2019-2020年高中物理 第5章 光的波動(dòng)性章綜合 教科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第5章 光的波動(dòng)性章綜合 教科版選修3-4 說(shuō)明：本試卷分為第Ⅰ、Ⅱ卷兩部分，請(qǐng)將第Ⅰ卷選擇題的答案填入題后括號(hào)內(nèi)，第Ⅱ卷可在各題后直接作答.共100分，考試時(shí)間90分鐘. 第Ⅰ卷(選擇題共40分) 一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分. 1.小朋友吹出的肥皂泡泡、熱菜湯表面的油花、馬路上積水表面的油膜，都有彩色花紋.這是下列哪種原因形成的 （ ） A.光的色散 B.光的衍射 C.光的直線傳播 D.光的干涉 解析：本題考查光的干涉及與其他現(xiàn)象的區(qū)別. 以上現(xiàn)象都是干涉現(xiàn)象，即薄膜干涉.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前后兩個(gè)表面反射的兩列反射波疊加，形成干涉條紋.由于白光中的各色光波長(zhǎng)不同，干涉后的條紋間距不同，所以薄膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色花紋.D正確. 答案D 2.下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是 ( ) A.在太陽(yáng)光照射下,水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象 B.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若僅將入射光由綠光改為黃光,則條紋間距變窄 C.光導(dǎo)纖維絲的內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種縱波 解析：水面上油膜出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,入射光波長(zhǎng)變大,條紋間距變寬.光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波,只有C項(xiàng)的說(shuō)法是正確的. 答案C 3.國(guó)家836計(jì)劃中的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目中所研究的X光激光(頻率范圍很窄的高強(qiáng)度X射線)有著廣泛的應(yīng)用前景,用X光激光給細(xì)胞“照相”,以下激光的哪些特點(diǎn)屬于次要因素 ( ) A.殺菌作用 B.化學(xué)作用 C.波長(zhǎng)短 D.能量高 解析：本題考查X光激光給細(xì)胞“照相”的原理. 細(xì)胞的“尺度”很小,用普通光照相,會(huì)發(fā)生明顯衍射,圖像不清晰;而X光波長(zhǎng)很短,用它照相不會(huì)發(fā)生明顯衍射,可以得到細(xì)胞的清晰照片.可見(jiàn)用X光激光給細(xì)胞“照相”,主要是利用了X光的波長(zhǎng)很短,故A、B、D屬于次要因素. 答案ABD 4.肥皂薄膜在陽(yáng)光照射下可看到彩色花紋的原因是 ( ) A.薄膜對(duì)不同色光的折射率不同 B.薄膜對(duì)不同色光的反射方向不同 C.不同厚度的地方，薄膜吸收不同的色光 D.不同厚度的地方，某一波長(zhǎng)的光從薄膜前、后表面反射的光互相疊加而產(chǎn)生的 解析：本題考查光的薄膜干涉,故正確選項(xiàng)為D. 答案D 5. xx年10月，我國(guó)進(jìn)行了第三次大熊貓普查，首次使用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和RS衛(wèi)星紅外遙感技術(shù)，詳細(xì)調(diào)查了珍稀大熊貓的種群、數(shù)量、棲息地周邊情況等.紅外遙感利用了紅外線的 （ ） A.熱效應(yīng) B.相干性 C.反射性能好 D.波長(zhǎng)長(zhǎng)、易衍射 解析：紅外遙感利用了紅外線波長(zhǎng)長(zhǎng)，易繞過(guò)障礙物的特點(diǎn).故正確選項(xiàng)為D. 答案D 6.用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在距離雙縫l處,得到穩(wěn)定的干涉圖樣.若使光屏在其附近前后移動(dòng),以下說(shuō)法正確的是 ( ) A.將屏向前移動(dòng),干涉圖樣變得模糊不清 B.將屏向后移動(dòng),干涉圖樣變得模糊不清 C.只要屏移動(dòng),干涉圖樣就變得模糊不清 D.不論屏向前移動(dòng),還是向后移動(dòng),屏上均有清晰的干涉圖樣 解析：本題考查光的干涉.光屏上得到干涉圖樣,是兩列相干光疊加產(chǎn)生的.在光屏附近前后移動(dòng)光屏,l變大或變小,屏上仍有清晰的干涉圖樣,由Δx=λ知,條紋間距變寬或變窄. 答案D 7. 在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，雙縫的作用是 （ ） A.遮住過(guò)于強(qiáng)烈的燈光 B.