高中物理 第5章 光的波动性章综合 教科版选修34.docx
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高中物理第5章光的波动性章综合教科版选修34
2019-2020年高中物理第5章光的波动性章综合教科版选修3-4
说明:
本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分,请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内,第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分,考试时间90分钟.
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.
1.小朋友吹出的肥皂泡泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜,都有彩色花纹.这是下列哪种原因形成的()
A.光的色散B.光的衍射
C.光的直线传播D.光的干涉
解析:
本题考查光的干涉及与其他现象的区别.
以上现象都是干涉现象,即薄膜干涉.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面,被薄膜前后两个表面反射的两列反射波叠加,形成干涉条纹.由于白光中的各色光波长不同,干涉后的条纹间距不同,所以薄膜上就会出现彩色花纹.D正确.
答案D
2.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,则条纹间距变窄
C.光导纤维丝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:
水面上油膜出现彩色条纹是光的干涉现象.在双缝干涉实验中,入射光波长变大,条纹间距变宽.光的偏振现象说明光是一种横波,只有C项的说法是正确的.
答案C
3.国家836计划中的一个重点项目中所研究的X光激光(频率范围很窄的高强度X射线)有着广泛的应用前景,用X光激光给细胞“照相”,以下激光的哪些特点属于次要因素()
A.杀菌作用B.化学作用
C.波长短D.能量高
解析:
本题考查X光激光给细胞“照相”的原理.
细胞的“尺度”很小,用普通光照相,会发生明显衍射,图像不清晰;而X光波长很短,用它照相不会发生明显衍射,可以得到细胞的清晰照片.可见用X光激光给细胞“照相”,主要是利用了X光的波长很短,故A、B、D属于次要因素.
答案ABD
4.肥皂薄膜在阳光照射下可看到彩色花纹的原因是()
A.薄膜对不同色光的折射率不同
B.薄膜对不同色光的反射方向不同
C.不同厚度的地方,薄膜吸收不同的色光
D.不同厚度的地方,某一波长的光从薄膜前、后表面反射的光互相叠加而产生的
解析:
本题考查光的薄膜干涉,故正确选项为D.
答案D
5.xx年10月,我国进行了第三次大熊猫普查,首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术,详细调查了珍稀大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等.红外遥感利用了红外线的()
A.热效应B.相干性
C.反射性能好D.波长长、易衍射
解析:
红外遥感利用了红外线波长长,易绕过障碍物的特点.故正确选项为D.
答案D
6.用单色光做双缝干涉实验,在距离双缝l处,得到稳定的干涉图样.若使光屏在其附近前后移动,以下说法正确的是()
A.将屏向前移动,干涉图样变得模糊不清
B.将屏向后移动,干涉图样变得模糊不清
C.只要屏移动,干涉图样就变得模糊不清
D.不论屏向前移动,还是向后移动,屏上均有清晰的干涉图样
解析:
本题考查光的干涉.光屏上得到干涉图样,是两列相干光叠加产生的.在光屏附近前后移动光屏,l变大或变小,屏上仍有清晰的干涉图样,由Δx=λ知,条纹间距变宽或变窄.
答案D
7.在杨氏双缝干涉实验装置中,双缝的作用是()
A.遮住过于强烈的灯光
B.形成两个振动情况相同的光源
C.使白光变成单色光
D.使光发生折射
解析:
本题考查光的双缝干涉实验装置.双缝的作用是获得相干光源.故正确选项为B.
答案B
8.如图所示,让自然光照射到P、Q两个偏振片上,当P、Q两偏振片的透振方向夹角为以下哪些度数时,透射光的强度最弱()
A.0°B.30°
C.60°D.90°
解析:
本题考查光的偏振现象.由于光波是横波,所以当两偏振片透振方向夹角为90°时,透射光的强度最弱.故正确选项为D.
