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w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 2019-2020年高中物理 第4章 波粒二象性章綜合 教科版選修3-5 說明：本試卷分為第Ⅰ、Ⅱ卷兩部分，請將第Ⅰ卷選擇題的答案填入題后括號內，第Ⅱ卷可在各題后直接作答.共100分，考試時間90分鐘. 第Ⅰ卷(選擇題共40分) 一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分. 1.小朋友吹出的肥皂泡泡、熱菜湯表面的油花、馬路上積水表面的油膜，都有彩色花紋.這是下列哪種原因形成的 （ ） A.光的色散 B.光的衍射 C.光的直線傳播 D.光的干涉 解析：本題考查光的干涉及與其他現(xiàn)象的區(qū)別. 以上現(xiàn)象都是干涉現(xiàn)象，即薄膜干涉.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前后兩個表面反射的兩列反射波疊加，形成干涉條紋.由于白光中的各色光波長不同，干涉后的條紋間距不同，所以薄膜上就會出現(xiàn)彩色花紋.D正確. 答案D 2.下列有關光現(xiàn)象的說法中正確的是 ( ) A.在太陽光照射下,水面上油膜出現(xiàn)彩色花紋是光的色散現(xiàn)象 B.在光的雙縫干涉實驗中,若僅將入射光由綠光改為黃光,則條紋間距變窄 C.光導纖維絲的內芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種縱波 解析：水面上油膜出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象.在雙縫干涉實驗中,入射光波長變大,條紋間距變寬.光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波,只有C項的說法是正確的. 答案C 3.國家836計劃中的一個重點項目中所研究的X光激光(頻率范圍很窄的高強度X射線)有著廣泛的應用前景,用X光激光給細胞“照相”,以下激光的哪些特點屬于次要因素 ( ) A.殺菌作用 B.化學作用 C.波長短 D.能量高 解析：本題考查X光激光給細胞“照相”的原理. 細胞的“尺度”很小,用普通光照相,會發(fā)生明顯衍射,圖像不清晰;而X光波長很短,用它照相不會發(fā)生明顯衍射,可以得到細胞的清晰照片.可見用X光激光給細胞“照相”,主要是利用了X光的波長很短,故A、B、D屬于次要因素. 答案ABD 4.肥皂薄膜在陽光照射下可看到彩色花紋的原因是 ( ) A.薄膜對不同色光的折射率不同 B.薄膜對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，某一波長的光從薄膜前、后表面反射的光互相疊加而產生的 解析：本題考查光的薄膜干涉,故正確選項為D. 答案D 5. xx年10月，我國進行了第三次大熊貓普查，首次使用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和RS衛(wèi)星紅外遙感技術，詳細調查了珍稀大熊貓的種群、數(shù)量、棲息地周邊情況等.紅外遙感利用了紅外線的 （ ） A.熱效應 B.相干性 C.反射性能好 D.波長長、易衍射 解析：紅外遙感利用了紅外線波長長，易繞過障礙物的特點.故正確選項為D. 答案D 6.用單色光做雙縫干涉實驗,在距離雙縫l處,得到穩(wěn)定的干涉圖樣.若使光屏在其附近前后移動,以下說法正確的是 ( ) A.將屏向前移動,干涉圖樣變得模糊不清 B.將屏向后移動,干涉圖樣變得模糊不清 C.只要屏移動,干涉圖樣就變得模糊不清 D.不論屏向前移動,還是向后移動,屏上均有清晰的干涉圖樣 解析：本題考查光的干涉.光屏上得到干涉圖樣,是兩列相干光疊加產生的.在光屏附近前后移動光屏,l變大或變小,屏上仍有清晰的干涉圖樣,由Δx=λ知,條紋間距變寬或變窄. 答案D 7. 在楊氏雙縫干涉實驗裝置中，雙縫的作用是 （ ） A.遮住過于強烈的燈光 B.