4.5光的衍射基础达标word（含解析）-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册（含答案）

11366500102870004.5光的衍射基础达标（含解析）
一、单选题
1.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（?? ）
A.?光子能量更大??????????????????????B.?衍射更明显??????????????????????C.?传播速度更大??????????????????????D.?波长更长
2.在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（???? ）
A.?光的折射现象.色散现象
B.?光的反射现象.干涉现象
C.?光的衍射现象.偏振现象
D.?光的直线传播现象.光电效应现象
3.马路施工处警示灯是红色的，这除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光（??? ）
A.?容易发生明显衍射?????????B.?容易发生稳定干涉?????????C.?容易发生折射现象?????????D.?容易发生光电效应
4.观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，看到的现象是（?? ）
A.?衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B.?衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C.?衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D.?以上现象都不会发生
5.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化（?? ）
A.?这里应用的是光的干涉现象????????????????????????????????B.?这里应用的是光的直线传播性
C.?如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗???????????????D.?如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
6.对于单缝衍射现象，下列说法正确的是（?? ）
A.?缝的宽度d越小，衍射条纹越亮???????????????????????????B.?缝的宽度d越小，衍射现象越明显
C.?缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线?????????D.?入射光的波长越短，衍射现象越明显
7.对于光的衍射的定性分析，下列说法中不正确的是（）
A.?只有障碍物或孔的尺寸可以跟光波波长相比甚至比光的波长还要小的时候，才能明显地产生光的衍射现象
B.?光的衍射现象是光波相互叠加的结果
C.?光的衍射现象否定了光的直线传播的结论
D.?光的衍射现象说明了光具有波动性
8.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样那么障碍物应是（黑线为暗纹）（）
A.?很小的不透明的圆板???????????????????????????????????????????B.?很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C.?很大的不透明圆板??????????????????????????????????????????????D.?很大的中间有小圆孔的不透明圆板
9.用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图所示，该实验表明（）
A.?光的本质是波?????????????????????????????????????????????????????B.?光的本质是粒子
C.?光的能量在胶片上分布不均匀?????????????????????????????D.?光到达胶片上不同位置的概率相同
10.音乐喷泉一般都会在水池底安装一些彩灯来营造气氛，吸引游人驻足观赏．仔细观察会发现水下的灯照亮水面都刚好形成一个圆．若水下的各色彩灯均为同种大小规格，只是发光颜色不同，安装在水下同一深度，且都可看为点光源，则下面说法正确的是（）
A.?这是光的干涉现象??????????????????????????????????????????????B.?这是光的衍射现象
C.?每个彩灯照亮水面形成的圆半径相同??????????????????D.?彩灯照亮水面形成的圆半径红色的比黄色的大
11.泊松亮斑是（??? ）
A.?光的衍射现象??????????????????B.?光的反射现象??????????????????C.?光的折射现象??????????????????D.?光的干涉现象
12.用a、b两种不同的单色光在相同条件下分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。现使a光从水中斜射向水面上的O点，其入射角为i、折射角为r，如图丙所示。对于这两种单色光，下列说法正确的是（?? ）
A.?在真空中a光的波长较短
B.?水对a光的折射率 n=sinisinr
C.?在水中a光的传播速度较大
D.?a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较小
13.在观察光衍射的实验中，分别观察到如图甲、乙所示清晰的明暗相间图样，图中黑线为暗纹。那么障碍物应是（?? ）
?乙图对应的是很小的不透明圆板
B.?甲图对应的是很大的不透明圆板
C.?乙图对应的是中间有大圆孔的不透明挡板
D.?甲图对应的是中间有小三角形孔的不透明挡板
14.下列哪种现象不是由于衍射形成的（??? ）
A.?通过两支铅笔中间的狭缝观察发光的日光灯会看到彩色条纹
B.?光照在不透光的小圆盘上，在其后面阴影中心会出现小亮点
C.?在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面能看到彩色条纹
D.?小刚藏在讲桌后面说话，其他同学能够“闻其声不见其人”
15.利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是（?? ）
A.?甲对应单缝，乙对应双缝????????????????????????????????????B.?甲对应双缝，乙对应单缝
C.?都是单缝，甲对应的缝宽较大?????????????????????????????D.?都是双缝，甲对应的双缝间距较大
16.下列说法正确的是（　　）
A.?图甲，白光通过三棱镜发生色散现象是因为三棱镜对白光中不同频率的光的折射率不同
B.?图乙，肥皂膜上出现彩色条纹是光的衍射现象
C.?图丙是红光的干涉条纹
D.?图丙，如果在光源与缝之间放一合适凸透镜，不改变其他条件，则条纹变密集
二、综合题
17.??????????
