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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級演練 強(qiáng)技提能 2.2光的波動性 滬科版選修3-4 1.(xx大綱版全國卷)下列現(xiàn)象中,屬于光的衍射的是(　　) A.雨后天空出現(xiàn)彩虹 B.通過一個狹縫觀察日光燈可看到彩色條紋 C.海市蜃樓現(xiàn)象 D.日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)彩色條紋 2.(多選)(2011浙江高考)關(guān)于波動,下列說法正確的是(　　) A.各種波均會發(fā)生偏振現(xiàn)象 B.用白光做單縫衍射與雙縫干涉實(shí)驗(yàn),均可看到彩色條紋 C.聲波傳播過程中,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度等于聲波的傳播速度 D.已知地震波的縱波波速大于橫波波速,此性質(zhì)可用于橫波的預(yù)警 3.(xx亳州模擬)使用一只眼睛通過偏振片去觀察太陽,當(dāng)不停地轉(zhuǎn)動偏振片時,可以看到透射光(　　) A.亮、暗交替變化　　　　 B.亮度保持不變 C.亮和次亮交替變化 D.全暗 4.(xx四川高考)光射到兩種不同介質(zhì)的分界面,分析其后的傳播情形可 知(　　) A.折射現(xiàn)象的出現(xiàn)說明光是縱波 B.光總會分為反射光和折射光 C.折射光與入射光的傳播方向總是不同的 D.發(fā)生折射是因?yàn)楣庠诓煌橘|(zhì)中的傳播速度不同 5.(xx金華模擬)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖甲是點(diǎn)燃的酒精燈火焰(在燈芯上撒些食鹽),圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈。將金屬線圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn),觀察到的現(xiàn)象是(　　) A.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)30時,干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)45時,干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)60時,干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 D.干涉條紋保持不變 6.(xx寶山區(qū)模擬)在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣,下列四幅圖片中屬于光的單縫衍射圖樣的是(　　) A.甲、丙　　B.乙、丙　　C.甲、丁　　D.乙、丁 7.(1)(多選)如圖所示,電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B,人眼在P處迎著入射光方向看不到光亮,則(　　) A.圖中a光為偏振光 B.圖中b光為偏振光 C.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180后,在P處將看到光亮 D.以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90后,在P處將看到光亮 (2)用雙縫干涉測光的波長,實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀,它包括以下元件： A.白熾燈　　　　　　B.單縫屏 C.光屏 D.雙縫屏 E.遮光筒 F.濾光片(其中雙縫屏和光屏連在遮光筒上) ①正確調(diào)節(jié)后,在屏上觀察到紅光的干涉條紋,用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a,改用綠色濾光片,其他條件不變,用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b,則一定有a　　　b。(選填“大于”“小于”或“等于”) ②在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,濾光片的作用是　　　　　　　　　,單縫的作用是　　　　　　　,雙縫的作用是　　　　　　　。 8.(1)(多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是(　　) A.其他條件不變,將入射光由黃色換成綠色,衍射條紋間距變窄 B.其他條件不變,使單縫寬度變小,衍射條紋間距變窄 C.其他條件不變,換用波長較長的光照射,衍射條紋間距變寬 D.其他條件不變,增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬 (2)(xx成都模擬)光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列選項(xiàng)符合實(shí)際應(yīng)用的是(　　) A.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象 B.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的干涉現(xiàn)象 C.