答案D
9.在杨氏双缝干涉实验装置中,用红光做实验,在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹.若将其中一条缝挡住,另一条缝仍然可以通过红光,那么在屏上将看到()
A.形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹
B.形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹,只是间距变窄了
C.形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹
D.没有条纹,只是一片红光
解析:
本题考查双缝干涉与单缝衍射的区别.将一条缝挡住时,由双缝干涉变为单缝衍射,衍射条纹仍为明暗相间,但间距不相等.故正确选项为C.
答案C
10.X射线电子计算机体层摄影简称CT,由于诊断迅速、准确率高得到广泛的应用.CT机的扫描部分主要由X射线管和检测器组成.X射线贯穿人体经部分吸收后,为检测器所接收,检测器所接收的射线的强弱决定于人体截面的组织密度.检测器所测得的不同强度的信号经电子计算机处理后转换成图像,可在荧光屏上显示出来,也可用胶片拍摄出来.下图为X射线产生的原理图.下列说法正确的是()
A.发现X射线的科学家是伦琴
B.X射线是对阴极上的原子的内层电子受激产生的
C.CT机诊断主要是利用了X射线穿透力强,能使胶片感光的特性
D.原理图中的电源1可用交流电源,电源2一定用高压直流电源
解析:
1985年德国物理学家伦琴发现了X射线.X射线是原子的内层电子受激产生的;CT机诊断主要是利用了X射线穿透力强,能使胶片感光的特性;电源1是灯丝电源,为灯丝提供电流,可以用直流电,也可以用交流电,电源2是用来提供加速电压的,所以一定要用高压直流电源.故A、B、C、D都是正确的.
答案ABCD
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、本题共5小题,每小题4分,共20分.把答案填在题中的横线上.
11.A、B两图是由单色光分别照射到圆孔所形成的图样.其中图A是光的(填“干涉”或“衍射”)图样.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径.
解析:
本题考查发生明显衍射的条件.A图为小孔衍射,B图为光的直线传播.
答案衍射小于
12.1800年英国物理学家赫歇尔用灵敏温度计研究光谱中各色光的热作用时,把温度计移至红光区域外侧,发现温度更高,说明这里存在射线,这就是红外线.它最显著的作用是
;它还可以用作、、.
解析:
本题考查红外线的特点及应用.
答案热作用红外线遥感红外摄影红外成像
13.1801年德国物理学家里特发现了紫外线,从此紫外线得到了广泛的应用.促进人体合成维生素D是利用了紫外线的;验钞机能检验钞票的真伪是利用了紫外线的;医院里常把紫外线用来.
解析:
本题考查紫外线的特点及应用.
答案化学作用荧光效应杀菌消毒
14.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,测量头如图所示,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数为mm.转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置,由螺旋测微器再读出一读数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960mm,已知双缝间距d=1.5mm,双缝到屏的距离L=1.00m,则对应的光波波长为λ=mm.
解析:
(1)螺旋测微器的读数为1.179mm.
(2)相邻两条亮(暗)纹间的距离:
Δ=mm=0.320mm
λ=mm=4.8×mm.
答案1.1794.8×
15.有些动物在夜间几乎什么都看不到,而猫头鹰在夜间却有很好的视力,这是因为它对某种波段的光线产生视觉.根据热辐射理论,物体发出的光的最大波长与物体的绝对温度
T满足关系式T=2.90×m·K.若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27℃,则它发出光的最大波长为m,属于波段.
解析:
由T=2.90×m·K
得==9.7×m
该波长属于红外线波段.
答案9.7×红外线
三、本题共4小题,共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
16.(8分)要使某透镜能对在空气中波长为0.52μm的黄绿光增透,至少要在镜面上涂厚度为多大的增透膜?
(假定做这种膜的材料的折射率为1.3)
解析:
本题考查光的薄膜干涉.光波在膜中的波长为
=m=4.0×m
增透膜的厚度为
d=m=1.0×m.
