鲁科版高中物理选择性必修第一册第5章章末综合提升学案

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主题1　光的干涉与衍射的比较【典例1】　(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是(　　)A．当做单缝实验时，光强分布图如乙所示B．当做单缝实验时，光强分布图如丙所示C．当做双缝实验时，光强分布图如乙所示D．当做双缝实验时，光强分布图如丙所示AD　[当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如丙所示，C项错误，D项正确。]　如何分析干涉、衍射图样在分析干涉、衍射图样时，主要注意图样条纹宽度的情况：若条纹宽度相等，则是干涉条纹，若中间条纹最宽，两边越来越窄，则是衍射条纹。 主题2　光的波动性的应用光是一种横波，光经过双缝时会发生双缝干涉，光经薄膜反射会发生薄膜干涉，光经过小孔或狭缝会发生衍射，光经过偏振片后的强度会发生变化，如何利用光的这些不同的特性呢？(1)利用光的双缝干涉测光的波长等物理量单色光发生双缝干涉时会在屏上形成明暗相间的条纹，且条纹间距满足公式Δy＝ldλ；若已知Δy、l、d则可求λ，若已知l、d、λ则可求Δy。(2)利用光的薄膜干涉检查薄膜厚度变化或检查工件表面是否平整，还可使光增透或增反。在薄膜干涉图样中，同一条纹对应同一厚度的薄膜，所以条纹形状与薄膜等厚线的形状一致。(3)利用单缝衍射确定缝宽单缝衍射的条纹宽度与缝宽和波长有确定的关系，根据条纹宽度变化即可确定缝宽变化情况。(4)利用偏振片改变光的强度自然光经镜面反射后的反射光为偏振光，偏振片的偏振化方向与光的偏振方向的夹角不同，透过偏振片的光强度也就不同，根据这一原理可以有效地减少反射光的影响。【典例2】　关于光现象及其应用，下列说法正确的是(　　)A．汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”，就变得十分明亮，是利用了光的折射B．照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射C．用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的干涉D．抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振C　[自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用光的全反射现象，故A不符合题意；照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光的薄膜干涉现象，故B不符合题意；用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度，利用了光的薄膜干涉现象，故C符合题意；激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察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，故D不符合题意。]章末综合测评(五)　光的干涉、衍射和偏振1．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是(　　)A　　　　B　　　　 C　　　　　DB　[单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是水平的，故B对。]2．如图所示，让太阳光通过M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上，P的右侧再放一光屏Q，现使P绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q上光的亮度变化情况，下列说法正确的是(　　)A．只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光B．光屏上亮、暗交替变化C．光屏上亮度不变D．光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动C　[旋转P，自然光通过偏振片P后，在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动，太阳光是自然光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。所以光屏上总是有沿着某个特定的方向振动的偏振光，光屏上亮度不变。]3．某同学通过查阅手机说明，知道手机摄像头附近有一个小孔，小孔位置内部处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图所示是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则(　　)A．降噪过程利用了波的多普勒效应B．降噪过程利用了波的干涉现象C．戴眼镜观看立体电影用到同样的原理D．降噪系统产生的声波与原声波可以频率不同B　[由题图可知，降噪声波和环境噪声波长相等，频率相同，且等幅反相，两边叠加时发生干涉，振动减弱，起到降噪的作用，故A、D错误，B正确；观看立体电影时配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象，故C错误。故选B。]4．某次实验中测得第一级亮条纹和第三级明条纹相距4.0×10-2 m，若双缝间距为0.1 mm，双缝到屏的距离为l＝4.0 m，则光波的波长为(　　)A．8.0×10-8 m　　　 B．5.0×10-7 mC．1.5×10-8 m D．1.6×10-8 mB　[条纹间距Δy＝an-1＝4.0×10-22 m＝2.0×10-2 m，由Δy＝ldλ，可得λ＝dΔyl＝5.0×10-7 m。]5．如图所示，把酒精灯放在肥皂液薄膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的示意图是(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列波)(　　)A　　　　　B　　　　C　　　　　DC　[看到的亮暗条纹是从膜前后表面分别反射形成的两列相干波发生干涉形成的，而肥皂膜中的液体在重力作用下导致从上至下的薄膜厚度不同，反射回来的两列波的同步性不同，亮条纹是相干加强形成的，暗条纹是相干减弱形成的，故C项正确。]6．以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的(　　) 甲　　　　　　乙　　　　　　丙　　　　丁A．