形成兩個(gè)振動(dòng)情況相同的光源 C.使白光變成單色光 D.使光發(fā)生折射 解析：本題考查光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置.雙縫的作用是獲得相干光源.故正確選項(xiàng)為B. 答案B 8 .如圖所示，讓自然光照射到P、Q兩個(gè)偏振片上，當(dāng)P、Q兩偏振片的透振方向夾角為以下哪些度數(shù)時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱 （ ） A.0 B.30 C.60 D.90 解析：本題考查光的偏振現(xiàn)象.由于光波是橫波，所以當(dāng)兩偏振片透振方向夾角為90時(shí)，透射光的強(qiáng)度最弱.故正確選項(xiàng)為D. 答案D 9.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，用紅光做實(shí)驗(yàn)，在屏上呈現(xiàn)明暗相間、間隔距離相等的紅色干涉條紋．若將其中一條縫擋住，另一條縫仍然可以通過(guò)紅光，那么在屏上將看到 （ ） A.形狀與原來(lái)一樣的明暗相間、間距相等的紅色條紋 B.形狀與原來(lái)相似的明暗相間、間距相等的紅色條紋，只是間距變窄了 C.形狀與原來(lái)不同的明暗相間、間距不等的紅色條紋 D.沒(méi)有條紋，只是一片紅光 解析：本題考查雙縫干涉與單縫衍射的區(qū)別.將一條縫擋住時(shí)，由雙縫干涉變?yōu)閱慰p衍射，衍射條紋仍為明暗相間，但間距不相等.故正確選項(xiàng)為C. 答案C 10.X射線電子計(jì)算機(jī)體層攝影簡(jiǎn)稱CT,由于診斷迅速、準(zhǔn)確率高得到廣泛的應(yīng)用.CT機(jī)的掃描部分主要由X射線管和檢測(cè)器組成.X射線貫穿人體經(jīng)部分吸收后,為檢測(cè)器所接收,檢測(cè)器所接收的射線的強(qiáng)弱決定于人體截面的組織密度.檢測(cè)器所測(cè)得的不同強(qiáng)度的信號(hào)經(jīng)電子計(jì)算機(jī)處理后轉(zhuǎn)換成圖像,可在熒光屏上顯示出來(lái),也可用膠片拍攝出來(lái).下圖為X射線產(chǎn)生的原理圖.下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.發(fā)現(xiàn)X射線的科學(xué)家是倫琴 B.X射線是對(duì)陰極上的原子的內(nèi)層電子受激產(chǎn)生的 C.CT機(jī)診斷主要是利用了X射線穿透力強(qiáng),能使膠片感光的特性 D.原理圖中的電源1可用交流電源,電源2一定用高壓直流電源 解析：1985年德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線.X射線是原子的內(nèi)層電子受激產(chǎn)生的;CT機(jī)診斷主要是利用了X射線穿透力強(qiáng),能使膠片感光的特性;電源1是燈絲電源,為燈絲提供電流,可以用直流電,也可以用交流電,電源2是用來(lái)提供加速電壓的,所以一定要用高壓直流電源.故A、B、C、D都是正確的. 答案ABCD 第Ⅱ卷(非選擇題共60分) 二、本題共5小題,每小題4分，共20分.把答案填在題中的橫線上. 11 .A、B兩圖是由單色光分別照射到圓孔所形成的圖樣.其中圖A是光的 （填“干涉”或“衍射”）圖樣.由此可以判斷出圖A所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑 （填“大于”或“小于”）圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑. 解析：本題考查發(fā)生明顯衍射的條件.A圖為小孔衍射，B圖為光的直線傳播. 答案衍射 小于 12 .1800年英國(guó)物理學(xué)家赫歇爾用靈敏溫度計(jì)研究光譜中各色光的熱作用時(shí)，把溫度計(jì)移至紅光區(qū)域外側(cè)，發(fā)現(xiàn)溫度更高，說(shuō)明這里存在射線，這就是紅外線.它最顯著的作用是 ；它還可以用作 、 、 . 解析：本題考查紅外線的特點(diǎn)及應(yīng)用. 答案熱作用 紅外線遙感 紅外攝影 紅外成像 13 .1801年德國(guó)物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)了紫外線，從此紫外線得到了廣泛的應(yīng)用.促進(jìn)人體合成維生素D是利用了紫外線的 ；驗(yàn)鈔機(jī)能檢驗(yàn)鈔票的真?zhèn)问抢昧俗贤饩€的 ；醫(yī)院里常把紫外線用來(lái) . 解析：本題考查紫外線的特點(diǎn)及應(yīng)用. 答案化學(xué)作用 熒光效應(yīng) 殺菌消毒 14.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量頭如圖所示，調(diào)節(jié)分劃板的位置,使分劃板中心刻線對(duì)齊某亮條紋的中心,此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為 mm.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃線向一側(cè)移動(dòng)到另一條亮條紋的中心位置,由螺旋測(cè)微器再讀出一讀數(shù).