答案1.0×m
17.(9分)用波长λ=0.51μm的绿光做双缝干涉实验,测得相邻两条亮纹间的距离Δx=0.55mm.若将整个装置放入折射率n=的水中,那么相邻两条亮纹间的距离是多大?
解析:
根据Δx=λ①
在水中绿光的波长:
=
λ
在水中相邻两条亮纹间的距离:
Δ=②
由①②两式得:
Δ===0.41mm.
答案0.41mm
18.(9分)金属钠蒸气发出的黄光,频率是5.1×Hz,它以45°的入射角由空气射入玻璃后,折射角是30°,那么它在玻璃中的传播速度和波长如何改变?
改变了多少?
解析:
本题考查光由一种介质进入另一种介质时频率不变,波速、波长改变.玻璃的折射率:
n=sin/sin=sin45°/sin30°=1.4
光在玻璃中的传播速度
v=c/n=3.0×/1.4m/s=2.1×m/s
可见光在玻璃中的传播速度减小,减小值
Δv=0.9×m/s
光在真空中的波长
=c/ν=3.0×/(5.1×)m
=5.9×m
光在玻璃中的波长:
λ=v/ν=2.1×/(5.1×)m
=4.1×m
光在玻璃中的波长减小,减小值
Δλ=1.8×m.
答案速度减小值Δv=0.9×m/s;波长减小值Δλ=1.8×m.
19.(14分)一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”,实际上它的频率并不是真正单一的.激光频率v是它的中心频率,它所包含的频率范围是Δv(也称频率宽度).如图所示,让单色光照射到薄膜表面a,一部分光从上表面反射回去(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下表面b反射回来,再从上表面折射出去(这部分光称为乙光).当甲、乙这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Δ与Δv的乘积近似等于1,即只有满足Δ·Δv≈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v=4.32×Hz,它的频率宽度Δv=8.0×Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n=2的液膜表面,入射光与液膜表面成45°角,如图所示.求:
(1)从O点射入薄膜中的光的传播速率;
(2)估算在如图所示的情景下,能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度.
解析:
(1)由折射率n=得①
射入薄膜中的光的速率:
v==2.12×m/s.②
(2)由光的折射定律得:
③
设乙光在薄膜中传播时间的最大值为Δ,对应的最大厚度为,则④
根据题中所给条件得:
Δ·Δv=1⑤
由②③④⑤式得:
=1.15×m.⑥
答案
(1)2.12×m/s
(2)1.15×m
2019-2020年高中物理第5章曲线运动1曲线运动课时作业新人教版必修2
1.精彩的F1赛事相信你不会陌生吧!
车王舒马赫在xx年以8000万美元的年收入高居全世界所有运动员榜首.在观众感觉精彩与刺激的同时,车手们却时刻处在紧张与危险之中.车王在一个弯道上,突然高速行驶的赛车后轮脱落,从而不得不遗憾地退出了比赛.关于脱落的后轮的运动情况,以下说法正确的是( )
A.仍然沿着汽车行驶的弯道运动
B.沿着与弯道垂直的方向飞出
C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动,离开弯道
D.上述情况都有可能
【解析】 赛车沿弯道行驶,任一时刻赛车上任何一点的速度方向是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向.被甩出的后轮的速度方向就是甩出点轨迹的切线方向,车轮被甩出后,不再受到车身的约束,只受到与速度相反的阻力作用(重力和地面对车轮的支持力相平衡),车轮做直线运动,故车轮不可能沿车行驶的弯道运动,也不可能沿垂直于弯道的方向运动.故选项C正确.
【答案】 C
2.关于两个分运动的合运动,下列说法中正确的是( )
A.合运动的速度一定大于两个分运动的速度
B.合运动的速度一定大于一个分运动的速度
C.合运动的方向就是物体实际运动的方向
D.由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小
【解析】 合速度的大小可以大于分速度的大小,也可以小于分速度的大小,还可以等于分速度的大小,故A、B均错;仅知道两个分速度的大小,无法画出平行四边形,也就不能求出合速度的大小,故D错,只有C正确.
