高中物理：第4章波粒二象性 单元测试3 教科版选修3-5(2)

用心 爱心 专心 光的本性单元测试光的本性单元测试 3 说明 本试卷分为第 卷两部分 请将第 卷选择题的答案填入题后括号内 第 卷可 在各题后直接作答 共 100 分 考试时间 90 分钟 第 卷 选择题共 40 分 一 本题共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有的小题只有一个 选项正确 有的小题有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 1 小朋友吹出的肥皂泡泡 热菜汤表面的油花 马路上积水表面的油膜 都有彩色花纹 这是 下列哪种原因形成的 A 光的色散B 光的衍射 C 光的直线传播D 光的干涉 解析 本题考查光的干涉及与其他现象的区别 以上现象都是干涉现象 即薄膜干涉 白光照射在肥皂泡膜 油膜表面 被薄膜前后两个表面 反射的两列反射波叠加 形成干涉条纹 由于白光中的各色光波长不同 干涉后的条纹间距不 同 所以薄膜上就会出现彩色花纹 D 正确 答案 D 2 下列有关光现象的说法中正确的是 A 在太阳光照射下 水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象 B 在光的双缝干涉实验中 若仅将入射光由绿光改为黄光 则条纹间距变窄 C 光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D 光的偏振现象说明光是一种纵波 解析 水面上油膜出现彩色条纹是光的干涉现象 在双缝干涉实验中 入射光波长变大 条纹间 距变宽 光的偏振现象说明光是一种横波 只有 C 项的说法是正确的 答案 C 3 国家 836 计划中的一个重点项目中所研究的 X 光激光 频率范围很窄的高强度 X 射线 有着广 泛的应用前景 用 X 光激光给细胞 照相 以下激光的哪些特点属于次要因素 A 杀菌作用B 化学作用 C 波长短D 能量高 解析 本题考查 X 光激光给细胞 照相 的原理 细胞的 尺度 很小 用普通光照相 会发生明显衍射 图像不清晰 而 X 光波长很短 用它照相不 会发生明显衍射 可以得到细胞的清晰照片 可见用 X 光激光给细胞 照相 主要是利用了 X 光的波长很短 故 A B D 属于次要因素 答案 ABD 4 肥皂薄膜在阳光照射下可看到彩色花纹的原因是 A 薄膜对不同色光的折射率不同 B 薄膜对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 某一波长的光从薄膜前 后表面反射的光互相叠加而产生的 解析 本题考查光的薄膜干涉 故正确选项为 D 答案 D 5 2001 年 10 月 我国进行了第三次大熊猫普查 首次使用了全球卫星定位系统和 RS 卫星红 外遥感技术 详细调查了珍稀大熊猫的种群 数量 栖息地周边情况等 红外遥感利用了红外 线的 用心 爱心 专心 A 热效应B 相干性 C 反射性能好D 波长长 易衍射 解析 红外遥感利用了红外线波长长 易绕过障碍物的特点 故正确选项为 D 答案 D 6 用单色光做双缝干涉实验 在距离双缝 l 处 得到稳定的干涉图样 若使光屏在其附近前后移动 以下说法正确的是 A 将屏向前移动 干涉图样变得模糊不清 B 将屏向后移动 干涉图样变得模糊不清 C 只要屏移动 干涉图样就变得模糊不清 D 不论屏向前移动 还是向后移动 屏上均有清晰的干涉图样 解析 本题考查光的干涉 光屏上得到干涉图样 是两列相干光叠加产生的 在光屏附近前后移 动光屏 l 变大或变小 屏上仍有清晰的干涉图样 由 x d l 知 条纹间距变宽或变窄 答案 D 7 在杨氏双缝干涉实验装置中 双缝的作用是 A 遮住过于强烈的灯光 B 形成两个振动情况相同的光源 C 使白光变成单色光 D 