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高考物理一轮复习 第14章 第4节 课时提能练41 光的波动性 电磁波 相对论
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这是一份高考物理一轮复习 第14章 第4节 课时提能练41 光的波动性 电磁波 相对论，共7页。试卷主要包含了下列说法中正确的是，以下说法中正确的是，关于光现象，下列说法正确的是，下列说法正确的是，在观察光的双缝干涉现象的实验中，下列不属于光的衍射现象的是，以下说法中不正确的有等内容，欢迎下载使用。
A级 基础过关练
1．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；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；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．]
2．以下说法中正确的是( )
【导学号：92492433】
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
E．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
ADE [波长越长的光越容易发生衍射现象，故越容易绕过障碍物，所以A正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，所以B错误；红光由空气进入水中，频率不变，故颜色不变，传播速度减小，故波长变短，所以C错误；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，即薄膜干涉，所以D正确；根据狭义相对性原理，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的，故E正确．]
3．某复色光由空气斜射入某介质中后分解为a、b两束单色光，如图1447所示．以下说法正确的是( )
图1447
A．a光的频率比b光小
B．a光在该介质中的传播速度比b光小
C．光由介质射入空气时，a光的临界角比b光小
D．a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较宽
E．a、b通过相同的双缝干涉实验装置，b光的干涉条纹间距较大
BCE [根据折射定律，结合题图可知a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，A错误；根据n＝eq \f(c,v)可知a光在该介质中的传播速度比b光小，B正确；根据sin C＝eq \f(1,n)，可知光由介质射入空气时，a光的临界角比b光小，C正确；b光的波长大于a光的波长，a、b通过相同的单缝或双缝发生衍射或干涉时，b光的衍射或干涉条纹间距较大，E正确，D错误．]
4．关于光现象，下列说法正确的是( )
A．用光导纤维传送图象信息，这是光的全反射的应用
B．肥皂泡看起来常常是彩色的，属于色散现象
C．3D电影的播放和观看利用了光的偏振
D．全息照片的拍摄主要利用了光的干涉
E．在双缝干涉实验中，若用白光作光源，则不能观察到干涉图样
ACD [用光导纤维传送图象信息，是光的全反射的应用，选项A正确；肥皂泡看起来常常是彩色的，属于薄膜干涉现象，选项B错误；选项C、D表述正确；在双缝干涉实验中，若用白光作光源，可以观察到彩色的干涉图样，选项E错误．]
5．下列说法正确的是( )
A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移
B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小
C．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中光速相同
E．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，则可以判断水对a光的折射率比b光大
BDE [波的图象表示介质中“所有质点”在“同一时刻”的位移，选项A错误；根据多普勒效应，当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小，选项B正确；肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，选项C错误；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的，选项D正确；双缝干涉中相邻亮条纹间距Δx＝eq \f(L,d)λ，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，则λa<λb，所以a光的频率大于b光的频率，故水对a光的折射率比b光大，选项E正确．]
6．在观察光的双缝干涉现象的实验中：
(1)将激光束照在如图1448乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图1448甲中的________．
甲 乙
图1448
(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)．
【解析】 (1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；
(2)根据Δx＝eq \f(l,d)λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄．
【答案】 (1)A (2)变宽 变窄
B级 题型组合练
7．(1)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＝eq \f(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．]
(2)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中(实验装置如图1449所示)：
图1449
①下列说法哪一个是错误的______．(填选项前的字母)
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝eq \f(a,n－1)
②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图14410所示，其示数为________mm.
图14410
【解析】 ①放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误．
②按读数规则，读出示数为：
1．5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.
【答案】 ①A ②1.970 mm
8．(1)下列不属于光的衍射现象的是( )
A．雨后天空出现的绚丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
E．眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹
ABC [雨后彩虹是阳光射到空中的水珠中发生光的反射和折射而形成的，选项A正确；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉现象，选项B正确；太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹属于光的折射现象，选项C正确；D、E均属于光的衍射现象．]
(2)(2015·全国卷Ⅰ)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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(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＝eq \f(L,d)λ可知，红光的干涉条纹间距大，所以Δx1> Δx2.由Δx＝eq \f(L,d)λ，解得d＝0.300 mm.
【答案】 > 0.300
9．(1)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
ABE [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)如图14411所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2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14411
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：92492434】
【解析】 ①设单色光A在空气和介质中的波长分别为λ1、λ2，
根据n＝eq \f(λ1,λ2)可得λ1＝n·λ2＝6×10－7 m
由题意可知，S1、S2到P点的光的路程差
Δx＝2.1×10－6 m
则N1＝eq \f(Δx,λ1)＝eq \f(7,2)＝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＝eq \f(1,n)得n＝eq \f(1,sin 37°)＝eq \f(5,3)
由此可知，B光在空气中的波长λ3为
λ3＝nλ介＝eq \f(5,3)×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m.
