2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第4講 光的波動性 電磁波和相對論（實驗：用雙縫干涉測光的波長）練習(xí) 魯科版.doc

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第4講 光的波動性 電磁波和相對論（實驗：用雙縫干涉測光的波長） [課時作業(yè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單獨成冊　方便使用 一、選擇題 1．在狹義相對論中，下列說法正確的是(　　) A．所有慣性系中基本規(guī)律都是等價的 B．在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關(guān) C．在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向傳播速度不相同 D．質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果不隨物體與觀察者的相對狀態(tài)的改變而改變 E．時間與物體的運動狀態(tài)有關(guān) 解析：根據(jù)相對論的觀點：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的；且在一切慣性系中，光在真空中的傳播速度都相等；質(zhì)量、長度、時間的測量結(jié)果會隨物體與觀察者的相對狀態(tài)的改變而改變，故選項A、B正確，C、D錯誤．在狹義相對論中，時間與物體的運動狀態(tài)有關(guān)，E正確． 答案：ABE 2．在五彩繽紛的大自然中，我們常常會見到一些彩色光的現(xiàn)象，下列現(xiàn)象中屬于光的干涉的是(　　) A．灑水車噴出的水珠在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象 B．小孩兒吹出的肥皂泡在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象 C．雨后天晴馬路上油膜在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象 D．用游標(biāo)卡尺兩測量爪的狹縫觀察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象 E．實驗室用雙縫實驗得到的彩色條紋 解析：A屬于光的色散現(xiàn)象；B、C屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象；D屬于光的單縫衍射現(xiàn)象；E屬于光的雙縫干涉現(xiàn)象． 答案：BCE 3．關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象，說法正確的是(　　) A．水中藍光的傳播速度比紅光快 B．光從空氣射入玻璃時不可能發(fā)生全反射 C．在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要深 D．分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用紅光時得到的條紋間距更寬 E．偏振現(xiàn)象說明光是縱波 解析：在介質(zhì)中，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫各色光隨著頻率的增大，其折射率也增大，根據(jù)v＝知，水中藍光的傳播速度比紅光慢，選項A錯誤；光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，才可能發(fā)生全反射，光從空氣射入玻璃時，不會發(fā)生全反射，選項B正確；在岸邊觀察水中的魚，視深h′＝，故視深h′小于魚的實際深度h，選項C正確；藍光比紅光的波長短，由干涉條紋寬度Δx＝λ知，用紅光時得到的條紋間距比藍光的寬，選項D正確．偏振現(xiàn)象說明光是橫波，選項E錯誤． 答案：BCD 4.如圖所示，a、b兩束光以不同的入射角由介質(zhì)射向空氣，結(jié)果折射角相同，下列說法正確的是(　　) A．b在該介質(zhì)中的折射率比a小 B．若用b做單縫衍射實驗，要比用a做中央亮條紋更寬 C．用a更易觀測到泊松亮斑 D．做雙縫干涉實驗時，用a光比用b光兩相鄰亮條紋中心的距離更大 E．b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 解析：設(shè)折射角為θ1，入射角為θ2，由題設(shè)條件知，θ1a＝θ1b，θ2a<θ2b，由n＝，知na>nb，A正確；因為na>nb，所以λa<λb，又Δx＝λ，故Δxa<Δxb，B正確，D錯誤；b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，更容易觀測到泊松亮斑，C錯誤，E正確． 答案：ABE 5．下列說法中正確的是(　　) A．做簡諧運動的物體，其振動能量與振幅無關(guān) B．全息照相的拍攝利用了光的干涉原理 C．真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源和觀察者的運動無關(guān) D．醫(yī)學(xué)上用激光作“光刀”來進行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點 E．機械波和電磁波都可以在真空中傳播 解析：做簡諧運動的物體的振幅由振動能量決定，所以A項錯．全息照相利用了光的干涉原理，B項正確．根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的光速不變原理，可知C項正確．因為激光具有亮度高、能量大的特點，醫(yī)學(xué)上用其作“光刀”來進行手術(shù)，所以D項正確．因為機械波傳播時需要介質(zhì)，所以它不能在真空中傳播，E項錯誤． 答案：BCD 6．(2018河南百校聯(lián)盟聯(lián)考)下列說法正確的是(　　) A．在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長越短 B．讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大 C．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 D．要確定雷達和目標(biāo)的距離，需要直接測出電磁波從發(fā)射到被目標(biāo)接收的時間 E．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片，以減弱玻璃反射光的影響 解析：在真空中傳播的不同頻率的電磁波，傳播速度均為c，由c＝λf可知，頻率越大，波長越短，選項A正確；讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，因綠光的波長大，因此綠光形成的干涉條紋間距較大，選項B正確；全息照相不是利用光的全反射原理，用的是光的干涉原理，選項C錯誤；雷達利用了電磁波的反射原理，雷達和目標(biāo)的距離s＝cΔt，需直接測出的是電磁波從發(fā)射到接收到反射回來電磁波的時間間隔Δt，選項D錯誤；加偏振片的作用是減弱玻璃反射光的影響，選項E正確． 答案：ABE 7.我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標(biāo)志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑．米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1～10 m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的是(　　) A．米波的頻率比厘米波頻率高 B．和機械波一樣須靠介質(zhì)傳播 C．同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象 D．不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 解析：無線電波與光波均為電磁波，均能發(fā)生反射、干涉、衍射現(xiàn)象，故C對，D錯．無線電波的傳播不需要介質(zhì)，故B錯．由c＝λf可知，頻率與波長成反比，故A錯． 答案：C 8．一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是(　　) A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m B．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 m C．