图甲中，弯曲的水流可以导光B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象A　[题图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故与光导纤维原理相同，A正确；题图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，B错误；题图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，C错误；题图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，D错误。]7．在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这两种现象(　　)A．都是光的衍射现象B．都是光的干涉现象C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象C　[在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹，这是薄膜干涉现象；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这是单缝衍射现象。选项C正确。]8．(2023·山东卷)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是(　　)A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动A　[由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A。]9．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。(1)②、③、④三个光学元件依次为________(填正确答案的标号)；A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝(2)如果实验时将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹(暗纹)间的距离________；(选填“变大”或“变小”)(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm，则所测单色光的波长λ为________nm(结果保留3位有效数字)。[解析]　(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A正确。(2)根据Δy＝Ldλ知增大光屏到双缝的距离L或者减小双缝间距d，可以使条纹间距增大；当将红光滤光片换为绿光滤光片，即波长减小，则相邻亮纹(暗纹)间的距离变小。(3)根据：Δy＝Ldλ得：λ＝Δy·dL＝7.56×10-3×0.300×10-33×1.20 m＝0.63×10-6 m＝630 nm。[答案]　(1)A　(2)变小　(3)63010．应用激光平行性好的特性，可以精确地测量距离。对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射脉冲的时间间隔，就可以求出激光器到目标的距离。若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为2.56 s，真空中的光速c＝3.0×108 m/s，求月球到地球的距离大约是多少。[解析]　从发射脉冲到收到反射脉冲所用时间t＝2.56 s，月球与地球距离为：l＝12ct＝12×3.0×108×2.56 m＝3.84×105 km。[答案]　3.84×105 km11．(多选)有关光的应用，下列说法正确的是(　　)A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象D．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射原理BCD　[拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度，故A错误；增透膜是利用薄膜干涉，故B正确；用三棱镜观察白光，由于三棱镜对不同色光的折射率不同，进出三棱镜的偏折角度不同，出现了不同色光的色散，故C正确；光导纤维束内传送图像是利用光的全反射原理，故D正确。]12．(多选)下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是(　　)A．甲图是单色光通过双缝后得到的干涉条纹B．乙图是叶片上的水珠特别明亮，是由于水珠将光线汇聚而成C．丙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度D．丁图是立体电影原理，利用了光的偏振现象CD　[干涉条纹是等宽、等亮度的，衍射条纹是中央条纹最亮、最宽，向两侧越来越暗，越来越窄，甲是单色光通过单缝后得到的衍射条纹，A错误；乙是叶片上的水珠特别明亮，是由于光发生全反射形成的，B错误；丙是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，C正确；丁是立体电影原理，利用了光的偏振现象，D正确。故选CD。]13．(多选)小明同学在假期旅游期间学习摄影，他发现照相机镜头呈现淡紫色。如图所示是他拍摄的两张照片：甲图的湖泊远景照中，能看到远处山峰的清晰倒影，看不到水面下景物：乙图的湖水近景照中，能清楚看到鱼、石头等水下景物，则(　　)甲　　　　　　乙A．镜头呈现淡紫色是镜头表面所镀膜使光发生干涉的结果B．甲图山峰倒影非常清晰是因为来自山峰的光在水面发生了全反射C．乙图水下景物的光射到水面时因入射角较小致反射光强而折射光弱D．拍摄乙图时若安装透振方向与水面反射光偏振方向垂直的偏振片将更清晰AD　[照相机镜头镀了增透膜，增强了可见光的透过性，由于高频的蓝光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此镜头呈现淡紫色，故A正确；题图甲中的倒影是因为来自山峰的光通过水面反射进入镜头而引起的，而全反射在光线由光密介质射入光疏介质才会发生，故B错误；当光从光密介质入射到光疏介质时，只有当入射角增大才会使反射光增强而折射光减弱，故C错误；拍摄题图乙时，来自水下鱼的光通过水面的折射再进入镜头，为了使照片更清晰，可以利用偏振片来减少在水面发生反射而进入镜头的光，故D正确。]14．(多选)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　　)A．减小S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将整个装置放在水中AC　[根据双缝干涉条纹的间距公式Δy＝ldλ知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距变大，故A正确；根据双缝干涉条纹的间距公式Δy＝ldλ知，减小双缝到屏的距离，即l减小，干涉条纹间距减小，故B错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δy＝ldλ知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间距变大，故C正确；因为v＝cn，λ＝cf，则光进入水中的波长λ′＝vf＝cnf＝λn。