【物理】2020届一轮复习人教版　光的波动性　电磁波　相对论课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版　光的波动性　电磁波　相对论课时作业

‎2020届一轮复习人教版 　光的波动性　电磁波　相对论 课时作业 ‎ (建议用时：40分钟)‎ ‎[基础对点练]‎ 题组一：光的干涉、衍射和偏振 ‎1．(多选)关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是(　　)‎ A．衍射是一切波特有的现象 B．两列波发生干涉时，振动加强区域的质点的位移一定始终最大 C．声波容易发生衍射是因为声波的波长较长 D．观察薄膜干涉时，应该在入射光的同一侧 E．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的衍射原理 ACD　[衍射是一切波特有的现象，选项A正确；两列波发生干涉时，振动加强区域的质点振动始终加强，不是位移始终最大，选项B错误；声波容易发生衍射是因为声波的波长较长，选项C正确；薄膜干涉是两列频率相同的反射光在薄膜上出现的现象，因此应在入射光的同一侧观察，选项D正确；医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，选项E错误。]‎ ‎2．(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是(　　)‎ A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化 B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光 C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰 D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 E．阳光在水面的反射光是自然光 ABC　[在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象，D项错误；阳光在水面的反射光是偏振光，故选项E错误。]‎ ‎3．(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　　)‎ 甲　　　　　乙 A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大 ACE　[由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误。由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误。若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变大，故E正确。]‎ 题组二：电磁波、相对论 ‎4．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　)‎ A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线 E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信 ABE　[紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，选项C错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，选项D错误。]‎ ‎5．(多选)(2019·长春质检)下列说法正确的是(　　)‎ A．相对论与量子力学否定了经典力学理论 B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的 C．狭义相对论只适用于惯性参考系 D．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象 E．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 BCD　[相对论并不否定经典力学，它是在一定条件下的特殊情形，故选项A错误；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；根据狭义相对论的基本假设可知，选项C正确；根据光现象的成因知，选项D正确；全息照相不是利用全反射，而是和光的干涉有关，选项E错误。]‎ ‎6．(多选)(2019·衡水模拟)关于机械波、电磁波和相对论的下列说法正确的是(　　)‎ A．机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定 B．假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了 C．简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率 D．用光导纤维束传播图象信息利用了光的全反射 E．在真空中传播的两列电磁波，频率大的波长短 CDE　[机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，选项A错误；火车以接近光速的速度通过站台时，站台上的旅客观察到车上的乘客变瘦了，而不是变矮，选项B错误；简谐波的振动周期与传播周期相同，故单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列简谐波的频率，选项C正确；光导纤维束是用全反射来传输图象信息的，选项D正确；在真空中传播的两列电磁波，传播速度相同，由v＝＝λf知，频率越大，波长越短，选项E正确。]‎ 题组三：用双缝干涉测光的波长 ‎7．某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离Δx ‎。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示，则图丁的示数x2＝________ mm。如果实验所用双缝之间的距离d＝0.20 mm，双缝到屏的距离l＝60 cm。根据以上数据可得出光的波长λ＝________ nm(结果保留1位小数)。‎ 甲　　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　丁 解析：由游标卡尺的读数规则以及干涉条纹与波长的关系分析求解。x2＝8 mm＋19×0.05 mm＝8.95 mm。由Δx＝λ，Δx＝，x1＝2×0.05 mm＝0.10 mm，代入数据解得λ＝590.0 nm。‎ 答案：8.95　590.0‎ ‎8．(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取________或________的方法。‎ ‎(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填数字代号)。‎ ‎(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是________ mm。