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    高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第4章 光及其应用4.5 光的衍射课时练习

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    这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册第4章 光及其应用4.5 光的衍射课时练习,共11页。试卷主要包含了5光的衍射 课时练等内容,欢迎下载使用。


    1.下列说法中正确的是( )
    A.用光导纤维束传送图像信息,这其中应用到了光的全反射现象
    B.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的偏振现象
    C.白光经过三棱镜得到彩色图样是光的干涉现象
    D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
    【答案】A
    【详解】
    A.用光导纤维束传送图像信息是利用光在纤维中不停地发生全反射而进行传递信息的,故A正确;
    B.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的衍射现象,故B错误;
    C.白光通过三棱镜形成彩色光带,是光的色散现象,不属于干涉现象,故C错误;
    D.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,故D错误。
    故选A。
    2.以下说法正确的是( )
    A.因衍射是波特有的特征,所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象
    B.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
    C.振子每次经过同一位置时加速度、动能和位移总是相同的
    D.观察者感觉到火车驶近时的鸣笛声频率比火车静止时低
    【答案】C
    【详解】
    A.衍射是波特有的现象,当波的波长远大于障碍物的尺寸或相差不多时能够发生明显的衍射现象;故A错误;
    B.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是由油膜的上下表面两束反射光干涉而形成的,属于光的干涉现象,故B错误;
    C.振子每次经过同一位置时加速度、动能和位移总是相同,速度的大小相同,方向不相同,故C正确;
    D.根据多普勒效应可知观察者感觉到火车驶近时的鸣笛声频率比火车静止时高,故D错误。
    故选C。
    3.某小区的人造水池中,水下同一位置有a、b两单色光源。从水面上两光源的正上方观察,Ⅰ区域有a光和b光射出,Ⅱ区域只有a光射出(如图所示)。下列判断正确的是( )
    A.a光比b光更容易发生全反射
    B.若a光源匀速向下运动,则Ⅱ区域将不再有a光射出
    C.若b光源匀速向下运动,则Ⅱ区域有可能有b光射出
    D.两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,a光的条纹比b光条纹窄
    【答案】C
    【详解】
    A.由题分析知,b光在Ⅰ区域边缘发生了全反射,a光在Ⅱ区域边缘发生了全反射,则可知a光的临界角比b光的临界角大,所以b光比a光更容易发生全反射,故A错误;
    B.若a光源匀速向下运动,则在同一区域同一点,a光入射角减小,则Ⅱ区域将一定有a光射出,故B错误;
    C.若b光源匀速向下运动,则在同一区域同一点,b光入射角减小,当入射角小于临界角时,则Ⅱ区域将可能有b光射出,故C正确;
    D.由于a光的临界角比b光的临界角大,根据
    可知,水对a光的折射率比b光的折射率小,则a光的频率比b光的频率小,由
    知,a光的波长比b光的波长长,则两单色光通过相同单缝形成衍射图像中,a光的条纹比b光条纹宽,故D错误。
    故选C。
    4.下列光的实验图样中,属于单色光双缝干涉图样的是( )
    A.B.
    C.D.
    【答案】A
    【详解】
    单色光双缝干涉图样出现的是明暗相间的等间距的条纹,如图A;单缝衍射出现中间宽,两边窄的明暗相间的条纹,如图B,而D图案是复色光单缝衍射图案,出现的是彩色条纹;C图案是小孔衍射图案。
    故选A。
    5.红光和紫光通过单缝获得衍射图样,如图所示图样中反映红光的衍射图样的是( )
    A.B.C.D.