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于c D．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c 解析：飛船上的觀察者相對飛船靜止，則他測得的是飛船的靜止長度，即為30 m，A項錯誤；地球上的觀測者看到飛船是運動的，根據(jù)長度的相對性得他看到飛船長度比靜止時的長度小，B項正確；根據(jù)光速不變原理得飛船上的觀測者和地球上的觀測者，觀測到的光信號速度均為c，C、D項錯誤． 答案：B 9．(2018河北衡水二中模擬)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．在受迫振動中，驅(qū)動力的頻率不一定等于物體的固有頻率 C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，要在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度 D．宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過地球時，地球上的人觀察到飛船上的時鐘變快 E．液晶顯示器應(yīng)用光的偏振制成 解析：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A正確；在受迫振動中，驅(qū)動力的頻率不一定等于物體的固有頻率，只是在驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時會發(fā)生共振現(xiàn)象，選項B正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，要在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光的強度，選項C錯誤；宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過地球時，根據(jù)時間的相對論，知時間間隔變長，地球上的人觀察到飛船上的時鐘變慢，故D錯誤；液晶顯示器應(yīng)用光的偏振制成，選項E正確． 答案：ABE 10．下列說法中正確的是(　　) A．若兩列機械橫波相遇，在相遇區(qū)一定會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象 B．機械波在傳播過程中，沿傳播方向上，在任何相等時間內(nèi)傳播相同的距離 C．光波在介質(zhì)中傳播的速度與光的頻率有關(guān) D．狹義相對論認為：一切物理規(guī)律在不同的慣性參考系中都是相同的 E．紫光的雙縫干涉條紋間距可能大于紅光雙縫干涉條紋間距 解析：兩列頻率相同、相位差恒定的機械波相遇才會發(fā)生穩(wěn)定干涉，A錯誤；只有在同一種均勻介質(zhì)中，波才勻速傳播，傳播過程中，如果介質(zhì)不均勻或介質(zhì)發(fā)生改變，波速都要變化，B錯誤；光波在介質(zhì)中傳播的速度與光的頻率有關(guān)，C正確；根據(jù)狹義相對論的內(nèi)容可知D正確；在同一均勻介質(zhì)中，紫光的波長小于紅光的波長，若應(yīng)用同一實驗裝置，則紫光的雙縫干涉條紋間距小于紅光的雙縫干涉條紋間距，但如果在不同介質(zhì)中，或用不同的實驗裝置進行實驗，則有可能會出現(xiàn)紫光的雙縫干涉條紋間距大于紅光的雙縫干涉條紋間距的情況，E正確． 答案：CDE 11．在以下各種說法中，正確的是(　　) A．機械波和電磁波本質(zhì)上不相同，但它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 B．橫波在傳播過程中，相鄰的波峰相繼通過同一質(zhì)點所用的時間為一個周期 C．變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場；變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 D．相對論認為：真空中的光速大小在不同慣性參考系中都是相同的 E．如果測量到來自遙遠星球上某些元素發(fā)出的光波波長比地球上這些元素靜止時發(fā)光的波長長，這說明該星球正在遠離我們而去 解析：反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象是波的特性，A正確．波動周期等于質(zhì)點的振動周期，B正確．均勻變化的電(磁)場產(chǎn)生恒定的磁(電)場，C錯．由相對論可知，D正確．在強引力場中時間變慢，光的頻率變小，波長變長，不能說明星球正遠離我們，所以E錯． 答案：ABD 二、非選擇題 12.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋 中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)為______mm，求得相鄰亮紋的間距 Δx＝__________mm；已知雙縫間距d＝2.010－4m，測得雙縫到屏的距離l＝0.700 m，由計算公式λ＝____________，求得所測紅光的波長為__________mm. 解析：題圖甲中螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2 mm，可動刻度讀數(shù)為0.01 32.0 mm＝0.320 mm，所以最終讀數(shù)為2.320 mm；圖乙中螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為13.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0137.0 mm＝0.370 mm，所以最終讀數(shù)為13.870 mm，故Δx＝ mm＝2.310 mm.由Δx＝λ可得λ＝Δx，解得λ＝2.31010－3 m＝6.610－7 m＝6.610－4 mm. 答案：13.870　2.310　Δx　6.610－4 13．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標(biāo)，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量．偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關(guān)，將α的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了．如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉(zhuǎn)動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間． (1)偏振片A的作用是______________________________________________． (2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種________． (3)以下說法中正確的是________． A．到達O處光的強度會明顯減弱 B．到達O處光的強度不會明顯減弱 C．將偏振片B轉(zhuǎn)動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片B轉(zhuǎn)過的角度等于α D．將偏振片A轉(zhuǎn)動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片A轉(zhuǎn)過的角度等于α 解析：(1)自然光源發(fā)出的光不是偏振光，但當(dāng)自然光經(jīng)過偏振片后就變成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光． (2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波． (3)因為A、B的透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時，自然光通過偏振片A后變成偏振光，通過B后到O.當(dāng)在A、B間加上糖溶液時，由于糖溶液的旋光作用，使通過A的偏振光的振動方向轉(zhuǎn)動了一定角度，使通過B到達O的光的強度不是最大，但當(dāng)B轉(zhuǎn)過一個角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時，O處光強又為最強，故B的旋轉(zhuǎn)角度即為糖溶液的旋光度．若偏振片B不動而將A旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致，則A轉(zhuǎn)過的角度也為α，故選項A、C、D正確． 答案：(1)把自然光變成偏振光　(2)橫波　(3)ACD