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(duì)論訓(xùn)練（含解析）教科版選修3-4

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1、基礎(chǔ)課4　光的干涉、衍射和偏振 電磁波與相對(duì)論 一、選擇題(以下每小題均為多項(xiàng)選擇題) 1．(2016·廣州模擬)如圖1所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)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(gè)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(shí)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(kuò)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

2、件是孔或障礙物的尺寸小于或接近于波長，因此選項(xiàng)A正確；發(fā)生衍射后不改變機(jī)械波的性質(zhì)，如波長、頻率、周期等均不改變，故選項(xiàng)B正確，E錯(cuò)誤；若孔AB擴(kuò)大，可能會(huì)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(xiàng)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(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案　ABC 2．在五彩繽紛的大自然中，我們常常會(huì)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

3、．用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪的狹縫觀察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象 E．實(shí)驗(yàn)室用雙縫實(shí)驗(yàn)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(cè))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(shí)，大頭針尖兒邊緣輪廓會(huì)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(shí)，為消除玻璃表面反射光的干擾，需要在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振片，該裝置利用的是薄膜干涉原

4、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(duì)另一種光學(xué)介質(zhì)的相對(duì)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(shí)驗(yàn)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(dòng)的光，C錯(cuò)；麥克斯韋只是從理論上提出光是一種電磁波，D錯(cuò)。 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(huì)呈現(xiàn)彩色，這是光的干涉造成的

5、 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(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)中，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，測(cè)量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過平衡位置處開始計(jì)時(shí) 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(xiàng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增加，選項(xiàng)C正確；測(cè)量單擺周

6、期的實(shí)驗(yàn)中，小球經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度最大，所以測(cè)量單擺周期應(yīng)該從小球經(jīng)過平衡位置處開始計(jì)時(shí)，選項(xiàng)D正確；沙漠中的“蜃景”現(xiàn)象是光的折射引起的，選項(xiàng)E錯(cuò)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(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)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(cè)距是應(yīng)用了激光平行性好的特點(diǎn) 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(cuò)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

7、折射的結(jié)果，B錯(cuò)誤；在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)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(cè)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(jī)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(cè)血流速度，利用的是超聲波的多普勒效應(yīng) 解析　 機(jī)

8、械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，選項(xiàng)C正確；波速公式v＝λf是波速的計(jì)算式，但波速只與介質(zhì)有關(guān)，與波長、頻率無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；“彩超”可以測(cè)血流速度，利用的是超聲波的多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)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(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振動(dòng)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(yùn)動(dòng)無關(guān) D．在同一種介質(zhì)中，不同頻率的機(jī)械波的傳播速度不同 E．醫(yī)學(xué)上用激光做“光刀”來

9、進(jìn)行手術(shù)，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點(diǎn) 解析　做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，其振動(dòng)能量與振幅有關(guān)，與振動(dòng)的頻率無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；機(jī)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(jī)械波的傳播速度相同，選項(xiàng)D錯(cuò)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(shí)可縮短擺長進(jìn)行校準(zhǔn) B．火車鳴笛向我們駛來時(shí)，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(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)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

10、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(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車向我們駛來的時(shí)候，聽到的頻率高于聲源發(fā)出的頻率，選項(xiàng)B正確；加偏振片的目的是減弱櫥窗玻璃的反射光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)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(xiàng)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(xiàng)E正確。 答案　BDE 10．(2017·安陽模擬)下列五幅圖分別對(duì)應(yīng)五種說法，其

11、中正確的是 (　　) A．圖A中，若勻速拉動(dòng)木板的速度較大，則由圖像測(cè)得簡諧運(yùn)動(dòng)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(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)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(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.01 s通過的路程為0.4 m 解析　演示簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像實(shí)驗(yàn)中，若勻速拉動(dòng)木板的速度較大，會(huì)導(dǎo)致圖像的橫坐標(biāo)變大，但對(duì)應(yīng)的時(shí)間仍不變，簡諧運(yùn)動(dòng)的周期與單擺的固有周期相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖B可知當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟固有頻率f0相同時(shí)，才出現(xiàn)共

12、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(xiàng)B正確；頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，選項(xiàng)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(xiàng)D錯(cuò)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(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.01 s，即半個(gè)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(xiàng)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(cè)量光屏上的光強(qiáng)分布。如圖2甲所示為某同學(xué)利用單縫做的一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，圖乙為該同學(xué)使用光傳感器對(duì)該實(shí)驗(yàn)所采集到的光屏上的光強(qiáng)分布圖

13、像，則該同學(xué)所做的實(shí)驗(yàn)是光的__________(選填“干涉’或“衍射”)實(shí)驗(yàn)；根據(jù)圖乙可以看出，光屏上中央亮條紋的光強(qiáng)分布特點(diǎn)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(qiáng)分布特點(diǎn)是中間強(qiáng)兩邊弱。 答案　衍射 　中間強(qiáng)兩邊弱 12．某同學(xué)用圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長”實(shí)驗(yàn)，他用帶有游標(biāo)尺的測(cè)量頭(如圖乙所示)測(cè)量相鄰兩條亮條紋間的距離Δx。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊

14、某一條亮條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)如圖丙所示，再轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊第6條亮條紋的中心，此時(shí)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＝0.20 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＋19×0.05 mm＝8.95 mm。由Δx＝λ，Δx＝，x1＝2×0.05 mm＝0.10 mm，代入數(shù)據(jù)解得λ＝590.0 nm。 答案　

15、8.95　590.0 13．(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(gè)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(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(huì)出現(xiàn)暗條紋。 圖4 (2)在上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光的波長λ＝5.89×10－7 m，雙縫間的距離d＝1 mm，雙縫到屏的距離l＝2 m。求第1個(gè)亮條紋到第11個(gè)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(diǎn)會(huì)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(gè)亮條紋到第11個(gè)亮條紋的中心間距L＝ 代入數(shù)據(jù)得L＝1.178×10－2 m 答案　(1)頻率　C　(2)1.178×10－2 m 8