形成兩個振動情況相同的光源 C.使白光變成單色光 D.使光發(fā)生折射 解析：本題考查光的雙縫干涉實驗裝置.雙縫的作用是獲得相干光源.故正確選項為B. 答案B 8 .如圖所示，讓自然光照射到P、Q兩個偏振片上，當P、Q兩偏振片的透振方向夾角為以下哪些度數(shù)時，透射光的強度最弱 （ ） A.0 B.30 C.60 D.90 解析：本題考查光的偏振現(xiàn)象.由于光波是橫波，所以當兩偏振片透振方向夾角為90時，透射光的強度最弱.故正確選項為D. 答案D 9.在楊氏雙縫干涉實驗裝置中，用紅光做實驗，在屏上呈現(xiàn)明暗相間、間隔距離相等的紅色干涉條紋．若將其中一條縫擋住，另一條縫仍然可以通過紅光，那么在屏上將看到 （ ） A.形狀與原來一樣的明暗相間、間距相等的紅色條紋 B.形狀與原來相似的明暗相間、間距相等的紅色條紋，只是間距變窄了 C.形狀與原來不同的明暗相間、間距不等的紅色條紋 D.沒有條紋，只是一片紅光 解析：本題考查雙縫干涉與單縫衍射的區(qū)別.將一條縫擋住時，由雙縫干涉變?yōu)閱慰p衍射，衍射條紋仍為明暗相間，但間距不相等.故正確選項為C. 答案C 10.X射線電子計算機體層攝影簡稱CT,由于診斷迅速、準確率高得到廣泛的應用.CT機的掃描部分主要由X射線管和檢測器組成.X射線貫穿人體經部分吸收后,為檢測器所接收,檢測器所接收的射線的強弱決定于人體截面的組織密度.檢測器所測得的不同強度的信號經電子計算機處理后轉換成圖像,可在熒光屏上顯示出來,也可用膠片拍攝出來.下圖為X射線產生的原理圖.下列說法正確的是 ( ) A.發(fā)現(xiàn)X射線的科學家是倫琴 B.X射線是對陰極上的原子的內層電子受激產生的 C.CT機診斷主要是利用了X射線穿透力強,能使膠片感光的特性 D.原理圖中的電源1可用交流電源,電源2一定用高壓直流電源 解析：1985年德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線.X射線是原子的內層電子受激產生的;CT機診斷主要是利用了X射線穿透力強,能使膠片感光的特性;電源1是燈絲電源,為燈絲提供電流,可以用直流電,也可以用交流電,電源2是用來提供加速電壓的,所以一定要用高壓直流電源.故A、B、C、D都是正確的. 答案ABCD 第Ⅱ卷(非選擇題共60分) 二、本題共5小題,每小題4分，共20分.把答案填在題中的橫線上. 11 .A、B兩圖是由單色光分別照射到圓孔所形成的圖樣.其中圖A是光的 （填“干涉”或“衍射”）圖樣.由此可以判斷出圖A所對應的圓孔的孔徑 （填“大于”或“小于”）圖B所對應的圓孔的孔徑. 解析：本題考查發(fā)生明顯衍射的條件.A圖為小孔衍射，B圖為光的直線傳播. 答案衍射 小于 12 .1800年英國物理學家赫歇爾用靈敏溫度計研究光譜中各色光的熱作用時，把溫度計移至紅光區(qū)域外側，發(fā)現(xiàn)溫度更高，說明這里存在射線，這就是紅外線.它最顯著的作用是 ；它還可以用作 、 、 . 解析：本題考查紅外線的特點及應用. 答案熱作用 紅外線遙感 紅外攝影 紅外成像 13 .1801年德國物理學家里特發(fā)現(xiàn)了紫外線，從此紫外線得到了廣泛的應用.促進人體合成維生素D是利用了紫外線的 ；驗鈔機能檢驗鈔票的真?zhèn)问抢昧俗贤饩€的 ；醫(yī)院里常把紫外線用來 . 解析：本題考查紫外線的特點及應用. 答案化學作用 熒光效應 殺菌消毒 14.在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，測量頭如圖所示，調節(jié)分劃板的位置,使分劃板中心刻線對齊某亮條紋的中心,此時螺旋測微器的讀數(shù)為 mm.轉動手輪,使分劃線向一側移動到另一條亮條紋的中心位置,由螺旋測微器再讀出一讀數(shù).若實驗測得4條亮條紋中心間的距離Δx=0.960 mm,已知雙縫間距d=1.5 mm,雙縫到屏的距離L=1.00 m,則對應的光波波長為λ= mm. 解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為1.179 mm. (2)相鄰兩條亮(暗)紋間的距離: Δ= mm=0.320 mm λ= mm=4.8mm. 