選修3-4第二章第2講

一、選擇題1．(多選)接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘，飛船和地球上的人觀測(cè)這兩只鐘的快慢，下列說法正確的有()A．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘較慢解析：AC相對(duì)論告訴我們，運(yùn)動(dòng)的鐘會(huì)變慢．由于飛船上的人觀測(cè)飛船上的鐘是靜止的，觀測(cè)到地球上的鐘是運(yùn)動(dòng)的，因此飛船上的人觀測(cè)到飛船上的鐘相對(duì)于地球上的鐘快，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；同樣，地球上的人觀測(cè)到飛船上的鐘是運(yùn)動(dòng)的，地球上的鐘是靜止的，因此地球上的人觀測(cè)到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋，則()A．中間條紋間距較兩側(cè)更寬B．不同色光形成的條紋完全重合C．雙縫間距離越大條紋間距離也越大D．遮住一條縫后屏上仍有明暗相間的條紋解析：D據(jù)干涉圖樣的特征可知，干涉條紋特征是等間距、彼此平行，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；不同色光干涉條紋分布位置不相同，因此選項(xiàng)B錯(cuò)誤；據(jù)公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，雙縫間距d越大，干涉條紋距離越小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；遮住一條縫后，變成了單縫衍射，光的衍射也有衍射條紋，故選項(xiàng)D正確．3．(多選)下列說法正確的是()A．偏振光可以是橫波，也可以是縱波B．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象C．醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理D．X射線在磁場(chǎng)中能偏轉(zhuǎn)，穿透能力強(qiáng)，可用來進(jìn)行人體透視E．聲源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者所接收的頻率大于聲源振動(dòng)的頻率解析：BCE偏振是橫波的特有現(xiàn)象，光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，故A錯(cuò)誤；照相機(jī)的鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，照相機(jī)的鏡頭呈現(xiàn)淡紫色，因?yàn)榭梢姽庥小凹t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫”七種顏色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顧到一種顏色的光讓它完全進(jìn)入鏡頭，一般情況下都是讓綠光全部進(jìn)入的，這種情況下，在可見光中看到的鏡頭反光，其顏色就是藍(lán)紫色，因?yàn)榉瓷涔庵幸呀?jīng)沒有了綠光，故B正確；用光導(dǎo)纖維傳播信號(hào)是利用了光的全反射，C正確；X射線穿透力較強(qiáng)，但它不帶電，不能在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，故D錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知聲源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者所接收的頻率大于聲源振動(dòng)的頻率，E正確．4.(多選)為了測(cè)量?jī)?chǔ)罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲(chǔ)罐外殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容器C置于儲(chǔ)罐中，電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖所示．當(dāng)開關(guān)從a撥到b時(shí)，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期T＝2πeq\r(LC)的振蕩電流．當(dāng)罐中的液面上升時(shí)()A．電容器的電容減小B．電容器的電容增大C．LC回路的振蕩頻率減小D．LC回路的振蕩頻率增大解析：BC根據(jù)平行板電容器的電容公式C＝eq\f(εS,4πkd)，知道液面上升，則板間的平均電介質(zhì)常數(shù)ε增大，得C增大，A錯(cuò)誤，B正確．LC振蕩電路周期T＝2πeq\r(LC)，在C增大時(shí)，T增大，所以頻率減小，C正確．D錯(cuò)誤．5．(多選)下列說法正確的是()A．電磁波和機(jī)械波一樣依賴于介質(zhì)傳播B．照相機(jī)鏡頭在陽光下呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象C．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象D．γ射線波長(zhǎng)比X射線波長(zhǎng)短E．變化的磁場(chǎng)一定會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)解析：BCD電磁波可以在真空中傳播，故A錯(cuò)誤；照相機(jī)的鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象，因?yàn)榭梢姽庥小凹t、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫”七種顏色，而膜的厚度是唯一的．所以只能有一種顏色的光讓它完全進(jìn)入鏡頭，一般情況下都是讓綠光全部進(jìn)入的，這種情況下，你在可見光中看到的鏡頭反光，其顏色就是藍(lán)紫色，因?yàn)檫@反射光中已經(jīng)沒有了綠光，所以B選項(xiàng)是正確的；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，是在圓形障礙物后面的中心處形成的亮斑，大面積玻璃中的氣泡看起來特別明亮是光的全反射現(xiàn)象，所以C選項(xiàng)是正確的；由電磁波譜的組成可以知道，γ射線波長(zhǎng)比X射線波長(zhǎng)短，所以D選項(xiàng)是正確的．均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)不變，故E錯(cuò)誤．6．如圖所示，半徑為R的圓形偏振片P的透振方向?yàn)樨Q直方向，一束橫截面半徑略小于R的平行自然光正對(duì)著偏振片P照射后射到屏上，現(xiàn)以光的傳播方向OO′為軸將偏振片P旋轉(zhuǎn)90°，則在偏振片P旋轉(zhuǎn)的過程中()A．屏上出現(xiàn)圓形亮斑，亮度不變B．屏上出現(xiàn)圓形亮斑，亮度變暗C．屏上出現(xiàn)隨偏振片P旋轉(zhuǎn)的亮條紋，且亮度不變D．屏上出現(xiàn)隨偏振片P旋轉(zhuǎn)的亮條紋，亮度變暗解析：A圓柱狀光束通過偏振片后，屏幕上出現(xiàn)圓形亮斑，偏振片是讓特定方向振動(dòng)的光透過去，只是相對(duì)光源的亮度減弱，故屏幕上依然出現(xiàn)圓形亮斑，C、D錯(cuò)誤；自然光包含在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同，故轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片，透振方向雖然改變，但屏上依然是圓形亮斑，且亮度不變，A正確，B錯(cuò)誤．