2025高考物理 人教版选择性必修第1册专项复习第4章　4含答案

第四章4基础强化练(时间25分钟满分60分)一、选择题(本题共3小题，每题8分，共24分)1．(多选)利用如图所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法正确的是(AB)A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大解析：滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，A正确；将滤光片由紫色换成红色，波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，条纹间距Δx增大，B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，Δx与此距离无关，故干涉条纹间距不变，C错误；测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致Δx变小，则波长测量值偏小，D错误。2．如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则屏上中央亮条纹位于图中O处。现将光源S向下移动到示意图中的S′位置，则(B)A．中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变B．中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变C．中央亮条纹向下移动，且条纹间距增大D．中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大解析：中央亮条纹到单色光源距离相等，所以中央亮条纹向上移动，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，条纹间距不变。3．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线(C)A．与亮条纹的边缘对齐B．与暗条纹的边缘对齐C．与亮条纹的中心位置对齐D．与暗条纹的中心位置对齐解析：在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心位置对齐，这是因为条纹的边缘轮廓不清晰，如果对准边缘测量误差较大，而亮条纹比暗条纹更好观测。故C正确，A、B、D错误。二、非选择题(共36分)4．(16分)某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量两条亮条纹间的距离。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数如图丁所示，则图丁的示数x2＝_8.95__mm。如果实验所用双缝之间的距离d＝0.20mm，双缝到屏的距离l＝60cm。根据以上数据可得出光的波长λ＝_590.0__nm(保留1位小数)。解析：由游标卡尺的读数规则以及干涉条纹与波长的关系分析求解。x2＝8mm＋19×0.05mm＝8.95mm，由Δx＝eq\f(l,d)λ，Δx＝eq\f(x2－x1,5)，x1＝2×0.05mm＝0.10mm，所以λ＝590.0nm。5．(20分)(2024·浙江嘉兴高一中学高二检测)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离L＝700mm。接通电源使光源正常工作。(1)M、N、P三个光学元件依次为_A__。A．滤光片、单缝片、双缝片B．滤光片、双缝片、单缝片C．偏振片、单缝片、双缝片D．双缝片、偏振片、单缝片(2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丁中游标卡尺上的读数x2＝_15.02__mm。(3)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹间)的距离Δx，进而计算得到这种色光的波长λ＝_660__nm。(4)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节_D__。A．仅左右转动透镜 B．仅旋转滤光片C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头解析：(1)双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹。故M、N、P依次为滤光片、单缝片、双缝片。(2)图丙中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02mm×1＝0.02mm，所以最终读数为x2＝15.02mm。(3)两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝eq\f(x2－x1,6)＝eq\f(15.02－1.16,6)mm＝2.31mm，根据Δx＝eq\f(L,d)λ，得：λ＝eq\f(dΔx,L)＝eq\f(0.2×10－3×2.31×10－3,700×10－3)m＝6.6×10－7m＝660nm。(4)旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故D正确。能力提升练(时间20分钟满分40分)一、选择题(本题共2小题，每题5分，共10分)1．(多选)在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，一同学在光屏上隐约看到亮光，基本看不到明暗相间的条纹，其原因可能是(ACD)A．