    【答案】C
    【详解】
    单缝衍射的图样是中间宽,两边窄的条纹,由于红光的波长比紫光长,所以红光衍射条纹的宽度要大于紫光衍射条纹的宽度。
    故选C。
    6.一定能使水波通过小孔后,发生的衍射更不明显的方法是( )
    A.增大小孔尺寸,同时增大水波的频率
    B.增大小孔尺寸,同时减小水波的频率
    C.缩小小孔尺寸,同时增大水波的频率
    D.缩小小孔尺寸,同时减小水波的频率
    【答案】A
    【详解】
    波在介质中传播时波速是由介质决定的,与波的频率无关,所以改变波的频率不会改变波速,但由v = λf可知,当波速一定时,减小频率则波长增大,而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多,所以缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率会使衍射现象更明显,而本题为使衍射现象更不明显,则增大小孔尺寸,同时增大水波的频率。
    故选A。
    7.红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹,若将其中一个缝封住,在墙上可以观察到( )
    A.条纹形状与原来相同,但亮度减弱B.仍有条纹,但形状与原来不同
    C.一片红光D.光源的像
    【答案】B
    【详解】
    双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,若将其中一个缝封住,属于单缝衍射,那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,故B正确,ACD错误。
    故选B。
    8.用如图所示的实验装置在暗室中探究光的性质,左侧是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐),右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈,下列说法中正确的是( ))
    A.条纹呈黄白相间
    B.条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定
    C.酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上,形成干涉条纹
    D.在图示的情况下,从肥皂薄膜的左面观察时,在薄膜上可看到衍射条纹
    【答案】B
    【详解】
    A.在干涉条纹的减弱区域为暗条纹,故总的条纹是明暗相间的,A错;
    B.条纹的明暗情况由两列光在薄膜内的路程差决定,即条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定,故B正确;
    C.发生干涉的条件是两束光的频率相同,所以颜色不同即频率不同的光不能干涉,故C错;
    D.光发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸与波长差不多或小于波长,故D错。
    故选B。
    9.下列说法正确的是( )
    A.泊松亮斑是光的衍射现象
    B.受迫振动的物体总以它的固有频率振动
    C.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的干涉现象
    D.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
    【答案】A
    【详解】
    A.泊松亮斑是光的衍射现象,选项A正确;
    B.受迫振动的物体总以它的驱动力的频率振动,选项B错误;
    C.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射造成的色散现象,选项C错误;
    D.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,选项D错误。
    故选A。
    10.用下图甲所示的装置可以证明光具有波动性,在M处放置一个单缝或一个双缝后可以在光屏N上得到不同的图样,下列判断正确的是( )
    A.放置单缝,得到的是a的图样
    B.放置单缝,得到的是b的图样
    C.无论放置单缝还是双缝,得到的都是a的图样
    D.无论放置单缝还是双缝,得到的都是b的图样
    【答案】A
    【详解】
    在M处放置单缝,得到的是单缝衍射图样:中间宽,两边窄的明暗相间的条纹,如图a;若在M处放置双缝,得到的是双缝干涉图样:等间距的明暗相间的条纹,如图b。
    故选A。
    11.下列实验现象或应用中,与光的波动性无关的是( )
    A.B.
    C.D.
    【答案】D
    【详解】
    A.这是单缝衍射实验,与光的波动性有关,A错误;
    BC.这是薄膜干涉实验装置,与光的波动性有关,BC错误;
    D.这是光的色散实验,与光的波动性无关,D正确。
    故选D。
    12.单色光通过四种元件产生的明暗条纹图样如图所示,以下说法正确的是( )
    A.甲、乙图为干涉图样,丙、丁图为衍射图样
    B.甲图中条纹间距越大,该色光的波长越大
    C.乙图中单缝越宽,中央亮纹越宽
    D.丙图中圆孔尺寸越大,图样现象越明显
    【答案】B
    【详解】
    A.甲图中,条纹等间距为单色光的双缝干涉图样、乙图中,条纹不等间距为单色光的单缝衍射图样,丙为单色光通过小圆孔的衍射图样、丁图为单色光通过小圆盘的衍射图样,故A错误;
    B.甲图中,根据干涉条纹间距公式
    知条纹间距越大,该色光的波长越大,故B正确;
    C.乙图中单缝越宽,中央亮纹越窄,故C错误;
    D.丙图中圆孔尺寸越大,图样现象越不明显,故D错误。
    故选B。
    13.下列关于光现象的解释正确的是( )
    A.水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色,是光的干涉现象
    B.在杨氏双缝实验中,如果仅把红光改成绿光,则干涉条纹间距将减小
    C.荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光会聚而形成的
    D.眼睛紧贴两支夹紧的铅笔形成的狭缝,让狭缝与日光灯管平行,观察到彩色条纹,这是光的衍射现象
