2022届高考物理一轮复习课时作业四十七光的干涉与衍射电磁波相对论含解析新人教版

word 文档 - 1 - / 12 光的干涉与衍射 电磁波 相对论 [双基巩固练] 1．(多选)关于电磁波的作用，下列说法正确的是( ) A．用红外线热像仪检测发热病人，利用了物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度 不同 B．刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，因为紫外线波长短，分辨率高 C．红外遥感技术利用了红外线的显著热效应 D．验钞机之所以利用紫外线验钞是因为紫外线具有荧光效应 E．阴极射线是一种频率极高的电磁波 2．(多选)以下说法中正确的是( ) 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 3．(多选)关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是( ) A．增透膜是为了减少光的反射损失，增大透射光的强度 B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的 1 4 word 文档 - 2 - / 12 C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的 1 4 D．因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消， 所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色 E．涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效果较好 4．(多选)下列说法正确的是( ) A．位移与时间关系符合正弦函数规律的运动是最简单、最基本的振动 B．只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时，才能发生衍射现 象 C．光导纤维传递信息是利用了光的干涉原理 D．电磁波的接收是利用电谐振把有用的信号选择出来 E．狭义相对论中不同惯性参考系的物理规律是相同的 5．[2020 某某凉山二测](多选)下列说法中正确的有( ) A．光在介质中的速度小于光在真空中的速度 B．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 C．光的偏振现象说明光是纵波 D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消 word 文档 - 3 - / 12 失的是绿光 E．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图甲所示的条纹，仅减小双缝之间 的距离后，观察到如图乙所示的条纹 6．[2021 某某某某双基测试](多选)下列说法正确的是( ) A．红光由空气进入水中，波长变短，频率不变 B．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理 C．白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，是光的干涉现象 D．对同一障碍物，波长越长的光越容易发生明显的衍射现象 E．用同一装置做双缝干涉实验，在干涉图样中紫光的条纹间距比红光的宽 7．如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心 出现了一个亮斑．这是光的________(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持 了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)． 8．如图所示，一束激光频率为ν0，传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为 c， 卫星速度为 u，则卫星上观测到激光的传播速度是________．卫星接收到激光的频率ν ________(选填“大于”“等于”或“小于”)ν0. word 文档 - 4 - / 12 9．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题． (1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图．其中干涉图样是________． (2)将表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装 置，并用此装置测量红光的波长． 元件代号 A B C D E 元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片 将白光光源 C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件 的排列顺序应为________．(填写元件代号) (3)已知该装置中双缝间距 d＝0.50mm，双缝到光屏的距离 L＝0.50m．在光屏上得到的 干涉图样如图(a)所示，分划板在图中 A 位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm； 在 B 位置时游标卡尺如图(c)所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长 为________m. word 文档 - 5 - / 12 [综合提升练] 10．