高考物理一轮复习 课时分层集训41 光的波动性 电磁波 相对论 新人教版

课时分层集训(四十一) 光的波动性电磁波相对论
(限时：40分钟)
光的干涉、衍射和偏振
1．关于光的干涉，下列说法中正确的是( )
A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的
B．在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
E．频率不同的光不可能叠加
ABC[在双缝干涉现象中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，入射光的波长越长，相邻两个明条纹的间距越大；两列波产生干涉时，频率必须相同，任何两列光波都能叠加．]
2．下列说法中正确的是( )
A．人耳能听见的声波比超声波更易发生明显衍射
B．离开地球的高速火箭里的人认为地球上时钟变快
C．无论什么波，只要振幅足够大就可以产生明显的衍射现象
D．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色的条纹，这是光的衍射现象
E．光纤通信的工作原理是全反射，光纤通信具有容量大、抗干扰性强等优点
ADE[波的波长越大，越容易发生衍射现象，声波传播速度一定，频率低于超声波，由波速、波长和频率关系v＝λf可知，声波波长较大，较容易发生衍射，A项正确，C项错误；由相对论效应可知，在高速火箭里的人认为地球上时钟变慢，B项错误；
通过单个窄缝观察日光灯时看到彩色条纹为单缝衍射现象，D项正确，由光纤通信的特点易知E项正确．]
3．下列说法正确的是( )
【导学号：84370538】A．在不同的惯性参考系中，物理定律的数学形式是不同的
B．真空中的光速在不同惯性参考系中都是不同的
C．一条沿自身长度方向高速运动的杆，其长度与杆静止时的长度不同
D．一条沿垂直于自身长度方向高速运动的杆，其长度与杆静止时的长度相同
E．在地面上的观测者看来，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度变短
CDE[根据相对论的两个基本假设可知，在一切惯性参考系中物理定律的数学形式完全相同，所以A错误；根据狭义相对论的光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；根据狭义相对论的相对性原理，一条沿自身长
度方向高速运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故C 正确；根据狭义相对论的相对性原理，一条沿垂直于自身长度方向高速运动的杆，其长度与杆静止时的长度相同，故D 正确；按照狭义相对论的“尺缩效应”，接近光速飞行的飞船沿速度方向的长度总比静止时的短，故E 正确．]
4．下列说法中正确的是( )
A ．医院中用于体检的
B 超利用了电磁波的反射原理
B ．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大
C ．电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输，但光缆传递的信息量最大
D ．发射电磁波的振荡电路必须有足够高的频率，并采用开放电路
E ．电磁波具有偏振现象
CDE [医院中用于体检的B 超利用了超声波的反射原理，A 错误；在干涉图样中，振动加强、减弱区域的质点的位移随时间发生变化，B 错误；电磁波既可以无线传播，也可以通过电缆、光缆进行有线传播，电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，而光的频率比无线电波高，所以光缆传递的信息量最大，C 正确；由电磁波的发射条件可知，D 正确；只有横波有偏振现象，电磁波是横波，故电磁波具有偏振现象，则E 正确．]
下列说法正确的是( )
A ．摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
B ．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C ．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
D ．地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些
E ．光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度
BDE [摆钟偏快，说明周期偏小，要让周期变大，则可将摆长调长进行校准，选项A 错误；根据多普勒效应，火车向我们驶来的时候，听到的频率高于声源发出的频率，选项B 正确；加偏振片的目的是减弱橱窗玻璃的反射光，选项C 错误；对一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到火箭沿着速度方向的长度比火箭上的人观察到的短一些，选项D 正确；光从水中射入玻璃中，发现光线偏向法线，则玻璃的折射率大，根据公式v ＝c n
可知，光在玻璃中传播速度一定小于在水中的传播速度，选项E 正确．]
用双缝干涉测光的波长
5．(2017·宁德模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件如图14­4­8所示．
图14­4­8
(1)图中②③④光学元件分别是( )
A ．滤光片、单缝、双缝
B ．单缝、双缝、滤光片
C ．双缝、滤光片、单缝
D ．单缝、滤光片、双缝
(2)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是( )
A ．将红色滤光片改为绿色滤光片
B ．增大双缝之间的距离
C ．减小④和⑥之间的距离
D ．增大④和⑥之间的距离
[解析](1)在该装置中，用双缝干涉测定光的波长，由于灯泡发出的光是复色光，需要分离出某种单色光，因此，灯泡前面应该放置滤光片将某种单色光分离出，分离出的单色光经过单缝变成单色线光源，然后再经过双缝变成振动步调完全一致的单色相干光，到达光屏上形成干涉条纹．按正确的放置位置，选项A 正确．
(2)根据双缝干涉条纹间距公式Δx ＝l d
λ可知，影响条纹宽度的因素有双缝到光屏的距离l ，双缝间距离d 以及干涉光的波长λ，要增大亮纹间距需要增加双缝到光屏的距离l ，选项C 错误，选项D 正确；若增大双缝之间的距离，亮纹间距会减小，选项B 错误；若将红色滤光片改为绿色滤光片，干涉光的波长变短，亮纹间距变小，选项A 错误．
[答案](1)A (2)D
6．(2015·全国Ⅰ卷节选)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1________Δx 2(选填“>”“＝”或“<”)．若实验中红光的波长为630 nm ，双缝与屏幕的距离为1.00 m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm ，则双缝之间的距离为________mm.
[解析] 由于红光波长比绿光长，由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝L d λ可知，红光的干涉条纹间距大，所以Δx 1> Δx 2.由Δx ＝L d
λ，解得d ＝0.300 mm.
[答案] > 0.300
7．以下说法中不正确的有( )
A ．做简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度
B ．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
C ．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
D ．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波
E ．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场
(2)如图14­4­9所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1、S 2距离之差为2.1×10－6 m ，分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点是亮条纹还是暗条纹？
图14­4­9
①已知A 光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7
m ；
②已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7 m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°.
【导学号：84370540】
[解析](1)(1)做简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度，但速度方向可能相反，选项A 错误；横波传播过程中，质点并不迁移，只是传播振动的形式和能量，选项B 错误；一束光由介质斜射向空气，可能只发生全反射，选项C 正确；能够发生衍射和干涉现象是波的特性，选项D 正确；只有变化的电场周围存在磁场，变化的磁场周围存在电场，选项E 错误．
(2)①设单色光A 在空气和介质中的波长分别为λ1、λ2，
根据n ＝λ1λ2
可得λ1＝n ·λ2＝6×10－7 m 由题意可知，S 1、S 2到P 点的光的路程差
Δx ＝2.1×10－6 m
则N 1＝Δx λ1＝72＝3.5倍，故P 点为暗条纹．
②根据临界角与折射率的关系
sin C ＝1n 得n ＝1sin 37°＝53
由此可知，B 光在空气中的波长λ3为 λ3＝n λ介＝53
×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7 m. 所以N 2＝Δx λ3
＝4，可见，用B 光作光源，P 点为亮条纹． [答案](1)ABE (2)①暗条纹 ②亮条纹。