第4节第十四章 机械振动 机械波

［课时跟踪检测］

1.（多选）关于光的现象，下列说法准确的是（）

B.发生全反射时，反射光的能量几乎等于入射光的能量

C.光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象

D.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象

E.在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光，就能够比较清楚地拍摄玻璃橱窗内的物品

解析：选ABE根据光从空气射入普通玻璃中，折射率〃>1,则传播速度减小，

选项A准确；发生全反射时，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，选

项B准确；全息照相利用了激光相干性好的特性，使用光的干涉现象，选项C错误；刮胡

须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项D错误；因为反射光是偏振光，在拍摄

玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，选项E准确。

2.（多选）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面

反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一

束白光L由左侧射入水滴，〃、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次

折射后的两条出射光线3、》是单色光）。下列关于a光与b光的说法准确

的是（）

A.水滴对〃光的折射率大于对力光的折射率

B.a光在水滴中的传播速度小于力光在水滴中的传播速度

C.用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，〃光相邻的亮条纹间距大于〃光的相邻

亮条纹间距

D.a、力光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长

E.若a、》光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若力光能够发生全反射,

则a光也一定能够发生全反射

解析：选ABE进入水滴时，由折射定律〃=誓:知，。光在水滴中的折射角小，折射率

大，选项A准确；由。=今。光在水滴中的传播速度小，选项B准确；由sinC=5，a光的

临界角小，容易发生全反射，选项E准确；。光在水滴中的折射率大，频率大，波长小，由

"=夕，a光的相邻亮条纹间距小于力光的相邻亮条纹间距，选项C错误；在真空和在水滴

中，分别有和0=炉，则与=勺，故。、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传

播的波长要短，选项D错误。

3.（2018•珠海模拟）Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下表现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这

是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示。一束

光以入射角i从。点入射，经过折射和反射后从方点出射。设鳞片的折射率为〃，厚度为d,

两片之间空气层厚度为人取光在空气中的速度为C,求光从。到b所需的时间人

解析:

sinz=7?siny

在鳞片中传播的路程八=悬;，传播速度0=2传播时间

y〃c/

解得h=—f===.

