高中物理鲁科版选修3-4章末测试光的波动性　电磁波　相对论Word版含解析

光的波动性　电磁波　相对论
1.(2018·扬州第一学期期末)下列关于电磁波的说法正确的是________。
A.电磁波不能产生衍射现象
B.电磁波和机械波都只能在介质中传播
C.地球上接收到来自遥远星球的光波波长变长，可以判断该星球正在远离地球
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
解析　干涉和衍射是波特有的性质，电磁波也可以发生衍射现象，故选项A错误；电磁波可以在真空中传播，故选项B错误；星球远离地球时，地球上接收到的光的频率比星球发出的光的频率小，波长变长，选项C正确；根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中传播速度大小相等，故选项D错误。
答案　C
2.对如图1所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是________。
图1
A.甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B.乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C.丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D.丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
解析　题图甲是小孔衍射的图样，但不是“泊松亮斑”，故选项A错误；题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图，但其干涉条纹应为水平的，故选项D错误。
答案　BC
3.(2018·江苏射阳三诊)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　水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象，故选项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，故选项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，故选项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，故选项D错误。
答案　A
4.(2018·盐城期末)下列色散现象是通过干涉产生的是________。
A.在白光下观察肥皂泡呈现彩色
B.一束太阳光通过三棱镜在墙壁上呈现彩色光斑
C.两块玻璃砖叠放在一起，玻璃砖上表面出现彩色条纹
D.将两支铅笔并排放置，其直缝与日光灯平行，通过直缝看到彩色条纹
解析　阳光下肥皂膜上的彩色条纹，是属于薄膜干涉现象，故A项正确；太阳光通过三棱镜产生彩色条纹，是由于光发生了色散现象即属于光的折射现象，故B项错误；两块玻璃砖叠放在一起，玻璃砖上表面出现彩色条纹，是由于不同的色光的折射率不同，以相同的入射角入射时，折射角不同，与光通过三棱镜的情况相似，属于光的折射现象，故C项错误；对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹，是光绕过障碍物传播的现象，故属于光的衍射现象，而之所以看到彩色条纹，是由于不同的色光波长不同发生叠加造成的，故D项错误。
答案　A
5.(2018·盐城二模)下列说法正确的是________。
A.一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时长
B.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
C.大量事实证明，电磁波不能产生衍射现象
D.受迫振动的频率总等于系统的固有频率
解析　根据l＝l0，可知沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度小，故选项A错误；只要是波，均可以产生多普勒效应现象，根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故选项B正确；电磁波是波，能产生衍射现象，故选项C错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与固有频率无关，故选项D错误。
答案　B
6.(2018·淮安质检)下列说法中正确的是________。
A.地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到“火箭长度”要比火箭上的人观察到的短一些
B.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度
C.在同种均匀介质中传播的声波，频率越高，波长也越长
D.玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因
解析　根据相对论可知，地面附近高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度比火箭上的人观察到的要短一些，故选项A正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以减弱玻璃反射的光的强度，故选项B正确；在同种均匀介质中传播的声波，波速一定，根据公式v＝λf可得，频率越高，波长越短，选项C错误；玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，选项D错误。
答案　AB
7.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　出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确。
答案　B
8.(2018·北京理综，15)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后________。
A.干涉条纹消失
B.彩色条纹中的红色条纹消失
C.中央条纹变成暗条纹
D.中央条纹变成红色
解析　在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，故选项A、B、C错误，D正确。
答案　D
9.光传感器可用来测量光屏上的光强分布。如图2甲所示为某同学利用单缝做的一个光学实验，图乙为该同学使用光传感器对该实验所采集到的光屏上的光强分布图象，则该同学所做的实验是光的__________(选填“干涉’或“衍射”)实验；根据图乙可以看出，光屏上中央亮条纹的光强分布特点是___________________________________________________________________。
图2
解析　由图乙可知，条纹中间亮、两边窄，是衍射条纹；根据光的衍射原理，则光屏上中央亮条纹的光强分布特点是中间强两边弱。
答案　衍射 　中间强两边弱
10.(2018·江苏南京、盐城高三二模)如图3 a所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8c(c为光速)平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′，则S________S′(选填“大于”“等于”或“小于”)。时钟与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率也是不同的，它们之间的关系如图b所示。A观察者观察到时钟的周期是2.0 s，则B观察者观察到时钟的周期约为________s。
