高中物理3-4波动光学专题练习(带详解)
高考物理【选修3-4：光学】专练80题Word版含答案及解析
①该光在介质中发生全反射的临界角 ；
② 的长度 。（可能用到 或 ）
【答案】（1） =450（2）
（1）该单色光在玻璃和水中传播的速度
（2）水面形成的圆形光斑的半径（不考虑两个界面处的反射光线）
【答案】（1）
（2）
【解析】
试题分析：（1）由 得光在水中的速度为 ，光在玻璃中的速度为
（2）如图所示：光恰好在水和空气的分界面发生全反射时：
在玻璃与水的分界面上，由 得
则光斑的半径 。
考点：光的折射定律
D．双缝干涉时，根据 知，用a光照射得到条纹间距小，故D正确；
E．根据光路可逆知光线一定能从下表面射出，不会发生全反射，故E错误。
7、下列说法正确的是_____________。
A. 红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
B. 光纤通信是利用了光的全反射原理
C. 白光通过三棱镜在屏上出现彩色光带，是光的干涉现象
由几何知识得：
由 得：
所以
【点睛】本题的解题关键是正确作出光路图，要知道当光从光密介质射入光疏介质时要考虑能否发生全反射，根据几何知识和折射定律求解入射角和折射角。
6、a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出，如图所示。则下列判断正确的是________
高考物理【选修
1、下列说法正确的是____
A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的折射的结果，这一现象叫做光的色散
高中物理第四章光的波动性单元练习(含解析)沪科版选修3_4
第四章 光的波动性(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(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，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1.许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是( ) A ．光导纤维利用的是光的全反射现象 B ．X 光透视利用的是光的衍射现象 C ．分光镜利用的是光的色散现象D ．红外遥感技术利用的是一切物体都不停地辐射红外线的现象解析：选ACD.光导纤维是利用了光的全反射；X 光的透视是利用了X 光的强穿透能力；分光镜利用了光的色散；红外遥感技术是利用了一切物体不停地向外辐射红外线的现象．故A 、C 、D 正确．2.两束不同频率的单色光a 、b 从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α>β)．下列结论中正确的是( )A ．光束b 的频率比光束a 低B ．在水中的传播速度，光束a 比光束b 小C ．水对光束a 的折射率比水对光束b 的折射率小D ．若光束从水中射向空气，则光束b 的临界角比光束a 的临界角大解析：选C.由公式n ＝sin isin r可得折射率n a <n b ，选项C 正确．由于n a <n b ，所以νa <νb ，选项A错误．由n ＝c v知传播速度v a >v b ，B 选项错误．由sin C ＝1n知临界角C a >C b ，选项D 错误．3.太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色，瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于( ) A ．光的干涉、色散和衍射现象 B ．光的干涉、衍射和色散现象 C ．光的衍射、色散和干涉现象 D ．光的衍射、干涉和色散现象解析：选A.在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色，是薄膜干涉现象；瀑布溅起的小水滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象．4.光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是( ) A ．光纤通信利用光作为载体来传递信息 B ．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C ．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D ．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝解析：选AD.光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，故B 、C 选项错误．5.实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n 随波长λ的变化符合柯西经验公式：n ＝A ＋B λ2＋Cλ4，其中A 、B 、C 是正的常量．太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示．则( )A ．屏上c 处是紫光B ．屏上d 处是红光C ．屏上b 处是紫光D ．屏上a 处是红光解析：选D.由公式可知，光的波长越长，折射率越小．而在太阳光的可见范围内，从红光到紫光的波长越来越短，即折射率越来越大，所以a 处是红光，d 处是紫光，则A 、B 、C 错误，D 正确．6.奶粉中碳水化合物(糖)的含量是检验奶粉质量的一种重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能测量被测样品的含糖量了．如图所示，S 是自然光源，A 、B 是偏振片，转动B ，使到达O 处的光最强，然后将被测样品P 置于A 、B 之间，则下列说法中正确的是( )A ．到达O 处光的强度会明显减弱B ．到达O 处光的强度不会明显减弱C ．将偏振片B 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片转过的角度等于αD ．将偏振片A 转动一个角度，使得O 处光的强度最大，偏振片转过的角度等于α解析：选ACD.