人教版物理选择性必修一第4章光含答案.docx
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人教版物理选择性必修一第4章光含答案
人教物理选择性必修第一册第4章 光
1、红光和紫光相比较,下列说法正确的是( )
A.红光波长大于紫光波长
B.红光频率大于紫光频率
C.在真空中传播时,红光波速大于紫光波速
D.用同一装置做双缝干涉实验,红光的干涉条纹间距小于紫光的干涉条纹间距
2、如图所示,落山的太阳看上去正好在地平线上,但实际上太阳已处于地平线以下,观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况.造成这种现象的原因是( )
A.光的反射B.光的折射
C.光的直线传播D.小孔成像
3、一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是( )
A.该介质的折射率是
B.该介质的折射率是
C.该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D.光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向,都不可能发生全反射现象
4、如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上P点出现第三条暗条纹,已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为( )
A.
B.
C.
D.
5、某次实验中,测得第一级亮条纹和第三级亮条纹中心相距4.0×10-2m,若双缝间距为0.1mm,双缝到屏的距离为l=4.0m,则光波的波长为( )
A.8.0×10-8mB.5.0×10-7m
C.1.5×10-8mD.1.0×10-7m
6、下列对衍射现象的定性分析,不正确的是( )
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象
B.光的衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D.光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论
7、若某一介质的折射率较大,那么( )
A.光由空气射入该介质时折射角较大
B.光由空气射入该介质时折射角较小
C.光在该介质中的速度较大
D.光在该介质中的速度较小
8、一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上,其截面如图所示.图中O为圆心,MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖,可以观测到有光线自玻璃砖内射出,现将入射光线缓慢平行下移,当入射光线与O点的距离为d时,从玻璃砖射出的光线刚好消失。
则此玻璃的折射率为( )
A.
B.
C.
D.
9、如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图.图乙为用绿光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,a为中央亮条纹,丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况,a′为中央亮条纹.若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长,紫光的波长最短.则以下说法正确的是( )
A.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长
B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长
C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短
D.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短
10、用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( )
A.相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等
B.中央亮条纹的宽度是两侧亮条纹宽度的2倍
C.屏与双缝之间的距离减小,则屏上条纹间的距离增大
D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
11、(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是( )
A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变大,衍射条纹间距变宽
C.换用频率较小的光照射,衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
12、一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台,如图所示是截面图,观景台下表面恰好和水面相平,A为观景台右侧面在湖底的投影,水深h=4m,在距观景台右侧面x=4m处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源S,点光源S可从距水面高3m处下移到接近水面,在移动过程中,观景台水下被照亮的最远距离为AC,最近距离为AB,若AB=3m,求:
(1)水的折射率n.
(2)光能照亮的最远距离AC.(结果可以保留根式)
13、在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题。
(1)甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是 。
(2)将表中的光学元件放在图丙所示的光具座上,组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置,并用此装置测量红光的波长。
丙
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列顺序应为 。
(填写元件代号)
(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离L=0.50m,在光屏上得到的干涉图样如图丁所示,分划板的中心刻线在图中A位置时,游标卡尺如图戊所示,则其示数为 mm;分划板的中心刻线在B位置时,游标卡尺如图己所示。
由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为m。
答案
1、红光和紫光相比较,下列说法正确的是( )
A.红光波长大于紫光波长
B.红光频率大于紫光频率
C.在真空中传播时,红光波速大于紫光波速
D.用同一装置做双缝干涉实验,红光的干涉条纹间距小于紫光的干涉条纹间距
【答案】A
解析:
不同颜色的光有不同的频率,从红光到紫光,频率依次增大,波长依次减小,故A正确,B错误;因红光的波长长,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=
λ可知,用同一装置做双缝干涉实验时,红光的干涉条纹间距大于紫光的干涉条纹间距,D错误;各种光在真空中传播时,速度是一样的,故C错误.
2、如图所示,落山的太阳看上去正好在地平线上,但实际上太阳已处于地平线以下,观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况.造成这种现象的原因是( )
A.光的反射B.光的折射
C.光的直线传播D.小孔成像
【答案】B
解析:
太阳光线进入大气层发生折射,使传播方向改变,而使人感觉太阳的位置比实际位置偏高.
3、一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是( )
A.该介质的折射率是
B.该介质的折射率是
C.该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D.光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向,都不可能发生全反射现象
【答案】B
解析:
由题意知,入射角α=30°,折射角β=60°,由折射定律可得:
n=
=
=
,A项错误,B项正确;发生全反射的临界角为C,sinC=
,sin45°=
,
<
,C<45°,C项错误;光线按如图所示的方向入射,当入射角大于等于临界角时,就会发生全反射现象,D项错误.
4、如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上P点出现第三条暗条纹,已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
解析:
由题中条件可知,r2-r1=
λ,又因为λ=
,则可得D项正确.
