- 电磁波的发现
- 共2021题
B.(选修3-4试题)
(1)下列说法正确的是______
A.泊松亮斑有力地支持了光的微粒说,杨氏干涉实验有力地支持了光的波动说.
B.从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程称为解调
C.当波源或者接受者相对于介质运动时,接受者往往会发现波的频率发生了变化,这种现象叫多普勒效应.
D.考虑相对论效应,一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小
(2)如图1所示,真空中有一顶角为75°,折射率为n=的三棱镜.欲使光线从棱镜的侧面AB进入,再直接从侧面AC射出,求入射角θ的取值范围为______.
(3)一列向右传播的简谐横波在某时刻的波形图如图2所示.波速大小为0.6m/s,P质点的横坐标x=96cm.求:
①波源O点刚开始振动时的振动方向和波的周期;
②从图中状态为开始时刻,质点P第一次达到波峰时间.
正确答案
(1)A、泊松亮斑是波的衍射现象,证明光具有波动性,泊松亮斑和杨氏干涉都有力地支持了光的波动说.故A错误.
B、解调是从接收到的高频信号中还原出所携带的声音或图象信号的过程.故B正确.
C、当波源或者接受者相互靠近或远离时,接受者会发现波的频率发生了变化,这种现象叫多普勒效应.故C正确.
D、根据相对论效应尺缩效应得知,沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小.故D正确.
故选BCD
(2)设光恰好在AC面上发生全反射时入射角为θ.
由sinC==
,得临界角C=45°
由几何知识得:AB面上折射角r=30°
由折射定律得n=,解得,α=45°
当入射角增大时,光线在AC面的入射角减小,故入射角在45°<θ<90°范围时,光线从棱镜的侧面AB进入,再直接从侧面AC射出.
(3)①波源O点刚开始振动时的振动方向向下,周期T==0.4s
②当图中x=6cm处的波峰状态传到P点时,P点第一次达到波峰,则质点P第一次达到波峰时间:t==
=1.5s故答案为:
(1)BCD
(2)45°<θ<90°.
(3)①波源O点刚开始振动时的振动方向向下,周期为0.4s.
②质点P第一次达到波峰时间为1.5s.
(1)下列说法正确的是______
A、简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两个质点振动位移的大小相等
B、简谐机械波在给定的媒质中传播时,振动的频率越高,则波传播一个波长的距离所用的时间越短.
C、某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验,开始计时时,秒表提前按下.
D、能产生干涉现象的两束光是频率相同、相位差恒定的两束光.
E、按照麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场.
F、振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的统一体,即电磁场.
G、除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光.
H、力学规律在任何参考系中都是相同的
(2)如图所示,一横波的波源在坐标原点,x轴为波的传播方向,y轴为振动方向.当波源开始振动1s时,形成了如图所示的波形(波刚传到图中P点).试求:
(1)波的波长λ为多少?周期T为多少?
(2)从图示位置再经多长时间波传到Q点?
(3)画出波传到Q点时的波形.
正确答案
(1)A、简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两个质点振动情况总是相反,位移的大小总是相等.故A正确.
B、简谐机械波在给定的媒质中传播时,波速一定,振动的频率越高,根据v=λ•f则波传播一个波长的距离所用的时间越短,故B正确.
C、做“用单摆测定重力加速度”的实验,应在摆球经过平衡位置时同时开始计时,秒表不能提前按下.故C错误.
D、在波的干涉中,产生干涉现象的两束光是频率相同、相位差恒定的两束光.故D正确.
E、根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场.振荡电场和振荡磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的统一体,即电磁场.故E正确.
F、振荡电场和振荡磁场是分立的,不能产生向外传播的电磁波,故F错误;
G、经过反射光或折射光都是偏振光,所以除了从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光.故G正确.
H、力学规律在任何参考系中都是不相同的.故H错误.
故选:ABDEG
(2)①当波源开始振动1s时形成了如图所示的波形,可知波长为4m,周期为1s.
②由图可知,该波的波速是4m/s,P到Q的距离L=6m,根据v=,从P到Q点的距离为6m,
所以所需要的时间为t==1.5s
③波传到Q点时的波形如图:
故答案为:(1)ABDEG.
(2)①波长为4m,周期为1s;②1.5s;③波形如图.
(选修模块3-4)
(1)下列说法中正确的是______
A.照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜,利用了光的干涉原理
B.光照射遮挡物形成的影轮廓模糊,是光的衍射现象
C.太阳光是偏振光
D.为了有效地发射电磁波,应该采用长波发射
(2)甲、乙两人站在地面上时身高都是L0,甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动,如图1所示.此时乙观察到甲的身高L______L0;若甲向乙挥手,动作时间为t0,乙观察到甲动作时间为t1,则t1______t0(均选填“>”、“=”或“<”).
(3)x=0的质点在t=0时刻开始振动,产生的波沿x轴正方向传播,t1=0.14s时刻波的图象如图2所示,质点A刚好开始振动.
①求波在介质中的传播速度;
②求x=4m的质点在0.14s内运动的路程.
正确答案
(1)A、在选择增透膜时,一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消,这时光谱中其它频率的光将大部分抵消,因此,进入镜头的光有很多,但以阻挡绿光为主,这样照相的效果更好.对于增透膜,有约1.3%的光能量会被反射,再加之对于其它波长的光,给定膜层的厚度是这些光在薄膜中的波长的倍,从薄膜前后表面的反射绿光相互抵消.这是利用了光的干涉原理.故A正确.