【答案】 C
3.一轮船以一定的速度垂直河流向对岸行驶,当河水匀速流动时,轮船所通过的路程、过河所用的时间与水流速度的正确关系是( )
A.水速越大,路程越长,时间越长
B.水速越大,路程越短,时间越短
C.水速越大,路程和时间都不变
D.水速越大,路程越长,时间不变
【解析】 轮船渡河的运动是两个分运动的合成:
假设河水不流动,轮船在静止的河水中垂直对岸行驶;假设船不运行,而河水流动,则船随河水一起向下漂动.这两个分运动具有独立性,因而河水流速增大不影响船到达对岸的时间,但在相同的时间里,沿水流方向移动的位移要增大,因而选项D正确.
【答案】 D
4.如图5118所示,在河岸上用细绳拉船,为了使船匀速靠岸,拉绳的速度必须是( )
图5118
A.加速
B.减速
C.匀速
D.先加速后减速
【解析】 设拉绳的速度为v,拉船的绳与水平方向的夹角为θ,船的速度为v0,将船的速度分解为沿绳方向和垂直绳方向的分速度,有v=v0cosθ,船匀速靠岸过程,v0不变,θ增大,则v减小.B正确.
【答案】 B
5.如图5119所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A,小车下装有吊着物体B的吊钩.在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时,吊钩将物体B向上吊起,A、B之间的距离以d=H-2t2(SI)(SI表示国际单位制,式中H为吊臂离地面的高度)规律变化,则物体B做( )
图5119
A.速度大小减小的曲线运动
B.速度大小恒定的曲线运动
C.加速度大小、方向均不变的曲线运动
D.加速度大小、方向均变化的曲线运动
【解析】 物体B在水平方向上做匀速直线运动,竖直方向上由d=H-2t2得出物体B做匀变速直线运动.物体B的实际运动是这两个分运动的合运动.对速度和加速度进行合成可知,加速度恒定且与合速度不共线,故C正确.
【答案】 C
6.(多选)有a、b两个分运动,它们的合运动为c,则下列说法正确的是( )
A.若a、b的轨迹为直线,则c的轨迹必为直线
B.若c的轨迹为直线,则a、b必为匀速运动
C.若a为匀速直线运动,b为匀速直线运动,则c必为匀速直线运动
D.若a、b均为初速度为零的匀变速直线运动,则c必为匀变速直线运动
【解析】 a、b两个分运动的合初速度与合加速度如果共线,则合运动c必为直线运动,如果不共线,则合运动c必为曲线运动,A错误;若c为直线运动,a、b可能为匀速运动,也可能为变速直线运动,但a、b的合初速度与合加速度必共线,B错误;两个匀速直线运动的合运动必为匀速直线运动,C正确;两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动必为初速度为零的匀加速直线运动,D正确.
【答案】 CD
7.如图5120所示,A、B两物体系在跨过光滑定滑轮的一根轻绳的两端,若A物体以速度v沿水平地面向左运动,某时刻系A、B的绳分别与水平方向成α、β角,求此时B物体的速度.
图5120
【解析】 A、B两物体速度分解图如图所示,由于两物体沿绳的速度分量相等,所以有v1=vB1,即vcosα=vBcosβ,解得vB=
v,方向水平向右.
【答案】
v,方向水平向右
8.一人一猴在玩杂技,如图5121所示,直杆AB长12m,猴子在直杆上由A向B匀速向上爬,同时人顶着直杆水平匀速移动,已知在10s内,猴子由A运动到B,而人也由甲位置运动到了乙位置.已知x=9m,求:
图5121
(1)猴子对地的位移;
(2)猴子对人的速度,猴子对地的速度;
(3)若猴子从静止开始匀加速向上爬,其他条件不变,试在图中画出猴子运动的轨迹.
