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1、光 电磁波 相对论简介1.2009 年 10 月 1 日晚，首都北京各界人士欢聚一堂，热烈庆祝中华人民共和国成立 60 周年在天安门广场举行的联欢晚会上，焰火呈现出的“锦绣河山”图(如图 1326 所示)更是惊艳全场下列关于光的认识，正确的是 (ACD)A焰火中各种五颜六色的光中红光比绿光的波长要长B利用相机拍下这些壮观景象时，涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，说明增透膜增强了对淡紫色光的透射C通过电视观看国庆焰火时，电视机遥控器是利用红外线脉冲信号来进行遥控的D联欢晚会上各种节目中所利用的激光是一种相干光解析：涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色，是 说明增透膜增 强了对淡紫色光的反射，
2、B 错；电视机遥控器是利用红外线脉冲信号来进行遥控的，C 正确；激光是一种人工产生的相干光，D 正确2在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的光的折射发生在两种不同介质的_上，不同的单色光在同种均匀介质中_不同 答案：界面折射率3.(1)机械波和电磁波都能传递能量，其中电磁波的能量随波的频率的增大而_；波的传播及其速度与介质有一定的关系，在真空中机械波是_传播的，电磁波是_传播的(填 “能” 、 “不能”或“不确定” )；在从空气进入水的过程中，机械波的传播速度将_，电磁波的传播速度将_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)(2
3、)如图 1 所示复合光经过半圆形玻璃后分成 a、b 两束光，比较a、b 两束光在玻璃砖中的传播速度 va_vb；入射光线由AO 转到 BO，出射光线中_最先消失；若在该光消失时测得AO 与 BO 间的夹角为 ，则玻璃对该光的折射率为_解析：(1)电磁波的能量随波的频率的增大而增大；电磁波的 传播不需要介质，可以在真空中传播，而机械波不能在真空中 传播；从空气进入水的 过程中，机械波的 传播速度增大，而电磁波的传播速度减小(2)由折射率 n 知 nan b，又 n ，故 van b；根据 sinC 可知， a 光的临界sin1sin2 cv 1n角较小，当入射光线由 AO 转到 BO 时，出射光
4、线中 a 最先消失玻璃对 a 光的折射率 n .1sin90 1cos答案：(1)增大不能能增大减小(2)a1cos4.如图 4 甲所示，横波 1 沿 BP 方向传播，B 质点的振动图象如图乙所示；横波 2沿 CP 方向传播，C 质点的振动图象如图丙所示两列波的波速都为 20 cm/s.P 质点与 B质点相距 40 cm，P 质点与 C 质点相距 50 cm，两列波在 P 质点相遇，则 P 质点振幅为A70 cm B 50 cmC35 cm D10 cm解析：波 1 和 2 的周期均为 1 s，它 们的波长为： 1 2vT20 cm.由于BP 2，CP2.5 .t0 时刻 B 质点的位移为 0
5、 且向上振动 ，经过 2.5T 波 1 传播到 P 质点并引起 P 质点振动 T，此时其位移 为 0 且振动方向向下； t0 时刻 C 质点的位移为 0 且12向下振动，经过 2.5T 波 2 刚好传到 P 质点， P 质点的位移 为 0 且振动方向也向下；所以两列波在 P 质点引起的振动是加强的，P 质点振幅为两列波分别引起的振幅之和，为 70 cm，A 正确5.如图 5 所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为 R，折射率是 ，AB 是一条直3径今有一束平行光沿 AB 方向射向圆柱体若一条入射光线经折射后恰经过 B 点，则这条入射光线到 AB 的距离是多少？解析：设光线 P 经折射后经过 B
6、点，光路如右图所示 根据折射定律 n sinsin 3在OBC 中， sinR sin2Rcos可得 30，60，所以 CDRsin R.326.20 世纪 80 年代初，科学家发明了硅太阳能电池如果在太空设立太阳能卫星电站，可 24 h 发电，且不受昼夜气候的影响利用微波电能转换装置，将电能转换成微波向地面发送，太阳能卫星电站的最佳位置在离地 1100 km 的赤道上空，此时微波定向性最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站附近装上保护网或驱逐音响，不让飞鸟通过(地球半径 R6400 km)(1)太阳能电池将实现哪种转换_A光能微波 B光能热能 C光能电能 D电能微波(
7、2)微波是_A超声波 B次声波 C电磁波 D机械波(3)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(4)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热效应解析：(1)太阳能电池实现光能与电能的转换，C 对，A、B、D 错(2)微波是某一频率的电磁波，C 对，A、B、 D 错(3)飞机外壳可以反射微波，使飞机安全，A 对， B、C、D 错(4)微波是频率很高的电磁波，在生物体内可引起热效应，由于太阳能卫星电站的功率很大，产生的热量足以将鸟热 死答案：(1)C(2)C(3)A (4)D7.(1)下列说法中正确的是_A水面上的油膜在阳光
8、照射下会呈现彩色，这是由光的衍射造成的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：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的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最大位移处开始计时，以减小实验误差(2)如图 9 所示，一个半径为 R 的 透明球体放置在水平14面上，一束蓝光从 A 点沿水平方向射入球体后经 B 点射出，最后射到水平面上的 C 点已知 OA ，该球R2体对蓝光的折射率为 .则它从球面射出时的出射角 3_；若换用一束红光同样从 A 点射向该球体，则它从球体射出后落到水平面上形成的光点与 C 点相比，位置