图3
解析　观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，根据爱因斯坦的相对论尺缩效应可知，B观察到的钟沿y轴方向的直径将减小，而沿z轴方向的直径不变，钟的面积将比静止的观察者看到的面积要小，即S大于S′。由图b可以对应看出，当时钟和观察者的相对速度达到0.8c(c为光速)时，时钟的频率是0.3 Hz，所以时钟的周期大约为 s ≈3.3 s。
答案　大于　3.3(3.3±0.2都对)
11.(2018·南通市高三第三次调研)(1)下列说法中正确的有________。
A.汽车减震系统的固有周期远大于外界冲击力的周期
B.照相机镜头涂有增透膜，各种颜色的可见光能几乎全部透过镜头
C.观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相平行
D.车站行李安检机采用X射线，X射线穿透能力比紫外线强
(2)自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统，当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时，系统会执行减速指令。若汽车静止时发出的超声波频率为4.0×104 Hz，空气中声速为340 m/s，该超声波的波长为________m。汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率________(选填“大于”“等于”或“小于”)汽车发出的频率。
(3)如图4所示，真空中有一个半径为R的均匀透明介质球，一细束激光沿直线AB传播，在介质球表面的B点经折射进入球，入射角θ1＝60°，在球面上另一点又一次经折射后进入真空，此时激光的传播方向相对于光线AB偏转了60°。已知真空中的光速为c，求：
图4
①介质球的折射率n；
②激光在介质球中传播的时间t。
解析　(1)汽车减震系统的固有周期远大于外界冲击力的周期，能避免共振，选项A正确；照相机镜头涂有增透膜，让对人眼敏感的黄绿光通过，选项B错误；观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相垂直，选项C错误；车站行李安检机采用X射线，X射线穿透能力比紫外线强，选项D正确。
(2)λ＝＝ m＝8.5×10－3 m，根据多普勒效应，汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率大于汽车发出的频率。
(3)①激光的光路图如图所示
由几何关系可知折射角θ2＝30°
由折射定律有n＝
解得n＝＝1.73
②激光在介质中传播的距离s＝R
传播的速度v＝
则t＝＝
答案　(1)AD　(2)8.5×10－3　大于　(3)①1.73 ②
12.(2018·徐州市考前模拟)(1)下列说法正确的有________。
A.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
B.相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关
C.声波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小
D.在光的双缝干涉实验中，若只将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变窄
(2)如图5所示，一列火车以速度v相对地面运动。如果地面上的人测得：地面上一只光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，则火车上的人测得此闪光先到达________(选填“前壁”或“后壁”)，这两束闪光的传播速度________(选填“相等”或“不相等”)。
图5
(3)如图6所示，半径为R的半球形玻璃砖的下表面涂有反射膜，玻璃砖的折射率n＝。一束单色光以45°入射角从距离球心左侧R处射入玻璃砖(入射面即纸面)，真空中光速为c。求：
图6
①单色光射入玻璃砖时的折射角；
②单色光在玻璃砖中的传播时间。
解析　(1)全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，而激光具有相干性好的特点，激光全息照相正是利用了激光的这一特性，选项A正确；相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态有关，选项B错误；声波频率的大小取决于波源，选项C错误；在光的双缝干涉实验中，若只将入射光由绿光改为紫光，因为紫光波长短，所以条纹间隔变窄，选项D正确。
(2)地面上的人以地面为参考系，光向前向后传播的速度相等，光源发出的闪光同时到达车厢的前壁和后壁，向前传播的路程与向后传播的路程相同，由于火车向前运动，所以开始时光源到火车的前壁的距离小；车厢中的人认为，车厢是个惯性系，光向前向后传播的速度相等，光源到火车的前壁的距离小，闪光先到达前壁。
(3)①设折射角为r，由sin r＝
得r＝30°
②由n＝
R＝vt
解得t＝。
答案　(1)AD　(2)前壁　相等　(3)①30°　②
13.(2018·江苏南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁市高三第一次调研)(1)关于振动和波，下列说法正确的是________。
A.单摆的振动周期与振幅无关，惠更斯利用摆的等时性制作了摆钟
B.由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率，因此这些次声波对人体有危害
C.隔着墙听和直接听某个声音，声调会有变化
D.利用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速
(2)地球与月球相距为L0，若飞船以接近光速的速度v经过地球飞向月球，地面上的人测得飞船经过t1时间从地球到达月球，在飞船内宇航员测得飞船经过t2时间从地球到达月球，则t1________(选填“>”“＝”或“<”)t2；在飞船内宇航员测得地球、月球相距为L，则L________(选填“>”“＝”或“<”)L0。
(3)半圆筒形玻璃砖的折射率为n，厚度为d，其截面如图7所示。一束光垂直于左端面射入，光能无损失地射到右端面，光在真空中的速度为c。求：
图7
①光在玻璃砖中的速度v；
②筒的内半径R应满足的条件。
解析　(1)单摆的振动周期与振幅无关，伽利略利用摆的等时性制作了摆钟，故选项A错误；由于人体内脏的固有频率接近某些次声波频率，内脏可以与次声波发生共振现象从而对人体产生危害，故选项B正确；声调由声波的频率决定，在传播过程中不会发生变化，故选项C错误；用超声波的多普勒效应，可测量心脏血液的流速，故选项D正确。
(2)根据相对论长度公式：L＝L0，可知，飞船驾驶员观测到地球、月球两点距离小于地面上人观测的距离，即L＜L0；根据位移与速度的比值，则时间为t1＝，而飞船驾驶员测量地球、月球两点时间是t2＝，所以t1>t2。
(3)①光在玻璃砖中的速度为v＝
②光路如图所示。
从筒左端内侧入射的光线能发生全反射条件是
sin θ＝
发生全反射的临界角满足sin C＝
一束光垂直于左端面射入，光能无损失地射到右端面满足≥
解得R≥。
答案　(1)BD　(2) >　<　(3)①　② R≥