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第五章 光的波动性 章末检测试卷(含答案)

1、章末检测试卷章末检测试卷(第五章第五章) (时间:90 分钟 满分:100 分) 一、选择题(本题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分.19 题为单项选择题,1012 题为多项 选择题.全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不选的得 0 分.) 1.(2018 厦门一中高二下学期期中)我国南宋时的程大昌在其所著的 演繁露 中叙述道: “凡 风雨初霁(霁 j ,雨后转晴),或露之未晞(晞 xi,干),其余点缀于草木枝叶之末,日光入之, 五色俱足,闪烁不定,是乃日之光品著色于水,而非雨露有所五色也.”这段文字记叙的是光 的何种现象( ) A.反射 B.色散 C.干涉 D.衍

2、射 答案 B 解析 雨过天晴时,太阳光照在枝叶上的水珠上,白光经过水球折射以后,分成各种彩色光, 这种现象叫做光的色散现象,选项 B 正确. 2.在太阳光照射下,肥皂泡的表面会出现彩色条纹;通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发 光的日光灯,也会看到彩色条纹,这两种现象( ) A.都是光的衍射现象 B.都是光的干涉现象 C.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象 D.前者是光的衍射现象,后者是光的干涉现象 答案 C 3.激光具有相干性好、方向性好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛.下面关 于激光的叙述正确的是( ) A.激光是纵波 B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同 C.两束频率

3、不同的激光能产生干涉现象 D.利用激光方向性好的特点可以测量月球到地球的距离 答案 D 4.(2019 宿迁市高二检测)单色光通过双缝产生干涉现象, 同种单色光通过单缝产生衍射现象, 在光屏上都得到明暗相间的条纹,比较这两种条纹( ) A.干涉、衍射条纹间距都是均匀的 B.干涉、衍射条纹间距都是不均匀的 C.干涉条纹间距不均匀,衍射条纹间距均匀 D.干涉条纹间距均匀,衍射条纹间距不均匀 答案 D 解析 干涉条纹间距均匀,而衍射条纹间距不均匀,中央亮条纹最宽,D 正确. 5.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜干涉相消来 减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折

4、射率为 n,要使绿光在垂直入射时反射光完全 抵消,最小厚度为 d,那么绿光在真空中的波长 0为( ) A.d 4 B. nd 4 C.4d D.4nd 答案 D 解析 设绿光在膜中的波长为 ,则由 d1 4,得 4d,由 n c v 0f f,得绿光在真空中的波 长为 0n4nd. 6.在双缝干涉实验中,一钠灯发出波长为 589 nm 的光,在距双缝 1.00 m 的屏上形成干涉图 样.图样上相邻两亮条纹中心间距为 0.350 cm,则双缝的间距为( ) A.2.0610 7 m B.2.0610 4 m C.1.6810 4 m D.1.6810 3 m 答案 C 解析 由 xl d,可得双

5、缝间距 d l x 1.0058910 9 0.35010 2 m1.6810 4 m.选项 C 正确. 7.如图 1 所示,a、b 两束光以不同的入射角由介质射向空气,结果折射角相同,下列说法正 确的是( ) 图 1 A.b 在该介质中的折射率比 a 的大 B.若用 a、b 分别做单缝衍射实验,b 的中央亮条纹更宽 C.用 a 更易观测到泊松亮斑 D.若用 a、b 分别做双缝干涉实验,a 的两相邻亮条纹中心间距更大 答案 B 解析 由题设条件知,iaib,ranb,A 错误;因为 nanb,所以 ab, 又 xl d,故 xaxb,B 正确,D 错误;波长越长,衍射现象越明显,C 错误. 8

6、.a、b 两种单色光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样分别如图 2 中的甲、乙所示,下 列说法正确的是( ) 图 2 A.让 a、b 两种单色光通过相同的单缝衍射实验装置,衍射图样中,中央亮条纹 a 光比 b 光宽 B.让 a、b 两种单色光通过相同的单缝衍射实验装置,衍射图样中,中央亮条纹 b 光比 a 光宽 C.由于 a 光的波长比 b 光长,所以它们在真空中的传播速度 a 光较大 D.虽然 b 光的频率比 a 光高,但它们在同种介质中的传播速度一样大 答案 A 解析 根据双缝干涉相邻条纹间距公式 xl d 可得在其他条件不变的情况下,光的波长越 长,条纹间距越大,由题图可知 a 光的波