（1）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长 λ 的变化情况是（?? ）
A.I增大， λ 增大 B.I增大， λ 减小
C.I减小， λ 增大 D.I诚小， λ 减小
（2）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为 λ1 和 λ2 ，则该激发态与基态的能量差为________，波长为 λ1 的光子的动量为________。（已知普朗克常量为h，光速为c）
（3）一只质量为 1.4kg 的乌贼吸入 0.1kg 的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以 2m/s 的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。
18.
（1）一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的????? ．
A.位移增大
B.速度增大
C.回复力增大
D.机械能增大
（2）将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的________（选填“折射”“干涉”或“衍射”）．当缝的宽度________（选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显．
（3）如图所示，某L形透明材料的折射率n=2．现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ．为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值．
19.根据所学知识完成题目：
（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是________现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是________现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是________现象．
（2）要使光产生明显的衍射，条件是________．
（3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是________．
（4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明________．
答案解析
1.【答案】 A
【解析】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据 E=?ν 可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，A符合题意；
B．发生明显衍射的条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，B不符合题意；
C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为 v=cn
5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，C不符合题意；
D．因5G使用的电磁波频率更高，根据 ν=cλ
可知波长更短，D不符合题意。
故答案为：A。
2.【答案】 C
【解析】光的衍射现象、偏振现象、干涉现象都能说明光具有波动性，光电效应说明光的粒子性，光的直线传播，折射和反射现象以及色散不能说明波动性和粒子性。
故答案为：C。
3.【答案】 A
【解析】A．红光在可见光中的波长最长，容易发生明显衍射，A符合题意；
B．干涉与光的颜色无关，B不符合题意；
C．所有的光都能发生折射，C不符合题意；
D．红光在可见光中频率最小，最不容易发生光电效应，D不符合题意.
故答案为：A
4.【答案】 A
【解析】解：A、D、当缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，用卡尺观察单缝衍射的亮线宽度变窄，衍射现象越不明显．故A正确，D错误；
B、当缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，用卡尺观察单缝衍射的亮线宽度变窄，衍射现象越不明显．故B错误；
C、当缝宽由0.1mm逐渐增大到0.5mm，用卡尺观察单缝衍射的亮线宽度变窄，且亮度变亮，衍射现象越不明显．故C错误；
故选：A
5.【答案】 D
【解析】解：当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细．故A、B、C错误D正确．
故选D．
【分析】让激光通过细丝，产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细．
6.【答案】 B
【解析】解：A、缝的宽度d越小，衍射条纹越宽，但亮度变暗．A不符合题意；
B、缝的宽度d越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，B符合题意；
C、缝的宽度d越小，光的传播路线越偏离直线，C不符合题意；
D、入射光的波长越短，衍射条纹越小，衍射现象越不明显．D不符合题意；
故答案为：B
7.【答案】 C
【解析】A、产生明显衍射现象的条件是光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多或相差不大，故A正确；
B、光的衍射现象是光波相互叠加的结果，故B正确；
CD、光的直线传播是近似规律，光的衍射现象并没有否定光的直线传播的结论，故C错误，D正确；
故选：C．
8.【答案】 D
【解析】A、用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，故A错误；
B、很大的中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，故B错误；
C、很大的不透明圆板时后面是一片阴影，故C错误；
D、用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样，故D正确．
故选：D．
9.【答案】 C
【解析】AB、据爱因斯坦的“光子说”可知，单个光子表现为粒子性，而大量光子表现为波动性；故AB错误；
CD、时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，说明了单个光子表现为粒子性，光子到达的多的区域表现为亮条纹，而光子到达的少的区域表现为暗条纹，说明光的能量在胶片上分布不均匀，光到达胶片上不同位置的概率不相同；故C正确，D错误；