使光发生折射 解析 本题考查光的双缝干涉实验装置 双缝的作用是获得相干光源 故正确选项为 B 答案 B 8 如图所示 让自然光照射到 P Q 两个偏振片上 当 P Q 两偏振片的透振方向夹角为以下 哪些度数时 透射光的强度最弱 A 0 B 30 C 60 D 90 解析 本题考查光的偏振现象 由于光波是横波 所以当两偏振片透振方向夹角为 90 时 透射光的强度最弱 故正确选项为 D 答案 D 9 在杨氏双缝干涉实验装置中 用红光做实验 在屏上呈现明暗相间 间隔距离相等的红色 干涉条纹 若将其中一条缝挡住 另一条缝仍然可以通过红光 那么在屏上将看到 A 形状与原来一样的明暗相间 间距相等的红色条纹 B 形状与原来相似的明暗相间 间距相等的红色条纹 只是间距变窄了 C 形状与原来不同的明暗相间 间距不等的红色条纹 D 没有条纹 只是一片红光 解析 本题考查双缝干涉与单缝衍射的区别 将一条缝挡住时 由双缝干涉变为单缝衍射 衍 射条纹仍为明暗相间 但间距不相等 故正确选项为 C 答案 C 10 X 射线电子计算机体层摄影简称 CT 由于诊断迅速 准确率高得到广泛的应用 CT 机的扫描 用心 爱心 专心 部分主要由 X 射线管和检测器组成 X 射线贯穿人体经部分吸收后 为检测器所接收 检测器所 接收的射线的强弱决定于人体截面的组织密度 检测器所测得的不同强度的信号经电子计算机 处理后转换成图像 可在荧光屏上显示出来 也可用胶片拍摄出来 下图为 X 射线产生的原理图 下列说法正确的是 A 发现 X 射线的科学家是伦琴 B X 射线是对阴极上的原子的内层电子受激产生的 C CT 机诊断主要是利用了 X 射线穿透力强 能使胶片感光的特性 D 原理图中的电源 1 可用交流电源 电源 2 一定用高压直流电源 解析 1985 年德国物理学家伦琴发现了 X 射线 X 射线是原子的内层电子受激产生的 CT 机诊 断主要是利用了 X 射线穿透力强 能使胶片感光的特性 电源 1 是灯丝电源 为灯丝提供电流 可 以用直流电 也可以用交流电 电源 2 是用来提供加速电压的 所以一定要用高压直流电源 故 A B C D 都是正确的 答案 ABCD 第 卷 非选择题共 60 分 二 本题共 5 小题 每小题 4 分 共 20 分 把答案填在题中的横线上 11 A B 两图是由单色光分别照射到圆孔所形成的图样 其中图 A 是光的 填 干 涉 或 衍射 图样 由此可以判断出图 A 所对应的圆孔的孔径 填 大于 或 小于 图 B 所对应的圆孔的孔径 解析 本题考查发生明显衍射的条件 A 图为小孔衍射 B 图为光的直线传播 答案衍射小于 12 1800 年英国物理学家赫歇尔用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时 把温度计移至 红光区域外侧 发现温度更高 说明这里存在射线 这就是红外线 它最显著的作用是 它还可以用作 解析 本题考查红外线的特点及应用 答案热作用红外线遥感红外摄影红外成像 13 1801 年德国物理学家里特发现了紫外线 从此紫外线得到了广泛的应用 促进人体合成维 生素 D 是利用了紫外线的 验钞机能检验钞票的真伪是利用了紫外线的 医 院里常把紫外线用来 解析 本题考查紫外线的特点及应用 答案化学作用荧光效应杀菌消毒 14 在 用双缝干涉测光的波长 的实验中 测量头如图所示 调节分划板的位置 使分划板 中心刻线对齐某亮条纹的中心 此时螺旋测微器的读数为mm 转动手轮 使分划线向一 用心 爱心 专心 侧移动到另一条亮条纹的中心位置 由螺旋测微器再读出一读数 若实验测得 4 条亮条纹中心 间的距离 x 0 960 mm 已知双缝间距 d 1 5 mm 双缝到屏的距离 L 1 00 m 则对应的光波波长 为 mm 解析 1 螺旋测微器的读数为 1 179 mm 2 相邻两条亮 暗 纹间的距离 x 