c\]nsin勺

同理，在空气中的传播时间/2=羔

CLU〉•

.2〃2d2h

则曰+2=丽三需+H。

答案：2〃2d

,cyjn2—sin2iccos*

4.(2019•济京邮研)有一透明柱体的截面是一个底角为30。的等腰三

角形，。为A3中点。位于透明体正上方，是一个与48平行且充

足长的屏。现用一束宽为d的单色光，从。点左侧垂直于A3边向上照

射透明体，如图所示，结果MN上横向宽为空的部分被照亮。

(1)画出光路图：

(2)求透明体的折射率，

解析：(1)光路如图所示。

(2)由折射定律,

由几何关系〃=30。

Jtan30°tan少=Q

J

解得/=30。，由几何关系a=60。

所以透明体的折射率为〃=小。

答案：(1)光路图见解析图Q电

5.如图所示，将一个折射率为〃=小的正方体玻璃砖放在空气中，正方

形A3C。是它的一个截面，边长/=60cnio一单色细光束以入射角〃=60。

投射到A3面上的E点，E点到5c的距离d=5[5cm,细光束在8C面上

发生全反射，最后从C7）面上射出，求：

（1）光从E点射入玻璃砖后的折射角；

（2）0点到从CD边射出的光线距离。（结果能够用根式表示）

解析：（1）光路图如图所示，设光从方点射入跛璃转后，折射角为力则

sin0

~：=n

sini

解得光从E点射入玻璃砖后的折射角i=30。。

⑵光在BC面上发生全反射，

且BF=E«tan600=15cm

则CG=（BC-BF）tan30°=1573cm

设光从。面射出的折射角为了，则

siny

•=〃

sini

解得y=60。

则DH=DGcos7=（60-155）X0.5cm=（30-7.5小）cm。

答案：（1）30。（2）（30—7.5小）cm

镜的折射率。

解析：平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，如图所示。

图中仇、仇为光在AC面上的入射角和折射角，根据折射定律，有〃=就于

dilllzI

设出射光线与水平方向成“角，则：Oi=Ox+a

因为。。2=4|/12=耳/,可得GC2=§/

而ACi=BC=/tan300,

⑵为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？

解析：（1）光线在8C面上发生折射，如图所示，由折射定律有

在4c面上发生全反射，i2=，2②--A

在AB面上发生折射，〃=；；：；；③

由几何关系得

o

，2=介=60“，n=i3=30@

尸点的出射光相对于。点的入射光的偏角为

3=（八-2+（180。一，2—r2）+（八一，3垃

由①②@④⑤式得

3二60。。⑥

（2）光线在AC面上发生全反射，在面上不发生全反射，有打2。，6<C®

式中C是全反射临界甬，满足

sinC=%）

由④⑦⑧式知，棱镜的折射率〃的取值范围应为

斗^«2。@

答案：（1）60。⑵平W〃V2

9.（2017•全国卷n）一直桶状容器的高为2/,底面是边长为，的正方

形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴。。'、垂直于左右两侧面

的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。

在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线

相互垂直，求该液体的折射率。

解析：设从光源发出直接射到O点的光线的入射角为ri,折射角为

Flo在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C,连接C、O,交反光

壁于£点，由光源射向E点的光线，反射后沿射向。点。光线在O

点的入射角为必折射角为「2,如图所示。设液体的折射率为〃，由折射

定律有

〃sinii=sin门①

〃sin12=sin0②

由题意知

门+m=90°③

联立I式得

n~sin2ii4-sin2i2®

由几何关系可知

联立④⑤⑥式得

〃=1.55。

第4节光的波动性电磁波相对论

理解透——概念•公式•定理(基础不牢-地动山摇)

一、光的干涉、衍射和偏振

1.光的干涉

(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互增强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，

出现暗条纹，且增强区域和减弱区域相互间隔的现象。

(2)条件：两束光的频率粗圆、相位差恒定。

(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，

中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹。I

(4)条纹间距：心=夕，其中/是双缝到光屏的距离，d是双缝间手居圭1不工

的距离，2是入射光波的波长。t_/―J

2.光的衍射

发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差丕多，甚至比光的波长还小

的时候，衍射现象才会明显。

【注】光发生干涉现象是有条件的，光发生衍射现象是没有条件的，但发生明显的衍射

现象是有条件的。

3.光的偏振

(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的

光波的强度都相同。

(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。

(3)偏振光的两种形成方式

①让自然光通过偏振上形成偏振光。

②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光能够成为部分偏振光或

完全偏振光。【注】部分偏振光：是介于偏振光与自然光之间的一种光.光波包含一切可能方向的横振动,

但不同方向上的振幅不等，在两个互相垂直的方向上振福具有最大值和最小值，这种光称为部分偏振光。

(4)光的偏振现象说明光是一种横波。只有横波才能发生偏振现象。

(5)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩若等。

二、电磁波

1.麦克斯韦电磁场理论

变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。

2.电磁波及其传播

(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。电磁波是横波。

(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中不同频率的电磁波传播速度都等于光速。但在同

一介质中，不同频率的电磁波传播速度是不同的，频率越高，波速越小(可联系。理解记忆)。

(3)波速公式：p=zf,/是电磁波的频率。

3.电磁波的发射与接收

(1)发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱实行逊［(两种方

式：调幅、调频)。

(2)接收电磁波需耍能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调出来。调幅

波的解调也叫检波。

4.电磁波谱

按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短排列的电磁波

谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、丫射线。不同的电磁波有不同的特性,

产生机理也不同，但可能具有相同的频率。

三、相对论

1.狭义相对论的两个基本假设

(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是蛔的。

(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速和光源、观测

者间的相对运动没相关系,【注】牛顿运动定律在其中有效的参考系，且a=0。称为惯性坐标系，简称

惯性系。如果S为一惯性系，则任何对于S作等速直线运动的参考系S都是惯性系;而对于S作加速运动的

参照系则是非惯性参考系(非惯性系)。所有惯性系都是等效(等价)的。一个参考系是不是惯性系要通过实验

确定。

2.质速关系

（1）物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度P运动时的质量m与静止时的质

量皿之间有如下关系：

小:符

（2）物体运动时的质量总要大王静止时的质量moo

3.质能关系

用，〃表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E=nu±.

