新教材適用2024-2025學(xué)年高中物理第4章光5光的衍射提能作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第四章5.一、選擇題(本題共7小題，每題6分，共42分)1．下列現(xiàn)象中屬于光的衍射現(xiàn)象的是(B)A．太陽(yáng)光通過(guò)透亮的裝滿水的金魚(yú)缸后在地面上形成彩色光帶B．通過(guò)遮光板上的小孔視察遠(yuǎn)處光明的電燈，看到電燈四周有一圈彩色光環(huán)C．油滴滴在潮濕水泥路面上形成油膜，在陽(yáng)光照耀下油膜上有一圈圈的彩色光環(huán)D．吹出的肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋解析：太陽(yáng)光通過(guò)透亮的裝滿水的金魚(yú)缸后在地面上形成彩色光帶是光的折射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；通過(guò)遮光板上的小孔視察遠(yuǎn)處光明的電燈，看到電燈四周有一圈彩色光環(huán)是光的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；油滴滴在潮濕水泥路面上形成油膜，在陽(yáng)光照耀下油膜上有一圈圈的彩色光環(huán)，是薄膜干涉，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；吹出的肥皂泡上出現(xiàn)彩色條紋是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(多選)中國(guó)女科學(xué)家屠呦呦因發(fā)覺(jué)青蒿素而獲得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，屠呦呦也成為首位獲得該獎(jiǎng)的中國(guó)人。在探討青蒿素化學(xué)結(jié)構(gòu)時(shí)，探討人員用比可見(jiàn)光波長(zhǎng)更短的X射線衍射的方法，最終確定了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。在做單縫衍射試驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．將入射光由可見(jiàn)光換成X射線，衍射條紋間距變窄B．使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄C．換用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照耀，衍射條紋間距變寬D．增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變窄解析：將入射光由可見(jiàn)光換成X射線，波長(zhǎng)變短，衍射條紋間距變窄，換成波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照耀，衍射條紋間距變寬，故A、C正確；使單縫寬度變窄，衍射條紋間距變寬，B錯(cuò)誤；增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬，D錯(cuò)誤。3．(多選)關(guān)于衍射光柵，下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．衍射光柵是由很多等寬度的狹縫組成的B．衍射光柵分為透射光柵和反射光柵兩類(lèi)C．透射光柵中刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫D．透射光柵中未刻痕的部分相當(dāng)于透光的狹縫解析：對(duì)于透射光柵來(lái)說(shuō)，當(dāng)光照耀到刻痕上時(shí)，光發(fā)生漫反射而不能透過(guò)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，A、B、D正確。4．(多選)沙塵暴是由于土地的沙化引起的一種惡劣的天氣現(xiàn)象，發(fā)生沙塵暴時(shí)能見(jiàn)度只有十幾米，天氣變黃變暗，這是由于這種狀況下(BD)A．只有波長(zhǎng)較短的一部分光才能到達(dá)地面B．只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光才能到達(dá)地面C．只有頻率較大的一部分光才能到達(dá)地面D．只有頻率較小的一部分光才能到達(dá)地面解析：據(jù)光明顯衍射的條件，發(fā)生沙塵暴時(shí)，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的一部分光線能到達(dá)地面，據(jù)λ＝eq\f(c,f)知，到達(dá)地面的光是頻率較小的部分。5．(多選)平行光通過(guò)小圓孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說(shuō)法中正確的是(AB)A．在衍射圖樣的中心都是亮斑B．泊松亮斑中心亮點(diǎn)四周的暗環(huán)較寬C．圓孔衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑D．圓孔衍射圖樣中亮、暗條紋的間距是勻稱(chēng)的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋的間距是不勻稱(chēng)的解析：圓孔衍射的圖樣是中心亮斑，向外依次為明暗相間的環(huán)狀條紋；泊松亮斑的圖樣是中心亮斑，向外是圓板的黑影，再向外是明暗相間的環(huán)狀條紋。6．(多選)圖為紅光或紫光通過(guò)雙縫或單縫所呈現(xiàn)的圖樣，則(BC)A．甲為紅光的衍射圖樣B．乙為紫光的干涉圖樣C．丙為紅光的衍射圖樣D．丁為紫光的干涉圖樣解析：當(dāng)單色光通過(guò)雙縫時(shí)形成的干涉圖樣為等間距的，而通過(guò)單縫時(shí)的圖樣是中間寬、兩邊窄的衍射圖樣，因此甲、乙為干涉圖樣，而丙、丁為衍射圖樣。由于紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，干涉圖樣中相鄰條紋間距較大，而紫光的波長(zhǎng)較短，干涉圖樣中相鄰條紋間距較小，衍射圖樣中中心亮條紋寬度較窄；因此選項(xiàng)B、C正確。7．(多選)做單縫衍射試驗(yàn)和雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，用激光比一般光源效果更好，圖像更清楚。如圖甲所示，假如將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過(guò)感光元件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布狀況。下列說(shuō)法正確的是(AD)A．做單縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示B．做單縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示C．做雙縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示D．做雙縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示解析：雙縫干涉條紋等間距，單縫衍射條紋肯定不等間距，即中心寬、兩邊窄的明暗相間的條紋。若做單縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示，故A正確、B錯(cuò)誤；若做雙縫試驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示，故C錯(cuò)誤、D正確。二、非選擇題(共18分)8．(18分)光盤(pán)是一種常見(jiàn)的信息載體，其結(jié)構(gòu)可分為五層，即基板、記錄層、反射層、愛(ài)護(hù)層、印刷層。光盤(pán)的信息記錄在密集分布于其上的光道上。光道上布滿了一個(gè)個(gè)長(zhǎng)短不一的“凹坑”(如圖甲)。由于反射層的作用，光盤(pán)(局部看)相當(dāng)于一種一維反射光柵。利用這個(gè)光柵，可以進(jìn)行某些測(cè)量?，F(xiàn)在給出下列器材：紅色激光筆一支，CD光盤(pán)一張，白色光屏一個(gè)，鋼卷尺一把。測(cè)量裝置如圖乙所示，將光盤(pán)D和白屏P平行直立，讓激光器L位于兩者之間，光束接近垂直于盤(pán)面射到盤(pán)上，則屏上會(huì)出現(xiàn)衍射條紋。中心最亮的光點(diǎn)為0級(jí)(k＝0)條紋，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布的是1級(jí)(k＝1)、2級(jí)(k＝2)……衍射條紋，各級(jí)條紋的衍射角θ不同。已知衍射公式dsinθ＝kλ，式中d為光柵常數(shù)，即光盤(pán)上相鄰光道間的距離。若激光的波長(zhǎng)λ已知，便可通過(guò)上述試驗(yàn)測(cè)定d值。(1)假如要測(cè)定d，試驗(yàn)中須要測(cè)定哪些物理量？在圖中畫(huà)出示意圖表示這些物理量。(2)用測(cè)出的物理量寫(xiě)出光盤(pán)上相鄰光道之間的距離d的表達(dá)式。答案：(1)見(jiàn)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)還須要知道的物理量已標(biāo)示在圖中，即要測(cè)出光盤(pán)到光屏的水平距離a，取k＝1，第1級(jí)條紋和0級(jí)條紋的水平距離b(或第1級(jí)條紋到激光入射點(diǎn)的距離c)。(2)sinθ＝eq\f(b,c)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或sinθ＝\f(b,\r(a2＋b2)