高考物理一轮复习选修3-4 波与相对论课时作业47 (含解析)

课时作业47　光的波动性　电磁波　相对论

时间：45分钟

1．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为(　B　)

解析：本题考查薄膜干涉．由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度．因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确．

2．(多选)下列说法正确的是(　ABC　)

A．只有当障碍物或孔的尺寸跟光的波长差不多，甚至比光的波长还小时，才能产生明显的光的衍射现象

B．光的衍射现象说明了光具有波动性

C．用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光的波长越长，衍射现象越显著

D．光的衍射现象和干涉现象否定了光的直线传播的结论

E．在太阳光照射下，肥皂泡呈现彩色，这是光的衍射现象

解析：当障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小时，才能发生明显的衍射现象，故A正确；光的衍射现象说明了光具有波动性，故B正确；用单色平行光照射单缝，缝宽不变，照射光的波长越长，则衍射现象越显著，故C正确；光的衍射现象和干涉现象，说明了光具有波动性，但没有否定光的直线传播的结论，故D错误；在太阳光照射下，肥皂泡呈现彩色，这是光的干涉现象，故E错误．

3．(多选)关于电磁波谱，下列说法中正确的是(　AD　)

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．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线

C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射

D．γ射线是波长最短的电磁波，且比X射线的频率高

解析：X射线具有较强的穿透能力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故B错误；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射，故C错误；γ射线波长最短，频率最高，故D正确．

4．(多选)接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有(　AC　)

A．飞船上的人观测到飞船上的钟较快

B．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢

C．地球上的人观测到地球上的钟较快

D．地球上的人观测到地球上的钟较慢

解析：飞船上的人是以飞船为参考系，故地球是高速运动的，根据狭义相对论的运动延时效应，飞船上的人观测到地球上的钟较慢，即飞船上的人观测到飞船上的钟较快，故A正确，B错误；地球上的人以地球为参考系，认为飞船高速运动，同样根据狭义相对论的运动延时效应，飞船上的钟较慢，故地球上的人观测到地球上的钟较快，故C正确，D错误．

5．如图所示，市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为(　B　)

A.λ  B.λ

C.λ   D．λ

解析：红外线最显著的特点之一就是热效应，当光照射物体时，一般都伴随着大量的红外线．在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(相当于增透膜)，当增透膜最小厚度等于红外线在其中传播的波长的时，灯泡发出的红外线射到增透膜后，从增透膜的前后表面反射回来的两束红外线发生干涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果．故B正确．

6．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则(　D　)

A．中间条纹间距较两侧更宽

B．不同色光形成的条纹完全重合

C．双缝间距离越大条纹间距离也越大

D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹

解析：据干涉图样的特征可知，干涉条纹的特征是等间距且彼此平行的，故选项A错误；不同色光干涉条纹分布位置不相同，故选项B错误；据公式Δx＝λ可知，双缝间距d越大，干涉条纹间距离越小，故选项C错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，屏上出现衍射条纹，仍为明暗相间的条纹，故选项D正确．

7．如图所示，人眼隔着偏振片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光都看不到，下列说法中正确的是(　C　)

A．使A和B同时转过90°，能够看到透射光

B．单使B转过90°的过程中，看到光先变亮再变暗

C．单使B转过90°的过程中，看到光逐渐变亮

D．单使A转动时，始终看不到透射光

解析：原来人眼隔着偏振片B、A去看一只电灯泡S，无法看到透射光，说明两个偏振片正好相互垂直，现在同时转过90°，依然看不到透射光，故A错误；单使B转过90°的过程中，看到光逐渐变亮，故B错误，C正确；单使A转动时，可以看到透射光，故D错误．

8．(多选)下列说法正确的是(　BCE　)

A．偏振光可以是横波，也可以是纵波

B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

D．X射线在磁场中能偏转、穿透能力强，可用来进行人体透视

E．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率

解析：偏振光只可以是横波，不能是纵波，故A错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故B正确；光导纤维传输信号及医用纤维式内窥镜都是利用光的全反射原理，故C正确；用X射线透视人体是利用X光的穿透性，但在磁场中不能偏转，因其不带电，故D错误．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故E正确．

