4.5光的衍射 课时提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

4.5光的衍射 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．泊松亮斑是光的衍射现象
B．受迫振动的物体总以它的固有频率振动
C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的干涉现象
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
2．下列四个图形中属于圆屏衍射图样的是（　　）
A． B．
C． D．
3．在观察光的单缝衍射现象时，当狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，通过狭缝观察线状光源的情况是（　　）
A．不再发生衍射现象 B．衍射现象越来越明显
C．衍射条纹亮度逐渐变暗 D．衍射条纹的间距逐渐变大
4．在双缝干涉实验中，如果将其中一条缝遮住，那么，在屏上看到的情况是（　　）
A．只剩下一条亮纹
B．仍有原来的干涉条纹，但亮度变暗
C．有明暗相间的条纹，但中央亮纹亮且宽，其余亮纹亮度迅速减弱
D．有明暗相间的条纹，但宽度相同，条纹变窄
5．下列光现象中，光学原理与其他各项不同的是（　　）
A．光照射肥皂膜得到的图样
B．泊松亮斑
C．光照射针尖得到的图样
D．光通过圆孔得到的图样
6．如图所示，一定强度的一束复色光沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心点，经过玻璃砖后有三束光射出，下列说法错误的是（　　）
A．光折射率比光折射率小
B．光比光更容易发生明显的衍射现象
C．入射光的入射角从零开始增大，光比光先消失
D．在真空中光的波长比光的短
7．下列现象属于折射现象的是（　　）
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．白光经过三棱镜得到彩色图样
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹
8．以下哪种属于白光的干涉图样（　　）
A．水面上漂浮的油在阳光的照射下呈现的彩色条纹 B．白光通过三棱镜后在屏上呈现的彩色条纹
C．白光通过一条狭缝后在屏上呈现的彩色条纹 D．雨后空中出现的彩虹
9．用单色激光照射间距不同的双缝和宽度不等的单缝时，得到下图所示的图样。以下判断正确的是（　　）
A．只有甲是双缝干涉图样 B．形成丙衍射图样的单缝比丁的更窄
C．只有乙、丙是单缝衍射图样 D．乙是图示中最明显的衍射现象图样
10．在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，分别得到如下四幅图样，以下说法正确的是（　　）
A．甲是双缝干涉图样、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
B．乙是单缝衍射图样、丙是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
C．甲是双缝干涉图样、丁是小圆孔衍射图样
D．乙是双缝干涉图样、丙是小圆孔衍射图样
11．单色光通过四种元件产生的明暗条纹图样如图所示，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙图为干涉图样，丙、丁图为衍射图样
B．甲图中条纹间距越大，该色光的波长越大
C．乙图中单缝越宽，中央亮纹越宽
D．丙图中圆孔尺寸越大，图样现象越明显
12．在旅游景点经常见到人造彩虹，彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射、再折射后形成的，其光线传播路径如图所示，图中的圆面代表水珠过球心的截面，太阳光平行截面射入球形水珠后，最后出射光线a、b分别代表两种不同颜色的光线，则a、b两光相比较（　　）
A．水珠对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在同一介质中，a光的传播速度大
C．分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显
D．从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大
13．下列四幅图中有关装置的原理和现象的分析正确的（　　）
A．图甲带电粒子打在底片上的位置越远，则该粒子的比荷越大
B．图乙铜片进入磁场的过程中受到强力磁铁的安培力作用而迅速停下来
C．图丙系统的固有频率较低，能对来自地面的高频振动起到很好的减振作用
D．图丁是双缝干涉图样，是两列光在空间互相叠加，形成明暗相间的条纹
14．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在处的质点的振动图线如图甲所示，在处的质点的振动图线如图乙所示，以下说法正确的是（　　）
A．该波的周期为12s
B．该波的传播速度可能为2m/s
C．从时开始计时，处的质点做简谐运动的表达式为
D．在0~4s内处的质点通过的路程等于处的质点通过的路程
E.该波在传播过程中若遇到4.8m的障碍物，可能发生明显衍射现象
15．关于光现象及其应用，下列说法正确的有（ ）
A．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的衍射形成的
B．光照到不透光小圆盘，在小圆盘背后阴影区出现泊松亮斑，说明光发生了衍射
C．光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率
D．分别用紫光和绿光为光源用同一装置做单缝衍射实验，前者中央亮纹较宽
E.生活中的汽车鸣笛向我们驶来，我们会听到音调变高，这是声波的多普勒效应
二、解答题
16．通过两个手指间的狭缝来观察光源，当狭缝宽度逐渐减小时，会观察到什么现象 请试一试，并作出解释。
17．用针尖在一张厚纸上扎一个很小的小孔，用眼睛通过小孔观察太阳光，会观察到什么现象？
参考答案
1．A
【详解】
A．泊松亮斑是光的衍射现象，选项A正确；
B．受迫振动的物体总以它的驱动力的频率振动，选项B错误；
C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射造成的色散现象，选项C错误；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，选项D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．此图是光通过圆孔发生的直线传播，A错误；
B．可看出在阴影的中央有一亮斑，为泊松亮斑，图为光线通过小圆板得到的衍射图样，B正确；