自然光通过偏振片A 后，变成偏振光，调整到偏振片B 与A 平行，偏振光能通过B ，在O 处得到较强的光．若在P 处放被测液体，由于旋光性，通过液体的光将不能全通过B ，此时在O 处得到的光会明显减弱．通过旋转B 或A 均能得到“旋光度”，选项A 、C 、D 正确．6.在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a 、b 、c 三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c 照亮水面的面积比a 的大．关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下： ①c 光的频率最大 ②a 光的传播速度最小 ③b 光的折射率最大 ④a 光的波长比b 光的短 根据老师的假定，以上回答正确的是( ) A ．①② B ．①③ C ．②④ D ．③④解析：选C.由视深与实深的关系式h 视＝h 实n可知b 光的折射率最小，故③错误，即B 、D 两项均错；c 光从水下照亮水面的面积比a 的大说明c 光不容易发生全反射，即c 光的折射率比a 光的小，其频率也小于a 的频率，故①错误，A 项错误，综上可知n b <n c <n a ，νb <νc <νa ，再由v ＝c n及c ＝λν可得②④均正确．8.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹．设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在过此截面的平面内，a 、b 、c 、d 代表四条不同颜色的出射光线，则它们可能依次是( )A ．紫光、黄光、蓝光和红光B ．紫光、蓝光、黄光和红光C ．红光、蓝光、黄光和紫光D ．红光、黄光、蓝光和紫光解析：选B.由供选答案知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为ν红<ν黄<ν蓝<ν紫，故其折射率n 红<n 黄<n 蓝<n 紫，因折射率大，光在折射时，偏折程度大，故太阳光经水滴折射后，在水中传播，从上到下依次为红、黄、蓝、紫，再由光的反射定律，结合传播图可知其反射后从上到下顺序颠倒，因此出射光依次为紫光、蓝光、黄光和红光，B 正确，A 、C 、D 均错．9.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )A ．单色光1的波长小于单色光2的波长B ．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C ．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D ．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 解析：选AD.由折射定律n ＝sin i sin r ，知n 1>n 2，λ1<λ2，由v ＝cn知v 1<v 2，故选项A 正确，选项B 错误．设玻璃板的厚度为h ，光在玻璃板中的传播时间t ＝h cos r ·v ＝nh cos r ·c ＝nhc 1－sin 2r＝hn c 1－sin 2i n2＝n 2h c n 2－sin 2i，n 越大，t 越大，即t 1>t 2，故选项C 错误，由sin C ＝1n 知，C 1<C 2，故选项D 正确．10.右图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n ＝53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线( )A ．不能从圆弧NF 1射出B ．只能从圆弧NG 1射出C ．能从圆弧G 1H 1射出D ．能从圆弧H 1M 射出解析：选B.由折射率n ＝53知该棱镜的全反射临界角为C ＝37°(sin C ＝35)，从G 点入射的光线垂直进入棱镜后，在G 1点恰好发生全反射，则G 1M 圆弧上所有入射的光线均发生全反射，不会从棱镜中射出，只有NG 1圆弧上入射的光线折射后射出棱镜．所以只有B 正确，A 、C 、D 错误． 二、实验题(本题共2小题，共12分．按题目要求作答)11.(4分)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P 1、P 2与圆心O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P 1、P 2的像，且P 2的像挡住P 1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出____________________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n ＝________．解析：当恰好看不见P 1、P 2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n ＝1sin θ. 答案：玻璃砖直径边绕O 点转过的角度θ1sin θ12.(8分)某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图(a)所示，激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点，图(b)中的黑点代表亮点的中心位置．(1)这个现象说明激光具有________性．(2)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍：如果双缝的缝间距离为a ，双缝到感光片的距离为L ，感光片上相邻两光点间的距离为b ，则光的波长λ＝abL.该同学测得L ＝1.0000 m ，缝间距a ＝0.22 mm ，用带十分度游标卡尺测感光片的点间距离时，尺与点的中心位置如图(b)所示．图(b)中第1个到第4个光点的距离是________ mm.实验中激光的波长λ＝________ m ．(保留两位有效数字)(3)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________． 