2023-2024学年鲁科版选择性必修1第五章《光的干涉衍射和偏振》单元测试B卷（后附解析）

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2023-2024学年 鲁科版 选择性必修1 第五章《光的干涉 衍射和偏振》单元测试B卷
卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上（　　）
A．条纹变宽，光强增强 B．条纹变窄，光强增强
C．条纹变宽，光强减弱 D．条纹变窄，光强减弱
2．如图所示，由a、b两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成两束，则（　　）
A．a光的频率大于b光的频率
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．两束光a、b只要满足一定的条件可以发生干涉
D．若a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也能发生全反射
3．如图，a、b、c、d四个图样是两种单色光用同样的仪器形成的双缝干涉或单缝衍射图样，分析各图样的特点（黑色为亮条纹，a图样的亮纹间距比b图样大，c图样中央亮纹比d图样宽）可以得出的正确结论是（　　）
A．a、b是光的衍射图样，c、d为光的干涉图样
B．a、b是光的干涉图样，c、d为光的衍射图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样的光的波长短
D．在同种介质中，形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率大
4．用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数为11.4mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.1mm，则所测单色光的波长为（　　）
A．2.38×10-7m B．2.38×10-9m C．9.5×10-7m D．9.5×10-9m
5．如图，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹（图中阴影表示亮条纹），则（　　）
A．图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹
B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹
C．双缝间距离越小，对应条纹间距越大
D．照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大
6．以下说法中不正确的是（　　）
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb'面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离△x将减小
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是横波
7．下列说法正确的有（　　）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．紫外线比红外线更容易发生衍射
C．白光下镀膜镜片看起来有颜色，是因为光发生了衍射
D．可利用多普勒效应对行驶汽车进行测速
评卷人得分
二、多选题
8．下列说法中正确的是__________．
A．对于同一障碍物，波长越长的光衍射现象越明显
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
E．无论光源与观察者是否存在相对运动，观察者观测到的光速都是不变的
9．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
10．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿暗相间的条纹，相邻两条绿条纹中心间的距离为Δx。下列说法正确的是（　　）
A．如果增大单缝到双缝之间的距离，Δx将增大
B．如果增大双缝之间的距离，Δx将减小
C．如果增大双缝到光屏的距离，Δx将增大
D．如果换成红光做实验，实验装置不变，Δx将增大
11．一列简谐横波沿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
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验测量、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验测量。用螺旋测微器测量某金属丝的直径，示数如图1所示。则该金属丝的直径为 mm。

（2）数据分析。在双缝干涉实验中，用红色激光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。已知双缝之间的距离为0.30mm，测得双缝到屏幕的距离为1.0m，实验中测得第1条到第6条亮条纹中心的距离为10.50mm，则红光的波长为 m（保留2位有效数字）。
（3）实验原理。某同学用单摆测量重力加速度的大小，他未测小球的半径，只是测量出摆线的长度l和对应的周期T，得到多组数据，作出了图像，如图2所示。他认为根据图线可求得重力加速度，则从理论上分析，他求得的重力加速度g 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”），并写出你的理论依据。

（4）误差分析。某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖！该同学画出的玻璃砖界面aa′、bb′如图所示。若其他操作正确，请通过作图和必要的文字说明玻璃砖折射率的测量值比真实值偏大、偏小还是不变 。

13．洛埃德在1834年提出了一种中更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
（1）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝， 相当于另一个“缝”；
（2）实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15mm，单缝到光屏的距离D=1.2m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm，则该单色光的波长λ= m（结果保留1位有效数字）
（3）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离
A．将平面镜稍向上移动一些
B．将平面镜稍向右移动一些
C．将光屏稍向右移动一些
D．将光源由红色光改为绿色光
（4）实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是 （选填“亮条纹”或“暗条纹”）
评卷人得分
四、解答题
14．用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是，用的是绿色滤光片，从目镜中可以看到绿色干涉条纹。
(1)如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？
(2)把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长较长？
(3)如果改用间距为的双缝，相邻两个亮条纹中心的距离会有什么变化？
15．蔗糖溶液具有一种称为“旋光性”的光学性质。当沿某一方向振动的偏振光经过蔗糖溶液后，出射的偏振光会相对入射偏振光的振动方向转过一个角度（如图），角度的大小与蔗糖溶液的浓度c间的关系为。常数k与光在溶液中传播的距离和温度有关。简述如何利用两块偏振片比较不同蔗糖溶液的浓度。
16．如图所示，在静止海面上航行的船，从距海面高为l的天线上发射电磁波，岸上距海面高为h的天线接收电磁波，当船行到距离岸为L的某一位置时，电磁波消失了，若电磁波在空中传播，经海面反射，反向时相位改变，试回答下列问题：
(1)说明产生这种现象的原因；
(2)若L比h和l大得多，引起这种现象时，L、h、l、之间应满足什么关系？
(3)若，，，电磁波消失，那么再近或再远一点的距离是多少时，也会引起这种现象？
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
解析：在单缝衍射实验中，单缝的宽度越小，衍谢现象越明显，条纹的间距越大；狭缝的宽度越小，通光量越小，视野的亮度会变暗，光强越弱，故仅减小单缝的宽度，条纹会变宽，光强减弱，故ABD错误，C正确。
答案：C。
2．D
解析：AB．在射入玻璃时，a光的折射程度较小，折射率较小，频率较低，AB错误；
C．两束光频率不同，不会发生干涉现象，C错误；
D．由
可知，a光的临界角较大，若a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也能发生全反射，D正确。
答案：D。
3．B
解析：AB．双缝干涉图样的条纹是等间距的，而衍射条纹间距不相等，则知a、b是光的干涉图样，c、d是光的衍射图样，故A错误，B正确；
C．根据可知，光的波长越长，双缝干涉条纹间距越大，则知形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长，故C错误；
D．波长越长，频率越小，折射率越小；形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长长，则形成a图样的光的折射率比形成b图样的光的折射率小，故D错误。
答案：B。
4．C
解析：由题意可知，相邻亮条纹间距为