5、某次实验中,测得第一级亮条纹和第三级亮条纹中心相距4.0×10-2m,若双缝间距为0.1mm,双缝到屏的距离为l=4.0m,则光波的波长为( )
A.8.0×10-8mB.5.0×10-7m
C.1.5×10-8mD.1.0×10-7m
【答案】B 根据公式Δx=
λ,Δx=m=2.0×10-2m,l=4.0m,d=0.1mm=1.0×10-4m,有λ=
=5.0×10-7m,故选B。
6、下列对衍射现象的定性分析,不正确的是( )
A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象
B.光的衍射条纹图样是光波相互叠加的结果
C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据
D.光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论
【答案】D 光的衍射是光在传播过程中,能绕过障碍物继续向前传播的现象,说明光已偏离直线传播方向,但没有否定光沿直线传播的结论,为光的波动说提供了有力的证据,故A、C说法正确,D说法错误;衍射条纹图样是光波相互叠加的结果,故B说法正确。
7、若某一介质的折射率较大,那么( )
A.光由空气射入该介质时折射角较大
B.光由空气射入该介质时折射角较小
C.光在该介质中的速度较大
D.光在该介质中的速度较小
【答案】D
解析:
由n=
可知,光由空气射入介质时的折射角是由折射率n和入射角θ1共同决定,因此A,B均错;由n=
可知,介质的折射率越大,光在该介质中的速度越小,故C错,D对.
8、一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上,其截面如图所示.图中O为圆心,MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖,可以观测到有光线自玻璃砖内射出,现将入射光线缓慢平行下移,当入射光线与O点的距离为d时,从玻璃砖射出的光线刚好消失。
则此玻璃的折射率为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
解析:
根据题意可知,当入射光线与O点的距离为d时,从玻璃砖射出的光线刚好消失,光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射,作出光路图,如图,
根据几何知识得:
sinC=
,sinC=
,
联立得:
n=
,所以选C.
9、如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图.图乙为用绿光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,a为中央亮条纹,丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况,a′为中央亮条纹.若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长,紫光的波长最短.则以下说法正确的是( )
A.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长
B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长
C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短
D.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短
【答案】A
解析:
根据双缝干涉图样的特点,入射光的波长越长,同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大.由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长,因此A正确,B、C、D错误.
10、用单色光做双缝干涉实验,下列说法正确的是( )
A.相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等
B.中央亮条纹的宽度是两侧亮条纹宽度的2倍
C.屏与双缝之间的距离减小,则屏上条纹间的距离增大
D.在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
【答案】A 因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=
λ,其中d为双缝间的距离,l为双缝到屏的距离,λ为光波波长,可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相等,A正确,B错误。
由公式Δx=
λ可知,l减小,屏上条纹间距减小,C错误。
因为λ红>λ蓝,所以Δx红>Δx蓝,D错误。
11、(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是( )
A.将入射光由黄光换成绿光,衍射条纹间距变窄
B.使单缝宽度变大,衍射条纹间距变宽
C.换用频率较小的光照射,衍射条纹间距变宽
D.增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽
【答案】ACD 在单缝衍射实验中,当单缝宽度一定时,光波波长越长,频率越小,衍射现象越明显,衍射条纹间距越宽,而黄光的波长比绿光的波长长,故A、C正确;当光的波长一定时,单缝宽度越小,衍射现象越明显,条纹间距越宽,B错误;当光的波长一定、单缝宽度也一定时,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距也会变宽,D正确。
12、一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台,如图所示是截面图,观景台下表面恰好和水面相平,A为观景台右侧面在湖底的投影,水深h=4m,在距观景台右侧面x=4m处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源S,点光源S可从距水面高3m处下移到接近水面,在移动过程中,观景台水下被照亮的最远距离为AC,最近距离为AB,若AB=3m,求:
(1)水的折射率n.
(2)光能照亮的最远距离AC.(结果可以保留根式)
【答案】
(1)
(2)
m
解析:
(1)点光源S在距水面高3m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,被照亮的距离为最近距离AB,由于n=
,
所以水的折射率n=
=
.
(2)点光源S接近水面时,光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时,被照亮的距离为最远距离AC,此时,入射角为90°,折射角为临界角C
则:
n=
=
=
可得sinC=
由数学知识得tanC=
=
,
解得AC=htanC=
m.
13、在用双缝干涉测光的波长的实验中,请按照题目要求回答下列问题。
(1)甲、乙两图都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是 。
(3)将表中的光学元件放在图丙所示的光具座上,组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置,并用此装置测量红光的波长。
丙
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列顺序应为 。
(填写元件代号)
(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离L=0.50m,在光屏上得到的干涉图样如图丁所示,分划板的中心刻线在图中A位置时,游标卡尺如图戊所示,则其示数为 mm;分划板的中心刻线在B位置时,游标卡尺如图己所示。
由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为m。
【答案】
(1)甲
(2)CEDBA (3)111.20 6.4×10-7
解析:
(1)双缝干涉条纹的特点是等间距、等宽度、等亮度;衍射条纹的特点是中间宽两边窄、中间亮两边暗,且不等间距。
根据以上特点知甲图是干涉条纹。
(2)为获取单色线光源,白光光源后面要有滤光片、单缝、双缝,所以各光学元件的排列顺序应为CEDBA。
(3)游标卡尺读数=主尺读数+游标尺读数,故xA=111mm+0.05mm×4=111.20mm,xB=115mm+0.05mm×13=115.65mm;
相邻两个亮条纹的间距Δx=
=
m≈0.64mm
根据公式Δx=
λ,有λ=
=
m=6.4×10-7m