高中物理 光的折射与全反射(四)鲁科版选修34(1).doc

2014-2015学年高中物理 光的折射与全反射(四)鲁科版选修3-4第5、6章(90分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。每小题至少一个答案正确)1.(2013东城高二检测)以下说法正确的是()a.雨后美丽的彩虹是衍射现象b.对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是干涉现象c.光的偏振现象说明光是横波d.阳光下肥皂膜上的彩色条纹是色散现象2.如图所示为单色光源发出的光经一狭缝,照射到光屏上,可观察到的图像是()3.下列关于光的现象的说法中正确的是()a.用白光做双缝干涉实验时,屏上从中央条纹向外,紫光的亮条纹偏离中央的距离最大b.白光单缝衍射时,偏离中央亮条纹远的是红光c.白光经三棱镜折射发生色散,红光偏向角最大d.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色,说明增透膜增强了对淡紫色光的透射4.如图所示,让自然光照到p、q两个偏振片上,当p、q两偏振片的透射光偏振方向间的夹角为以下哪个度数时,透射光的强度最弱()a.0b.30c.60d.905.用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图样,它们的特点是()a.用小圆盘时中央是暗的,用小圆孔时中央是亮的b.用小圆盘时中央是亮的,用小圆孔时中央是暗的c.中央均为亮点的同心圆条纹d.中央均为暗点的同心圆条纹6.如图所示,用单色光做双缝干涉实验,p处为第二暗条纹,改用频率稍低的单色光重做实验(其他条件不变)时,则第二暗条纹的位置()a.仍在p处b.在p处上方c.在p处下方d.要将屏向双缝方向移近一些才能看到7.(2013南通高二检测)在狭义相对论中,下列说法正确的有()a.一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速b.质量、长度的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态无关c.时间的测量结果与物体相对观察者的运动状态无关d.在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件,在其他一切惯性系中也是同时发生的8.(2013武威高二检测)假设地面上有一列火车以接近光速的速度运动,其内站着一个中等身材的人,站在路旁的人观察车里的人,观察的结果是()a.这个人瘦但不高b.这个人矮但不胖c.这个人是个瘦高个子d.这个人是个矮胖子9.根据经典物理学知识,人们对时间和空间的认识,下列说法正确的是()a.时间和空间是绝对的,与物质的存在和物质的运动都无关b.时间和空间可以脱离物质而独立存在,二者之间也无联系c.时间和空间可以脱离物质而独立存在,二者之间存在一定的联系d.时间和空间不能脱离物质而独立存在,二者之间存在一定的联系10.设想有一艘飞船以v=0.8c的速度在地球上空飞行,如果这时从飞船上沿其运动方向抛出一物体,该物体相对于飞船的速度为0.9c,在地面上的人看来,物体的速度为()a.1.7cb.0.1cc.0.99cd.无法确定二、实验题(本大题共2小题,共16分)11.(8分)在双缝干涉实验中,要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽,可采取以下措施:(1) ;(2) ;(3) 。为测量红光的波长,现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5mm,已知双缝间的距离为0.5mm,双缝到屏幕的距离为1m,则此红光波长为。12.(8分)利用双缝干涉测定单色光波长,某同学在做该实验时,第一次分划板中心刻度对齐a条纹中心时(图甲),游标卡尺的示数如图丙所示,第二次分划板中心刻度对齐b条纹中心时(图乙),游标卡尺的示数如图丁所示,已知双缝间距为0.5mm,从双缝到屏的距离为1m,则图丙中游标卡尺的示数为mm,图丁游标卡尺的示数为mm。在实验中,所测单色光的波长为m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片,那么在光屏上将(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹。三、计算题(本大题共4小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)13.(8分)(2013福州高二检测)星际火箭以0.8c的速率飞行,地面上的观测者测得火箭的长度是原来的多少倍?14.(9分)(2013邯郸高二检测)如图所示是双缝干涉实验装置,用波长为6.010-7m的橙色光源照射单缝s,在光屏中央p处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹,在位于p点上方的p1点出现第一条亮条纹中心(即p1到s1、s2的路程差为一个波长),现换用波长为4.010-7m的紫色光照射单缝时,问:(1)屏上p处将出现什么条纹?(2)屏上p1处将出现什么条纹?15.(11分)在做双缝干涉实验时,用波长1=0.60m的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知的狭缝上,结果发现已知波长的第4级明条纹和未知波长的第5级明条纹重合,则未知光的波长是多少?16.(16分)设想地球上有一观察者测得一宇宙飞船以0.60c的速率向东飞行,5.0s后该飞船将与一个以0.80c的速率向西飞行的彗星相碰撞,试问:(1)飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它运动?