2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 基礎(chǔ)課4 光的干涉、衍射和偏振 電磁波與相對論訓(xùn)練（含解析）教科版選修3-4.doc

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基礎(chǔ)課4　光的干涉、衍射和偏振 電磁波與相對論 一、選擇題(以下每小題均為多項選擇題) 1．(2016廣州模擬)如圖1所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是 (　　) 圖1 A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前后波紋間距離相等 C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象 E．擋板前后波紋間距離不等 解析　發(fā)生明顯衍射的條件是孔或障礙物的尺寸小于或接近于波長，因此選項A正確；發(fā)生衍射后不改變機械波的性質(zhì)，如波長、頻率、周期等均不改變，故選項B正確，E錯誤；若孔AB擴大，可能會由于孔的直徑大于波長而不能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，選項C正確；能否發(fā)生明顯衍射，取決于孔的大小和波長之間關(guān)系，波源頻率增大，波長變小，不能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象，選項D錯誤。 答案　ABC 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．(2017沈陽質(zhì)量監(jiān)測)關(guān)于光現(xiàn)象及其應(yīng)用，下列說法正確的有(　　) A．白光只有通過三棱鏡的折射，才能產(chǎn)生光的色散現(xiàn)象 B．光經(jīng)過大頭針尖兒時，大頭針尖兒邊緣輪廓會模糊不清，這是光的衍射現(xiàn)象 C．光導(dǎo)纖維利用全反射的原理，其內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率 D．拍攝玻璃櫥窗中的物品時，為消除玻璃表面反射光的干擾，需要在照相機鏡頭前加裝偏振片，該裝置利用的是薄膜干涉原理 E．利用光的干涉現(xiàn)象可以檢查平面的平整度 答案　BCE 4．下列說法正確的有(　　) A．某種光學(xué)介質(zhì)對另一種光學(xué)介質(zhì)的相對折射率可能小于1 B．英國物理學(xué)家托馬斯楊發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象 C．激光和自然光都是偏振光 D．麥克斯韋用實驗證明了光是一種電磁波 E．愛因斯坦認(rèn)為真空中光速在不同慣性系中相同 解析　激光的偏振方向一定，是偏振光，而自然光包含著垂直傳播方向上沿一切方向振動的光，C錯；麥克斯韋只是從理論上提出光是一種電磁波，D錯。 答案　ABE 5．(2016江西六校模擬)下列說法中正確的是(　　) A．水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是光的干涉造成的 B．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，變化的電場周圍一定可以產(chǎn)生變化的磁場 C．狹義相對論認(rèn)為，物體運動時的質(zhì)量會隨著物體運動速度的增大而增加 D．在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實驗中，為減小實驗誤差，測量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過平衡位置處開始計時 E．沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的衍射引起的 解析　油膜在陽光照射下，膜的兩表面反射，出現(xiàn)相同頻率的光，從而進(jìn)行疊加，導(dǎo)致呈現(xiàn)彩色，這是由光的干涉造成的，選項A正確；根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，變化的電場周圍一定可以產(chǎn)生磁場，但不一定是變化的磁場，選項B錯誤；狹義相對論認(rèn)為，物體運動時的質(zhì)量會隨著物體運動速度的增大而增加，選項C正確；測量單擺周期的實驗中，小球經(jīng)過平衡位置時的速度最大，所以測量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過平衡位置處開始計時，選項D正確；沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的折射引起的，選項E錯誤。 答案　ACD 6．下列有關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的說法中正確的是(　　) A．用光導(dǎo)纖維束傳送信息是光的衍射的應(yīng)用 B．太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜是光的干涉現(xiàn)象 C．在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時的景物，可使景象更清晰 D．經(jīng)過同一雙縫所得干涉條紋，紅光條紋寬度大于綠光條紋寬度 E．激光測距是應(yīng)用了激光平行性好的特點 解析　用光導(dǎo)纖維束傳送信息是光的全反射的應(yīng)用，A錯誤；太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜是光的色散現(xiàn)象，是光的折射的結(jié)果，B錯誤；在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時的景物，可減弱反射光，從而使景象更清晰，C正確；紅光的波長比綠光的波長長，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝λ可知，經(jīng)過同一雙縫所得干涉條紋，紅光條紋寬度大于綠光條紋寬度，D正確；激光的平行性好，常用來精確測距，E正確。 答案　CDE 7．下列關(guān)于波的現(xiàn)象和規(guī)律的說法中正確的是(　　) A．機械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象 B．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象 C．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波 D．波速公式v＝λf說明波速只與波長、頻率有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān) E．