［基础自测］

一、判断题

（1）只有频率相同的两列光波才能产生干涉。（J）

（2）在双缝干涉实验中，双缝的作用是使白光变成单色光。（X）

（3）阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。（X）

（4）自然光是偏振光。（X）

（5）无线电波不能发生干涉和衍射现象。（X）

（6）波长不同的电磁波在本质上完全不同。（X）

（7）真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的。（X）

二、选择题

1.（多选）下列属于光的干涉现象的是（）

解析：选BCA项为单缝衍射现象，B、C项为薄膜干涉现象，D项为光的色散现象。

2.关于生活中遇到的各种波，下列说法准确的是（）

A.电磁波能够传递信息，声波不能传递信息

B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波

C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同

D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同

解析：选B电磁波、声波等一切波都能够传递能量和信息，A错误；手机在通话时需

要声音信号与电信号的相互转换，电信号以电磁波的形式在空中传播，B准确；超声波是声

波，在空气中传播速度约为340m/s,C错误；由电磁波谱分布情况可知，红外线的波长比X

射线的波长长，D错误。

3.关于狭义相对论的说法，不准确的是（）

A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的

B.狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c,与光源的运动

无关

C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系

D.狭义相对论在任何情况下都适用

答案：D

4开究好-----题型,考法.技巧/（重难理清・能力大增）

高考对本节内容的考查，主要集中在光的干涉、衍射和偏振现象，有时涉及电磁波与相

对论知识，通常以选择题的形式表现，难度一般。

考点一光的干涉现象［多维探究类］

考法（一）双缝干涉

［例1］（多选）（2017•全国必H）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏

幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）

A.改用红色激光

B.改用蓝色激光

C.减小双缝间距

D.将屏幕向远离双缝的位置移动

E.将光源向远离双缝的位置移动

［解析］由心=方可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Ax增

大，A项准确，B项错误；减小双缝间距d,相邻亮条纹的间距增大，C项准确；将屏幕

向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离/,相邻亮条纹的间距Ax增大，D项准确;

相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E项错误。

［答案］ACD

［题型技法］亮暗条纹的判断方法

（1）如图所示，光源S|、S2发出的光到屏上某点的路程差「2—门=A，依

=0,1,2…）时，光屏上出现亮条纹。

（2）光的路程差/-ri=（2A+lg仅=0,1,2…）时，光屏上出现暗条纹。

考法（二）薄膜干涉

［例2］劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板

玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入

射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：

(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;

(2)任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。

现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下

观察到的干涉条纹()

