1-16 【解析】 (ⅰ)如图所示,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M两点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线. 设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,∠OMQ=α,∠PNF=β.根据题意有α=30°① 由几何关系得,∠PNO=∠PQO=r,于是β+r=60°② 且α+r=β③ 由①②③式得r=15°④ (ⅱ)根据折射率公式有sin i=n sin r⑤ i=30°⑥ 由④⑤⑥式得n=6+2 2 ⑦ 15.[2011·四川卷] 下列说法正确的是( ) A.甲乙在同一明亮空间,甲从平面镜中看见乙的眼睛时,乙一定能从镜中看见甲的眼睛B.我们能从某位置通过固定的任意透明介质看见另一侧的所有景物 C.可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度 D.在介质中光总是沿直线传播 【解析】 A 根据光路传播的可逆性,甲从平面镜中看到乙的眼睛,乙也一定能从镜中看到甲的眼睛,A 正确;光线通过透明介质要发生反射和折射,反射光线和折射光线都存在于一定的空间范围,从某位置通过固定的透明介质并不能看见另一侧的所有景物,B 错误; 在真空中,可见光的传播速度与电磁波的传播速度均相同,都等于c =3×108m/s ,C 错误; 在同一种均匀介质中光才是沿直线传播的,D 错误. 图1-2 16.[2011·全国卷] 雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹.设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线,则它们可能依次是( ) A .紫光、黄光、蓝光和红光 B .紫光、蓝光、黄光和红光 C .红光、蓝光、黄光和紫光 D .红光、黄光、蓝光和紫光 【解析】 B 由太阳光第一次进入水珠时的色散即可作出判断,把水珠看作三棱镜,向下偏折程度最大的光线一定是紫光,偏折程度最小的是红光,从图上可看出,a 是紫光,d 是红光,则b 是蓝光,c 是黄光,所以正确答案是B. 12.[2011·江苏物理卷] 【选做题】本题包括A 、B 、C 三小题,请选定其中两......题.,并在...相应的答....题.区域内作答..... ,若三题都做,则按A 、B 两题评分. B .(选修模块3-4)(12分) (2)N1[2011·江苏物理卷] 一束光从空气射向折射率为3的某种介质,若反射光线与折射光线垂直,则入射角为________.真空中的光速为c ,则光在该介质中的传播速度为 ________ . (2)[2011·江苏物理卷] 【答案】 60° 33 c 【解析】 设入射角、折射角分别为θ1、θ2 ,则θ1+θ2=90°,由n =sin θ1sin θ2 ,可得tan θ1= 3 ,即入射角为60° ;由n =c v ,所以v =c n = 33 c . 光的波动性 第2讲 机械波 1.(2016·高考全国卷Ⅲ)由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20 Hz ,波速为16 m/s.已知介质中P 、Q 两质点位于波源S 的两侧,且P 、Q 和S 的平衡位置在一条直线上,P 、Q 的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m 、14.6 m .P 、Q 开始振动后,下列判断正确的是( ) A .P 、Q 两质点运动的方向始终相同 B .P 、Q 两质点运动的方向始终相反 C .当S 恰好通过平衡位置时,P 、Q 两点也正好通过平衡位置 D .当S 恰好通过平衡位置向上运动时,P 在波峰 E .当S 恰好通过平衡位置向下运动时,Q 在波峰 解析:选BDE.由v =λf 可知,波的波长为λ=v f =0.8 m ,x PS =? ????19+34λ,x QS =? ????18+14λ,根据波传播的周期性可知,P 、Q 两质点的振动情况正好相反,即运动方向始终相反,A 项错误,B 项正确;距离相差半波长整数倍的两点,同时通过平衡位置,而P 、Q 两质点与S 的距离不为半波长的整数倍,C 项错误;由波的传 播特点知,波源经过平衡位置向上运动时,距其? ?? ??n +34λ的点在波峰位置,D 项正确;波源经过平衡位置向下运动时,距其? ?? ??n +14λ的点在波峰位置,E 项正确. 2.(2017·高考天津卷) 手持较长软绳端点O 以周期T 在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图.绳上有另一质点P ,且O 、P 的平衡位置间距为L .t =0时,O 位于最高点,P 的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是( ) A .该简谐波是纵波 B .该简谐波的最大波长为2L C .t =T 8 时,P 在平衡位置上方 D .t =3T 8 时,P 的速度方向竖直向上 解析: 选C.由题意知绳上的质点在竖直方向上振动,波水平向右传播,故该波为横波,选项A 错误;在t =0时 刻,P 点在如图所示位置时,波长最大,则有14 λ=L ,λ=4L ,选项B 错误;t =0时,P 在平衡位置且向上振光学 电磁波 相对论 练习题
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