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 D.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的衍射現(xiàn)象 (3)如圖所示,在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,激光的波長為5.3010-7m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.9510-7m。則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是　　　　　(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.3010-7m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將　　　　　(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。 9.(1)(多選)如圖所示是用雙縫干涉測光波波長的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖,圖中①是光源、②是濾光片、③是單縫、④是雙縫、⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相鄰兩條亮紋之間距離的是(　　) A.增大③和④之間的距離 B.增大④和⑤之間的距離 C.將綠色濾光片改成紅色濾光片 D.增大雙縫之間的距離 (2)如果將燈泡換成激光光源,該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成,這時可以去掉的部件是 　　　　(填數(shù)字代號)。 (3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮紋,讀下手輪的讀數(shù)如圖甲所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮紋,讀下手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是　　　　mm。 (4)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm,則待測光的波長是　　　　　　m。(取三位有效數(shù)字) 10.(1)下面四種現(xiàn)象中,哪些不是光的衍射現(xiàn)象造成的(　　) A.通過游標(biāo)卡尺觀測兩卡腳間狹縫中發(fā)光的日光燈管,會看到平行的彩色條紋 B.不透光圓片后面的陰影中心出現(xiàn)一個亮斑 C.水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色 D.用點(diǎn)光源照射小圓孔,后面屏上會出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán) (2)在研究材料A的熱膨脹特性時,可采用如圖所示的干涉實(shí)驗(yàn)法。A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一個透明的平行板B,B與A上表面平行,在它們之間形成一厚度均勻的空氣膜?，F(xiàn)在用波長為λ的單色光垂直照射,同時對A緩慢加熱,在B上方觀察到B板的亮度發(fā)生周期性變化。當(dāng)溫度為t1時最亮,然后亮度逐漸減弱至最暗;當(dāng)溫度升高到t2時,亮度再一次回到最亮。 ①在B板上方觀察到的亮暗變化是由哪兩個表面的反射光疊加形成的? ②溫度由t1升高到t2時,A的高度升高多少? 答案解析 1.【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析： (1)熟悉常見光現(xiàn)象的形成原因。 (2)知道什么是光的衍射現(xiàn)象。 【解析】選B。光在傳播過程中若遇到尺寸比光的波長大得不多的障礙物時,光會傳到障礙物的陰影區(qū)并形成明暗變化的光強(qiáng)分布的現(xiàn)象是光的衍射現(xiàn)象,通過一個狹縫觀察日光燈看到彩色條紋,就是光的衍射現(xiàn)象,B對;雨后天空出現(xiàn)的彩虹是光的色散現(xiàn)象,是由于光的折射形成的,A錯;海市蜃樓現(xiàn)象是光的折射現(xiàn)象,C錯;日光照射在肥皂膜上出現(xiàn)的彩色條紋,是光的干涉現(xiàn)象,D錯。 2.【解析】選B、D。只有橫波才有偏振現(xiàn)象,A錯誤;白光的單縫衍射和雙縫干涉的圖樣都是彩色條紋,B正確;機(jī)械波傳播時,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度與波的傳播速度無關(guān),C錯誤;因?yàn)榈卣鸩ǖ目v波波速大于橫波波速,所以對于同一地點(diǎn)縱波總是先到達(dá),從而起到對橫波的預(yù)警,D正確。 3.【解析】選B。太陽光是自然光,自然光通過偏振片之后,只有振動方向與偏振片的透振方向一致的光波才能通過,而太陽光包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光,而且沿著各個方向振動的光波的強(qiáng)度都相同。故當(dāng)不停地轉(zhuǎn)動偏振片時,透射光的亮度保持不變。B正確,A、C、D錯誤。 4.