若實(shí)驗(yàn)測(cè)得4條亮條紋中心間的距離Δx=0.960 mm,已知雙縫間距d=1.5 mm,雙縫到屏的距離L=1.00 m,則對(duì)應(yīng)的光波波長(zhǎng)為λ= mm. 解析：(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.179 mm. (2)相鄰兩條亮(暗)紋間的距離: Δ= mm=0.320 mm λ= mm=4.8mm. 答案1.179 4.8 15.有些動(dòng)物在夜間幾乎什么都看不到，而貓頭鷹在夜間卻有很好的視力，這是因?yàn)樗鼘?duì)某種波段的光線產(chǎn)生視覺(jué)．根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出的光的最大波長(zhǎng)與物體的絕對(duì)溫度 T滿足關(guān)系式T＝2.90mK.若貓頭鷹的獵物——蛇在夜間體溫為27 ℃，則它發(fā)出光的最大波長(zhǎng)為 m，屬于 波段． 解析：由T=2.90mK 得==9.7m 該波長(zhǎng)屬于紅外線波段. 答案9.7 紅外線 三、本題共4小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 16.（8分）要使某透鏡能對(duì)在空氣中波長(zhǎng)為0.52 μm的黃綠光增透，至少要在鏡面上涂厚度為多大的增透膜?（假定做這種膜的材料的折射率為1.3） 解析：本題考查光的薄膜干涉.光波在膜中的波長(zhǎng)為 =m=4.0m 增透膜的厚度為 d=m=1.0m. 答案1.0m 17. （9分）用波長(zhǎng)λ=0.51 μm的綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),測(cè)得相鄰兩條亮紋間的距離Δx=0.55 mm.若將整個(gè)裝置放入折射率n=的水中,那么相鄰兩條亮紋間的距離是多大? 解析：根據(jù)Δx=λ ① 在水中綠光的波長(zhǎng): =λ 在水中相鄰兩條亮紋間的距離: Δ= ② 由①②兩式得: Δ= = =0.41 mm. 答案0.41 mm 18.（9分）金屬鈉蒸氣發(fā)出的黃光，頻率是5.1Hz，它以45的入射角由空氣射入玻璃后，折射角是30，那么它在玻璃中的傳播速度和波長(zhǎng)如何改變？改變了多少？ 解析：本題考查光由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變，波速、波長(zhǎng)改變.玻璃的折射率： n=sin/sin=sin45/sin30=1.4 光在玻璃中的傳播速度 v=c/n=3.0/1.4 m/s=2.1m/s 可見(jiàn)光在玻璃中的傳播速度減小，減小值 Δv=0.9m/s 光在真空中的波長(zhǎng) =c/ν=3.0/(5.1) m =5.9m 光在玻璃中的波長(zhǎng)： λ=v/ν=2.1/（5.1） m =4.1m 光在玻璃中的波長(zhǎng)減小，減小值 Δλ=1.8m. 答案速度減小值Δv=0.9m/s;波長(zhǎng)減小值Δλ=1.8m. 19.（14分）一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為v的“單色光”，實(shí)際上它的頻率并不是真正單一的.激光頻率v是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是Δv（也稱頻率寬度）.如圖所示，讓單色光照射到薄膜表面a，一部分光從上表面反射回去（這部分光稱為甲光），其余的光進(jìn)入薄膜內(nèi)部，其中的一小部分光從薄膜下表面b反射回來(lái)，再?gòu)纳媳砻嬲凵涑鋈?這部分光稱為乙光）.當(dāng)甲、乙這兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉.乙光與甲光相比，要在薄膜中多傳播一小段時(shí)間Δt.理論和實(shí)踐都證明,能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是:Δt的最大值Δ與Δv的乘積近似等于1,即只有滿足ΔΔv≈1才會(huì)觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象.已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光頻率v=4.32Hz,它的頻率寬度Δv=8.0Hz.讓這束激光由空氣斜射到折射率n=2的液膜表面,入射光與液膜表面成45角,如圖所示.求： （1）從O點(diǎn)射入薄膜中的光的傳播速率； （2）估算在如圖所示的情景下，能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的液膜的最大厚度. 解析：（1）由折射率n=得 ① 射入薄膜中的光的速率： v==2.12m/s. ② （2）由光的折射定律得： ③ 設(shè)乙光在薄膜中傳播時(shí)間的最大值為Δ，對(duì)應(yīng)的最大厚度為，則④ 根據(jù)題中所給條件得：ΔΔv=1 ⑤ 由②③④⑤式得：=1.15m.⑥ 答案（1）2.12m/s （2）1.15m