光源的高度不合适B．没有放入滤光片C．单缝和双缝不平行D．单缝和双缝的前后位置放反了解析：在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光源的中心与遮光筒的轴线不在同一直线上时可能看不到明暗相间的条纹；没有滤光片时，应看到彩色条纹；单缝和双缝不平行时，透过缝而到达屏的光线很少；单缝和双缝的前后位置放反了，到达屏的光少，而且不会发生干涉，故选项A、C、D都有可能导致看不到明暗相间的条纹。2．(多选)某同学按实验装置安装好仪器后，观察单色光的干涉现象，获得成功。若他在此基础上对仪器的安装进行如下改动，还能使实验成功的是(AC)A．将光源向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片去掉，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动解析：在双缝干涉中，干涉条纹的间距Δx＝eq\f(l,d)λ，由公式可得，条纹间距与波长λ、双缝到屏之间的距离l成正比，与双缝间的距离d成反比，光源向靠近双缝的方向移动少许时，l、d、λ均没有变化，则条纹间距不变，故A正确；滤光片去掉后无法形成单色光，干涉图样为彩色，故B错误；若单缝向双缝移动少许，不会改变条纹间距，故C正确；若单缝与双缝的位置互换，则无法形成干涉条纹，故D错误。二、非选择题(共30分)3．(4分)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，与光屏的距离为D，则条纹间距Δx＝eq\f(D,2h)λ。解析：如图所示，通过平面镜反射的光线可以看作在单缝的像点处射出的光线，则干涉条纹可以看作到平面镜距离均为h的双缝干涉形成的条纹，则条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(D,2h)λ。4．(4分)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图丁中游标卡尺的示数；双缝到毛玻璃屏的距离的大小由图丙中的毫米刻度尺读出；实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮，把分划板中心刻线对准靠近最左边的一条亮条纹中心(如图乙所示)，并记下手轮上的示数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划板中心刻线向右移动，直到对准第7条亮条纹中心并记下手轮上的示数x2(如图己所示)，由以上测量数据可求出该单色光的波长为_8.0×10－7__m。(结果保留两位有效数字)解析：根据条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，波长λ＝eq\f(d,l)Δx。由图丁知双缝间距d＝0.05×5mm＝0.25mm＝0.25×10－3m；由图丙知双缝到屏的距离l＝74.90cm＝0.7490m。戊、己读数分别为x1＝0.300mm，x2＝14.700mm，结合图乙知两条相邻亮条纹间的距离Δx＝eq\f(14.700－0.300,6)mm＝2.400mm＝2.400×10－3m。将以上数据代入得波长λ＝eq\f(d·Δx,l)≈8.0×10－7m。5．(8分)(全国Ⅰ卷)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1_>__(选填“>”“<”或“＝”)Δx2。若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条亮条纹到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为_0.300__mm。解析：红光的波长比绿光的长，由Δx＝eq\f(l,d)λ知红光的干涉条纹间距Δx1比绿光的干涉条纹间距Δx2大；由题意得相邻亮条纹的间距为Δx＝eq\f(10.5,5)mm＝2.1×10－3m，再由Δx＝eq\f(l,d)λ可解得d＝0.300mm。6．(14分)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图(a)所示，图(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图(b)中游标卡尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标卡尺上的读数x2＝_15.02__mm。(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝_2.31__mm；这种色光的波长λ＝_660__nm。解析：(1)由游标卡尺的读数规则可知：x2＝(15＋1×0.02)mm＝15.02mm。(2)因分划板中心刻线分别与图(a)中第3条纹、图(c)中第9条纹重合，则知条纹间隔为6个，故Δx＝eq\f(x2－x1,6)＝2.31mm；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知λ＝eq\f(d·Δx,l)＝660nm。第四章5基础强化练(时间25分钟满分60分)一、选择题(本题共7小题，每题6分，共42分)1．下列现象中属于光的衍射现象的是(B)A．太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上形成彩色光带B．通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环C．油滴滴在潮湿水泥路面上形成油膜，在阳光照射下油膜上有一圈圈的彩色光环D．