2024-2025學年高二物理選擇性必修第一冊（配魯科版）第5章測評

第5章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。)1.在醫(yī)學上利用激光來焊接剝落的視網(wǎng)膜,是因為激光的()A.單色性好B.方向性好C.亮度高D.相干性好2.用圖甲所示裝置做圓孔衍射實驗,在屏上得到的衍射圖樣如圖乙所示,實驗發(fā)現(xiàn),光繞過孔的邊緣,傳播到了相當大的范圍。下列說法正確的是()A.用不同波長的光做實驗,衍射圖樣完全相同B.若只將圓孔變小,則中央亮斑和亮條紋的亮度反而變大C.若只將圓孔變小,則屏上得到的衍射圖樣的范圍將會變大D.若只將圓孔變大,則屏上得到的衍射圖樣的范圍將會變大3.下面有關(guān)光的干涉現(xiàn)象的描述正確的是()A.在光的雙縫干涉實驗中,將入射光由綠光改為紫光,則條紋間隔變寬B.白光經(jīng)肥皂膜前后表面反射后,反射光發(fā)生干涉形成彩色條紋C.在光的雙縫干涉實驗中,若縫S1射入的是綠光,S2射入的是紫光,則干涉條紋是彩色的D.光的干涉現(xiàn)象不能說明光是一種波4.激光散斑測速是一種測速技術(shù),它利用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對”,相當于雙縫干涉實驗中的雙縫,若待測物體的速度v與二次曝光時間間隔Δt的乘積等于雙縫間距。實驗中可測得二次曝光時間間隔Δt、雙縫到屏的距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δy。若所用激光的波長為λ,則該實驗測定物體運動速度的表達式是()A.v=λB.v=lλC.v=lD.v=Δ二、多項選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)5.在垂直于太陽光的傳播方向前后放置兩個偏振片P和Q,在Q的后邊放上光屏,如圖所示,下列說法錯誤的是()A.Q不動,旋轉(zhuǎn)偏振片P,屏上光的亮度不變B.Q不動,旋轉(zhuǎn)偏振片P,屏上光的亮度時強時弱C.P不動,旋轉(zhuǎn)偏振片Q,屏上光的亮度不變D.P不動,旋轉(zhuǎn)偏振片Q,屏上光的亮度時強時弱6.如圖所示,下列對圖片場景的解釋說法錯誤的是()A.如圖甲所示,立體電影原理和照相機鏡頭表面涂上的增透膜的原理一樣B.如圖乙所示,肥皂膜上的彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象C.如圖丙所示,筷子“折斷”的現(xiàn)象說明光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生了折射D.如圖丁所示,光線通過一個不透光的小圓盤得到干涉圖樣7.某同學用單色光進行雙縫干涉實驗,在屏上觀察到如圖甲所示的條紋,僅改變一個實驗條件后,觀察到的條紋如圖乙所示。他改變的實驗條件可能是()A.減小光源到單縫的距離B.減小雙縫到光屏之間的距離C.減小雙縫之間的距離D.換用頻率更高的單色光源8.如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單色光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱為牛頓環(huán),下列說法正確的是()A.干涉現(xiàn)象是由于透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由于透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的D.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的三、非選擇題(本題共8小題,共60分。)9.(3分)登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射,尤其是眼睛不能長時間被紫外線照射,否則將會嚴重地損傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計一種能大大減小對眼睛造成傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz。那么他設(shè)計的這種“增反膜”的厚度最小為。

10.(3分)在雙縫干涉實驗中,光屏上P點到雙縫S1、S2的距離之差Δs1=0.75μm,光屏上Q點到雙縫S1、S2的距離之差Δs2=1.5μm。若用頻率ν=6.0×1014Hz的黃光照射雙縫,則P點出現(xiàn)(選填“亮”或“暗”)條紋,Q點出現(xiàn)(選填“亮”或“暗”)條紋。

11.(3分)(2024福建三明高二月考)如圖所示,某同學做雙縫干涉實驗。若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動,則所產(chǎn)生干涉條紋間距(選填“變大”“變小”或“不變”),中央亮條紋的位置(選填“上移”“下移”或“不變”)。