[2020·某某顶尖名校 5 月联考](多选)如图所示，两束单色光 a、b 从水下面射向 A 点，光线经折射后合成一束光 c，则下列说法正确的是( ) A．用同一双缝干涉实验装置分别用 a、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干 涉条纹间距 B．a 光在水中的传播速度比 b 光快 C．用 a、b 光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的 D．在水中 a 光的临界角大于 b 光的临界角 E．若 a 光与 b 光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时，水面上首先消失的 是 a 光 word 文档 - 6 - / 12 11．(多选)如图所示，空间同一平面内有 A、B、C 三点，AB＝5m，BC＝4m，AC＝3m．A、 C 两点处有完全相同的两波源做简谐运动，振动频率 1360Hz，波速为 340m/s.下列说法正确 的是( ) A．B 点的位移总是最大 C．A、B 间有 12 个振动加强点 D．B、C 间有 8 个振动减弱点 E．振动减弱点的位移总是为零 12．[2020·某某卷，13B] (1)电磁波广泛应用在现代医疗中．下列属于电磁波应用的医用器械有________． A．杀菌用的紫外灯 B．拍胸片的 X 光机 C．治疗咽喉炎的超声波雾化器 D．检查血流情况的“彩超”机 (2)我国的光纤通信技术处于世界领先水平．光纤内芯(内层玻璃)的折射率比外套(外层玻 璃)的________(选填“大”或“小”)．某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为 43°，则该 内芯的折射率为________．(取 sin43°＝0.68，cos43°＝0.73，结果保留 2 位有效数字) (3)国际宇航联合会将 2020 年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队．“嫦娥 word 文档 - 7 - / 12 四号”任务创造了多项世界第一．在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率 为 f 的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的 时间差为Δt.已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ，求该月壤层的厚度 d. word 文档 - 8 - / 12 课时作业(四十七) 1．解析：物体的温度越高，它辐射的红外线越强，波长越短．红外线热像仪利用物体在 不同温度下发射的红外线的频率和强度不同检测发热病人，选项 A 正确；因为紫外线波长短， 用紫外线拍摄指纹照片，分辨率高，选项 B 正确；红外遥感技术利用灵敏的红外线探测仪接 收的物体发射的红外线探知物体的特征，选项 C 错误；紫外线具有荧光效应，可使钞票上的 荧光物质发光，选项 D 正确；阴极射线实际是高速电子流，E 错误． 答案：ABD 2．解析：对于同一障碍物，它的尺寸 d 不变，波长λ越长的光越容易满足 d≤λ，越容易 绕过障碍物，所以 A 项正确；白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象，B 项错误；波 的频率由波源决定，波速由介质决定，所以红光从空气进入水中，频率 f 不变，波速 v 变小， 由 v＝λf 得，波长λ变小，所以 C 项错误；检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以 D 项正 确；由光速不变原理知 E 项正确． 答案：ADE 3．解析：光学镜头前的增透膜是为了减少光的反射损失，增大透射光的强度，选项 A 正 确；根据光的干涉理论可知，增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的 1 4 ，选项 B 错误，选项 C 正确；增透膜通常是针对人眼最敏感的绿光设计的，使从镜头反射的绿光干涉相消，而对太 阳光中的红光和紫光并没有显著削弱，所以看上去呈淡紫色，选项 D 正确．涂有增透膜的镜 头，只能抵消某种色光的反射光线，选项 E 错误． 答案：ACD 4．解析：本题考查光的衍射、干涉、相对论等，只要力与位移的大小成正比，方向相反， word 文档 - 9 - / 12 即为简谐运动，因此当质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律，也满足简谐运动，简谐 运动是最简单、最基本的振动，故 A 正确；所有波都能发生衍射，只有缝、孔的宽度或障碍 物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时，衍射现象才越明显，故 B 错误；光导纤维传递信 息是利用了光的全反射原理，故 C 错误；使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，当接收电 路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，可以由此选出 有用信号，故 D 正确；根据相对论的两个基本假设可知，在不同的惯性参考系中，一切物理 规律都是相同的，故 E 正确． 