光进入水中波长变短，根据双缝干涉条纹的间距公式Δy＝ldλ知，波长变短，则干涉条纹间距变小，故D错误。]15．(1)某同学用图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，他采用了蓝色灯作为光源，在测量头目镜中观察到如图乙所示的蓝色条纹。在不改变其他实验条件的情况下，观察到目镜中的条纹如图丙所示，则可能的原因是________。甲乙丙A．单缝宽度变小了B．双缝间距变小了C．光源与单缝间的距离变大了D．光源的发光强度变大了(2)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲)，让单色光从上方射入(示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径)，从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将________(选填“变大”“变小”或“不变”)；如果换一个曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。甲　　　　　　乙　　　　　　　丙(3)采用波长为690 nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为________。A．345 nm B．690 nmC．几微米 D．几毫米[解析]　(1)根据条纹间距公式Δx＝ldλ可知，当双缝间距d减小时，条纹间距增大，故选项B正确，A、C、D错误。(2)当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹；用波长变长的光照射，则出现亮条纹的这一厚度远离中心，则圆环的半径变大；换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知圆环的半径变大。(3)由题意知相邻亮条纹对应的空气层的厚度差为半个波长，故为345 nm，故选项A正确，B、C、D错误。[答案]　(1)B　(2)变大　变大　(3)A16．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10-11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W：(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？[解析]　(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10-11 m＝3.0×10-3 m。(2)面积为1 cm2的色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失。而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10-11 J＝0.1 J消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为n＝ES1SΔE＝60×50100×0.1＝300(个)。[答案]　(1)3.0×10-3 m　(2)300 个17．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等。(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹会发生怎样变化？甲　　　　　　　　　乙[解析]　光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为θ，d1、d2处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2。因为光程差δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝12λ。设此两相邻亮纹中心的距离为Δl，则由几何关系得d2-d1Δl＝tan θ，即Δl＝λ2tanθ，当抽去一张纸片θ减小，Δl增大，条纹变疏。[答案]　干涉条纹会变疏18．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式。[解析]　(1)①根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S′。②连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点S′，并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达的光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点S′，即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端。故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示。(2)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离可以看作双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Δx＝Ldλ，因为d＝2a，所以相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx＝L2aλ。[答案]　(1)见解析图　(2)Δx＝Lλ2a模块综合测评1．如图所示，篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速引至胸前，这样做可以(　　)接球动作A．减小球的动量的变化量B．减小球对手作用力的冲量C．减小球的动量变化率D．延长接球过程的时间来减小动量的变化量C　[由动量定理Ft＝0－mv，而接球时先伸出两臂迎接，手接触到球后，两臂随球迅速引至胸前为了延长时间，减小受力，即F＝0-mvt，也就是减小了球的动量变化率，故C正确。]2．在不计空气阻力作用的条件下，下列说法不正确的是(　　)A．自由下落的小球在空中运动的任意一段时间内，其增加的动能一定等于其减少的重力势能B．做平抛运动的小球在空中运动的任意相同的时间内，其速度的变化量一定相同C．做匀速圆周运动的小球在任意一段时间内其合外力做的功一定为零，合外力的冲量也一定为零D．