A.变疏B.变密

C.不变D.消失

［解析］如图所示，若抽去一张纸片，则三角截面空气层的倾角变小，则干涉条纹变疏,

A准确。

两张纸

・张纸

00级第i级第二级

三条纹亮条纹亮条纹

［答案］A

［题型技法］薄膜干涉的理解和应用

(1)形成：如图所示，竖直的肥皂薄膜，因为重力的作用，形成

上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上时，在膜的前表面44,和后表

面〃分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。

(2)亮、暗条纹的判断

①在尸I、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Ar等于波长的整数倍，即Ar

=/〃5=1,2,3…)，薄膜上出现亮条纹。

②在。处，两列反射回来的光波的路程差A/•等于生波长的奇数倍，即Ar=(2〃+1),(〃

=0,123…)，薄膜上出现暗条纹。

(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜,

用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察

到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条

纹发生弯曲。

［题点全练］

1.［对生活中常见光现象的理解］

（多选）在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光的现象，下列现象中属于光

的干涉的是（）

A.洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象

B.小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象

C.雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象

D.用游标卡尺两测量爪的狭缝观察日光灯的灯光出现的彩色现象

E.实验室用双缝实验得到的彩色条纹

解析：选BCEA属于光的色散现象；B、C属于光的薄膜干涉现象；D属于光的单缝衍

射现象；E属于光的双缝干涉现象。

2.［双缝干涉中亮、暗条纹的判断］

如图所示，在双缝干涉实验中，&和S2为双缝，尸是光屏上的一点，“<|尸

已知P点与S和S?距离之差为2.1X10-6m,今分别用A、〃两种单色光

在空气中做双缝干涉实验，问尸点是亮条纹还是暗条纹？://

（1）已知A光在折射率为〃=1.5的介质中波长为4X10-7m.

（2）已知B光在某种介质中波长为3.15X10-7m,当B光从这种介质射向空气时，临界

角为37。因1137。=。.6,cos370=0.8）o

解析：（1）设A光在空气中波长为右，在介质中波长为石，

由'尸A?得

XI=WA2=1.5X4X10_7m=6X10-7m

根据路程差Ax=2.1X10-6m

工，Ax2.1X10-6m

所以M=T==3.5

由此可知，从Si和S到尸点的路程差Ax是波长2］的3.5倍，所以P点为暗条纹。

（2）根据临界角与折射率的关系sinC=，一得

,___1___5

”-sin37。13

由此可知，田光在空气中波长力为

力=〃’z介*X3.15XIO"m=5.25X10-7m

J

Ax2.1X10-6ni

所以Ni=ir=5.25XI0~7m=4

可见，用3光做光源，P点为亮条纹。

答案：（1）暗条纹（2）亮条纹

考点二光的衍射和偏振现象［基础自修类］

I题点全练］

1.［单缱衍射］

（多选）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束一

激光器

越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观丁抽丝机

察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下细丝造-

列叙述中准确的是（）"

A.这里应用的是光的衍射现象

B.这里应用的是光的干涉现象

C.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗

D.如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细

解析：选AD因为是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，当抽制的丝

变细的时候，丝的直径较接近激光的波长，条纹间距变宽，A、D准确。

2.［干涉、衍射的图样比较］

（多选）下列所示的图片、示意图大都来源于课本,关于这些图的判断中，准确无误的是（）

□甲o乙lim丙nm丁m

A.甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”

B.甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样

C.丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样

D.丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样

解析：选AC“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心

有一个“亮斑”，而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”，无阴影，选项A准确，B错误；丙

图很明显是双缝干涉的图样，因干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间

距是不相等的，中间最宽、最亮，丁图是单缝衍射图样，选项C准确，D错误。

3.［光的偏振的应用］

奶粉的碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，能够用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,