双缝的间距为
双缝挡板与光屏间距为
根据双缝干涉亮条纹间距公式可得
A B D错误，C正确。
答案：C。
5．C
解析：A．根据单缝衍射条纹间距不等，而双缝干涉条纹间距相等，则有图c表示双缝干涉条纹，图d表示单缝衍射条纹，故A错误；
B．根据明显的衍射现象条件可知，当单缝S越窄时，相干性越强，越容易观察到对应的明暗条纹，故B错误；
CD．在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、缝屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故C正确，D错误。
答案：C。
6．B
解析：A．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度。故A正确，不符合题意；
B．当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，且因光在上表面的折射角等于下表面的入射角，则不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb'面射出，故B错误，符合题意；
C．图丙是双缝干涉示意图，由双缝干涉条纹间距公式可知，若只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离△x将减小，故C正确，不符合题意；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确，不符合题意。
答案：B。
7．D
解析：A．光的偏振现象说明光是一种横波， A错误；
B．当波长与障碍物的尺寸差不多或大于障碍物的尺寸，可以发生明显的衍射现象，故对同一障碍物，波长越长越容易发生明显的衍射现象，红外线比紫外线的波长更长，则红外线更容易出现明显衍射，B错误；
C．镜片上镀的膜叫做增透膜，它的厚度等于绿光在该介质中波长的四分之一，绿光经过增透膜的两个表面反射后发生干涉，振动减弱，绿光的通过率最高，反射率最低，在反射光中几乎没有绿光，所以看起来有颜色，不是光的衍射现象， C错误；
D．多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化，据此可以利用多普勒效应进行测速，D正确。
答案：D。
8．ADE
解析：A.对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，容易绕过去，A正确
B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种折射现象，B错误
C.红光由空气进入水中，频率不变，速度变小，波长变短，但颜色不变，故C错误
D.透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，是利用两者之间的空气薄层的反射面，获取频率相同的光，进行了光的干涉，故D正确
E.根据相对论原理可知，不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的．故E正确
9．BC
解析：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。
答案：BC。
10．BCD
解析：根据条纹间距公式
条纹间距与单缝到双缝之间的距离无关，如果增大双缝之间的距离，Δx将减小；如果增大双缝到光屏的距离，或者换成红光做实验，Δx将增大。
答案：BCD。
11．ABE
解析：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。
答案：ABE。
12． 0.700 等于 偏小
解析：（1）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
（2）[2]实验中测得第1条到第6条亮条纹中心的距离为10.50mm，则相邻亮条纹中心之间的间距为
根据
解得
（3）[3]令摆球直径为d，根据
解得
结合图像有
解得
可知，该测量值与摆长无关，即他求得的重力加速度g等于真实值。
（4）[4]作出光路图，虚线为测量光路图，实线为真实光路图，如图所示

可知，入射角的测量值与真实值相等，折射角的测量值大于真实值，既有
根据
，
可知
即玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
13． 6.0×10-7 AC 暗条纹
解析：（1）[1]通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，相当于另一个“缝”。
（2）[2]第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm，则相邻亮条纹间距为
等效双缝间距的距离为
根据双缝干涉条纹间距公式
则有
（3）[3]根据双缝干涉条纹间距公式
可知，增大D，减小d，增大波长，能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离，所以AC正确；BD错误；
答案：AC。
（4）[4]如果把光屏移动到和平面镜接触，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”，所以接触点P处是暗条纹。
14．（1）变大；（2）红光；（3）变小
解析：(1)由
可知，把毛玻璃片向远离双缝的方向移动，L会变大，所以会增大，相邻两亮条纹中心的距离变大；
(2)由
相邻两个亮条纹中心的距离增大了，因为L和d不变，所以变大使变大，所以红光波长较长；
(3)由
可知，d变大，将变小，所以相邻两个亮条纹中心的距离会变小。
15．见解析
解析：如图所示
为自然光源，、是偏振片，转动，使达到处的光最强，然后将被测样品置于、之间，由题意知，角度的大小与蔗糖溶液的浓度c间的关系为正比关系，通过比较光的强弱可以比较蔗糖溶液的浓度。
16．(1)见解析；(2)；(3)L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象
解析：(1)以由B发出的电磁波经空中直接传播给A和经海面反射，再传播到A，这两列波长相同的电磁波在A相遇叠加，产生干涉现象，若相遇时相位相反，则电磁波消失。
(2)设，则
设
则
因为L较h、l大得多
解得
由于经海面的电磁波相位改变，因此到A相遇，相位相反，振动减弱的条件应是
(3)把已知条件代入上式得
则
远处时取，得
近处时取，得
即L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象。
答案第1页，共2页
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