12.(6分)暑假期間小明利用圖甲所示的生活物品,測量某型號刀片的厚度。甲乙丙實驗過程如下:Ⅰ.點燃蠟燭,用蠟燭火焰把玻璃片的一面熏黑;Ⅱ.并齊捏緊兩片刀片,在玻璃片的熏黑面劃出兩條平直劃痕;Ⅲ.如圖乙所示,將激光光源和玻璃片固定在桌上,并將作為光屏的白紙固定在距離足夠遠的墻上。Ⅳ.打開激光光源,調(diào)整光源的高度并使激光沿水平方向射出,恰好能垂直入射在兩劃痕上,最終在白紙上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋。請回答以下問題:(1)觀察白紙上的干涉條紋如圖丙所示。用刻度尺測出a、b兩亮條紋中心間的距離為cm,則兩相鄰暗條紋中心間的距離Δx=cm。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))

(2)測量玻璃片到光屏的距離L=3.00m,已知該紅色激光的波長λ=700nm,利用公式求出雙劃痕的間距d=mm,即為刀片厚度。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

13.(6分)某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光;調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}:(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學可;

A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.將屏向遠離雙縫的方向移動D.使用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為l,測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δy,則單色光的波長λ=;

(3)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm。則所測單色光的波長為nm。

14.(12分)劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖甲所示,將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示,干涉條紋有如下特點:(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相鄰亮條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片,則當光垂直入射到新劈形空氣薄膜后,試通過計算論述從上往下觀察到的干涉條紋會變疏。15.(12分)研究光的干涉現(xiàn)象的原理圖如圖所示。光源S到雙縫S1、S2的距離相等,S1、S2連線平行于光屏,O點為S1、S2連線的中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出單色光,經(jīng)S1、S2傳播到光屏上P點,S1P垂直于光屏,P為某亮條紋中心,OP之間還有k條亮條紋,光由S1、S2傳播到P點的時間差為t0?，F(xiàn)緊貼S1放置厚度為d的玻璃片,光由S1垂直穿過玻璃片傳播到P點與光由S2直接傳播到P點的時間相等。已知光在真空中的速度為c,玻璃對該單色光的折射率為n,不考慮光在玻璃片內(nèi)的反射,求:(1)單色光在真空中的波長λ;(2)玻璃片的厚度d。16.(15分)1801年,托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)。1834年,洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實驗)。(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示,S為單色光源,M為一平面鏡。試用平面鏡成像作圖法畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域。(2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L,光的波長為λ,在光屏上形成干涉條紋。寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δy的表達式。