7．(多選)以下說法正確的是()A．太陽能真空玻璃管采用鍍膜技術(shù)增加透射光，這是利用了光的干涉原理B．在受迫振動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)力的頻率不一定等于物體的固有頻率C．在障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)大得多的情況下，衍射現(xiàn)象很明顯D．宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過地球時(shí)，地球上的人觀察到飛船上的時(shí)鐘變快E．液晶顯示器應(yīng)用光的偏振制成解析：ABE太陽能真空玻璃管采用鍍膜技術(shù)增加透射光，這是利用了光的干涉原理，選項(xiàng)A正確；在受迫振動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)力的頻率不一定等于物體的固有頻率，只是在驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；根據(jù)光發(fā)生明顯衍射的條件可知，只有當(dāng)障礙物的尺寸比光的波長(zhǎng)小或相近時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯衍射，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過地球時(shí)，根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)，地球上的人觀察到飛船上的時(shí)鐘變慢，故D錯(cuò)誤；液晶顯示器應(yīng)用光的偏振制成，選項(xiàng)E正確．故選A、B、E.8.(多選)英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊巧妙地解決了相干光源問題，第一次在實(shí)驗(yàn)室觀察到了光的干涉現(xiàn)象．如圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，M為豎直線狀光源，N和O均為有狹縫的遮光屏，P為像屏．現(xiàn)有四種刻有不同狹縫的遮光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)正確的選擇是()A．N應(yīng)選用遮光屏1 B．N應(yīng)選用遮光屏3C．O應(yīng)選用遮光屏2 D．O應(yīng)選用遮光屏4解析：AC先通過單縫發(fā)生單縫衍射，再通過雙縫，才能形成相干光發(fā)生雙縫干涉，則N應(yīng)選用遮光屏1，O應(yīng)選用遮光屏2；故A、C正確，B、D錯(cuò)誤．9.如圖所示，光源S從水面下向空氣斜射一束復(fù)色光，在A點(diǎn)分成a、b兩束，則下列說法正確的是()A．在水中a光折射率大于b光B．在水中a光的速度大于b光C．a(chǎn)、b光由水中射向空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角較小D．分別用a、b光在同一裝置上做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光產(chǎn)生的干涉條紋間距小于b光解析：B由題意可知，兩光束的入射角i相同，折射角ra<rb，根據(jù)折射定律得到，折射率na<nb，故A錯(cuò)誤；由公式v＝eq\f(c,n)，分析得知，在水中a光的速度比b光的速度大，故B正確；a光的折射率小，根據(jù)臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，可知a光的臨界角較大，故C錯(cuò)誤；折射角ra<rb，頻率fa<fb，波長(zhǎng)λa>λb，根據(jù)公式Δx＝eq\f(l,d)λ，則知a光的干涉條紋間距大于b光的，故D錯(cuò)誤．二、非選擇題10．如圖甲所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距d＝0.20mm的雙縫屏．然后，接通電源使光源正常工作．已知像屏與雙縫屏間的距離L＝(1)已知測(cè)量頭上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游標(biāo)尺)上有20分度．某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對(duì)齊，如圖乙所示，此時(shí)測(cè)量頭上主尺和游標(biāo)尺的示數(shù)如圖丙所示，則此示數(shù)為________mm；接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對(duì)齊，測(cè)得A條紋到B條紋間的距離為8.40mm.利用上述測(cè)量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長(zhǎng)λ＝________m((2)另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后，觀察到光的干涉現(xiàn)象很明顯．若他對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改動(dòng)后，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，且條紋數(shù)目有所增加．以下改動(dòng)可能會(huì)實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是________．A．僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B．僅將單縫與雙縫間距增大少許C．僅將單縫與雙縫的位置互換D．僅將紅色濾光片換成綠色濾光片解析：(1)測(cè)量頭上示數(shù)為5×0.05mm＝0.25mm；A條紋與B條紋間的中心距離為8.40mm，共5個(gè)條紋間隔，則相鄰條紋間隔Δx＝1.68mm，由Δx＝eq\f(L,d)λ，解得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長(zhǎng)λ＝4.8×10－7m．(2)根據(jù)條紋間隔公式Δx＝eq\f(L,d)λ答案：(1)0.254.8×10－7(2)D11．激光已經(jīng)深入到我們生活的各個(gè)方面．某物理小組利用激光束測(cè)量玻璃對(duì)激光的折射率和利用雙縫干涉測(cè)量激光的波長(zhǎng)．(1)如圖所示，在水平面上方適當(dāng)位置固定激光光源，使其發(fā)射與水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M點(diǎn)呈現(xiàn)光斑．放入一塊平行于水平面的長(zhǎng)方體玻璃磚，激光光斑移至水平光屏上的N點(diǎn)．測(cè)得玻璃磚厚度為d＝eq\r(3)cm，MN＝b＝2cm.根據(jù)以上信息，求該玻璃磚的折射率n.(2)為測(cè)量該激光的波長(zhǎng)，將激光垂直射向間距為d的雙縫(每個(gè)縫的寬度很窄，寬度可忽略)，在雙縫后面距離為L(zhǎng)處的光屏上可以觀察到干涉條紋．現(xiàn)使測(cè)量頭的分劃板中心刻線與條紋的中心對(duì)齊，經(jīng)測(cè)量得出5條亮條紋之間的距離為a，求該激光的波長(zhǎng)．解析：(1)如圖所示，設(shè)折射角所對(duì)的邊的長(zhǎng)度為x，激光入射角i＝90°－30°＝60°，由幾何關(guān)系知si