单摆在一个周期内，合外力对摆球做的功一定为零，合外力的冲量也一定为零C　[不计空气阻力，自由下落的小球，其所受合外力为重力，则小球在运动的过程中机械能守恒，其增加的动能一定等于其减小的重力势能，故A正确；做平抛运动的小球所受合外力为重力，加速度的大小与方向都不变，所以小球在空中运动的任意相同的时间内，其速度的变化量一定相同，故B正确；做匀速圆周运动的小球，其所受合外力的方向一定指向圆心，小球在任意一段时间内其合外力做的功一定为零，但由于速度的方向不断变化，所以速度的变化量不一定等于0，合外力的冲量也不一定为零，故C错误；经过一个周期，单摆的小球又回到初位置，所有的物理量都与开始时相等，所以单摆在一个周期内，合外力对摆球做的功一定为零，合外力的冲量也一定为零，故D正确。]3．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光的波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹，则P1处的亮条纹恰好是10号亮条纹。设直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于(　　)A．9.5λ　　B．10λ　　C．10.5λ　　D．20λB　[由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号亮条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差r2－r1为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以选项B正确。]4．一单摆在地球表面做受迫振动，其共振曲线(A表示受迫振动的振幅，f表示驱动力的频率)如图所示，重力加速度取g＝10 m/s2，则下列说法不正确的是(　　)A．若摆长减小，共振曲线的峰值将向右移动B．若摆长增大，单摆的固有频率增大C．此单摆的固有周期为2 sD．此单摆的摆长约为1 mB　[由T＝2πLg可知当摆长减小时，单摆固有周期减小，固有频率增大，产生共振的驱动力频率也增大，共振曲线的“峰值”向右移动；若摆长增大，单摆的固有频率减小，故A正确，B错误；由共振曲线可知：当驱动力频率为0.5 Hz时产生共振现象，此时单摆的固有频率等于驱动力的频率，故单摆的固有周期T＝1f＝2 s，故C正确；单摆的周期T＝1f＝2 s，由单摆周期公式T＝2πLg解得此单摆的摆长为L＝gT24π2≈1 m，故D正确。本题选择不正确的，故选B。]5．一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(　　)A．波源Q产生的波将先到达中点MB．波源P的起振方向是向上的C．中点M的振动始终是加强的D．波源P振动的频率是波源Q的2倍B　[由题意可知，虽然波形不同，但波速相同，由于距离相同，所以两波同时到达M点，故A错误；由波的传播方向，可确定P质点的起振方向向上，故B正确；由于波长的不同，故两列波的频率不同，不能发生干涉现象，因此在M点相遇时，并不总是加强或减弱的，故C错误；由波形图可知，λP＝2λQ，根据T＝λv，f＝1T可得：fP∶fQ＝λQ∶λP＝1∶2，故D错误。]6．如图潜水员在水深为h的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是(　　)A．2h tan C B．2h sin CC．2h cos C D．2hA　[在圆形亮斑边缘从空气射入水中的光线，折射角的大小等于临界角C，如图所示，由几何关系可知，此圆形亮斑的直径是：d＝2r＝2h tan C。A符合题意，B、C、D不符合题意。]7．一小球做竖直上抛运动的v-t图像如图所示，下列说法正确的是(　　)A．在t时刻，小球的加速度为零B．在t时刻，小球的合外力为零C．在0～2t时间内，合力对小球做的功为零D．在0～2t时间内，合力对小球的冲量为零C　[v-t图像的斜率表示加速度，由图可知t时刻，小球的加速度为：a＝0-vt＝－vt，故A错误；设物体的质量为m，根据牛顿第二定律可知在t时刻小球所受的合外力为：F＝ma＝－mvt，故B错误；在0～2t时间内，根据动能定理有：W合＝12m(－v)2－12mv2＝0，故C正确；在0～2t时间内，根据动量定理可得：I合＝Δp＝－2mv，故D错误。]8．简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距8 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两点的振动图像如图所示(实线为 Q 的振动图像)，设振幅为A，则(　　)A．当Q的位移为0时，P的位移为±22AB．该波从P传到Q的时间可能是8 sC．该波的传播速度可能为1.6 m/sD．该波的波长可能是3 mD　[由题可知，简谐横波的传播方向从P到Q，由题图可知，周期为 T＝6 s，质点Q的振动图像向左4 s后与P点的振动重合，意味着Q点比P点振动滞后了4 s，即P传到Q的时间Δt可能为4 s，同时由周期性可知，从P传到Q的时间Δt为(4＋nT)s，n＝0，1，2，…，即Δt＝4 s，10 s，16 s，…，不可能为8 s，根据上述分析对照图像可知，当Q的位移为0时，P的位移为±3A2，故A、B错误；由v＝ΔxΔt，考虑到波的周期性，当Δt＝4 s，10 s，16 s，…时，速度v可能为2.0 m/s，0.8 m/s，0.5 m/s，…，不可能为1.6 m/s。由λ＝vT可知，波长可能为12 m、4.8 m、3.0 m，…，故C错误，D正确。]9．细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图甲中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图乙所示，细丝Ⅱ的直径为______mm。图中的________(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。甲乙[解析]　螺旋测微器的读数为：d＝0.5 mm＋49.9×0.01 mm＝0.999 mm；当细丝的直径越大时，衍射现象越不明显，由读数可知，细丝Ⅱ的直径大，由题目中图甲可知，a图的衍射条纹间距较窄，因此图a是细丝Ⅱ的衍射图样。[答案]　0.999　a10．为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10-7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的最小厚度。[解析]　由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，最小厚度为绿光在膜中波长的14，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消。而光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化。