“彩超”可以測血流速度，利用的是超聲波的多普勒效應(yīng) 解析　 機械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，選項A正確；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項B錯誤；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，選項C正確；波速公式v＝λf是波速的計算式，但波速只與介質(zhì)有關(guān)，與波長、頻率無關(guān)，選項D錯誤；“彩超”可以測血流速度，利用的是超聲波的多普勒效應(yīng)，選項E正確。 答案　ACE 8．(2017湖北荊門調(diào)研)下列說法中正確的是(　　) A．做簡諧運動的物體，其振動能量與振動的頻率有關(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．在同一種介質(zhì)中，不同頻率的機械波的傳播速度不同 E．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來進(jìn)行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點 解析　做簡諧運動的物體，其振動能量與振幅有關(guān)，與振動的頻率無關(guān)，選項A錯誤；機械波的傳播速度由介質(zhì)決定，在同一種介質(zhì)中，不同頻率的機械波的傳播速度相同，選項D錯誤。 答案　BCE 9．(2017寧夏大學(xué)附屬中學(xué)期中)下列說法正確的是(　　) A．?dāng)[鐘偏快時可縮短擺長進(jìn)行校準(zhǔn) B．火車鳴笛向我們駛來時，我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率高 C．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度 D．地面附近有一高速水平飛過的火箭，地面上的人觀察到的火箭長度要比火箭上的人觀察到的短一些 E．光從水中射入玻璃中，發(fā)現(xiàn)光線偏向法線，則光在玻璃中傳播速度一定小于在水中的傳播速度 解析　擺鐘偏快，說明周期偏小，要讓周期變大，則可將擺長調(diào)長進(jìn)行校準(zhǔn)，選項A錯誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車向我們駛來的時候，聽到的頻率高于聲源發(fā)出的頻率，選項B正確；加偏振片的目的是減弱櫥窗玻璃的反射光，選項C錯誤；對一高速水平飛過的火箭，地面上的人觀察到火箭沿著速度方向的長度比火箭上的人觀察到的短一些，選項D正確；光從水中射入玻璃中，發(fā)現(xiàn)光線偏向法線，則玻璃的折射率大，根據(jù)公式v＝可知，光在玻璃中傳播速度一定小于在水中的傳播速度，選項E正確。 答案　BDE 10．(2017安陽模擬)下列五幅圖分別對應(yīng)五種說法，其中正確的是 (　　) A．圖A中，若勻速拉動木板的速度較大，則由圖像測得簡諧運動的周期較大 B．由圖B可知，系統(tǒng)的固有頻率為f0 C．圖C中頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，這種現(xiàn)象叫作波的干涉 D．圖D中泊松亮斑是小孔衍射形成的圖樣 E．圖E中若簡諧波的波速為200 m/s，從圖示時刻開始，質(zhì)點a經(jīng)0.01 s通過的路程為0.4 m 解析　演示簡諧運動的圖像實驗中，若勻速拉動木板的速度較大，會導(dǎo)致圖像的橫坐標(biāo)變大，但對應(yīng)的時間仍不變，簡諧運動的周期與單擺的固有周期相同，選項A錯誤；由圖B可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率f跟固有頻率f0相同時，才出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振幅才最大，距固有頻率f0相差越大，振幅越小，選項B正確；頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，選項C正確；泊松亮斑是光繞過圓形擋板后衍射形成的圖樣，選項D錯誤；由圖E可知，該波的波長是4 m，則周期T＝＝ s＝0.02 s，從圖示時刻開始，質(zhì)點a經(jīng)0.01 s，即半個周期，a恰好到達(dá)負(fù)的最大位移處，通過的路程為0.4 m，選項E正確。 答案　BCE 二、非選擇題 11．(2017日照模擬)光傳感器可用來測量光屏上的光強分布。如圖2甲所示為某同學(xué)利用單縫做的一個光學(xué)實驗，圖乙為該同學(xué)使用光傳感器對該實驗所采集到的光屏上的光強分布圖像，則該同學(xué)所做的實驗是光的__________(選填“干涉’或“衍射”)實驗；根據(jù)圖乙可以看出，光屏上中央亮條紋的光強分布特點是_______________________________________________________________。 圖2 解析　由圖乙可知，條紋中間亮、兩邊窄，是衍射條紋；根據(jù)光的衍射原理，則光屏上中央亮條紋的光強分布特點是中間強兩邊弱。 答案　衍射 　中間強兩邊弱 12．某同學(xué)用圖3甲所示的實驗裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗，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。如果實驗所用雙縫之間的距離d＝0.20 mm，雙縫到屏的距離l＝60 cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出光的波長λ＝__________nm(保留1位小數(shù))。 圖3 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＝8 mm＋190.05 mm＝8.95 mm。由Δx＝λ，Δx＝，x1＝20.05 mm＝0.10 mm，代入數(shù)據(jù)解得λ＝590.0 nm。 答案　8.95　590.0 13．(1)楊氏干涉實驗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4所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”、“B”或“C”)點會出現(xiàn)暗條紋。 圖4 (2)在上述楊氏干涉實驗中，若單色光的波長λ＝5.8910－7 m，雙縫間的距離d＝1 mm，雙縫到屏的距離l＝2 m。求第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距。 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點會出現(xiàn)暗紋。 (2)相鄰的亮條紋的中心間距 Δx＝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＝ 代入數(shù)據(jù)得L＝1.17810－2 m 答案　(1)頻率　C　(2)1.17810－2 m