9．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是(　D　)

解析：由干涉条纹可看出，a光的条纹间距大于b光，故根据Δx＝λ可知，a光的波长大于b光，a光的频率小于b光，则a光的折射率小于b光；a光的临界角大于b光；A图中a、b两种光的位置颠倒了；B图中出射光应该和入射光平行；C、D图中首先发生全反射的应该是b光，所以选项D正确．

10．物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是(　C　)

A．天线发出的两种无线电波必须一样强

B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉

C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

解析：无线电波的干涉与强弱无关，故A错误；导航利用了λ1与λ1的干涉、λ2与λ2的干涉，并不是λ1与λ2的干涉，故B错误；空间中λ1的干涉与λ2的干涉相互叠加，因为每种无线电波干涉后强弱分布稳定，故叠加后空间的强弱分布依旧稳定，故C正确；由于λ1与λ2不同，故各自在空间的强弱分布不完全重合，故D错误．

11．(2019·山东统测)(多选)关于机械波与电磁波，下列说法正确的是(　BDE　)

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关

B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象

C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大

D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度

E．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向

解析：电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波也是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；在同一种介质中传播时，简谐机械波的传播速度相等，故C错误；光在介质中传播，频率越高，传播速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确；机械波沿其传播方向既能传递能量，又能传递信息，故E正确．

12．(2019·湖北华师一附中模拟)(多选)下列说法正确的是(　ABD　)

A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象

B．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”

C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场

E．狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关

解析：因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，根据明显衍射的条件可知，声波比较容易产生衍射现象，故A正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用了多普勒效应原理，故B正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，故C错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，故D正确；根据狭义相对论中光速不变原理，可知，在所有惯性参考系中光速是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关，故E错误．

13．(2019·甘肃联考)(多选)如图所示，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，以下说法正确的是(　ABC　)

A．a光的频率比b光大

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，a光的干涉条纹间距较大

解析：介质对a光的偏折程度大，即na>nb，所以a光频率大于b光频率，选项A正确；根据n＝可知，a光在介质中的传播速度小，选项B正确；根据n＝可知，a光临界角小，C正确；根据c＝λ·f可知λa<λb，通过相同装置发生干涉或衍射时，b光的衍射条纹及干涉条纹间距较大，选项D、E错误．

14．(多选)下列说法正确的是(　BCE　)

A．在观看3D电影时，观众要戴上特制的眼镜，否则，银幕上的图像就模糊不清了，是利用了光的干涉原理

B．机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象

C．通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象

D．相对论认为，竖直向上高速运动的球，无论谁去观察，在水平方向上都会变扁

E．光纤通信的原理是全反射，光纤通信具有容量大，衰减小，抗干扰性强等优点

解析：3D电影是利用了光的偏振现象，故A错误；竖直向上高速运动的球在水平方向上没有变化，竖直方向上变扁了，D项错误；BCE说法正确．

15．用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，双缝间距d＝0.25 mm.用测量头来测量相邻亮条纹中心间的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心，如图乙所示．

(1)某同学发现，多次实验中，条纹有竖直的，有水平的，也有倾斜的，出现这些问题的原因是单缝是竖直的，条纹就是竖直的；单缝是水平的，条纹就是水平的；单缝是倾斜的，条纹就是倾斜的．

(2)当分划板的中心刻线对准第1个亮条纹的中心时读数x1＝2.190 mm，对准第4个亮条纹的中心时读数如图丙所示，其读数x2＝A mm.

A．7.869   B．7.86

C．7.36   D．5.869

(3)写出计算波长的表达式λ＝·(用d、L1、L2、x1、x2表示)，根据已知数据和(2)中测得的数据，求解得到的波长为676 nm.

解析：(2)x2＝7.869 mm.

(3)由题意知Δx＝＝

根据Δx＝λ＝λ　得λ＝·

代入数据解得λ＝676 nm