第十二单元电磁波光的本性

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1.关于电磁波,下列说法中正确的是(    )

(A)不同频率的电磁波在真空中均有相同的速度

(B)所有的电磁波都是看不见的

(C)均匀变化的电场或均匀变化的磁场都能产生电磁波

(D)电磁波的频率越大,传播速度越大

【答案】

A

【解析】

不同频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光速c=3×108 m/s。电磁波按波长从小到大依次为:γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等,其中只有可见光的波长段可以被人眼接收。麦克斯韦的电磁场理论指出:变化的电场周围会产生磁场,变化的磁场周围又会产生电场,这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生,并向周围空间传播,就形成了电磁波。但是均匀变化的电场产生的是恒定不变的磁场,恒定不变的磁场无法进一步产生电场,因此均匀变化的电场或均匀变化的磁场不能产生电磁波。电磁波的传播速度受介质影响,与频率无关。

 

2.X射线、紫外线、红外线和无线电波,以上几种电磁波中波长比可见光长的有________。利用海事通信卫星做为无线电波中继站传递信息,如图所示。若甲、乙两地与卫星的距离均为4.2×107 m,则甲地发射的无线电波大约要经过______s可到达乙地。

【答案】

红外线、无线电波,0.28

 

3.收音机接收中波广播的频率范围是535.0~1605 kHz,则它接收的波长范围是____________。

【答案】

186.92~560.75 m

 

4.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是(    )。

(A)法拉第                      (B)奥斯特

(C)麦克斯韦                   (D)赫兹

【答案】

C

 

5.关于电磁波及其应用,下列说法中正确的是(    )

(A)电磁波不能被反射

(B)电磁波的传播不需要介质

(C)手机在发短消息时,不发射电磁波

(D)γ 射线不是电磁波

【答案】

B

 

6.下列现象不属于电磁波屏蔽的是(    )。

(A)收音机放到金属薄膜袋内接收不到广播

(B)收音机放到封闭木箱内听不清声音

(C)在电梯里手机很难接收到信号

(D)有些精密仪器为了防止外界电磁信号的干扰,上面常用金属盒罩起来

【答案】

B

 

7.对于声波、无线电波和红外线,以下说法正确的是(    )。

(A)都能在真空中传播

(B)都能发生反射与折射

(C)本质上都是电磁波

(D)在气体中传播的速度都大于在液体中传播的速度

【答案】

B

 

8.红外线有哪些特性和用途?红外线的波长范围约在8×10-7~7.5×10-4 m之间,其频率范围是多少?

【答案】

红外线有较强的热效应,可以用来红外加热,还可使对红外线敏感的底片感光;红外线发射的强度与物体的温度有关,在医学上可运用红外成像仪检查发病部位,4.0×1011~3.75×1014Hz。

 

9.利用如图所示装置,可以在光屏上观察到明暗相间的条纹,这是光的__________现象,若保持缝到光屏的距离不变,调节狭缝的缝宽,则屏上明暗相间的条纹间距将随缝宽的减小而__________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。

【答案】

衍射,增大

【解析】

光通过细小的狭缝,产生的是衍射现象。根据衍射实验的实验结论,若保持狭缝到光屏的距离不变,屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大。

 

10.在双缝干涉实验中,分别用a、b两束单色光照射同一双缝,在距双缝一定距离的光屏上得到如图所示的干涉图样,其中图甲是单色光束a照射时形成的图样,图乙是单色光束b照射时形成的图样,则(    )

(A)它们在真空中的传播速度不相同

(B)若光束b照射某金属能发生光电效应,则光束a照射该金属也一定能发生光电效应

(C)若两色光都能使某金属发生光电效应,则光束a照射逸出的光电子数量更多

(D)在相同条件下,光束a比光束b更容易产生明显的衍射现象

【答案】

D

【解析】

在双缝干涉实验中,在双缝间距和缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,条纹间的间隔是不同的,波长越长的光干涉条纹间隔越大。由此可确定,λaλb。虽然两者波长不同,但都属于电磁波,所以两者在真空中的传播速度相同,都为c=3.00×108m/s,光束a的频率小于光束b的频率,νaνb。在相同条件下,波长越长的a光束更容易产生明显的衍射现象。每一种金属都有极限频率,只有入射光的频率高于极限频率,才会产生光电效应,所以若光束b照射某金属能发生光电效应,频率较光束b小的光束a 并不一定也能使该金属发生光电效应。根据光子说理论,发生光电效应时,一个光子能激发出一个电子,所以若两色光都能使某金属发生光电效应,并不能确定光束a照射逸出的光电子数量就更多。

 