若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：n＝cv＝λ0fλf，即λ＝λ0n，那么增透膜厚度：h＝14λ＝λ04n＝5.52×10-74×1.38 m＝1×10-7 m。[答案]　1×10-7 m11．(多选)下列所示的图片、示意图或实验装置图大都来源于课本，则下列判断正确的是(　　) A．甲图是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用B．乙图是小孔衍射的图样，也被称为泊松亮斑C．丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物D．丁图中孔雀的羽毛在阳光下色彩斑斓，这属于光的全反射现象AC　[甲是薄膜干涉的图像，照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱，故A正确；乙是圆板衍射，被称为“泊松亮斑”，而小孔衍射的图样，不是“泊松亮斑”，故B错误；丙是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，海面下层空气温度比上层低，密度比上层大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小，从远处的景物发出的光线射向海面时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“蜃景”现象，那么上方是蜃景，下方是景物，故C正确；丁是孔雀的羽毛在阳光下色彩斑斓，为光的衍射与干涉，故D错误。故选AC。]12．(多选)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，其中位于横坐标x＝5 m 处的一质点A的振动图像如图乙所示，B是图甲中纵坐标为y＝－2.5 cm的另一质点。下列说法正确的是(　　)A．该横波的传播速度大小为1 m/sB．该横波的传播方向为x轴负方向C．B点的横坐标为203 mD．t＝3 s时B点的位移是2.5 cmAC　[该横波的传播速度大小为v＝λT＝44 m/s＝1 m/s，选项A正确；因t＝0时刻，质点A沿y轴正向运动，结合波形图“同侧法”可知该横波的传播方向为x轴正方向，选项B错误；由数学知识可知，B点的平衡位置到x＝7 m处的距离为13 m，即B点的横坐标为xB＝7 m－13 m＝203 m，选项C正确；t＝3 s时波沿x轴正向传播3 m，此时x＝7 m处的质点在波峰位置，则B点的位移是yB＝5×32 cm＝2.53 cm，选项D错误。故选AC。]13．(多选)装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示，把玻璃管向下缓慢按压4 cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.5 s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是(　　)A．回复力等于重力和浮力的合力B．振动过程中动能和重力势能相互转化，玻璃管的机械能守恒C．位移满足函数式x＝4sin 4πt-5π6 cmD．在t1～t2时间内，位移减小，加速度减小，速度增大ACD　[玻璃管振动过程中，受到重力和水的浮力，这两个力的合力充当回复力，故A正确；玻璃管在振动过程中，水的浮力对玻璃管做功，故振动过程中，玻璃管的机械能不守恒，故B错误；由于振动周期为0.5 s，故ω＝2πT＝4π rad/s，由题图乙可知振动位移的函数表达式为x＝4sin 4πt-5π6cm，故C正确；由题图乙可知，t1～t2时间内玻璃管在靠近平衡位置，故位移减小，加速度减小，速度增大，故D正确。故选ACD。]14．(多选)如图所示，质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R，现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为34h0(不计空气阻力)，则(　　)A．小球和小车组成的系统动量守恒B．小车向左运动的最大距离为2RC．小球离开小车后做竖直上抛运动D．小球第二次能上升的最大高度h<34h0CD　[小球与小车组成的系统在竖直方向合力不为0，所以系统的动量不守恒，故A项错误；在水平方向所受合外力为零，水平方向系统动量守恒，设小车的位移为x，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得：mv－mv′＝0，即：m2R-xt－mxt＝0，解得小车的位移：x＝R，故B项错误；小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，系统初状态在水平方向动量为零，由动量守恒定律可知，系统在任何时刻在水平方向动量都为零，小球离开小车时相对小车向上运动，水平方向和小车有相同的速度，所以小球与小车在水平方向速度都为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，故C项正确；小球离开小车时，小球与小车水平方向动能为零，如果系统机械能守恒，由机械能守恒定律可知，小球离开小车后上升的最大高度为h0，由题意可知，小球离开小车后在空中能上升的最大高度为34h0F，故A、C不可能发生相对滑动，设A、C一起运动的加速度为aa＝FmA+M＝1 m/s2由x＝12at2有：t＝2xa＝1.2 s。(2)因A、B发生弹性碰撞，由于mA＝mB，故A、B碰后，A的速度为0，则从碰后瞬间到木板与A速度相同的过程中，由动量守恒定律得Mv0＝(M＋mA)v，其中v0＝at，解得v0＝1.2 m/s，v＝0.8 m/s由能量守恒得：μmAgΔx＝12Mv02－12(M＋mA)v2解得Δx＝0.12 m故木板C的长度L至少为：L＝x＋Δx＝0.84 m。[答案]　(1)1.2 s　(2)0.84 m内容干涉衍射现象在光重叠区域出现加强或减弱的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现象产生条件两束光频率相同、相位差恒定，即必须是相干光源障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长更小(明显衍射的条件)典型实验杨氏双缝实验、薄膜干涉单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘衍射)图样特点中央亮纹，两边等间距分布的明暗相间条纹中央最宽最亮，两边不等间距分布的明暗相间条纹应用检查平面、增透膜、测定波长次数12345摆长l/cm80.0090.00100.00110.00120.0030次全振动时间t/s53.856.960.062.865.7振动周期T/s1.791.902.002.092.19振动周期的平方T2/s23.203.614.004.374.80