从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一

个角度这个角度〃称为“旋光度”，〃的值只与糖溶液的浓度相关，将a的测量值与标

准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，/I、B是偏振片，

转动6使到达0处的光最强，然后将被测样品尸置于A、8之间。

SAPB

自然光源偏振片被测样品偏振片

(1)偏振片A的作用是o

(2)偏振现象证明了光是一种o

(3)以下说法中准确的是________o

A.到达。处光的强度会明显减弱

B.到达。处光的强度不会明显减弱

C.将偏振片5转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片〃转过的角度等于。

D.将偏振片4转动一个角度，使得。处光强度最强，偏振片A转过的角度等于。

解析：(1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，所

以偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。

(2)偏振现象证明了光是一种横波。

(3)因为4、B的透振方向一致,故A、8间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后变成

偏振光，通过3后到0。当在A、3间加上糖溶液时，因为糖溶液的旋光作用，使通过A的

偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过6到达。的光的强度不是最大，但当8转过一

个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，。处光强又为最强，

故3的旋转角度即为糖溶液的旋光度。若偏振片3不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液

旋光后光的振动方向恰与b的透振方向一致，则A转过的角度也为“，故选项A、C、D准确。

答案：(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD

［名师微点］

1.单缝衍射与双缝干涉的比较

单缝衍射双缝干涉

不条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等

同条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距

点亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等

干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加：干涉、衍射都有明暗相间

相同点

的条纹

2.光的干涉和衍射的本质

光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原

理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。

考点三电磁波与相对论［基础自修类］

［题点全练］

1.［电磁波的理解I

（多选）（2016•全国卷U）关于电磁波，下列说法准确的是（）

A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B.周期性变化的电场和磁场能够相互激发，形成电磁波

C.电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

D.利用电磁波传递信号能够实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

E.电磁波能够由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

解析：选ABC电磁波在真空中的传播速度等于光速，与电磁波的频率无关，选项A准

确；周期性变化的电场和磁场能够相互激发，形成电磁波，选项B准确；电磁波的传播方

向与电场强度、磁感应强度均垂直，选项C准确；电磁波能够通过光缆传输，选项D错误；

电磁波波源的电磁振荡停止，波源不再产生新的电磁波，但空间中已产生的电磁波仍可继续

传播，选项E错误。

2.［电磁波的特性］

（2016•天*加考）如图所示，我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪

称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达

发射无线电波的波长在1〜10m范围内，则对该无线电波的判断准确的

是（）

A.米波的频率比厘米波频率高

B.和机械波一样须靠介质传播

C.同光波一样会发生反射现象

D.不可能产生干涉和衍射现象

解析：选C由了=?可知，波长越长，须率越低，故米波的须率比厘米波频率低，选项

A错误；无线电波是电磁波，它的传播不须靠介质，选项B错误；无线电波与光波一样具有

波的特性，会发生反射、折射、干涉和衍射现象，选项C准确，D错误。

3.|狭义相对论的理解|

（多选）（2017•江苏两者）接近光速飞行的飞船和地球上各有--只相同的他原子钟，飞船和

地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法准确的有（）

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：选AC相对论告诉我们，运动的钟会变慢，因为飞船上的人相对飞船上的骨是静

止的，而观测到地球上的钟是高速运动的，所以飞船上的人观测到飞船上的钟相对于地球上

的钟快，A项准确，B项错误；同样，地球上的人观测到飞船上的钟是高速运动的，所以地

球上的人观测到地球上的钟比飞船上的钟快，C项准确，D项错误。

［名师微点］

LC电路振荡过程中各量的变化规律

电路♦

I

状态UIUO

TT3T

时刻£0T

42T

电荷量4最多0最多0最多

电场能最大0最大0最大

电流i0最大0最大0

磁场能0最大0最大0

依也：无京沙w：

.1一电“*小1”•人力时充为电放电，

振荡<

•_•屯昔后被小H为放电，

规律••1•电流i（顺时针方向为正）与电容器电荷量q（上极板

电荷量）的周期性变化

［课时跟踪检测］

1.（多选）（2019•商丘因加快者）关于下列光学现象，说法中准确的是（）

A.电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象

B.水中蓝光的传播速度比红光的慢

C.光的偏振现象说明光是纵波

D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽

E.一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中

的一些色光

解析：选ABD一切波都有干涉、衍射现象，电磁波也是波，所以电磁波和其他可见光

一样均具有干涉、衍射等现象，故A准确；蓝光的折射率大于红光的折射率，根据。=:知,

水中蓝光的传播速度比红光慢，故B准确；光的偏振现象说明光是横波，故C错误；因为

红光的波长大于蓝光的波长，根据条纹间距等于Ax=，.，故在同一装直上做双缝干涉实验，

用红光时得到的条纹间距更宽，故D准确；一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹

是因为光的折射，不是因为三棱镜吸收了光，故E错误.

