2020版高考物理一轮复习 第十五章 波 光 电磁波与相对论 光的波动性 电磁波 相对论简介
课后分级演练(四十一) 光的波动性 电磁波 相对论简介
【A级——基础练】
1．下列现象中，属于光的衍射的是( )
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
解析：B 彩虹是光的色散现象，海市蜃楼是光的折射、全反射现象，肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，A、C、D错误．通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象，B正确．
2．一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( )
A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
D．上述说法都不正确
解析：A 白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，故A正确．
3．对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确是( )
A．只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比至比光的波长还要小的时候，才能明显地产光的衍射现象
B．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C．光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D．光的衍射现象说明了光具有波动性
解析：C 光的干涉和衍射现象说明了光具有波动性，小孔成像说明了光沿直线传播，而要出现小孔成像现象，孔不能太小，可见，光的直线传播规律只是近似的，只有在光波波长比障碍物小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播并不矛盾，它们是在不同条件下出现的两种光现象，单缝衍射实验中单缝光源可以看成是无限多个光源排列而成，因此光的衍射现象也是光波相互叠加的结果．
4.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( )
6
A.λ B.λ
C.λ D．λ
解析：B 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．
5.(多选)(2017·长沙模拟)英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象．如图为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏．现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是( )
A．N应选用遮光屏1 B．N应选用遮光屏3
C．O应选用遮光屏2 D．O应选用遮光屏4
解析：AC 先通过单缝发生单缝衍射，再通过双缝，才能形成相干光发生双缝干涉，则N应选用遮光屏1，O应选用遮光屏2；故A、C正确，B、D错误．
6. (2017·宜宾二诊)如图所示，光源S从水面下向空气斜射一束复色光，在A点分成a、b两束，则下列说法正确的是( )
A．在水中a光折射率大于b光
B．在水中a光的速度大于b光
C．a、b光由水中射向空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距小于b光
解析：B 由题意可知，两光束的入射角i相同，折射角ra
λb，根据公式Δx＝λ，则知a光的干涉条纹间距大于b光的，故D错误．
6
7．(2017·绵阳三诊)下列说法正确的是( )
A．水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象
B．紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应
C．红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小
D．观察者向频率一定的静止声源靠近时，接收到声波的频率与声源频率相同
解析：A 水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象，故A正确；紫外线具有杀菌作用，不是因为紫外线有较强的热效应，故B错误；红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，根据公式Δx＝λ可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大，故C错误；观察者向静止的声源靠近时，产生多普勒效应，且观察者接收到的频率大于声源的频率，故D错误．
8．(多选)(2017·洛阳孟津一高检测)下列说法正确的是( )
A．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理
B．紫外线比红外线更容易发生衍射现象
C．经过同一双缝所得的干涉条纹，红光比绿光条纹宽度大
D．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的
E．光的偏振现象说明光是一种横波
解析：ACE 光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，故A正确；紫外线的波长比红外线短，不容易发生衍射现象，故B错误；同一双缝所得的干涉条纹，因红光的波长比绿光长，则干涉条纹宽度大，故C正确；色散现象可以由光的干涉或折射现象引起，故D错误；偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故E正确．
9．(多选)(2017·六安一中模拟)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
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．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
解析：AD 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A正确；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成的色散现象，故B错误；检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；绿光的波长比红光的短，干涉条纹的间距与波长成正比，因此仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄，故D正确．
10.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( )
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解析：D 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．
【B级——提升练】
11．(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( )
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
解析：AC 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．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．
12.(多选)如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆管内，有一直径略小于管口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增大的变化磁场，设小球运动过程中的电荷量保持不变，那么( )
A．小球对玻璃圆管的压力不断增大
B．小球受到的磁场力不断增大
C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动
D．磁场力对小球一直不做功
解析：
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CD 因为玻璃圆管所在处有均匀变化的磁场，在周围空间产生稳定的涡旋电场，由楞次定律可判断电场方向为顺时针，在电场力的作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动，选项C正确；小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力：玻璃圆管的弹力N和磁场的洛伦兹力f，而且两个力的合力始终提供向心力，考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力和洛伦兹力不一定始终在增大，选项A、B错误；洛伦兹力始终和小球的运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，选项D正确．
13．一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
解析：B 飞船上的观测者相对飞船是静止的，测得飞船长度为静止长度30 m，A错误．地球上的观测者相对飞船的速度为0.6c，测得飞船的长度l＝l0＝0.8l0＝24 m，B正确．由光速不变原理知光信号的速度与参考系无关，C、D皆错误．
14.(多选)某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)，如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率．则下列说法正确的是(设空气的折射率为1)( )
A．x2x1
C．该矿泉水的折射率为 D．该矿泉水的折射率为
解析：AC 把空气换成矿泉水后，根据v＝λf可知，入射光的频率f不变，光在介质中的传播速度减小，波长减小．根据干涉的条纹间距公式Δx＝λ可知，对同一个装置来说，波长减小，条纹间距减小，即x2
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