2019-2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時集訓(xùn)40光的波動性電磁波相對論含解析新人教版

PAGE課后限時集訓(xùn)(四十)光的波動性電磁波相對論(建議用時：40分鐘)[基礎(chǔ)對點(diǎn)練]題組一：光的干涉、衍射和偏振1．(多選)關(guān)于波的干涉和衍射，下列說法正確的是()A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．兩列波發(fā)生干涉時，振動加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移一定始終最大C．聲波容易發(fā)生衍射是因?yàn)槁暡ǖ牟ㄩL較長D．觀察薄膜干涉時，應(yīng)該在入射光的同一側(cè)E．醫(yī)院中用于體檢的“B超”利用了超聲波的衍射原理ACD[衍射是一切波特有的現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；兩列波發(fā)生干涉時，振動加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，不是位移始終最大，選項(xiàng)B錯誤；聲波容易發(fā)生衍射是因?yàn)槁暡ǖ牟ㄩL較長，選項(xiàng)C正確；薄膜干涉是兩列頻率相同的反射光在薄膜上出現(xiàn)的現(xiàn)象，因此應(yīng)在入射光的同一側(cè)觀察，選項(xiàng)D正確；醫(yī)院中用于體檢的“B超”利用了超聲波的反射原理，選項(xiàng)E錯誤。]2．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象中能反映光的偏振特性的是()A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景像更清晰D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋E．陽光在水面的反射光是自然光ABC[在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，選項(xiàng)A、B反映了光的偏振特性；選項(xiàng)C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用；選項(xiàng)D是光的衍射現(xiàn)象，D項(xiàng)錯誤；陽光在水面的反射光是偏振光，故選項(xiàng)E錯誤。]3．(多選)如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是()甲乙A．干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B．干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓腄．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓腅．若使用半徑小一些的凸薄透鏡，則干涉條紋的間距要變大ACE[由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面，故A正確，B錯誤。由于凸透鏡的下表面是圓弧面，所以形成的薄膜厚度不是均勻變化的，形成不等間距的干涉條紋，故C正確，D錯誤。若使用半徑小一些的凸薄透鏡，則空氣薄膜上的厚度變化更快，則形成的干涉條紋的間距要變大，故E正確。]題組二：電磁波、相對論4．(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是()A．X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變B．γ射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高C．紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D．在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線E．在電磁波譜中，無線電波一般可用于通信ABE[紫外線比紫光的波長短，更不容易發(fā)生干涉和衍射，選項(xiàng)C錯誤；在電磁波譜中，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是無線電波，選項(xiàng)D錯誤。]5．(多選)(2019·長春質(zhì)檢)下列說法正確的是()A．相對論與量子力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)理論B．真空中的光速在任何慣性參考系中都是相同的C．狹義相對論只適用于慣性參考系D．肥皂泡呈現(xiàn)的彩色是光的干涉現(xiàn)象，露珠呈現(xiàn)的彩色是光的色散現(xiàn)象，通過狹縫看太陽光呈現(xiàn)的彩色是光的衍射現(xiàn)象E．光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理BCD[相對論并不否定經(jīng)典力學(xué)，它是在一定條件下的特殊情形，故選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)光速不變原理，真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，故選項(xiàng)B正確；根據(jù)狹義相對論的基本假設(shè)可知，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光現(xiàn)象的成因知，選項(xiàng)D正確；全息照相不是利用全反射，而是和光的干涉有關(guān)，選項(xiàng)E錯誤。]6．(多選)(2019·衡水模擬)關(guān)于機(jī)械波、電磁波和相對論的下列說法正確的是()A．機(jī)械波和電磁波在介質(zhì)中的傳播速度僅由介質(zhì)決定B．假設(shè)火車以接近光速的速度通過站臺，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變矮了C．