2020版高中物理 第五章 光的波动性试卷 教科版选修3-4

1 第五章 光的波动性 章末检测试卷 (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) 1.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 2.我们经常看到，凡路边施工处总挂有红色的电灯，这除了红色光容易引起人们的视觉反应外，还有一个重要的原因是( ) A.红光比其他可见光更容易发生衍射 B.红光比其他可见光更容易发生干涉 C.红光比其他可见光频率更大 D.红光比其他可见光在玻璃中的折射率小 答案 A 3.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 4.(多选)下列说法中正确的是( ) 2

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 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(i≠90°)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，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n＝cv，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Δx与双缝间距离d及光的波长λ的关系式Δx＝ldλ，可知只减小屏到挡板间距离l，两相邻亮条纹间距离Δx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. 5.(多选)下列说法正确的有( ) A.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性 B.相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关 C.声波频率的大小取决于某种介质中传播的速度和波长的大小 D.在光的双缝干涉实验中，若只将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变窄 答案 AD 6.(多选)如图1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， 3

透射光的强度最大，则下列说法中正确的是( ) 图1 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 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. 7.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λ0为( ) A.d4B.nd4C.4dD.4nd 答案 D 解析 设绿光在增透膜中的波长为λ，则由d＝14λ，得λ＝4d，故绿光在真空中的波长为λ0＝nλ＝4nd.

8.在双缝干涉实验中，一钠灯发出波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样.图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为( ) A.2.06×10－7m B.2.06×10－4m C.1.68×10－4m D.1.68×10－3m 答案 C 解析 由Δx＝ldλ，可得双缝间距d＝lΔxλ＝1.00×589×10－90.350×10－2m≈1.68×10－4m.选项C正确. 9.(多选)如图2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( ) 4

图2 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热光 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、D正确、A、C错误. 10.如图3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3 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，ia＝ib，ranb，A错误；因为na>nb，所以λa又Δx＝ldλ，故Δxa11.如图4所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹.则以下说法正确的是( ) 5

图4 A.图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较长 B.图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C.图乙可能是用紫光进行实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D.图乙可能是用红光进行实验产生的条纹，表明红光波长较短 答案 A 解析 由题图可知，图乙中的条纹间距较大，由Δx＝ldλ可知λ乙>λ甲，故A正确. 12.如图5所示为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样，则( )

图5 A.甲为蓝光的衍射图样 B.乙为红光的干涉图样 C.丙为红光的衍射图样 D.丁为蓝光的干涉图样 答案 D 二、填空题(本题共2小题，共12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，可选用宽度较________(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 6

答案 单缝 窄 增大 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Δx＝ldλ知，要使干涉条纹间距变大，双缝的宽度需减小，即选择宽度较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Δx，则光的波长表示为λ＝________(字母表达式)，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，d＝0.20mm，l＝700mm，测量Δx的情况如图8所示.由此可计算出该光的波长为：λ＝________m.

图8 答案 5.24 dlΔx 5.6×10－7 解析 从题图可以看出，主尺示数为5mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02mm＝0.24mm，题图中的游标卡尺的示数为：5mm＋0.24mm＝5.24mm.由干涉条纹间距的计算公式：Δx＝ldλ，解得光的波长表达式为：λ＝dΔxl.由题图可以求出条纹间距为：Δx＝9.805mm＝1.96mm，代入数据解得光的波长为：λ＝5.6×10－7m. 三、计算题(本题共3小题，共40分) 15.(12分)在杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1mm，双缝到屏的距离l＝2m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距. 7

答案 1.178×10－2m 解析 相邻亮条纹的中心间距Δx＝ldλ，由题意知，第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝10Δx，代入数据得L＝1.178×10－2m. 16.(14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d＝1.5mm，双缝到屏的距离l＝1.00m，则被测光的波长为多少？

图9 答案 3.15×10－7m 解析 题图甲读数为1.130 mm，题图乙读数为1.760 mm. 相邻两条亮条纹的间距Δx＝1.760－1.1303 mm＝0.210 mm. 由Δx＝ldλ得λ＝dΔxl＝1.5×10－3×0.210×10－31.00 m＝3.15×10－7 m. 17.(14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2.1×10－6m，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n＝1.5的介质中波长为4×10－7m； (2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°. 答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 解析 已知P点与S1和S2的距离之差，根据出现亮、暗条纹的条件可判断P点是亮条纹还是暗条纹. (1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝cv＝λ1fλ2f＝λ1λ2得，