吹出的肥皂泡上出现彩色条纹解析：太阳光通过透明的装满水的金鱼缸后在地面上形成彩色光带是光的折射现象，选项A错误；通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环是光的衍射现象，选项B正确；油滴滴在潮湿水泥路面上形成油膜，在阳光照射下油膜上有一圈圈的彩色光环，是薄膜干涉，选项C错误；吹出的肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，选项D错误。2．(多选)中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构时，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射的方法，最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验时，下列说法正确的是(AC)A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄解析：将入射光由可见光换成X射线，波长变短，衍射条纹间距变窄，换成波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽，故A、C正确；使单缝宽度变窄，衍射条纹间距变宽，B错误；增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽，D错误。3．(2023·江苏省扬州中学高二下学期检测)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是(C)A．甲图是光的干涉图样B．乙图是光的衍射图样C．丙图是利用光的折射原理D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率解析：甲图是光的衍射图样，乙图是光的干涉图样，故A、B错误；丙图是光的折射原理，C正确；丁图中光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，D错误。4．(多选)做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图像更清晰。如图甲所示，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(AD)A．做单缝实验时，光强分布图如乙所示B．做单缝实验时，光强分布图如丙所示C．做双缝实验时，光强分布图如乙所示D．做双缝实验时，光强分布图如丙所示解析：双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹一定不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。若做单缝实验时，光强分布图如乙所示，故A正确，B错误；若做双缝实验时，光强分布图如丙所示，故C错误，D正确。5．(2024·长沙高二长郡中学期末)一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是(C)A．在玻璃中a光的折射率小于b光的折射率B．在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距C．a光与b光垂直三棱镜侧面入射至底面时，a光更容易在底面发生全反射现象D．在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象解析：光路图如图所示在玻璃砖上表面折射时，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，故A错误；由a光的折射率较大，知a光的频率更大，则波长更小，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，a光条纹间距更小，故B错误；a光与b光垂直三棱镜侧面入射时，由sinC＝eq\f(1,n)可知，折射率大的光更容易在底面发生全反射现象，所以a光更容易在底面发生全反射现象，故C正确；在真空中遇到障碍物时，波长大的b光更容易发生明显的衍射现象，故D错误。6．关于光的现象，下列说法正确的是(A)A．如果某单色光发生全反射，反射光的能量几乎等于入射光的能量B．光线从空气射入普通玻璃，光线传播速度不变C．光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象D．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象解析：如果某单色光发生全反射，折射光线完全消失，反射光的能量几乎等于入射光的能量，选项A正确；光线从空气射入普通玻璃，光从光疏介质进入光密介质，则光线传播速度减小，选项B错误；光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象，全息照相利用的都是激光的相干性好的特点，故C错误；刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项D错误。7．(2024·广州高二期末)关于光现象及其应用，下列说法正确的是(B)A．采用同一装置做双缝干涉实验，红光比紫光条纹宽度小B．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象D．