簡諧機(jī)械波傳播時單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點(diǎn)的完全波的個數(shù)就是這列波的頻率D．用光導(dǎo)纖維束傳播圖象信息利用了光的全反射E．在真空中傳播的兩列電磁波，頻率大的波長短CDE[機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)決定，與波的頻率無關(guān)，電磁波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)和波的頻率均有關(guān)，選項(xiàng)A錯誤；火車以接近光速的速度通過站臺時，站臺上的旅客觀察到車上的乘客變瘦了，而不是變矮，選項(xiàng)B錯誤；簡諧波的振動周期與傳播周期相同，故單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點(diǎn)的完全波的個數(shù)就是這列簡諧波的頻率，選項(xiàng)C正確；光導(dǎo)纖維束是用全反射來傳輸圖象信息的，選項(xiàng)D正確；在真空中傳播的兩列電磁波，傳播速度相同，由v＝eq\f(λ,T)＝λf知，頻率越大，波長越短，選項(xiàng)E正確。]題組三：用雙縫干涉測光的波長7．某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)，他用帶有游標(biāo)尺的測量頭(如圖乙所示)測量相鄰兩條亮條紋間的距離Δx。轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)如圖丙所示，再轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丁所示，則圖丁的示數(shù)x2＝________mm。如果實(shí)驗(yàn)所用雙縫之間的距離d＝0.20mm，雙縫到屏的距離l＝60cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出光的波長λ＝________nm(結(jié)果保留1位小數(shù))。甲乙丙丁解析：由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則以及干涉條紋與波長的關(guān)系分析求解。x2＝8mm＋19×0.05mm＝8.95mm。由Δx＝eq\f(l,d)λ，Δx＝eq\f(x2－x1,5)，x1＝2×0.05mm＝0.10mm，代入數(shù)據(jù)解得λ＝590.0nm。答案：8.95590.08．(1)如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。對于某種單色光，為增加相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離，可采取________或________的方法。(2)如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成，這時可以去掉的部件是________(填數(shù)字代號)。(3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋的中央，手輪的讀數(shù)如圖甲所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮條紋的中央，手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是________mm。甲乙(4)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則待測光的波長是________m(取三位有效數(shù)字)。解析：(1)由實(shí)驗(yàn)原理可知②③④分別是濾光片、單縫、雙縫。由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要增加相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離，可采取的辦法有：①增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)；②減小雙縫之間的距離。(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。(3)甲圖讀數(shù)是0.045mm，乙圖讀數(shù)是14.535mm，它們的差值是14.490mm，中間跨越了10－1＝9個亮條紋間距，所以相鄰兩亮條紋間距是Δx＝eq\f(14.490,9)mm＝1.610mm。(4)光的波長：λ＝eq\f(Δx·d,l)＝5.37×10－7m。答案：(1)濾光片單縫雙縫增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)減小雙縫之間的距離(2)②③(3)1.610(4)5.37×10－7[考點(diǎn)綜合練]9．(多選)如圖所示是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A．在同種均勻介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B．在真空中a、b兩光傳播速度相同C．從真空射入同種介質(zhì)發(fā)生全反射時，a光全反射臨界角小D．從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時，a光全反射臨界角小E．在相同的條件下，b光比a光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象BDE[根據(jù)題圖可知，b光的干涉條紋間距大于a光的干涉條紋間距。由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，b光的波長比a光的大。