參考答案第5章測評1.C在醫(yī)學上利用激光來焊接剝落的視網(wǎng)膜,是利用了激光的亮度高、能量強的特點,故C正確。2.C用不同波長的光做實驗,衍射圖樣并不相同,因為波長越長,對同一圓孔而言,衍射現(xiàn)象越明顯,A錯誤;圓孔變小,衍射現(xiàn)象更明顯,衍射圖樣的范圍反而變大,但透光強度變小,中央亮斑和亮條紋的亮度變?nèi)?C正確,B、D錯誤。3.B在光的雙縫干涉實驗中,根據(jù)Δy=ldλ,將入射光由綠光改為紫光,紫光的波長比綠光短,則條紋間隔變窄,選項A錯誤;白光是復色光,不同的色光波長不一樣,當兩列光的路程差等于半波長的偶數(shù)倍時,出現(xiàn)亮條紋,當路程差是半波長的奇數(shù)倍時,出現(xiàn)暗條紋,所以肥皂膜前后表面反射光在前表面疊加,形成彩色的干涉條紋,故B正確;干涉的條件是兩列光頻率相同、振動方向相同,不同頻率的光不能發(fā)生干涉,故C錯誤;光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波,故D4.B雙縫間距d=v·Δt,由Δy=ld·λ,得v=lλΔ5.ACP是起偏器,它的作用是把太陽光(自然光)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?該偏振光的振動方向與P的透振方向一致。所以當Q與P的透振方向平行時,通過Q的光強最大;當Q與P的透振方向垂直時,通過Q的光強最小。無論旋轉(zhuǎn)P或Q,屏上的光強都是時強時弱。故選A、C。6.AD立體電影利用了光的偏振原理,照相機鏡頭表面涂上的增透膜利用了光的干涉原理,選項A錯誤,符合題意;肥皂膜上的彩色條紋是從肥皂膜前后表面反射回來的兩列光發(fā)生干涉的結(jié)果,選項B正確,不符合題意;筷子“折斷”的現(xiàn)象說明光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生了折射,選項C正確,不符合題意;圖丁是光線通過一個圓孔得到的衍射圖樣,選項D錯誤,符合題意。7.BD根據(jù)雙縫干涉條紋間距關(guān)系式,可得Δx=Ldλ,減小光源到單縫的距離,不會改變條紋間距,故A錯誤;減小雙縫到光屏之間的距離L,會使條紋間距變小,故B正確;減小雙縫之間的距離d,會使條紋間距變大,故C錯誤;換用頻率更高的單色光源,即光源的波長變短,會使條紋間距變小,故D8.AC薄膜干涉中的“薄膜”指的是兩個玻璃面之間所夾的空氣膜,故選項A正確,B錯誤。兩列波的路程差滿足一定的條件,如兩列波的路程差是半波長的偶數(shù)倍,形成亮條紋,如兩列波的路程差是半波長的奇數(shù)倍,形成暗條紋;條紋間的距離由薄膜的厚度變化來決定,膜厚度變化不均勻,則干涉條紋不等間距,故選項C正確,D錯誤。9.解析為了減少進入眼睛的紫外線,應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射出來相互疊加后加強,則路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長λ'的整數(shù)倍,即2d=Nλ'(N=1,2,…)。因此,膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的12。紫外線在真空中的波長為λ=cf,在膜中的波長為λ'=λn,解得膜的厚度最小為d=λ'2=1.23×10答案1.23×10-7m10.解析由光的頻率ν=6.0×1014Hz,知光的波長λ=cν=5×10-7m。P點到雙縫S1、S2的距離之差Δs1=0.75μm=7.5×10-7m=3λ2,P點出現(xiàn)暗條紋;Q點到雙縫S1、S2的距離之差Δs2=1.5μm=15×10-7m=3λ,因此答案暗亮11.解析在雙縫干涉實驗中,若把單縫S從雙縫S1、S2的中心對稱軸位置稍微向上移動到S',通過雙縫S1、S2的光仍是相干光,仍可產(chǎn)生干涉條紋,中央亮條紋的位置經(jīng)過S1、S2到S'的路程差等于0,因S'S1<S'S2,S'S1+S1P'=S'S2+S2P',所以S1P'>S2P',中央亮條紋的位置略向下移,如圖所示。根據(jù)Δx=ldλ,裝置沒有發(fā)生變化,入射光也沒有變化,答案不變下移12.解析(1)a、b兩點間的距離s=10.70cm-4.00cm=6.70cm,兩相鄰暗條紋中心間的距離與兩相鄰亮條紋中心間的距離相等,為Δx=s8=0.84cm(2)根據(jù)Δx=Ldλ可得d=L·λΔx=3.答案(1)6.700.84(2)0.2513.解析(1)根據(jù)Δy=ldλ可知,若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),即Δy減小,應使l減小或d增大,B(2)根據(jù)Δy1=ldλ,λ=Δ(3)λ=Δy·d(n-1答案(1)B(2)Δy·14.解析光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射,從而形成干涉條紋。設(shè)空氣膜頂角為θ,d1、d2處為兩相鄰亮條紋,如圖所示,則此兩處的路程差分別為x1=2d1,x2=2d2。因為d1、d2處為相鄰亮條紋,可得x2-x1=λ,所以d2-d1=12λ設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為Δl,則由幾何關(guān)系得d2-d1Δl=tanθ,即Δl=λ2tanθ,當抽去一張紙片,θ答案見解析15.解析(1)由題意,P為第k+1級亮條紋中心,則有S2P-S1P=(k+1)λ又S2P-S1P=ct0解得λ=ct(2)由題意,設(shè)光在玻璃中的傳播速度為v,則dv-且v=c解得d=ct答案(1)ct0k16.解析(1)①根據(jù)對稱性作出光源S在平面鏡中所成的像S'。②連接平面鏡的最左端和光源,即為最左端的