答案：ADE 5．解析：本题考查光学的知识，属于必备知识．依据 v＝ c n 可知，光在介质中的速度小于 在真空中的速度，故 A 正确；紫外线比紫光的波长短，更不容易发生衍射，而对于干涉只要 频率相同且相位差恒定即可发生，故 B 错误；光的偏振现象说明光是横波，并不是纵波，故 C 错误；绿光的折射率大于红光的折射率，由临界角公式 sin C＝ 1 n 知，绿光的临界角小于红光 的临界角，当光从水中射向空气，在不断增大入射角时，在水面上绿光先发生全反射，从水 面消失，故 D 正确；从图甲所示的条纹与图乙所示的条纹可知，条纹间距变大，根据双缝干 涉的条纹间距公式Δx＝ L d λ可知，当仅减小双缝之间的距离后，可能出现此现象，故 E 正确． 答案：ADE 6．解析：光从一种介质进入另一种介质时频率不变，根据 v＝λf 和 n＝ c v 知，红光由空气 进入水中，波长变短，但颜色不变，故 A 正确；光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光 的全反射原理，当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全 反射，故 B 正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的折射现象，故 C 错误；根据发 生明显衍射现象的条件可知，对同一障碍物，波长越长的光越容易发生明显的衍射现象，故 D word 文档 - 10 - / 12 正确；由公式Δx＝ L d ·λ可知，用同一装置做双缝干涉实验，在干涉图样中，波长较小的紫光的 条纹间距比红光的窄，故 E 错误．故选 A、B、D. 答案：ABD 7．答案：衍射 波动说 8．解析：由相对论光速不变原理可得激光速度为 c，依据多普勒效应可知，卫星接收到 激光的频率ν大于ν0. 答案：c 大于 9．解析：(1)图 1 甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，图 1 乙是衍射图样． (2)光源发出的白光，各种频率都有，加上 E 后通过的只有红光了，变成单色光，加上 D 和 B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所 以顺序为 CEDBA. (3)A 位置的示数为 111.10 mm，B 位置的示数为 115.65 mm，图甲中 A、B 之间的距 离为 115.65 mm－111.10 mm＝4.55 mm，则相邻条纹的间距为Δx＝错误! mm，再根据公 式Δx＝ L d λ，代入数据得波长为 6.5×10－7 m. 答案：(1)甲 (2)CEDBA 6．5×10－7 10．解析：由图可知，单色光 a 偏折程度小于 b 的偏折程度，根据光路可逆和折射定律 知，a 光的折射率小于 b 光的折射率，则知 a 光的波长较 b 光大；由干涉条纹的间距Δx＝ L d λ 知，干涉条纹间距与波长成正比，所以 a 光的干涉条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距；用 a、 word 文档 - 11 - / 12 b 光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是均匀的，故选项 A 正确，选项 C 不正确．a 光的折射率小于 b 光的折射率，由 n＝ c v 知，a 光在水中的传播速度比 b 光快，故选项 B 正确．由 全反射临界角公式 sin C＝ 1 n 知，折射率 n 越大，临界角 C 越小，则知在水中 a 光的临界角大 于 b 光的临界角；若 a 光与 b 光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时，水面上 首先消失的是 b 光，故选项 D 正确．选项 E 不正确． 答案：ABD 11．解析：由题意知．波长λ＝ v f ＝ 340 1 360 m＝0.25 m，B 点到两波源的距离差Δx＝1 m ＝4λ，该点为振动加强点，但不是位移不变，故 A 错误，B 正确；AB 上的点与 A 点的距离和 与 C 点的距离之差一定小于 AC，即小于 3 m，设 AB 中点为 D，D 到 A、C 距离相等，则 A、 D 间的点到 A、Cn m(n＝1,2，…，11)，B、D 间的点到 A、C 两点的距离差大于 0 且小于 1 m，则可能为 0. 25n m(n＝1,2,3)，可知 A、B 间有 15 个振动加强点，故 C 错误；BC 上的 点与 A 点的距离和与 C 点的距离之差一定小于 AC，大于 AB－BC，即小于 3 m，大于 1 m， 则距离差可能为 0.125·(2n＋1) m(n＝4,5,6，…11)，有 8 个振动减弱点，故 D 正确；由于两 波源的振幅相同，可知振动减弱点的位移总是为零，故 E 正确． 答案：BDE 12．解析：(1)紫外线、X 射线均属于频率高、能量高的电磁波，故 A、B 正确．雾化器、 “彩超”机属于超声波的应用，超声波是机械波，不属于电磁波，故 C、D 错误． (2)光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射，故光纤内芯的折射率大于外套的折射率， 根据全反射临界角公式有 n＝ 1 sin C ＝ 1 sin 43° ＝ 1 0.68 ，所以 n＝1.5. (3)电磁波的传播速度 v＝fλ根据题意 2d＝vΔt 解得 d＝ fλΔt 2 word 文档 - 12 - / 12 答案：(1)AB (2)大 1.5 (3) fλΔt 2