2022年高考物理光的波动性练习

这是一份2022年高考物理光的波动性练习，共4页。试卷主要包含了选择题，论述等内容，欢迎下载使用。
1．下面是四种与光有关的事实：
①用光导纤维传播信号； ②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度； ③一束白光通过三棱镜形成彩色光带； ④水面上的油膜呈现彩色．
其中，与光的干涉有关的是( )
A．①④ B．②④ C．①③ D．②③
【答案】 B
2．(2010·山西大同测试)下列有关光现象的说法中正确的是( )
A．在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是光的色散现象
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽
C．光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
【解析】 在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是光的薄膜干涉现象，选项A错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，波长增大，根据Δx＝eq \f(Lλ,d)可知，条纹间距变宽，选项B正确；光导纤维是利用光的全反射传递光信号的，所以其内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误．
【答案】 BC
3．(2008·广东实验中学调研)如图所示为竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行白光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是( )
A．在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液膜左右两个表面反射的两列光波叠加产生的
B．观察到的干涉条纹可能是水平的，也可能是竖直的
C．在左侧也能观察到类似的条纹
D．观察到的条纹可能是黑白的，也可能是彩色的
【答案】 AC
4．(2009·高考福建理综)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．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
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
【解析】 本题考查反映光的波动性特征的光学现象及其在科学技术、生产和生活中的应用；意在考查考生对基本知识的识记和应用．A项是利用薄膜干涉的原理，错误；B项，用三棱镜观察白光看到的彩色图样，是由于三棱镜对不同频率的光折射率不同而形成的色散现象，错误；C项，在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，错误；D项，光学镜头上的增透膜是利用了薄膜干涉的原理，正确．
【答案】 D
5．(2010·广西鸿鸣高中月考)如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a、b两束，则 ( )
A．在水中a光的速度比b光的小
B．a、b两束光相比较，a光的波动性较强
C．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光先消失
D．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距
【解析】 a光的折射角小于b光，说明a光在水中的折射率小于b光，根据n＝c/v，在水中a光的速率比b光的大，选项A错误；根据折射率小，则光的频率相应小，a、b两束光相比较，a光的频率较小，波长较长，波动性较强，选项B正确；若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光折射角先达到90°，b光先消失，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与波长成正比，a光的波长较长，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距大于b光干涉条纹间距，选项D错误．
【答案】 BC
6．(2007·高考江苏物理卷)光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是( )
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
【解析】 由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，故选D.
【答案】 D
7．(2009·荆州模拟)如图所示，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(图中阴影表示明条纹)，如图c、d所示．下列关于缝和条纹间关系的说法中正确的是( )
A．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小，对应条纹间距越大
【解析】 单缝衍射产生的条纹是中央明纹最宽，两侧分布着明、暗相间的条纹，且宽度比中央明纹窄，而双缝干涉条纹是等间距的分布在中央明纹两侧且各条纹宽度相等．由公式Δx＝eq \f(l,d)λ知d越小时，Δx越大；λ越小时，d越小．
【答案】 C
8．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔Δt，双缝到屏之间距离l以及相邻两条亮纹间距离Δx，若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是( )
A．v＝eq \f(λΔx,lΔt) B．v＝eq \f(lλ,ΔxΔt)
C．v＝eq \f(lΔx,λΔt) D．v＝eq \f(lΔt,λΔx)
【解析】 依题意，双缝间距d＝v·Δt，因为双缝干涉实验中，相邻两条亮纹间距满足：Δx＝eq \f(l,d)λ，即Δx＝eq \f(l,vΔt)λ，所以v＝eq \f(lλ,ΔxΔt)，B正确．
【答案】 B
9．煤矿最危险的是瓦斯爆炸事故，危害极大．某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，如图所示，在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯．以下说法正确的是( )
A．如果屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的气体成分相同，不含瓦斯
B．如果屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，含有瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹
【解析】 光经过两容器时，由于折射率不同，光速不同，会形成“等效路程差”，到达正中央的路程差是波长整数倍，也可能是半波长奇数倍，正中央可能是亮条纹，也可能是暗条纹．如果正中央出现亮条纹，容器B中可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，因此A错误．如果正中央出现暗条纹，必有路程差，容器B中必含有瓦斯，因此B正确．如果屏上干涉条纹不停移动说明路程差在不停变化，B中的气体瓦斯含量不稳定，C正确．无论单色光照射单缝还是白光照射单缝，都会出现干涉条纹．正确答案为B、C.
【答案】 BC
10．(2008·天津卷)下列有关光现象的说法正确的是( )
A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大
B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
【解析】 根据干涉条纹的间距的公式Δx＝lλ/d可知，由于紫光的波长比红光的波长短，所以改为红光后条纹间距一定增大，A正确；紫光的临界角比红光的临界角小，所以紫光发生全反射后，红光不一定发生全反射，B错误；由于紫光的频率大于红光的频率，所以紫光的能量比红光的能量大，紫光发生光电效应，红光不一定发生光电效应，C错误，拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片是为了防止玻璃的反光，所以D错误．
【答案】 A
二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)
11．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为，在距离双缝处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为，试求所用单色光的波长．
【解析】 已知Δx＝eq \f(x,n－1)＝eq \,5－1)×10－3m，l＝.
d×10－3m，根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ，得
波长λ＝eq \f(d,l)Δx＝eq \×10－3××10－3,×4)m
≈×10－7m.
【答案】 ×10－7m
12．雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示．图中S为光源，G1、G2为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置，T1、T2为两个等长的玻璃管，长度均为d.测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在E处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率．某次测量时，将待测气体充入T2管中，从开始进气到到达标准状态的过程中，在E处看到共移过N条干涉亮条纹．所用光在空气中的波长为λ.则该气体在标准状态下的折射率是多少？
【解析】 每看到一条亮条纹移过，一定是路程差增大了一个波长．由于移过N条干涉亮条纹．所以有(n－1)d＝
Nλ，解得n＝eq \f(Nλ,d)＋1.
【答案】 eq \f(Nλ,d)＋1
13．一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真正单一的．激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)．如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，当甲、乙两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δtm与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．
已知某红宝石激光器发出的激光频率ν×1014Hz，它的频率宽度Δν×109n＝eq \r(2)的液膜表面，入射时与液膜表面成45°角，如下图所示．
(1)求从O点射入薄膜中的光的传播方向及速率．
(2)估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm.
【解析】 (1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有：n＝eq \f(sin45°,sinr)，即sinr＝eq \f(sin45°,n)＝eq \f(1,2)
所以r＝30°.
光在薄膜中的传播速度v＝c/n≈×108m/s.
(2)乙光在薄膜中经历的路程s＝2d/csr
乙光通过薄膜所用时间Δt＝s/v＝2d/vcsr
当Δt取最大值Δtm时，对应的薄膜厚度最大，
又因Δtm·Δν≈1，所以eq \f(2dm,vcsr)≈eq \f(1,Δν).
解得：dm≈×10－2m
【答案】 ×108m/s
×10－2m