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象解析：根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，可知，采用同一装置做双缝干涉实验，波长越长，条纹间距越大，红光的波长大于紫光的波长，因此可知红光的条纹间距更大，故A错误；当光从光疏介质射向光密介质时，光将发生折射，且折射率大于1，而根据n＝eq\f(c,v)，可知，一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，而光在介质中传播时其频率不变，根据v＝λf，可知，光的波长将变短，故B正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故C错误；“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体发出的光在不均匀空气层发生折射或者全反射而造成的，故D错误。二、非选择题(共18分)8．(18分)光盘是一种常见的信息载体，其结构可分为五层，即基板、记录层、反射层、保护层、印刷层。光盘的信息记录在密集分布于其上的光道上。光道上布满了一个个长短不一的“凹坑”(如图甲)。由于反射层的作用，光盘(局部看)相当于一种一维反射光栅。利用这个光栅，可以进行某些测量。现在给出下列器材：红色激光笔一支，CD光盘一张，白色光屏一个，钢卷尺一把。测量装置如图乙所示，将光盘D和白屏P平行竖立，让激光器L位于两者之间，光束接近垂直于盘面射到盘上，则屏上会出现衍射条纹。中央最亮的光点为0级(k＝0)条纹，两侧对称分布的是1级(k＝1)、2级(k＝2)……衍射条纹，各级条纹的衍射角θ不同。已知衍射公式dsinθ＝kλ，式中d为光栅常数，即光盘上相邻光道间的距离。若激光的波长λ已知，便可通过上述实验测定d值。(1)如果要测定d，实验中需要测定哪些物理量？在图中画出示意图表示这些物理量。(2)用测出的物理量写出光盘上相邻光道之间的距离d的表达式。答案：(1)见解析(2)d＝eq\f(kλc,b)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d＝\f(kλ\r(a2＋b2),b)))解析：(1)还需要知道的物理量已标示在图中，即要测出光盘到光屏的水平距离a，取k＝1，第1级条纹和0级条纹的水平距离b(或第1级条纹到激光入射点的距离c)。(2)sinθ＝eq\f(b,c)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或sinθ＝\f(b,\r(a2＋b2))))，已知所用红色激光的波长λ可算出d＝eq\f(kλ,sinθ)＝eq\f(kλc,b)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或d＝\f(kλ,\f(b,\r(a2＋b2)))＝\f(kλ\r(a2＋b2),b)))。能力提升练(时间20分钟满分40分)一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)1．(多选)(2024·宁波高二期中)下列图片是光的衍射现象的是(ACD)A.X射线下的DNA晶体B.彩色的肥皂膜C.泊松亮斑D.光经过大头针的针尖解析：X射线下的DNA晶体，是通过X射线的衍射拍到的图片，A正确；彩色的肥皂膜是薄膜干涉现象产生的，B错误；泊松亮斑是由光照射不透光的小圆板产生衍射现象形成的，C正确；光经过大头针的针尖时，大头针尖边缘轮廓模糊不清，这是光的衍射现象产生的，D正确。2．(2023·通州高二期末)有关光的现象，下列说法正确的是(B)A．雨后的天空出现彩虹，这是光的偏振现象B．光照射细金属丝。在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹，是光的衍射现象C．在阳光照射下肥皂泡呈现彩色条纹，这是光的全反射现象D．用光导纤维传送图像信息，这其中应用到了光的干涉现象解析：雨后的天空出现彩虹，这是光的色散现象，故A错误；光照射细金属丝，在其后放置的光屏上出现明暗相间条纹，是光的衍射现象，故B正确；在阳光照射下肥皂泡呈现彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，故C错误；用光导纤维传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，故D错误。3．(2024·秦皇岛高三考阶段练习)假期中，某同学为观察双缝干涉和单缝衍射实验现象，准备了玻璃片、两片刮胡刀片、蜡烛以及红、蓝两支激光笔、光屏等器材。他先用蜡烛将玻璃片的一面熏黑，再用刀片在玻璃片熏黑的一面上分别得到一组双缝和一条单缝。竖直平行固定玻璃片和光屏后，再分别用激光笔照射单、双缝，得到的图样分别如图甲、乙所示(图中黑色部分表示暗条纹)，激光笔垂直玻璃板沿双缝中心照射双缝时的实验原理图如图丙所示，O点到两缝S1、S2的距离相等，P为光屏上的一点。下列说法正确的是(D)A．图甲是光的单缝衍射图样，图乙是光的双缝干涉图样B．激光笔离双缝越近，双缝干涉图样中相邻两条亮条纹中心的距离越小C．用激光笔照射单缝时，红光比蓝光得到图样的中央亮条纹的宽度稍窄D．用激光笔照射双缝时，若S1、S2到P点的距离差为入射光波长的整数倍，P点应是亮条纹解析：双缝干涉图样的两相邻亮或暗条纹中心的间距相等，故图甲为双缝干涉图样，衍射图样的条纹中间宽、两侧窄，故图乙为光的衍射图样，故A错误；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，激光笔的远近不会影响干涉条纹的间距，故B错误；由单缝衍射的特点可知，当单缝宽度不变时，入射光的波长越长，中央亮条纹越宽，因红光波长比蓝光波长长，红光比蓝光得到图样的中央亮条纹的宽度稍宽，故C错误；用激光笔照射双缝时，若S1、S2到P点的距离差为入射光波长的整数倍，则两光波到达P点时的相位相同，相互加强，即为亮条纹，故D正确。4．“浸