B、光照射遮挡物形成的影轮廓模糊,是由于光的衍射造成的.故B正确.
C、太阳光是自然光,各个方向振动的光都有.故C错误.
D、频率越高,波长越短,电磁波发射效率越高,故为了有效地发射电磁波,应该采用微波发射.故D错误.
故选AB
(2)身高L=L0,因为人是垂直于物体速度方向的,没有尺缩效应,故乙观察到甲的身高L=L0;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,乙的钟要更慢一点(相对于甲),故乙观察到甲动作时间为t1>t0.
(3)①由题知,振动在△t=0.14s时间内传播的距离为△x=7m,则该波的传播速度为 v=
代入数据得 v=50m/s
②在0.14s内,x=4m的质点只振动了 个周期,所以该质点运动的路程:s=3A=15cm
故答案为:(1)AB,(2)=,>
(3)①波在介质中的传播速度为50m/s;②x=4m的质点在0.14s内运动的路程为15cm.
一单色光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s,它在介质中的波长为300nm,这种光的频率为______Hz,在真空中的波长为______ nm.
正确答案
已知光在介质中的传播速度v=1.5×108m/s,在介质中的波长为λ=300nm=3×10-7m,由公式v=λf得
光的频率为f==
Hz=5×1014Hz
光在介质与在真空中频率相同,光在真空中速度为c=3×108m,由c=λ0f得
在真空中的波长λ0==6×10-7m
故答案为:5×1014Hz,6×10-7m
“神州五号”载人飞船成功发射,如果你想通过同步卫星转发的无线电话与杨利伟通话,则在你讲完话后,至少要等多长时间才能听到对方的回话?(已知地球的质量为M=6.0×1024kg,地球半径为R=6.4×106m,万有引力恒量G=6.67×10-11N•m2/kg2)
正确答案
同步卫星是相对于地面静止的,它的运动周期T=3600×24s,设卫星离地面距离为h,它绕地球转动的向心力是它对地球的万有引力,即:G=m(R+h)(
)2;
代入数据可解得:h=3.59×107m.
最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方,这时电磁波传播的最短距离为s=2h,所以最短时间为:
t==0.24s.
答:在讲完话后,至少要等0.424时间才能听到对方的回话.
如图所示,振荡电路的电感L=0.25H,电容器的电容量为C=9μF.先把开关S扳向1,对电容器充电,然后扳向2,则经多少时间磁场能达到最大?
正确答案
振荡周期T═2π=2×3.14×
s=9.42×10-3s.
把开关S扳向1,对电容器充电,然后扳向2,经过四分之一周期,磁场能达到最大.
则t==2.355×10-3s.
答:经2.355×10-3s磁场能达到最大.
在真空中传播的波长为15m的电磁波,进入某一介质中传播时,若传播速度变为2×108m/s,求:
(1)该电磁波的频率是多少赫兹?
(2)该电磁波在此介质中的波长是多少?
正确答案
(1)电磁波的频率f==
Hz=2×107Hz.
(2)电磁波在介质中的波长λ′==
m=10m.
答:(1)该电磁波的频率是2×107Hz.
(2)该电磁波在此介质中的波长是10m.
电感线圈中的电流在0.6s时间内的变化为1A,线圈产生的感应电动势为6mV,求由该线圈和电容为14400pF的电容器组成的振荡电路所辐射的电磁波波长是多大?
正确答案
法拉第电磁感应定律公式E=L,有:6×10-3=L×
,解得:L=3.6×10-3H;
据LC振荡电路振荡电流频率:f==
=22166Hz;
发射电磁波波长为22166Hz,故波长为:λ==
m=13534m;
答:该振荡电路所辐射的电磁波波长是13534m.
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200MHz至1000MHz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0.3m至1.5m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1μs,两次发射的时间间隔为100μs.显示器上呈现出的尖形波如图所示,已知图中ab=bc,则障碍物与雷达之间的距离是多大?
正确答案
(1)A、根据λ=,在200MHz至1000MHz的频率范围内电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间,故A正确.
B、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.
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为:x=ct,故C正确;
D、雷达是利用电磁波的反射原理,电磁波波长越短,越不易发生衍射,反射性能越好,故D正确.
故选ACD.
(2)由ab等于bc可知,电磁波从发射到返回所用时间为50μs.设雷达与障碍物之间的距离为x,电磁波往返的时间为t=50μs
由2x=ct得
x=ct=
×3.0×108×50×10-6×m=7.5×103m.
答:障碍物与雷达之间的距离是7.5×103m.
下列说法中正确的是( )
正确答案
A、简谐波沿长绳传播,绳上平衡位置相距半个波长的两个质点振动位移的大小相等,故A错误;
B、简谐机械波在给定的介质中传播时振动的频率越高,但传播的速度不变,则波传播一个波长的距离所用的时间也不变,故B错误;
C、两束光能产生干涉现象的必要条件是两束光的频率相同,故C正确;
D、麦克斯韦的电磁场理论,变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场,故D正确;
E、变化的电场和变化的磁场交替产生,相互依存,形成不可分离的统一体,即电磁场,故E正确;
F、从光源直接发出的光以外,我们通常看到的绝大部分光都是偏振光,故F正确;
G、力学规律在任何惯性参考系中都是相同的,故G错误;
故选:CDEF.
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