所以N2＝eq \f(Δx,λ3)＝4，可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
【答案】 ①暗条纹 ②亮条纹
A级 基础过关练
1．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；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；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．]
2．以下说法中正确的是( )
【导学号：92492433】
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
E．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
ADE [波长越长的光越容易发生衍射现象，故越容易绕过障碍物，所以A正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，所以B错误；红光由空气进入水中，频率不变，故颜色不变，传播速度减小，故波长变短，所以C错误；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，即薄膜干涉，所以D正确；根据狭义相对性原理，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的，故E正确．]
3．某复色光由空气斜射入某介质中后分解为a、b两束单色光，如图1447所示．以下说法正确的是( )
图1447
A．a光的频率比b光小
B．a光在该介质中的传播速度比b光小
C．光由介质射入空气时，a光的临界角比b光小
D．a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较宽
E．a、b通过相同的双缝干涉实验装置，b光的干涉条纹间距较大
BCE [根据折射定律，结合题图可知a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，A错误；根据n＝eq \f(c,v)可知a光在该介质中的传播速度比b光小，B正确；根据sin C＝eq \f(1,n)，可知光由介质射入空气时，a光的临界角比b光小，C正确；b光的波长大于a光的波长，a、b通过相同的单缝或双缝发生衍射或干涉时，b光的衍射或干涉条纹间距较大，E正确，D错误．]
4．关于光现象，下列说法正确的是( )
A．用光导纤维传送图象信息，这是光的全反射的应用
B．肥皂泡看起来常常是彩色的，属于色散现象
C．3D电影的播放和观看利用了光的偏振
D．全息照片的拍摄主要利用了光的干涉
E．在双缝干涉实验中，若用白光作光源，则不能观察到干涉图样
ACD [用光导纤维传送图象信息，是光的全反射的应用，选项A正确；肥皂泡看起来常常是彩色的，属于薄膜干涉现象，选项B错误；选项C、D表述正确；在双缝干涉实验中，若用白光作光源，可以观察到彩色的干涉图样，选项E错误．]
5．下列说法正确的是( )
A．波的图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移
B．当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小
C．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中光速相同
E．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，则可以判断水对a光的折射率比b光大
BDE [波的图象表示介质中“所有质点”在“同一时刻”的位移，选项A错误；根据多普勒效应，当波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小，选项B正确；肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，选项C错误；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速都是相同的，选项D正确；双缝干涉中相邻亮条纹间距Δx＝eq \f(L,d)λ，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小，则λa<λb，所以a光的频率大于b光的频率，故水对a光的折射率比b光大，选项E正确．]
6．在观察光的双缝干涉现象的实验中：
(1)将激光束照在如图1448乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图1448甲中的________．
甲 乙
图1448
(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)．
【解析】 (1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确；
(2)根据Δx＝eq \f(l,d)λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄．
【答案】 (1)A (2)变宽 变窄
B级 题型组合练
7．(1)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＝eq \f(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．]
(2)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中(实验装置如图1449所示)：
图1449
①下列说法哪一个是错误的______．(填选项前的字母)
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝eq \f(a,n－1)
②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图14410所示，其示数为________mm.
图14410
【解析】 ①放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误．
②按读数规则，读出示数为：
1．5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.
【答案】 ①A ②1.970 mm
8．(1)下列不属于光的衍射现象的是( )
A．雨后天空出现的绚丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
E．眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹
ABC [雨后彩虹是阳光射到空中的水珠中发生光的反射和折射而形成的，选项A正确；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉现象，选项B正确；太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹属于光的折射现象，选项C正确；D、E均属于光的衍射现象．]
(2)(2015·全国卷Ⅰ)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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(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＝eq \f(L,d)λ可知，红光的干涉条纹间距大，所以Δx1> Δx2.由Δx＝eq \f(L,d)λ，解得d＝0.300 mm.
【答案】 > 0.300
9．(1)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
ABE [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)如图14411所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2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14411
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：92492434】
【解析】 ①设单色光A在空气和介质中的波长分别为λ1、λ2，
根据n＝eq \f(λ1,λ2)可得λ1＝n·λ2＝6×10－7 m
由题意可知，S1、S2到P点的光的路程差
Δx＝2.1×10－6 m
则N1＝eq \f(Δx,λ1)＝eq \f(7,2)＝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＝eq \f(1,n)得n＝eq \f(1,sin 37°)＝eq \f(5,3)
由此可知，B光在空气中的波长λ3为
λ3＝nλ介＝eq \f(5,3)×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m.
所以N2＝eq \f(Δx,λ3)＝4，可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
【答案】 ①暗条纹 ②亮条纹
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