9、 _(填“偏左” 、 “偏右”或“不变”)(3)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，周期为 2 s，t0 时刻的波形如图 10 所示该列波的波速是_m/s ；质点 a 平衡位置的坐标 xa2.5 m，再经_s 它第一次经过平衡位置向 y 轴正方向运动解析：(1)选 C.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是薄膜干涉的结果，A 错；均匀变化的电场周围产生的磁场是恒定的， B 错；根据狭义相对论的光速不变原理知，C 正确； 对 D 项，为减小实验误 差， 测量单摆周期应从小球 经过平衡位置处开始计时，D错(2)设ABO，由 sin 得 30 ，由 n ，得 60设红光从球面射出时12 sinsin
10、的出射角为 sinn 蓝 sin30，sinn 红 sin30由于 n 蓝 n 红 ，故 ，所以 红光从球体射出后落到水平面上形成的光点与 C 点相比，位置偏右(3)因为 T2 s，4 m， 所以 v 2 m/s 质点 a 第一次经过平衡位置向 yT轴正方向运动所经过的时间 t s 0.25 s.xv 2.5 228.如图 13114 所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图，FD 为 圆周，圆心为 O，光线从 AB 面入射，入射角141 60，它射入棱镜后射在 BF 面上的 O 点并恰好不从 BF 面射出(1)画出光路图；(2)求该棱镜的折射率 n 和光线在棱镜中传播的速度大小
11、v(光在真空中的传播速度 c3.010 8 m/s)解析：(1)光路图如图所示(2)设光线在 AB 面的折射角为 2，折射光线与 OD 的夹角 为C，则 n .sin1sin2由题意，光线在 BF 面恰好发生全反射， sinC ，由 图可知，1n2C 90 联立以上各式解出 n1.3(或 )72又 n ，故解出 v2.3108 m/s(或 108 m/s)cv 6779登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜他选用的薄膜材料的折射率为 n1.5，所要消除的紫外线的频
12、率为 8.110 14 Hz.(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是_ (2)这种“增反膜”的厚度至少是多少？(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是 ()A薄膜干涉说明光具有波动性B如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行C干涉条纹一定是彩色的D利用薄膜干涉也可以“增透 ”解析：(1)为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强，从而使透射的紫外 线减弱(2)路程差(大小等于薄膜厚度 d 的 2 倍)应等于光在薄膜中的波长 的整数倍，即 2dN (N1,2)，因此，膜的厚度至少是紫外 线在膜中波长 的 ，紫外线在真空中12的波长是 c/3.71
13、0 7 m在膜中的波 长是 /n2.4710 7 m，故膜的厚度至少是 1.23107 m.(3)干涉和衍射都证明光具有波动性；如果薄膜厚度均匀变 化，则干涉条纹一定平行；白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉 则为该色光颜色；当膜的厚度 为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则 会“增透” 故选项 A、D 正确答案：(1)两反射光叠加后加强 (2)1.23107 m(3)AD10.利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题：(1)用图 1327 所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上
14、一层增透膜，一般用折射率为 1.38 的氟化镁，为了使波长为5.52107 m 的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度解析：(1)干涉图样是标准样板和被检查平面间空气膜即 b、c 面反射光叠加形成的(2)设绿光在真空中波长为 0，在增透膜中的波长为 ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：n cv 0ff 0即 ，那么增透膜厚度 h m110 7 m.0n 14 04n 5.5210 741.3811某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射(1)若某次观察光的衍射时游标卡尺的示数如图 1328 所示，则卡尺两测脚间的狭缝宽度为_(2)在利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射总结出的以下几点中，正确的是_A若狭缝与灯丝平行，则衍射条纹与狭缝平行B衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，衍射条纹越窄C衍射条纹的间距与光的波长有关，光的波长越长，衍射条纹越宽D衍射条纹的间距与光的频率有关，光的频率越大，衍射条纹越宽解析：(1)卡尺游标尺为 20 分度，其精度为 mm0.05 mm.120读数固定刻度可动刻度050.05 mm