‎ 甲　　　　　　　　　　乙　　　‎ ‎(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900‎ ‎ mm，则待测光的波长是________ m(取三位有效数字)。‎ 解析：(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝。由Δx＝λ可知，要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取的办法有：‎ ‎①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；‎ ‎②减小双缝之间的距离。‎ ‎(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③。‎ ‎(3)甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了10－1＝9个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是Δx＝ mm＝1.610 mm。‎ ‎(4)光的波长：λ＝＝5.37×10－7 m。‎ 答案：(1)滤光片　单缝　双缝　增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)　减小双缝之间的距离　(2)②③　(3)1.610　(4)5.37×10－7‎ ‎[考点综合练]‎ ‎9．(多选)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则(　　)‎ A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大 B．在真空中a、b两光传播速度相同 C．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小 D．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小 E．在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象 BDE　[根据题图可知，b光的干涉条纹间距大于a光的干涉条纹间距。由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，b光的波长比a光的大。 由λ＝可知，b光的频率比a光的小，则在同种介质中，b光的折射率小于a光，根据n＝可知，在介质中，a光的传播速度比b光的小，选项A错误；在真空中a、b 两光传播速度相同，均为光速，选项B正确；从真空射入同种介质不会发生全反射，选项C错误；由介质射入真空发生全反射的临界角公式sin C＝可知，a光折射率较大，从同种介质射入真空发生全反射时a光全反射临界角小，选项D正确；由于b光的波长比a光的大，根据发生明显衍射现象的条件可知，在相同的条件下，b光比a光更容易产生明显的衍射现象，选项E正确。]‎ ‎10．(多选)半圆形玻璃砖横截面如图所示，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光(　　)‎ A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大 B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大 C．在真空中，a光的波长小于b光波长 D．让a光向A端逐渐平移，将发生全反射 E．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大 ADE　[由题图可知，b光发生了全反射，a光没有发生全反射，即a光发生全反射的临界角Ca大于b光发生全反射的临界角Cb，根据sin C＝，知a光的折射率小，即na＜nb，根据n＝，知va＞vb，选项A正确；根据n＝，当i相等时，ra＞rb，选项B错误；由va＞vb知其频率关系；fa＜fb，在真空中，由c＝λf得，波长关系λa＞λb，选项C错误；a光束向A端平移，射到圆面的入射角增大到大于临界角，发生全反射，故选项D正确；根据条纹间距离公式Δx＝λ知，用a光时条纹间距大，选项E正确。]‎ ‎11．(多选)(2019·洛阳模拟)如图所示，光源S从水下向真空发射一束由红光和蓝光组成的复色光，在A点该复色光分成a、b两束，则下列说法正确的是(　　)‎ A．b光是蓝光 B．射出水面前a光的传播速度较大，射出水面后a、b光传播速度相同 C．逐渐增大入射角，a光最先发生全反射 D．b光比a光更容易发生明显的衍射现象 E．a、b两束光在任何情况下都不可以产生稳定的干涉现象 ABE　[根据n＝，结合光路图可知，b光折射率较大，b光是蓝光，选项A正确；a光是红光，折射率较小，由n＝知，射出水面前a光的传播速度较大，射出水面后a、b光传播速度相同，均为光速c，选项B正确；由n＝可知，b光的全反射临界角较小，故逐渐增大入射角，b光最先发生全反射，选项C错误；a光波长比b光波长长，故a光更容易发生明显的衍射现象，选项D错误；产生稳定干涉现象的条件是两束光频率相同，故知a、b两束光在任何情况下都不可能产生稳定的干涉现象，选项E正确。]‎ ‎12．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同。如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。‎ ‎(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。‎ 解析：‎ ‎(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗条纹。‎ ‎(2)相邻的亮条纹的中心间距 Δx＝λ 由题意知，亮条纹的数目n＝10‎ 则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝ 代入数据得L＝1.178×10－2 m。‎ 答案：(1)频率　C　(2)1.178×10－2 m ‎13．激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。‎ ‎(1)如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为d＝ cm，MN＝b＝2 cm。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率n；‎ ‎(2)为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为d的双缝(每个缝的宽度很窄，宽度可忽略)，在双缝后面距离为L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a，求该激光的波长。‎ 解析：(1)如图所示，设折射角所对的边的长度为x，激光入射角i＝90°－30°＝60°，由几何关系知 sin i＝，sin r＝，由折射定律n＝，联立并代入数据解得n＝。‎ ‎(2)5条亮条纹之间的距离为a，则相邻两条亮条纹之间的距离Δx＝ 由条纹间距公式Δx＝λ 联立解得λ＝。‎ 答案：(1)　(2)