    【答案】ABD
    【详解】
    A.在太阳光的照射下,油膜上下表面反射光在上表面发生叠加,呈现彩色条纹,是光的干涉现象,A正确;
    B.在杨氏双缝实验中,根据公式x = ,如果仅把红光改成绿光,则波长变短,导致屏上的条纹间距将减小,B正确;
    C.荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光全反射形成的,C错误;
    D.眼睛紧贴两支夹紧的铅笔形成的狭缝,让狭缝与日光灯管平行,观察到彩色条纹,这属于光的衍射现象,D正确。
    故选ABD。
    14.下列说法正确的是( )
    A.简谐运动的回复力总是与速度方向相反
    B.只要增大摆球的质量,单摆的周期就会增大
    C.当波长大于障碍物的尺寸时,可以发生明显的衍射现象
    D.光波波长越大时,通过同一双缝干涉装置亮条纹的宽度越大
    E.同一物体温度高时红外辐射比温度低时红外辐射强
    【答案】CDE
    【详解】
    A.简谐运动的回复力总是与位移方向相反,但是与速度方向不一定相反,选项A错误;
    B.根据
    可知,单摆的周期与摆球的质量无关,选项B错误;
    C.当波长大于障碍物的尺寸时,可以发生明显的衍射现象,选项C正确;
    D.根据
    可知,光波波长越大时,通过同一双缝干涉装置亮条纹的宽度越大,选项D正确;
    E.同一物体温度高时红外辐射比温度低时红外辐射强,选项E正确。
    故选CDE。
    15.关于光现象及其应用,下列说法正确的有( )
    A.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
    B.光照到不透光小圆盘,在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑,说明光发生了干涉
    C.光导纤维利用全反射的原理,其内芯的折射率大于外套的折射率
    D.分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验,前者中央亮纹较宽
    【答案】AC
    【详解】
    A.油膜形成的彩色条纹,是由膜的前后表面反射光,进行光的叠加,形成的干涉条纹,故A正确;
    B.光照到不透光小圆盘,在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑,说明光能绕过障碍物,发生了衍射,故B错误;
    C.光导纤维利用全反射的原理,根据全反射的条件可知,其内芯的折射率大于外套的折射率,故C正确;
    D.紫色光的波长小于绿色光的波长,根据
    可知,分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验,前者中央亮纹较窄,故D错误。
    故选AC。
    16.(1)让一束红光照射在游标卡尺两个卡脚之间的缝上,逐渐减小两个卡脚之间的距离,使缝越来越小,观察照在屏幕上光斑的变化。缝宽大约多大时屏幕上出现条纹?缝间距变小时,条纹有什么变化?
    (2)用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔,用眼睛通过小孔观察太阳光,会观察到什么现象?
    【答案】(1)大约0.8 mm时会出现条纹;当缝间距变小时,屏幕上条纹间距逐渐变宽,但亮度逐渐减弱;(2)会观察到中央为亮圆,周围为彩色的圆环
    【详解】
    (1) 当缝比波长大的多时,光沿直线传播,当缝与波长差不多,大约0.8 mm时会出现衍射条纹;当缝间距变小时,衍射现象更明显,屏幕上条纹间距逐渐变宽,但亮度逐渐减弱;
    (2)因为发生了衍射,故会观察到中央为亮圆,周围为彩色的圆环。
    17.由阴极K发射的电子(质量为m,电量为e,设其初速度为零)经加速极A加速后垂直射向一开有两条平行狭缝的屏,电子自狭缝出射后打到一荧光屏上,如图所示。由于电子具有波动性,荧光屏将出现明暗相间的条纹。设加速极A与阴极K之间的电压为U,两平行狭缝间的距离为d,试问:
    (1)在整个装置的轴线与荧光屏的交点О处,将出现暗条纹还是亮条纹?
    (2)设位于轴线外侧的第一条亮条纹出现在θ角处,写出θ的表示式(以m,e,d,V及其他有关恒量表示)。
    【答案】(1)亮条纹;(2)
    【详解】
    (1)中央(O点处)出现亮条纹。
    (2)以表示电子的波长,P表示电子的动量,于是有


    又因,把上面得出的值代入,得出
    18.在观察光的衍射现象的实验中,保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将如何变化?该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律。在什么情况下光才可视为直线传播?
    【答案】减小;光的波长比障碍物小得多
    【详解】
    保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将减小;该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在光的波长比障碍物小得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
    19.如图所示,让太阳光通过窗上的小孔射进漆黑的室内,并落在光滑的反射面(如玻璃、瓷碗、镀铬器件或涂有油漆的门窗等)上。这时,着眼并迎着反射方向看去,不但能看到反射面上的白点(太阳虚像),同时还能看到在它的两旁出现一排对称的彩带。眼缝越细,这种现象越显著。请分析原因。

    【答案】这是一种光的单缝衍射现象,光通过眼缝时产生衍射现象,不同色光衍射条纹间距不同,因此,可以看到一排对称的彩带,眼缝越细,衍射现象越显著,这种效应越显著。
    【详解】
    这是一种光的单缝衍射现象,光通过眼缝时产生衍射现象,不同色光衍射条纹间距不同,因此,可以看到一排对称的彩带,眼缝越细,衍射现象越显著,这种效应越显著。
    20.两人分别站在一堵墙的两侧,彼此看不见却能相互对话,这是为什么?
    【答案】见解析
    【详解】
    光的波长短,不容易发生衍射,在正常条件下,几乎沿直线传播,因此两人不能互相看到,但是声波的波长较长,和墙的高度相差不多,容易发生衍射,能绕过墙继续传播。
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