故选：C．
10.【答案】 D
【解析】AB、这是光的折射现象，故AB错误．
CD、根据sinC=1/n知，红光的折射率最小，则红光发生全反射的临界角最大，在红光照在水面上产生的圆的半径最大，则被照亮的水面面积较大．故C错误、D正确．
故选：D．
11.【答案】 A
【解析】泊松亮斑是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象，是指当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的不透光的小圆板时，就会在小圆板之后的光屏上出现环状的互为同心圆的明暗相间的衍射条纹，并且在同心圆的圆心处会出现一个较小的亮斑，这就是泊松亮斑。说明光线偏离了原来的直线方向传播，这就是单色光绕过不透光的小圆板发生衍射现象形成的。
故答案为：A。
12.【答案】 C
【解析】A．甲光衍射明显，说明 a 光的波长比乙的波长大，即 λa>λb ，A不符合题意；
B．水对a光的折射率 n=sinrsini ，B不符合题意；
C． a 光的波长比 b 的波长大，根据 c=λf 可知 a 光的频率小，折射率小，根据 v=cn 可知在水中a光的传播速度较大，C符合题意；
D．根据全反射定律 sinC=1n 可知a光从水中射向空气发生全反射时的临界角较大，D不符合题意。
故答案为：C。
13.【答案】 A
【解析】比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明圆板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央的小亮点是泊松亮斑，则A项正确，BCD不符合题意。
故答案为：A。
14.【答案】 C
【解析】A．通过两支铅笔中间的狭缝观察发光的日光灯会看到彩色条纹是光的衍射现象，现象A不符合题意；
B．光照在不透光的小圆盘上，在其后面阴影中心会出现小亮点属于光的衍射现象，现象B不符合题意；
C．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面能看到彩色条纹属于薄膜干涉现象，C符合题意；
D．小刚藏在讲桌后面说话，其他同学能够“闻其声不见其人”，属于声波的衍射现象，D不符合题意。
故答案为：C。
15.【答案】 A
【解析】对于光的单缝衍射，衍射图像存在中央主极大，往两边走条纹间隔越来越小，变得越来越密集，条纹间隔不相等；对于光的双缝干涉，干涉图像为等间隔的条纹；
通过两个图像可以看出甲为单缝衍射，乙为双缝干涉，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】对于光的单缝衍射，衍射图像条纹间隔不相等，对于光的双缝干涉，干涉图像为等间隔的条纹，结合图像和选项分析求解即可。
16.【答案】 A
【解析】A、图甲，白光通过三棱镜发生色散现象，是因为三棱镜对白光中不同频率的光的折射率不同，偏折角不同造成的，A符合题意。B、图乙，肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，B不符合题意。C、图丙条纹宽度亮度不等，是红光的衍射条纹。C不符合题意。D、图丙，如果在光源与缝之间放一合适凸透镜，因狭缝宽度和光的波长不变，则条纹密集程度不变，D不符合题意。
故答案为：A
17.【答案】 （1）B
（2）?cλ2；?λ1
（3）解：乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据动量守恒定律得 0=Mv1?mv2
解得喷出水的速度大小为 v2=Mv1m=1.4×20.1m/s=28m/s
【解析】（1）黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度 I 增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以 λ 减小。故答案为：B。（2）根据 c=λν 可知波长越短，对应光子的频率越大，对应跃迁的能级差越大；可知最短波长 λ2 对应基态到激发态的能量差最大，结合 ε=?ν 得 ΔE=?ν2=?cλ2 波长为 λ1 对应的光子动量为 p1=?λ1 .
18.【答案】 （1）A,C
（2）衍射；接近
（3）解:全反射? sinC= 1n
且C+θ=90°，得θ=60°
【解析】（1）单摆在在偏角增大的过程中，显然离平衡位置越远，位移增大。由单摆的回复力公式F=-KX知，位移增大，回复力增大。AC符合题意。因单摆做简谐运动，只有重力做功，机械能守恒。因摆角增大，重力势能增大，动能减小，速度减小。BD不符合题意。（2）在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。日光灯光是复色光，所以能够看到彩色条纹。狭缝相当于小孔，故是衍射现象。小孔或障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。故填“接近”。
19.【答案】 （1）干涉；光的色散；光的衍射
（2）障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象
（3）红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远
（4）光是一种横波．
【解析】解：（1）肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；而瀑布在阳光下呈现的彩虹，是光的折射色散现象，对于通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，故A正确，BCD错误．
故选：A；（2）光波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小．所以光看做直进的条件是障碍物或孔的尺寸远大于光的波长；（3）根据干涉条纹公式△x= Ld λ，可知：波长越长的，中间条纹较宽，且条纹间距也越大；
可知，当发生光的衍射时，则波长越长的，衍射条纹越宽，
因此红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远；（4）纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了．而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象，
故答案为：（1）干涉，光的色散，光的衍射；（2）障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象；（3）红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远；（4）光是一种横波．