2.（多选）下列说法准确的是（）

A.相对论与量子力学否定了经典力学理论

B.真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的

C.狭义相对论只适用于惯性参考系

D.肥皂泡表现的彩色是光的干涉现象，露珠表现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看

太阳光表现的彩色是光的衍射现象

E.光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

解析：选BCD相对论并不否定经典力学，它是在一定条件下的特殊情形，故选项A错

误；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项B准确：

根据狭义相对论的基本假设可知，选项C准确；根据光现象的成因知，选项D准确；全息

照相不是利用全反射，而是和光的干涉相关，选项E错误。

3.（多选）下列说法正确的是（）

A.“3D电影”的播放和观看利用了光的衍射

B.色散现象表明白光是复色光

C.泊松亮斑是光的干涉现象

D.增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的;

E.光的偏振现象表明光是横波

解析：选BDE“3D电影”利用光的偏振现象，选项A错误；泊松亮斑是光的衍射现象，

选项C错误。

4.（多选）下列说法正确的有（）

A.某种光学介质对另一种光学介质的相对折射率可能小于1

B.英国物理学家托马斯•杨发现了光的干涉现象

C.激光和自然光都是偏振光

D.麦克斯韦用实验证明了光是一种电磁波

E.爱因斯坦认为真空中光速在不同惯性系中相同

解析：选ABE激光的偏振方向一定，是偏振光，而自然光包含着垂直传播方向上沿一

切方向振动的光，C错；麦克斯韦仅仅从理论上提出光是一种电磁波，D错。

5.（多选）下列说法正确的是（）

A.光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从紫光改为红光，则相邻亮条纹间距一定变小

B.做简谐振动的物体，经过同一位置时，速度可能不同

C.在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率

D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片能够增加透射光的强度

E.爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

解析：选BCE由。=夕，从紫光改为红光，则相祁亮条纹间距变大，选项A错误；拍

摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，并不增加透射光的强

度，选项D错误。

6.（多选）下列说法正确的是（）

A.北斗导航系统是利用电磁波实行定位和导航的

B.微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应

C.常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机

D.天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波实行天体物理研究

E.遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征

解析：选ADE北斗导航系统是利用电磁波工作的，选项A正确；食物中的水分子在微

波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，选项B错误；常用的电视机遥控器通过发出

红外线脉冲信号来遥控电视机，选项C错误；天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电

波实行天体物理研究，选项D正确；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来

探测被测物体的特征，选项E正确。

7.（多选）（2018•苏州2研）下列关于科学技术的使用的说法正确的是（）

A.交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应

B.用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射

C.在摄像机中，摄像管的作用是摄取景物的图像并将其转换为电信号

D.雷达是利用超声波来测定物体位置的无线电设备

E.医生利用R超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原理是利用了波的衍射

解析：选ABC交通警察用监视器测量汽车的速度时可利用多普勒效应，选项A正确；

用声呐探测水中的暗礁、潜艇，利用了波的反射，选项B正确；在摄像机中，摄像管的作用

是摄取景物的图像并将其转换为电信号，选项C正确；雷达是利用无线电波来测定物体位置

的无线电设备，选项D错误；医生利用B超探测人体内脏的位置，发现可能的病变，其原

理是利用了波的反射，选项E错误。

8.（多选）关于机械波、电磁波和相对论的下列说法正确的是（）

A.机械波和电磁波在介质中的传播速度仅由介质决定

B.假设火车以接近光速的速度通过站台，站台上的旅客观察到车上的乘客变矮了

C.简谐机械波传播时单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列波的频率

D.用光导纤维束传播图像信息利用了光的全反射

E.在真空中传播的两列电磁波，频率大的波长短

解析：选CDE机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介

质中的传播速度与介质和波的频率均相关，选项A错误；火车以接近光速的速度通过站台时，

站台上的旅客观察到车上的乘客变瘦了，而不是变矮，选项B错误；简谐波的振动周期与传

播周期相同，故单位时间内经过介质中某点的完全波的个数就是这列简谐波的频率，选项C

正确；光导纤维束是用全反射来传输图像信息的，选项D正确；在真空中传播的两列电磁波，

传播速度相同，由。=彳=4知，频率越大，波长越短，选项E正确。

9.（多选）（2019•三业模拟）下列说法正确的是（）

A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中。束光在水珠中传播的速度一定

大于b束光在水珠中传播的速度

B.图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值

后不会再有光线从从'面射出

C.图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L,两相邻亮条纹间距离将减

小

D.图丁是用干涉法检测工件表面平整水准时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被

检测的平面在此处是凸起的

E.图戊中的M、N是偏振片，尸是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏尸上的

光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波

解析：选ACE甲图白。束光折射角大，折射率小，根据。束光在水珠中的传播

速度大，选项A正确；乙图中，光束在面的折射角等于在〃尸面的入射角，只要入射

角i<90。，bb'面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，选项B错误；丙图中，根据

Ax=，，选项C正确；丁图中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，选项D错误；

有偏振现象的光波为横波，选项E正确。

10.（1）杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相、

