稿件来源:高途
高中 | 光的干涉题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十三章 光
13.3 光的干涉
光的干涉
在一场精彩的大型文艺演出中,舞台的设计和舞台上的表演运用了许多奇妙的物理知识。
利用各色小彩灯布置晚会舞台。如图所示,通过理想降压变压器给串联在副线圈$cd$两端的多个小彩灯供电,已知原、副线圈的匝数分别为$n_{1}$和$n_{2}$电源的输入电压不变,如果只将原线圈匝数增加,小彩灯亮度将 (选填“变亮、变暗、不变”)。如果其中一个小彩灯被短路,变压器的输入功率将 (选填“变大、变小、不变”);
根据电压与线圈匝数之比有$\dfrac{U_{1}}{U_{2}}=\dfrac{n_{1}}{n_{2}}$
如果只将原线圈匝数增加,则副线圈电压减小,小彩灯亮度将变暗;
如果其中一个小彩灯被短路,则副线圈电阻减小,根据$P_{1}=P_{2}=\dfrac{U_{2}^{2}}{R}$
可知,变压器的输入功率将变大;
(多选)舞台景观水池的水面下安装有几个彩色灯泡,岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上,红灯和绿灯均可视为点光源,红光的折射率小于绿光。下列说法正确的是$(\qquad)$
一束红光和一束绿光会发生干涉
","游客看到的红灯的深度比实际深度要小
","红光比绿光在水中传播的更快
","若水池面积足够大,则红灯把水面照亮的面积较大
"]$\rm A$.红光与绿光频率不同,两列光不会发生干涉,故$\rm A$错误;
$\rm B$.光从水下射到水平要发生折射,折射角大于入射角,而人眼睛看到水下物体是按照光的直线传播看出去的,因此游客看到的灯的深度比灯的实际深度要小,故$\rm B$正确;
$\rm C$.绿光频率较高,水对绿光的折射率较大,根据光在介质传播速度公式$v=\dfrac{c}{n}$可知,红光比绿光在水中传播的更快,故$\rm C$正确;
$\rm D$.设单色光在水下$S$处,实际深度为$H_{0}$,光线在$AB$两处恰好发生全反射,临界角为$C$,如下图所示:
由图可知$\sin C=\dfrac{r}{\sqrt{r^{2}+H_{0}^{2}}}$
根据临界角公式$\sin C=\dfrac{1}{n}$
联立可得光源把水面照亮的圆的半径$r=\dfrac{H}{\sqrt{n^{2}-1}}$
可知,红光的折射率小于绿光的折射率,则红光的半径大,所以红灯把水面照亮的面积较大,故$\rm D$正确;
故选:$\rm BCD$;
在舞台中固定一个直径为$6.5\;\rm m$的球形铁笼,三辆摩托车始终以$70\;\rm km/h$的速率在铁笼内旋转追逐,旋转轨道有时水平,有时竖直,有时倾斜,非常震撼。关于摩托车的旋转运动,下列说法正确的是$(\qquad)$
摩托车在铁笼的最高点时,对铁笼的压力最大
","摩托车驾驶员始终处于失重状态
","摩托车所受合外力做功为零
","摩托车的速度小于$70\\;\\rm km/h$,就会脱离铁笼
"]$\rm A$.在最高点根据牛顿第二定律可知$F_{{N}}+mg=m\dfrac{v^{2}}{r}$
解得$F_{{N}}=m\dfrac{v^{2}}{r}-mg$
结合牛顿第三定律可知,摩托车在铁笼的最高点时,对铁笼的压力最小,故$\rm A$错误;
$\rm B$.摩托车驾驶员在最低点时加速度向上,处于超重状态,故$\rm B$错误;
$\rm C$.摩托车速度不变,根据动能定理可知,摩托车所受合外力做功为零,故$\rm C$正确;
$\rm D$.设恰好做圆周运动的速度为$v$,最高点有$mg=m\dfrac{v^{2}}{r}$
解得$v=\sqrt{gr} \approx 20.5\;\rm{\;\rm km/h}$,故$\rm D$错误;
故选:$\rm C$;
如图($a$)所示,演员正在舞台上表演“水袖”,甩出水袖的波浪可简化为简谐横波,沿$x$轴正方向传播的某时刻部分波形图如图($b$)所示($3-18\;\rm m$之间有多个完整波形图未画出)。若手抖动的频率是$0.5\;\rm Hz$,袖子足够长且忽略横波传播时振幅的衰减,则图示时刻$P$点的振动方向为 (填“沿$y$轴正方向”或“沿$y$轴负方向”),该简谐横波的波长为 $\;\rm m$,该简谐横波的传播速度为 $\;\rm m/s$。
波沿$x$轴正方向传播,根据同侧法可知$P$点的振动方向为沿$y$轴负方向;
由波形图可知$\dfrac{\lambda}{4} \gt 1.5\;\rm m$
$3-18\;\rm m$之间有多个完整波形图未画出,则有$(18 − 3)=n\lambda$
解得$n=2$,$\lambda=7.5\;\rm m$
根据波速与波长的关系有$v=\lambda f=3.75\;\rm m/s$。
高中 | 光的干涉题目答案及解析(完整版)