7、长大于 b 光的波长;让 a、b 两种单色光通过相同的 单缝衍射实验装置,衍射图样中,波长越长的条纹间距越宽,因此中央亮条纹 a 光比 b 光宽, 故 A 正确,B 错误;因 a 光的波长大于 b 光的波长,则 a 光的频率小于 b 光的频率,它们在 同种介质中的传播速度不一样大,但在真空中 a 光的速度等于 b 光的速度,故 C、D 错误. 9.用 a、b、c、d 表示四种不同颜色的单色点光源,若:将 a、b、c 放在水中相同深度处, 有人在水面上方同等条件下观测发现, b 在水下的像最深, c 照亮水面的面积比 a 的大 分 别用 b、c 和 d 发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验,b

8、 光的亮条纹间距最大 a、c 和 d 发出的光在同种玻璃中传播,d 光的传播速度最大;则推断同种介质对 a、b、c、d 发出 的光的折射率正确的是( ) A.nbndncna B.nbnandnc C.nanbncnd D.nbnandnc 答案 A 解析 将 a、b、c 放在水中相同深度处,在水面上方同等条件下观测发现 b 在水下的像最深, c 照亮水面的面积比 a 的大,说明 na、nb、nc相比 nb最小,ncna;分别用 b、c 和 d 发出的 单色光在相同条件下做双缝干涉实验,b 光的亮条纹间距最大,说明在 b、c、d 三种光中,b 光的波长最长,频率最小,故 nb、nc、nd相比,

9、nb最小;a、c 和 d 发出的光在同种玻璃中传 播,d 光的传播速度最大,说明 na、nc、nd相比,nd最小;综上可知,nbndncna,故选 项 A 正确. 10.(2019 温州市高二检测)如图 3 所示,A、B 为两偏振片,一束自然光沿 OO方向射向 A, 此时在光屏 C 上,透射光的强度最强,则下列说法中正确的是( ) 图 3 A.此时 A、B 的透振方向平行 B.只有将 B 绕 OO轴顺时针旋转 90 ,屏上透射光的强度才最弱,几乎为零 C.将 A 或 B 绕 OO轴旋转 90 ,屏上透射光的强度最弱,几乎为零 D.将 A 沿顺时针旋转 180 ,屏上透射光的强度最弱,几乎为零

10、答案 AC 解析 当 A、B 两偏振片的透振方向平行时,光屏上光的强度最强;当二者透振方向垂直时, 光屏上光的强度最弱,几乎为零,由此可知 A、C 选项正确. 11.关于图 4 中四幅图,下列说法中正确的是( ) 图 4 A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图,其中 a 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(部分光线未画出) B.图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图,当入射角 i 逐渐增大(i90 ) 到某一值后不会再有光线从 bb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.图丁中的 M、N 是偏振片,

11、P 是光屏.当 M 固定不动缓慢转动 N 时,光屏 P 上的光亮度将 会发生变化,此现象表明光波是横波 答案 ACD 解析 根据折射率和光的传播速度之间的关系 nc v,可知,折射率越大,传播速度越小,从 题图甲可以看出,b 光线在水珠中偏折得厉害,即 b 的折射率大于 a 的折射率,则 a 在水珠 中的传播速度大于 b 在水珠中的传播速度,故 A 正确;当入射角 i 逐渐增大,则折射角逐渐 增大,由于折射角小于入射角,不论入射角如何增大,玻璃砖中的光线不会消失,肯定有光 线从 bb面射出,故 B 错误;根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距 x 与双缝间距离 d 及光的 波长 的关系式 xl d,可

12、知只减小屏到挡板间距离 l,两相邻亮条纹间距离 x 将减小,故 C 正确;只有横波才能产生偏振现象,所以光的偏振现象表明光是一种横波,故 D 正确. 12.如图 5 所示,偏振片正对工作的液晶显示器,透过偏振片看到显示器亮度正常,将偏振片 转动 90 ,透过偏振片看到的屏幕漆黑,则( ) 图 5 A.显示器发出的光是纵波 B.显示器发出的光是横波 C.显示器发出的光是自然光 D.显示器发出的光是偏振光 答案 BD 解析 由题意可知,只有当入射光的振动方向与偏振片的透振方向相同时,透射光的强度最 强;若与偏振片的方向垂直时,透射光的强度最弱,即为零,因此显示器发出的光是横波, 且是偏振光,故 B