由λ＝eq\f(c,f)可知，b光的頻率比a光的小，則在同種介質(zhì)中，b光的折射率小于a光，根據(jù)n＝eq\f(c,v)可知，在介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的小，選項(xiàng)A錯誤；在真空中a、b兩光傳播速度相同，均為光速，選項(xiàng)B正確；從真空射入同種介質(zhì)不會發(fā)生全反射，選項(xiàng)C錯誤；由介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射的臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)可知，a光折射率較大，從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光全反射臨界角小，選項(xiàng)D正確；由于b光的波長比a光的大，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，在相同的條件下，b光比a光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)E正確。]10．(多選)半圓形玻璃磚橫截面如圖所示，AB為直徑，O點(diǎn)為圓心。在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣垂直于AB射入玻璃磚，兩入射點(diǎn)到O的距離相等。兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示，則a、b兩束光()A．在同種均勻介質(zhì)中傳播，a光的傳播速度較大B．以相同的入射角從空氣斜射入水中，b光的折射角大C．在真空中，a光的波長小于b光波長D．讓a光向A端逐漸平移，將發(fā)生全反射E．分別通過同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距大ADE[由題圖可知，b光發(fā)生了全反射，a光沒有發(fā)生全反射，即a光發(fā)生全反射的臨界角Ca大于b光發(fā)生全反射的臨界角Cb，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，知a光的折射率小，即na＜nb，根據(jù)n＝eq\f(c,v)，知va＞vb，選項(xiàng)A正確；根據(jù)n＝eq\f(sini,sinr)，當(dāng)i相等時，ra＞rb，選項(xiàng)B錯誤；由va＞vb知其頻率關(guān)系；fa＜fb，在真空中，由c＝λf得，波長關(guān)系λa＞λb，選項(xiàng)C錯誤；a光束向A端平移，射到圓面的入射角增大到大于臨界角，發(fā)生全反射，故選項(xiàng)D正確；根據(jù)條紋間距離公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，用a光時條紋間距大，選項(xiàng)E正確。]11．(多選)(2019·洛陽模擬)如圖所示，光源S從水下向真空發(fā)射一束由紅光和藍(lán)光組成的復(fù)色光，在A點(diǎn)該復(fù)色光分成a、b兩束，則下列說法正確的是()A．b光是藍(lán)光B．射出水面前a光的傳播速度較大，射出水面后a、b光傳播速度相同C．逐漸增大入射角，a光最先發(fā)生全反射D．b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象E．a(chǎn)、b兩束光在任何情況下都不可以產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象ABE[根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，結(jié)合光路圖可知，b光折射率較大，b光是藍(lán)光，選項(xiàng)A正確；a光是紅光，折射率較小，由n＝eq\f(c,v)知，射出水面前a光的傳播速度較大，射出水面后a、b光傳播速度相同，均為光速c，選項(xiàng)B正確；由n＝eq\f(1,sinC)可知，b光的全反射臨界角較小，故逐漸增大入射角，b光最先發(fā)生全反射，選項(xiàng)C錯誤；a光波長比b光波長長，故a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯誤；產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是兩束光頻率相同，故知a、b兩束光在任何情況下都不可能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)E正確。]12．(1)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波，一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個光源，它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件，則兩列光的________相同。如圖所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)會出現(xiàn)暗條紋。(2)在上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光的波長λ＝5.89×10－7m，雙縫間的距離d＝1mm，雙縫到屏的距離l＝2m解析：(1)要形成光的干涉，兩列光的頻率應(yīng)該相同，在題圖所示的干涉區(qū)域放置光屏，波峰與波谷相遇的C點(diǎn)會出現(xiàn)暗條紋。(2)相鄰的亮條紋的中心間距Δx＝eq\f(l,d)λ由題意知，亮條紋的數(shù)目n＝10則第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距L＝eq\f(nlλ,d)代入數(shù)據(jù)得L＝1.178×10－2m答案：(1)頻率C(2)1.178×10－213．激光已經(jīng)深入到我們生活的各個方面。某物理小組利用激光束測量玻璃對激光的折射率和利用雙縫干涉測量激光的波長。(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)一小光斑。放入一塊平行于水平面的長方體玻璃磚，激光光斑移至水平光屏上的N點(diǎn)。測得玻璃磚厚度為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)為測量該激光的波長，將激光垂直射向間距為d的雙縫(每個縫的寬度很窄，寬度可忽略)，在雙縫后面距離為L處的光屏上可以觀察到干涉條紋?，F(xiàn)使測量頭的分劃板中心刻線與條紋的中心對齊，經(jīng)測量得