答案1.179 4.8 15.有些動物在夜間幾乎什么都看不到，而貓頭鷹在夜間卻有很好的視力，這是因為它對某種波段的光線產生視覺．根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出的光的最大波長與物體的絕對溫度 T滿足關系式T＝2.90mK.若貓頭鷹的獵物——蛇在夜間體溫為27 ℃，則它發(fā)出光的最大波長為 m，屬于 波段． 解析：由T=2.90mK 得==9.7m 該波長屬于紅外線波段. 答案9.7 紅外線 三、本題共4小題，共40分.解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 16.（8分）要使某透鏡能對在空氣中波長為0.52 μm的黃綠光增透，至少要在鏡面上涂厚度為多大的增透膜?（假定做這種膜的材料的折射率為1.3） 解析：本題考查光的薄膜干涉.光波在膜中的波長為 =m=4.0m 增透膜的厚度為 d=m=1.0m. 答案1.0m 17. （9分）用波長λ=0.51 μm的綠光做雙縫干涉實驗,測得相鄰兩條亮紋間的距離Δx=0.55 mm.若將整個裝置放入折射率n=的水中,那么相鄰兩條亮紋間的距離是多大? 解析：根據(jù)Δx=λ ① 在水中綠光的波長: =λ 在水中相鄰兩條亮紋間的距離: Δ= ② 由①②兩式得: Δ= = =0.41 mm. 答案0.41 mm 18.（9分）金屬鈉蒸氣發(fā)出的黃光，頻率是5.1Hz，它以45的入射角由空氣射入玻璃后，折射角是30，那么它在玻璃中的傳播速度和波長如何改變？改變了多少？ 解析：本題考查光由一種介質進入另一種介質時頻率不變，波速、波長改變.玻璃的折射率： n=sin/sin=sin45/sin30=1.4 光在玻璃中的傳播速度 v=c/n=3.0/1.4 m/s=2.1m/s 可見光在玻璃中的傳播速度減小，減小值 Δv=0.9m/s 光在真空中的波長 =c/ν=3.0/(5.1) m =5.9m 光在玻璃中的波長： λ=v/ν=2.1/（5.1） m =4.1m 光在玻璃中的波長減小，減小值 Δλ=1.8m. 答案速度減小值Δv=0.9m/s;波長減小值Δλ=1.8m. 19.（14分）一般認為激光器發(fā)出的是頻率為v的“單色光”，實際上它的頻率并不是真正單一的.激光頻率v是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是Δv（也稱頻率寬度）.如圖所示，讓單色光照射到薄膜表面a，一部分光從上表面反射回去（這部分光稱為甲光），其余的光進入薄膜內部，其中的一小部分光從薄膜下表面b反射回來，再從上表面折射出去(這部分光稱為乙光）.當甲、乙這兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉.乙光與甲光相比，要在薄膜中多傳播一小段時間Δt.理論和實踐都證明,能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是:Δt的最大值Δ與Δv的乘積近似等于1,即只有滿足ΔΔv≈1才會觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象.已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光頻率v=4.32Hz,它的頻率寬度Δv=8.0Hz.讓這束激光由空氣斜射到折射率n=2的液膜表面,入射光與液膜表面成45角,如圖所示.求： （1）從O點射入薄膜中的光的傳播速率； （2）估算在如圖所示的情景下，能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的液膜的最大厚度. 解析：（1）由折射率n=得 ① 射入薄膜中的光的速率： v==2.12m/s. ② （2）由光的折射定律得： ③ 設乙光在薄膜中傳播時間的最大值為Δ，對應的最大厚度為，則④ 根據(jù)題中所給條件得：ΔΔv=1 ⑤ 由②③④⑤式得：=1.15m.⑥ 答案（1）2.12m/s （2）1.15m