【解題指南】解答本題時應(yīng)注意理解以下四點(diǎn)： (1)橫波和縱波都能發(fā)生折射現(xiàn)象; (2)當(dāng)光發(fā)生全反射時,沒有折射光; (3)當(dāng)光垂直分界面入射時,光的傳播方向不發(fā)生變化; (4)光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,從而發(fā)生折射。 【解析】選D。橫波和縱波都能發(fā)生折射現(xiàn)象,故折射現(xiàn)象并不能說明光是縱波,光能發(fā)生偏振現(xiàn)象,說明光是橫波,故選項(xiàng)A錯誤;光在發(fā)生全反射時,沒有折射光,故選項(xiàng)B錯誤;當(dāng)入射光垂直射到分界面時,折射光與入射光的傳播方向是相同的,故選項(xiàng)C錯誤;光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同,從而發(fā)生折射,故選項(xiàng)D正確。 5.【解析】選D。金屬線圈的轉(zhuǎn)動改變不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形狀,由干涉原理可知干涉條紋與金屬線圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān),仍然是水平的干涉條紋,所以本題選D。 【加固訓(xùn)練】 如圖所示是用光學(xué)的方法來檢查一物體表面光滑程度的裝置,其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板,B為被檢查其表面平整程度的物體,C為單色入射光,如果要說明能檢查平面平整程度的道理,則需要用到的下列光學(xué)概念是(　　) A.反射和干涉 B.全反射和干涉 C.反射和衍射 D.全反射和衍射 【解析】選A。此裝置是利用薄膜干涉原理檢查B的上表面是否平整的儀器,C光射到樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢查平面之間形成楔形空氣薄層時,從空氣層的上、下兩個表面反射回來的兩列光波在空氣中相遇滿足相干條件,可以發(fā)生干涉,形成明暗相間的條紋,故用到的光學(xué)概念是反射和干涉,選項(xiàng)A正確,B、C、D錯誤。 6.【解析】選D。光的單縫衍射條紋是中央寬、兩側(cè)窄,符合要求的有乙和丁,故D正確。 【加固訓(xùn)練】 關(guān)于光的衍射,下列說法中錯誤的是(　　) A.光的衍射是光在傳播過程中繞過障礙物的現(xiàn)象 B.只有兩列頻率相同的光波疊加后才能發(fā)生衍射 C.光的衍射沒有否定光沿直線傳播的結(jié)論 D.光的衍射現(xiàn)象為波動說提供了有利的證據(jù) 【解析】選B。由光的衍射的定義知A正確;光波的衍射無條件,B錯誤;當(dāng)滿足光發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件時,光的衍射現(xiàn)象明顯,否則光沿直線傳播,可見光的衍射沒有否定光沿直線傳播的結(jié)論,C正確;衍射是波動所特有的性質(zhì),所以光的衍射現(xiàn)象為波動說提供了有利的證據(jù)。 7.【解析】(1)選B、D。自然光在垂直于傳播方向的平面內(nèi),沿各個方向振動是均勻分布的,通過偏振片后,透射光是只沿著某一特定方向振動的光。從電燈直接發(fā)出的光為自然光,故A錯;它通過A偏振片后,即變?yōu)槠窆?故B對;設(shè)通過A的光沿豎直方向振動,而B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振光,則P點(diǎn)無光亮,將B轉(zhuǎn)過180后,P處仍無光亮,故C錯;若將B轉(zhuǎn)過90,則該偏振片將變?yōu)槟芡ㄟ^豎直方向上振動的光的偏振片,則偏振光能通過B,即在P處有光亮,故D對。 (2)①由于紅光的波長大于綠光的波長,根據(jù)Δx=λ可知,紅色光的干涉條紋寬度大于綠色光的干涉條紋寬度,因此a>b。 ②各元件的作用：白熾燈作為光源,濾光片的作用是獲得單色光,單縫的作用是形成線光源,雙縫的作用是形成相干光源,遮光筒的作用是形成暗室,光屏承接干涉圖樣,測量頭是測量條紋間距。 答案：(1)B、D　(2)①大于?、讷@得單色光　形成線光源　形成相干光源 8.【解析】(1)選A、C、D。波長越長衍射越明顯,衍射條紋間距越寬,黃光的波長大于綠光的波長,故A、C正確;單縫越窄衍射越明顯,衍射條紋間距越寬,B錯誤;增大單縫到屏的距離,衍射條紋間距變寬,D正確。 (2)選C。光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像利用的是光的全反射,A錯;用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的色散,B錯誤;光學(xué)鏡頭上的增透膜,檢查光學(xué)平面的平整程度都是利用了薄膜干涉,C正確,D錯誤。 (3)由==1.5可知,路程差是半波長的奇數(shù)倍,是暗條紋。由Δx=λ可知,λ變大,Δx變大,即條紋間距變寬。 答案：(1)A、C、D　(2)C　(3)暗條紋　變寬 【總結(jié)提升】雙縫干涉中明暗條紋的兩種判斷方法及解題思路 1.兩種判斷方法： 方法一：根據(jù)Δr與λ的關(guān)系判斷 在兩光源振動完全一致的情況下,屏上一點(diǎn)P到雙縫的距離差Δr滿足： (1)Δr=nλ(n=0,1,2,…),P點(diǎn)為明條紋; (2)Δr=nλ+(n=0,1,2,…),P點(diǎn)為暗條紋。 