距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必V'X）V

要条件，则两列光的________相同。如图所示，在这两列光波相遇的区域

N叭,\.*\\

中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________（选填/V7c

“4”“3”或“0）点会出现暗条纹。‘卜'

（2）在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长2=5.89X10rm,双缝间的距离d=lmm,

双缝到屏的距离1=2mo求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。

解析：（1）要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏,

波峰与波谷相遇的C点会出现暗条纹。

（2）相邻的亮条纹的中心间距心=夕

由题意知，亮条纹的数目〃=10

则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距心=呼

代入数据得L=1.178X10-2m。

答案：⑴频率C（2）1.178X10-2m

实验十四探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

一、实验目的

1.练习使用秒表和刻度尺，测单摆的周期和摆长。

2.用单摆测出当地重力加速度g。

二、实验原理：r=2万—

三、实验器材：单摆、游标卡尺、亳米刻度尺、秒表。

四、实验步骤

1.做单摆：取约1m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小卡,

孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂。

2.测摆长：用刻度尺量出摆线长/'（精确到毫米），用游标卡尺测出小球

标记

直径。，则单摆的摆长/=/+yo

3.测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度（小于5。）,然后释放小球，记下单摆摆动30〜

50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期。

4.改变摆长，重做几次实验。

五、数据处理

1.公式法：g=招，。

2.图像法：画，•尸图像。

六、注意事项

1.选用1m左右的细线。

2.悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证顶点固定。

3.小球在同一竖直面内摆动，且摆角小于5。。

4.选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数。

5.小球自然下垂时，用亳米刻度尺量出悬线长〃，用游标卡尺测量小球的直径，然后

算出摆球的半径r,则摆长1=1'+「。

［基础考法I

1.根据单摆周期公式丁=2几出能够通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示,

将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。

甲乙

(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为mm。

(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有o

a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些

b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的

c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较

大的角度

d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5。，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回

到开始位置时停止计时，此时间间隔a即为单摆周期r

e.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°,释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡

位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Af,则单摆周期7=看

解析：(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径为18mm+5X0.1mm

=18.5mm<>

(2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可判断a、b、e正确。

答案：(1)18.5(2)abe

2.某同学利用单摆测量重力加速度。

(1)为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是。

A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球

B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线

C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动

D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大

(2)如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。实验时，儿兴

因为仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂，

在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周

期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，

用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期72；最后用钢板刻度尺量出竖直

立柱上两标记点之间的距离AL。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g=o

解析：（1）组装单摆时，悬线应选用不易伸长的细线；摆球选择体积小、密度大的摆球；

单摆摆动时在同一竖直面内摆动，摆的振幅尽量小一些。选项B、C正确。

（2）设单摆的周期为A时接长为Li,周期为乃时摆长为心

则。=2冗

乃=2几年

且LI-L2=\L®

联立①②③式得g=蔑净。

47r2AL

答案：（1）BC（2）

Ti2-T^

3.（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径

的操作如图甲、乙所示。测量方法正确的是（选填“甲”或“乙”）。

（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振

动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示。

光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间/的变化图线如图丁

所示，则该单摆的振动周期为。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原

小球直径2倍的另一小球实行实验，则该单摆的周期将（选填“变大”“不变”或

“变小”），图丁中的M将（选填“变大”“不变”或“变小”）。

——r