(2)从飞船中的时钟来看,还有多少时间允许它离开航线以避免与彗星碰撞?答案解析1.【解析】选c。雨后美丽的彩虹是光的色散现象,a项错;对着日光灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹是衍射现象,b项错;光的偏振现象说明光是横波,偏振现象是横波的特有现象,c项正确;阳光下肥皂膜上的彩色条纹是干涉现象,d项错。2.【解析】选a。单缝衍射条纹中间宽,两侧越来越窄,故a项正确。3.【解析】选b。白光中紫光的波长最短,根据双缝干涉实验知,明(暗)条纹间距y与波长成正比,由此可知紫光的亮条纹间距最小,因而其亮条纹偏离中央亮条纹的距离最小。单缝衍射中,红光波长最长,其偏离中央亮条纹最远。白光经三棱镜色散,因为紫光折射率最大,所以紫光的偏向角最大。涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色,是因为薄膜干涉使白光中的绿光透射多,而红光和紫光反射较多。故选项b正确。4.【解析】选d。自然光经偏振片p后,成为偏振方向与p透振方向相同的偏振光,光再遇到偏振方向与p透振方向间夹角为90的偏振片q时,光线完全无法通过,此时透射光的强度最弱。故d项正确。5.【解析】选c。用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图样,它们的特点是中央均为亮点的同心圆条纹,c正确,a、b、d错误。6.【解题指南】解答本题应把握以下两点:(1)明确光的频率越低、波长越长。(2)明确条纹间距公式y=中决定y大小的相关量。【解析】选b。用原来的单色光照射时,p处为第二暗条纹,有y=32,改用频率稍低的单色光重做实验时,由于光的波长变长,则y=32,故yy。由于两列光波传到p处的路程差变大,故第二暗条纹的位置在p处上方,选项b正确。也可根据y=,由于变大,所以y变大,故条纹外延。7.【解析】选a。由狭义相对论原理知:一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速,a项正确;质量、长度和时间的测量结果都与物体相对观察者的相对运动状态有关,在某一惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件,在其他一切惯性系中可能是不同时刻发生的,故b、c、d错误。8.【解析】选a。由狭义相对论知在运动方向上长度变短,在垂直运动方向上长度不变,故a项正确。9.【解析】选a、b。经典力学认为时间和空间是绝对的,是可以脱离物质而独立存在的,二者之间没有联系;而爱因斯坦的相对论认为,时间和空间都是相对的。故a、b正确。【总结提升】经典力学的相对性原理、狭义相对性原理和广义相对性原理(1)经典力学的相对性原理:力学规律在任何惯性系中都是相同的。(2)狭义相对性原理:一切物理规律对于所有惯性系都具有相同的形式。(3)广义相对性原理:在任何参考系中物理规律都是相同的。10.【解析】选c。根据相对论速度变换公式:u=u+v1+uvc2,得u=0.8c+0.9c1+0.8c0.9cc2=0.99c,故选项c正确。11.【解析】在双缝干涉实验中,根据公式y=可知,要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽,可以采取的措施是:(1)使用波长较长的单色光;(2)增加双缝到光屏间的距离或选用较长的遮光筒;(3)减小双缝之间的距离。根据测量值,计算相邻条纹间的距离:y=an-1=7.55mm=1.5mm再代入公式求得该红光的波长为=y=7.510-7m答案:(1)使用波长较长的单色光(2)增加双缝到光屏间的距离或选用较长的遮光筒(3)减小双缝之间的距离7.510-7m12.【解析】根据游标卡尺的原理,可读出图丙的示数为11.4mm,图丁的示数是16.8mm。y=16.8-11.44mm=1.35mm。又根据y=,则=6.7510-7m。当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时,不满足干涉条件,故不能看到明暗相间的条纹。答案:11.416.86.7510-7不能13.【解析】由相对论长度公式l=l01-(vc)2(4分)得:ll0=1-(vc)2=0.6(4分)答案:0.6倍【变式备选】远方的一颗星以0.8c的速度离开地球,测得它辐射出来的闪光按5昼夜的周期变化,求在此星球上测其闪光周期为多大?【解析】因为t=t1-(vc)2,所以t=t1-(vc)2t=5(昼夜)v=0.8c所以t=51-(0.8)2=3(昼夜)。答案:3昼夜14.【解析】(1)从单缝s射出的光被s1、s2两缝分成的两束光为相干光,由题意知屏中央p点到s1、s2距离相等,即分别由s1、s2射出的光到p点的路程差为零,因此是亮条纹中心。因而,无论入射光是什么颜色的光,波长多大,p点都是中央亮条纹的中心。 (4分)(2)分别由s1、s2射出的光到p1点的路程差刚好是橙色光的一个波长,即|p1s1-p1s2|=6.010-7m=橙,则两列光波到达p1点时振动情况完全一致,振动得到加强,因此,出现亮条纹。当换用波长为4.010-7m的紫色光时,|p1s1-p1s2|=6.010-7m=32紫,则两列光波到达p1点时振动情况完全相反,即分别由s1、s2射出的光到达p1点时相互减弱,因此,在p1点出现暗条纹。 (5分)答案:(1)亮条纹(2)暗条纹15.【解析】设未知光的波长为2,根据条纹间距公式y=ld,(3分)有y4= (2分)y5= (2分)依题意有y4=y5 (1分)故2=451=450.6m=0.48