13、、D 正确、A、C 错误. 二、非选择题(本题共 5 小题,共 52 分) 13.(6 分)某同学利用如图 6 甲所示的装置研究光的干涉和衍射,光电传感器可用于测量光屏 上光强的分布.某次实验时,在电脑屏幕上得到如图乙所示的光强分布,这位同学在缝屏上安 装的是_(选填“单缝”或“双缝”).当做干涉现象研究时,若要使干涉条纹的间距变 大,可选用宽度更_(选填“宽”或“窄”)的双缝,或使双缝与光屏间的距离 _(选填“增大”或“减小”). 图 6 答案 单缝(2 分) 窄(2 分) 增大(2 分) 解析 由题图乙可知,条纹中间亮、两边暗,是衍射条纹,所以在缝屏上安装的是单缝; 根据 xl d 知,要

14、使干涉条纹间距变大,双缝的宽度需减小,即选择宽度更窄的双缝或使 双缝与光屏间的距离增大. 14.(6 分)如图 7 所示,在利用双缝干涉测量光的波长的实验中,需要从游标卡尺上读出某条 亮条纹的位置.图中所示的读数是_mm. 图 7 若双缝间距为 d,双缝到屏间的距离为 l,相邻两个亮条纹中心的距离为 x,则光的波长表 示为 _(字母表达式), 某同学在两个亮条纹之间测量, 测出以下结果, d0.20 mm, l700 mm,测量 x 的情况如图 8 所示.由此可计算出该光的波长为:_m. 图 8 答案 5.24(2 分) d lx(2 分) 5.610 7(2 分) 解析 从题图可以看出,主尺

15、示数为5 mm,游标尺第12 条刻线与主尺上的刻线对齐, 即游标尺 示数为:120.02 mm0.24 mm,题图中的游标卡尺的示数为:5 mm0.24 mm5.24 mm.由干 涉条纹间距的计算公式:xl d,解得光的波长表达式为: dx l .由题图可以求出条纹间距 为:x9.80 5 mm1.96 mm,代入数据解得光的波长为:5.610 7 m. 15.(12 分)在杨氏干涉实验中,若单色光的波长 6.3010 7 m,双缝间的距离 d1 mm, 双缝到屏的距离 l3 m.求第 1 个亮条纹到第 6 个亮条纹的中心间距. 答案 9.4510 3 m 解析 相邻亮条纹的中心间距 xl d

16、(4 分) 由题意知,第 1 个亮条纹到第 6 个亮条纹的中心间距 L5x(4 分) 代入数据得 L9.4510 3 m.(4 分) 16.(12 分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,调节分划板的位置,使分划板的中心刻线 对齐中央亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数如图 9 甲所示,转动手轮,使分划板向一侧 移动,使分划板的中心刻线对齐第 3 条亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数如图乙所示. 已知双缝间距 d1.5 mm,双缝到屏的距离 l1.00 m,则被测光的波长为多少? 图 9 答案 3.1510 7 m 解析 题图甲读数为 1.130 mm,题图乙读数为 1.760 mm.(4 分)

17、 相邻两条亮条纹的间距 x1.7601.130 3 mm0.210 mm.(2 分) 由 xl d(2 分) 得 dx l 1.510 30.210103 1.00 m3.1510 7 m.(4 分) 17.(16 分)如图 10 所示,在双缝干涉实验中,S1和 S2为双缝,P 是光屏上的一点,已知 P 点 与 S1和 S2距离之差为 2.110 6 m,今分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验, 问 P 点是亮条纹还是暗条纹? 图 10 (1)已知 A 光在折射率为 n1.5 的介质中波长为 410 7 m; (2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.1510 7 m,当 B 光从

18、这种介质射向空气时,临界角为 37 .(sin 37 0.6,cos 37 0.8) 答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 解析 (1)设 A 光在空气中波长为 1,在介质中波长为 2,由 nc v 1f 2f 1 2得,(2 分) 1n21.5410 7 m6107 m(2 分) 根据路程差 r2.110 6 m, 所以 N1r 1 2.110 6 610 73.5(2 分) 由此可知, 从 S1和 S2到 P 点的路程差 r 是波长 1的 3.5 倍, 所以用 A 光做双缝干涉实验时, P 点为暗条纹.(2 分) (2)根据临界角与折射率的关系 sin C 1 n, 得 n 1 sin 37 5 3.(2 分) 由此可知,B 光在空气中的波长为: 2n介5 33.1510 7 m5.25107 m.(2 分) 则路程差 r 和波长 2的关系为:N2 r 2 2.110 6 5.2510 74(2 分) 可见,用 B 光做双缝干涉实验时,P 点为亮条纹.(2 分)