【解析】
(1)相对于地面,猴子参与沿杆上升和随杆水平移动的两个运动,在爬到杆顶的过程中,满足
l=
=
m=15m.
(2)由于猴子和人在水平方向运动情况相同,保持相对静止,因此猴子对人的速度v1=
m/s=1.2m/s,
猴子对地的速度v=
=
m/s=1.5m/s.
(3)由于猴子向上匀加速运动,加速度(或外力)方向向上,因此,运动轨迹向上弯曲,其轨迹如图所示.
【答案】
(1)15m
(2)1.2m/s 1.5m/s (3)见解析图
9.如图5122所示,A、B是两个游泳运动员,他们隔着水流湍急的河流站在岸边,A在上游的位置,且A的游泳技术比B好,现在两个人同时下水游泳,要求两个人尽快在河中相遇,试问应采取下列哪种方式比较好( )
图5122
A.A、B均向对方游(即沿图中虚线方向)而不考虑水流作用
B.B沿图中虚线向A游,A沿图中虚线偏上方向游
C.A沿图中虚线向B游,B沿图中虚线偏上方向游
D.A、B沿图中虚线偏上方向游,A比B更偏上一些
【解析】 游泳运动员在河里游泳时同时参与两种运动,一是被水冲向下游的运动,二是沿自己划行方向的划行运动.游泳的方向是人相对于水的方向.选水为参考系,A、B两运动员只有一种运动,由于两点之间线段最短,故A项正确.
【答案】 A
10.如图5123所示,AB和CD是彼此平行且笔直的河岸.若河水不流动,小船船头垂直河岸由A点匀速驶向对岸,小船的运动轨迹为直线P;若河水以稳定的速度沿平行河岸方向流动,且水流速度处处相等,现使小船船头垂直河岸由A点匀加速驶向对岸,则小船实际运动的轨迹可能是图中的( )
图5123
A.直线P B.曲线Q
C.直线RD.曲线S
【解析】 小船沿AC方向做匀加速直线运动,沿AB方向做匀速直线运动,AB方向的匀速直线运动和AC方向的匀加速直线运动的合运动为曲线运动,合外力沿AC方向,指向曲线运动轨迹的内侧,故正确选项为D.
【答案】 D
11.(多选)质量为2kg的质点在xy平面上做曲线运动,在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图5124所示,下列说法正确的是( )
图5124
A.质点的初速度为5m/s
B.质点所受的合外力为3N
C.质点初速度的方向与合外力方向垂直
D.2s末质点速度大小为6m/s
【解析】 由x方向的速度图象可知,x方向的初速度v0x=3m/s,加速度为1.5m/s2,受力Fx=3N,由y方向的位移图象可知质点在y方向做匀速直线运动,速度为vy=4m/s,受力Fy=0,因此质点的初速度为5m/s,受到的合外力为3N,选项A、B正确;显然,质点初速度方向与合外力方向不垂直,选项C错误;2s末质点速度大小为v=
m/s=2
m/s,选项D错误.
【答案】 AB
12.如图5125所示,在水平地面上以速度v做匀速直线运动的汽车,用绳子通过定滑轮吊起一个物体,若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2.已知v1=v.
图5125
(1)求两绳夹角为θ时,物体上升的速度大小.
(2)在汽车做匀速直线运动的过程中,物体是加速上升还是减速上升?
(3)绳子对物体的拉力F与物体所受重力mg的大小关系如何?
【解析】
(1)依据实际效果将汽车的运动分解为沿绳的直线运动和垂直于绳的圆周运动,如图所示,则有v2=v1sinθ,v1=v,所以v2=vsinθ.
(2)依据v2=vsinθ可知:
当汽车向左做匀速直线运动时,θ角变大,则sinθ变大,因此物体的运动速度变大,即物体加速上升.
(3)由于物体加速上升,根据牛顿第二定律知,拉力F大于物体的重力mg.
【答案】
(1)vsinθ
(2)加速上升 (3)F>mg
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