高中物理 第4章 光的折射与全反射章末综合测评 鲁科版选修3-4

章末综合测评(四)光的干涉 衍射 偏振相对论与天体物理(时间：60分钟满分：90分)1.(1)(5分)(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)关于杨氏实验，下列说法中正确的是()A两波源只要具有相同的频率和振动方向，两列波相遇时就能产生干涉现象B单色光通过单缝后射向两个靠得很近的狭缝可作为振动情况总是相同的波源C两波源发出的光波在波谷与波谷叠加的地方，光相互抵消或者削弱，屏上出现暗条纹D两个波源发出的光波在波峰与波峰叠加的地方，光相互加强，屏上出现亮条纹E两波源发出的光波在波峰与波谷叠加的地方，光相互抵消或削弱，屏上出现暗条纹(2)(10分)如图1所示，实线表示两个相干光源S1、S2发出光的波峰位置，则对于图中的a、b两点，_点为振动加强的位置，_点为振动减弱的位置图1【解析】(1)在杨氏实验中，两个狭缝的光源来自同一光源，具有相同的频率、相位和振动方向，具备干涉条件，所以通过两个狭缝的光在屏上叠加，波峰和波峰叠加的地方，波谷和波谷叠加的地方，光相互加强，屏上出现亮条纹，波峰和波谷叠加的地方，光相互抵消或削弱，形成暗条纹，所以，选项B、D、E正确，A、C错误(2)由图可知，b到S1、S2的距离相等，即路程差r0，故b点为加强点a到S1、S2的距离不等，且路程差r1.5，故a点为减弱点【答案】(1)BDE(2)ba2(1)(5分)(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是() 【导学号：78510078】A不同颜色的光有可能发生干涉现象B不同颜色的光不可能发生干涉现象C光的强度不同有可能发生干涉现象D光的强度不同不可能发生干涉现象E光的强度相同不一定会发生干涉(2)(10分)在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为61014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3106m，如图2所示，则：图2P点是明条纹还是暗条纹？设O为到S1、S2路程相等的点，则PO间还有几条明纹，几条暗纹？(不包括O、P两处的条纹)【解析】(1)两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同颜色的光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故选项B正确，A错误；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，故选项C正确，D错误；光的强度相同时频率不一定相同，相位差也不一定恒定，故选项E正确(2)由波长计算公式得5107 mn6由于两光源的振动情况恰好相反，所以P为暗条纹O点路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹【答案】(1)BCE(2)暗条纹5条暗条纹，6条亮条纹3(1)(5分)(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)在单缝衍射中，下列说法中正确的是()A将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C换用波长较大的光照射，衍射条纹间距变宽D增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽E增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄(2)(10分)在暗室中，一支点燃的蜡烛和纸屏之间放一不透明有小孔的板，说明当小孔直径由几厘米逐渐缩小至零点几毫米的过程中，从纸屏上将依次观察到哪些现象？【解析】(1)当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距也越大；光的波长一定，单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故选项B、E错误，选项A、C、D正确(2)当圆孔直径在几厘米时，蜡烛每个发光点都可在屏上形成一个光斑，屏上出现的就是圆光斑叠加而成的模糊图象当圆孔缩至直径为几毫米时，由小孔成象原理在屏上出现倒立的烛焰的象小孔直径再缩至零点几毫米时，可以观察到光的衍射现象，屏上可以出现圆孔衍射的彩色圆环条纹【答案】(1)ACD(2)见解析4(1)(5分)(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)关于经典力学的时空观与相对论的时空观，下列说法正确的是()A在经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一个参考系中的观察者来说也是同时的B在相对论的时空观中，时间间隔是绝对的，即任何事件(或物体运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关C在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点的距离是绝对的不变的量值，而与参考系的选取无关D相对论的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间物体的运动无关E相对论的时空观认为某事件经历的时间，会因参考系的不同而不同(2)(10分)飞船A以0.8c的速度相对于地球向正东飞行，飞船B以0.6c的速度相对于地球向正西飞行则飞船A相对于飞船B的速度为多少？【解析】(1)在经典力学的时空观中，同时是绝对的，选项A对；在相对论的时空观中，时间间隔是相对的，选项B错误；在经典力学的时空观中，空间距离是绝对的，选项C对；相对论的时空观是一个相对的时空观，选项D错误；相对论的时空观认为时间是相对的，跟参考系有关，故E正确(2)取飞船B为静止参考系S系，地球为运动参考系S系，自西向东为x(x)轴的正方向，则飞船A对运动参考系S的速度向东，为正方向，大小u0.8c，S系(地球)对S系(飞船B)的速度方向向东也为正，大小v0.6c.由速度叠加公式可得，飞船A对飞船B的速度为u0.946c.【答案】(1)ACE(2)0.946c5(1)(5分)(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)用狭义相对论的观点判断下列说法正确的是()A时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B在地面上的人看以1105 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员看到的时钟却可能是准确的C在地面上的人看来，以1105 km/s的速度行驶的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人比飞船中的人扁一些D当物体运动的速度vc时，“时间膨胀”和“长度收缩”的效果可忽略不计E经典的相对性原理已经过时，毫无用处(2)(10分)设想在人类的将来实现了恒星际航行，即将火箭发射到邻近的恒星上去火箭相对于日心恒星坐标系的速率为u0.8c，火箭中静止放置长度为1.0 m的杆，杆与火箭的航行方向平行，则在日心恒星坐标系中测得的杆长为多少？【解析】(1)由狭义相对论的观点可知，时间和空间都是相对的，一个事件发生的时间和一个物体的长度会随着参考系的改变而改变，选项A错；在地面上的人看以1105 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，选项B对；由于运动具有相对性，在地面上的人看来，以1105 km/s的速度行驶的飞船，在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员会感觉到地面上的人比飞船中的人扁一些，选项C对；只有在物体的速度接近光速时，“时间膨胀”和“长度收缩”效应才会比较明显，选项D对；在研究低速运动时，经典的相对性原理仍然适用，选项E错(2)由LL0可得L1.0 m0.6 m【答案】(1)BCD(2)0.6 m6(1)(5分)(填正确答案标号选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分每选错1个扣3分，最低得分为0分)有三只完全相同的时钟，时钟A放在高速行驶的火车上(火车时速200千米/小时)，时钟B放在高速旋转的圆盘边缘，随圆盘一起转动，其向心加速度约为2 000 g，时钟C放在中子星附近关于这三只钟的变慢情况，明显变慢的是_、变化不明显的是_(2)(10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，5.0 s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：飞船中的人测得彗星将以多大的速率向它移动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【解析】(1)火车的速度相对光速而言很小，时钟变慢不明显，B钟有很大的加速度，C钟受强引力作用，都明显变慢(2)取地球为S系，飞船为S系，向东为x轴正向，则S系相对S系的速率v0.60c，彗星相对S系的速率ux0.80c由速度变换可得所求结果ux0.946c即彗星以0.946c的速率向飞船靠近由时间间隔的相对性有t5.0 s解得4.0 s【答案】(1)B钟和C钟A钟(2)0.946c4.0 s