方法二：根據(jù)x與Δx的關(guān)系判斷 (1)條紋間距：相鄰亮紋或相鄰暗紋的間距Δx=λ,即Δx與雙縫到屏的距離l成正比,與兩狹縫之間距離d成反比,與光的波長λ成正比。 (2)若屏上一點(diǎn)P到中央明紋的距離x與Δx滿足： ①x=nΔx(n=0,1,2,…),該點(diǎn)為明條紋; ②x=nΔx+Δx(n=0,1,2…),該點(diǎn)為暗條紋。 2.解決此類問題的一般思路： (1)計算光在該介質(zhì)中的波長。 (2)計算介質(zhì)中一點(diǎn)到兩縫的距離差。 (3)根據(jù)雙縫干涉中明暗條紋的判斷方法判斷。 9.【解析】(1)選B、C。由Δx=λ知相鄰兩條亮紋之間的距離與單縫和雙縫之間的距離無關(guān),A錯;增大④和⑤之間的距離即是增大l,Δx增大,B正確;紅光的波長大于綠光的波長,C正確;增大雙縫之間的距離,Δx減小,D錯誤。 (2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是②、③。 (3)甲圖讀數(shù)是0.045mm,乙圖讀數(shù)是14.535mm,它們的差值是14.490mm,中間跨越了10-1=9個條紋間距,所以相鄰兩亮條紋間距是Δx=mm=1.610mm。 (4)光的波長λ==5.3710-7m。 答案：(1)B、C　(2)②、③　(3)1.610　(4)5.3710-7 10.【解析】(1)選C。通過游標(biāo)卡尺觀測兩卡腳間狹縫中發(fā)光的日光燈管,會看到平行的彩色條紋,是光的單縫衍射現(xiàn)象造成的。不透光圓片后面的陰影中心出現(xiàn)一個亮斑,是圓板衍射現(xiàn)象。水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色,這是由光的薄膜干涉造成的;用點(diǎn)光源照射小圓孔,后面屏上會出現(xiàn)明暗相間的圓環(huán),是圓孔衍射現(xiàn)象。 (2)①A、B間為空氣薄膜,在B板上方觀察到的亮暗變化,是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光疊加產(chǎn)生的。 ②當(dāng)溫度為t1時,設(shè)空氣薄膜厚度為d1,此時最亮,說明： 2d1=kλ, 當(dāng)溫度為t2時,設(shè)空氣薄膜厚度為d2,此時再一次最亮,說明：2d2=(k-1)λ,得d1-d2= 答案：(1)C　(2)①見解析?、? 【加固訓(xùn)練】 (1)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,保持狹縫間的距離和狹縫到屏的距離都不變,用不同的色光實(shí)驗(yàn)時,下列敘述正確的是(　　) A.紫光的干涉條紋間距最大 B.紅光的干涉條紋間距最大 C.紅光和紫光的干涉條紋間距一樣大 D.用白光照射會出現(xiàn)白色干涉條紋 (2)在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上(如圖),并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離l=700mm。然后,接通電源使光源正常工作。 ①已知測量頭主尺的最小刻度是毫米,游標(biāo)尺上有50分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,第一次映入眼簾的干涉條紋如圖甲(a)所示,圖中數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號,此時圖甲(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1=　　　　mm;接著再轉(zhuǎn)動手輪,映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示,此時圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2=　　　　mm。 ②利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離 Δx=　　　　mm;這種色光的波長λ=　　　　nm。 【解析】(1)選B。由Δx=λ知在l和d都不變的情況下,條紋間距跟光波的波長成正比,而七色光中紅光波長最長,紫光波長最短。故紫光的干涉條紋間距最小,紅光的干涉條紋間距最大,A、C錯誤,B正確;用白光照射時由于不同色光條紋間距不同,會形成彩色條紋,D錯誤。 (2)①x1的讀數(shù)：主尺讀數(shù)為1mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為80.02mm=0.16mm,二者相加得x1=1.16mm;x2的讀數(shù)：主尺讀數(shù)為15mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為10.02mm=0.02mm,二者相加得x2=15.02mm。 ②由于圖中數(shù)字標(biāo)記的是暗條紋,首先應(yīng)根據(jù)暗條紋所標(biāo)數(shù)字給亮條紋也標(biāo)明條數(shù),若圖甲(a)所示的中央刻線所對亮條紋記為第1條,則圖乙(a)所示的中央刻線所對亮條紋為n=7, 則Δx==2.31mm, 光的波長λ==6.6102nm。 答案：(1)B　(2)①1.16　15.02?、?.31　6.6102