14 960 0 1 n x mm 0 320 mm 3 1000 1 320 0 5 1 L xd mm 4 8 4 10 mm 答案 1 1794 8 4 10 15 有些动物在夜间几乎什么都看不到 而猫头鹰在夜间却有很好的视力 这是因为它对某种 波段的光线产生视觉 根据热辐射理论 物体发出的光的最大波长 m 与物体的绝对温度 T 满足关系式 T m 2 90 3 10 m K 若猫头鹰的猎物 蛇在夜间体温为 27 则它发出 光的最大波长为m 属于波段 解析 由 T m 2 90 3 10 m K 得 m m 300 109 2109 2 33 T 9 7 6 10 m 该波长属于红外线波段 答案 9 7 6 10 红外线 三 本题共 4 小题 共 40 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演算步骤 只写出 最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 16 8 分 要使某透镜能对在空气中波长为 0 52 m 的黄绿光增透 至少要在镜面上涂厚度 为多大的增透膜 假定做这种膜的材料的折射率为 1 3 解析 本题考查光的薄膜干涉 光波在膜中的波长为 3 1 1052 0 6 n m 4 0 7 10 m 增透膜的厚度为 d 4 100 4 4 7 m 1 0 7 10 m 用心 爱心 专心 答案 1 0 7 10 m 17 9 分 用波长 0 51 m 的绿光做双缝干涉实验 测得相邻两条亮纹间的距离 x 0 55 mm 若将整个装置放入折射率 n 3 4 的水中 那么相邻两条亮纹间的距离是多大 解析 根据 x d l 在水中绿光的波长 4 3 nf n c f v 在水中相邻两条亮纹间的距离 x d l 由 两式得 x x 4 3 x 0 41 mm 答案 0 41 mm 18 9 分 金属钠蒸气发出的黄光 频率是 5 1 14 10 Hz 它以 45 的入射角由空气射入玻 璃后 折射角是 30 那么它在玻璃中的传播速度和波长如何改变 改变了多少 解析 本题考查光由一种介质进入另一种介质时频率不变 波速 波长改变 玻璃的折射率 n sin 1 sin 2 sin45 sin30 1 4 光在玻璃中的传播速度 v c n 3 0 8 10 1 4 m s 2 1 8 10 m s 可见光在玻璃中的传播速度减小 减小值 v 0 9 8 10 m s 光在真空中的波长 0 c 3 0 8 10 5 1 14 10 m 5 9 7 10 m 光在玻璃中的波长 v 2 1 8 10 5 1 14 10 m 4 1 7 10 m 用心 爱心 专心 光在玻璃中的波长减小 减小值 1 8 7 10 m 答案速度减小值 v 0 9 8 10 m s 波长减小值 1 8 7 10 m 19 14 分 一般认为激光器发出的是频率为 v 的 单色光 实际上它的频率并不是真正单 一的 激光频率 v 是它的中心频率 它所包含的频率范围是 v 也称频率宽度 如图所示 让单色光照射到薄膜表面 a 一部分光从上表面反射回去 这部分光称为甲光 其余的光进 入薄膜内部 其中的一小部分光从薄膜下表面 b 反射回来 再从上表面折射出去 这部分光称 为乙光 当甲 乙这两部分光相遇叠加而发生干涉 称为薄膜干涉 乙光与甲光相比 要在 薄膜中多传播一小段时间 t 理论和实践都证明 能观察到明显稳定的干涉现象的条件是 t 的最大值 m t 与 v 的乘积近似等于 1 即只有满足 m t v 1 才会观察到明显稳定的干 涉现象 已知某红宝石激光器发出的激光频率 v 4 32 14 10 Hz 它的频率宽度 v 8 0 9 10 Hz 让这束激光由空气斜射到折射率 n 2 的液膜表面 入射光与液膜表面成 45 角 如图所示 求 1 从 O 点射入薄