C．此图是干涉法检测工件表面平整度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面不平，C错误；
D．此图是牛顿环是由透镜下表面的反射光和平面玻璃上表面的反射光发生干涉形成的，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
AB．当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近甚至比波长更小时即能发生明显的衍射；狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.5mm的过程中，衍射现象会逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了，但衍射现象还存在，故AB错误；
C．狭缝的宽度逐渐变大时，衍射现象越来越不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，故C正确；
D．当发生衍射时，随着狭缝的宽度逐渐变大，衍射条纹的间距逐渐变小，D错误。
故选C。
4．C
【详解】
在双缝干涉实验中，如果将其中一条缝遮住，属于单缝衍射，单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．A
【详解】
A图象是由于光的干涉形成的，BCD图象是由于光的衍射形成的。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．D
【详解】
A．由图可知光的偏折程度比和光小，所以光的折射率比光的小，选项A正确；
BD．在同种介质中折射率大的频率高，由知频率大的波长短，即在真空中光的波长比光的长，则光比光更容易发生明显的衍射现象，选项B正确，D错误；
C．由可知，B光的临界角大，若入射光的入射角从零开始增大，光比光先消失，选项C正确。
本题选错误的，故选D。
7．C
【详解】
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样是光的干涉现象，选项A错误；
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的干涉现象，选项B错误；
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的折射现象，选项C正确；
D．白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，选项D错误。
故选C。
8．A
【详解】
A．水面上漂浮的油在阳光的照射下呈现的彩色条纹是薄膜干涉，属于白光的干涉图样，选项A正确；
B．白光通过三棱镜后在屏上呈现的彩色条纹是光的色散，选项B错误；
C．白光通过一条狭缝后在屏上呈现的彩色条纹属于单缝衍射，选项C错误；
D．雨后空中出现的彩虹是光的色散，，选项D错误。
故选A。
9．B
【详解】
AD．单缝衍射条纹中间宽、两边窄，呈现不等间距．双缝干涉条纹等宽、等间距，则甲、乙两图是干涉条纹，丙、丁是衍射条纹。故AD错误；
BC．丙、丁两图是衍射条纹，而随着缝间距越小，衍射条纹越大，则形成丙衍射图样的单缝比丁的更窄。故B正确，C错误。
故选B。
10．A
【详解】
衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双方干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；
单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【详解】
A．甲图中，条纹等间距为单色光的双缝干涉图样、乙图中，条纹不等间距为单色光的单缝衍射图样，丙为单色光通过小圆孔的衍射图样、丁图为单色光通过小圆盘的衍射图样，故A错误；
B．甲图中，根据干涉条纹间距公式
知条纹间距越大，该色光的波长越大，故B正确；
C．乙图中单缝越宽，中央亮纹越窄，故C错误；
D．丙图中圆孔尺寸越大，图样现象越不明显，故D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．由光路图可知，a光的偏折较大，a光的折射率大于b光的折射率，A错误；
B．根据
可知，a光折射率大，在同一种介质中速度较小，B错误；
C．a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，根据
可知，a光的波长小于b光的波长，b光发生衍射现象更明显，C错误；
D．根据
可知，b光发生全反射的临界角更大，D正确；
故选D。
13．BC
【详解】
A．图甲中，设带电粒子在质谱仪磁场区域中运动半径为R，根据牛顿第二定律有
解得
带电粒子打在底片上的位置坐标为
则x越大，粒子的比荷越小，故A错误；
B．图乙中，当铜盘在磁极间运动时，由于发生电磁感应现象，在铜盘中产生感应电流，使铜盘受到安培力作用，而安培力的方向阻碍铜盘的运动，所以铜盘迅速停下来，故B正确；
C．图丙中，系统的固有频率较低，不会与来自地面的高频振动发生共振，从而起到很好的减振作用，故C正确；
D．图丁中，中央亮条纹比两侧亮条纹宽，是单缝衍射图样，故D错误。
故选BC。
14．ABE
【详解】
A．由图像可知，该简谐横波的周期为
所以A正确；
B．由题意可知
（）
化简可得该波的波长为
（）
由公式
可得该波的波速为
（）
当
时
所以B正确；
C．由图甲可得，从时开始计时，处的质点做简谐运动的表达式为
其中
得
所以C错误；
D．由图乙可得，从时开始计时，处的质点做简谐运动的表达式为
当
时
所以两质点4s内通过的路程分别为
即
所以D错误；
E．由A选项可知，该波的波长为
（）
当
时
当波长与障碍物的尺寸差不多，或是更小时，会发生明显的衍射现象，所以E正确。
故选ABE。
15．BCE
【详解】
A．油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光，进行光的叠加，形成的干涉条纹，故A错误；
B．泊松亮斑是光通过圆板时发生衍射时形成的，故B正确；
C．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，故C正确；
D．发生明显衍射现象的条件是入射光的波长比小孔大或相差不多，绿光的波长大于紫光的，所以用同一装置做单缝衍射实验时，绿光的中央亮纹要宽些，故D错误；
E．当正在鸣笛的汽车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象，故E正确。
故选BCE。
【点睛】
16．见解析
【详解】
随着手指间狭缝逐渐减小，通过两个手指间的狭缝来观察光源，可以看到彩色条纹，这是因为狭缝较小时，与光源波长相差不大，当光通过狭缝后发生单缝衍射现象，形成光的衍射图样。
17．会观察到中央为亮圆，周围为彩色的圆环
【详解】
略