11.184-sh200514.png部分电磁波的大致波长范围如图所示。若要利用缝宽与手指宽度相当的缝获得明显的衍射现象,可选用______波段的电磁波,其原因是_______。

【答案】

微波;要产生明显的衍射现象,波长应与缝的尺寸相近。

【解析】

 

12.2011年上海高考第21题如图,当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时,在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的_______(填“干涉”、“衍射”或“直线传播”)现象,这一实验支持了光的_________(填“波动说”、“微粒说”或“光子说 ”)。

【答案】

衍射;波动说

【解析】

光在传播过程中,一般呈现直线传播的特征,但是当障碍物的尺度与光的波长可比拟时,将出现干涉或衍射现象。题意给出在屏上的阴影中心出现了一个亮斑,这是衍射产生的条纹。干涉、衍射现象支持了光的波动说。本题的正确答案为:衍射;波动说。

 

13.用某单色光照射金属表面,金属表面有光电子飞出。若照射光的频率增大,强度减弱,则单位时间内飞出金属表面的光电子的能量___________,数量___________。(均选填“增大”或“减小”)

【答案】

增大,减小

 

14.光电管是应用___________的原理制成的光电元件。如图所示的电路中,如果a端与电源________(选填“正”或“负”)极相连,那么当光照射到光电管的阴极K时,电路中就会产生电流。

【答案】

光电效应,正

【解析】


 

 

15.人类对光的本性的认识经历了曲折的过程,下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是(    )。

(A)牛顿“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的

(B)光的双缝干涉实验证明了光具有波动性

(C)法拉第预言了光是一种电磁波

(D)光电效应现象说明光具有波粒二象性

【答案】

B

 

16.下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则(    )。

2012年上海高考第2题

(A)甲为紫光的衍射图样               (B)乙为紫光的衍射图样

(C)丙为红光的衍射图样               (D)丁为红光的衍射图样

【答案】

C

 

17.根据爱因斯坦的“光子说”可知 (      )

(A)“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”

(B)光的波长越大,光子的能量越小

(C)一束单色光的能量可以连续变化

(D)只有光子数很多时,光才具有粒子性

【答案】

B

【解析】

在物理学的发展过程中,牛顿运用弹性小球在分界面上发生碰撞后反弹的理论,提出了光是由弹性小球组成的一束粒子流的思想,用牛顿力学的理论来解释光的反射现象获得成功,由此牛顿提出了光的“微粒说”。虽然牛顿的“微粒说”能解释光的反射和折射,但有局限性。17~18世纪,人们对光的波动理论有了新的认识。爱因斯坦在研究光电效应时发现用“微粒说”无法解释光电效应现象,由此提出了“光子说”。后来,科学家经过研究发现,光具有波粒二象性,即在某些情况下光表现为粒子性,在另一些情况下光又表现为波动性。显然,“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”的说法不成立,选项(A)错误。选项(B)涉及光的波长和能量,因为光的速度为定值,所以波长越大,频率越小,即光子的能量越小,反之则波长越短能量越大,所以本题的正确选项是(B)。既然是单色光,那么能量是确定值,不可能连续变化,选项(C)错误。此外,光的粒子性与光子的多少无关,如果光的频率大于某种金属的红限,那么即使是单个光子也能产生光电效应。选项(D)错误。

 

18.当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时 ( )

(A)锌板带负电

(B)有正离子从锌板逸出

(C)有电子从锌板逸出

(D)锌板会吸附空气中的正离子

【答案】

C

 

19.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的 ( )

(A)传播速度不同

(B)强度不同

(C)振动方向不同

(D)频率不同

【答案】

D

 

20.用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像,则(    )。

2011年上海高考第17题

(A)图像(c)表明光具有粒子性

(B)图像(a)表明光具有波动性

(C)用紫外光观察不到类似的图像

(D)该实验表明光是一种概率波

【答案】

D

 

21.如右图,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的是示意图(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波)(    )

【答案】

C

 

22.2091-sh200910如图为双缝干涉的实验示意图,若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更_____(填长、短)的单色光,或是使双缝与光屏间的距离______(填增大、减小)。

【答案】

长,增大

【解析】

 

23.1740-sh200815.png如图所示,用导线将验电器与洁净锌板连接,触摸锌板使验电器指示归零,用紫外线照射锌板,验电器指针发生明显偏转,接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板,发现验电器指针张角减小,此现象说明锌板带             电(选填“正”或“负”);若改用红外线重复以上实验,结果发现验电器指针根本不会偏转,说明金属锌的极限频率          红外线的频率(选填“大于”或“小于”)。

【答案】

正,大于

 

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