解析：(1)激光的感光照片出现等间距的亮点，说明激光具有波动性． (2)由题图(b)知游标卡尺的读数为8.5 mm ，根据公式λ＝ab L 知λ＝0.22×10－3×13×8.5×10－31.0000 m ＝6.2×10－7m.(3)由λ＝ab L 知b ＝L λa，当红激光换成蓝激光时λ变小，故b 变小． 答案：(1)波动 (2)8.5 6.2×10－7m (3)变小三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时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)13.(8分)如图所示，扇形AOB 为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB ＝60°.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质，经OA 折射的光线恰平行于OB . (1)求介质的折射率．(2)折射光线中恰好射到M 点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射． 解析：依题意作出光路图，(1)由几何知识可知，入射角i ＝60°，折射角r ＝30°(2分) 根据折射定律得n ＝sin isin r(2分) 代入数据解得n ＝3(2分)(2)如图所示，由几何条件及折射定律可知不能．…(2分)答案：(1) 3 (2)不能14.(12分)如图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，相机的镜头竖直向上．照片中，水立方运动馆的景象呈现在半径r ＝11 cm 的圆形范围内，水面上的运动员手到脚的长度l ＝10 cm.若已知水的折射率n ＝43，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h .(结果保留两位有效数字)解析：如图所示，设照片圆形区域的实际半径为R ，运动员实际长为L ，由题意知，C 为临界角，则sin C ＝1n ＝34，(3分) 从图可得sin C ＝R R 2＋h 2(3分)R r ＝Ll(2分) 得h ＝n 2－1·L lr (2分)取L ＝2.2 m ，解得h ＝2.1 m(1.6～2.6 m 都算对) (2分)答案：2.1 m15.(14分)如图所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6m ，现分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A 光在折射率为n ＝1.5的介质中波长为4×10－7m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°.解析：已知P 点与S 1和S 2的距离之差，由出现亮暗条纹的条件可判断是亮条纹或暗条纹． (1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝λ1λ2，得λ1＝n λ2＝1.5×4×10－7m ＝6×10－7m. (2分)根据路程差δ＝2.1×10－6m ， 所以N 1＝δλ1＝2.1×10－66×10－7＝3.5.(3分)由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．(2分) (2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n，得n ＝1sin37°＝53.(2分)由此可知，B 光在空气中波长λ2′为： λ2′＝n λ介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7m. 则路程差δ和波长λ2′的关系： N 2＝δλ2′＝2.1×10－65.25×10－7＝4.(3分)可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹．(2分) 答案：(1)P 为暗条纹 (2)P 为亮条纹16.(14分)如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A ＝60°，∠C ＝90°，一束极细的光于AC 的中点D 垂直AC 面入射，AD ＝a ，棱镜的折射率n ＝2，求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中传播速度为c )． 解析：(1)如图所示，i 1＝60°，设全反射临界角为C ，sin C ＝1n ＝12，C ＝45°，i 1>45°，发生全反射．(4分)i 2＝i 1－30°＝30°<C ，存在折射现象．(2分) 由折射定律n ＝sin rsin i 2＝2，r ＝45°.(2分)(2)镜中光速：v ＝c n＝c2，(3分)所求时间t ＝3av＋av cos30°＝52a 3c.(3分)答案：(1)45° (2)52a3c。
高中物理教科版《选修3-4》《选修三》《第五章 光的波动性》精品
高中物理教科版《选修3-4》《选修三》《第五章光的波动性》精品高中物理教科版《选修3-4》《选修三》《第五章光的波动性》精品专题课后练习【4】(含答案考点及解析)班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________1.如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上．当回路电流强度为I时，金属杆ab所受安培力FA．方向垂直ab杆沿斜面向上C．【答案】BB．方向垂直ab杆水平向右D．【考点】高中物理知识点》电磁学》磁场》磁场对电流的作用【解析】试题分析：由图知电流方向由且与磁场方向垂直，根据左手定则可知安培力水平向右，由安培力计算公式可得,故选B. 考点：本题考查了安培力大小的计算及方向的判断。
2.图是一正弦交变式电流的电压图象。
则此正弦交变式电流的频率和电压的有效值分别为A．50Hz，220V C．0.5Hz，220V【答案】AB．50Hz，220V D．0.5Hz，220V【考点】高中物理知识点》电磁学》交流电》交流电的最大值与有效值【解析】试题分析：根据图象可读出该交流电的周期和最大值，然后根据频率和周期，最大值与有效值的关系可直接求解。
，考点：交流的峰值、有效值以及它们的关系点评：要能根据图象获取有用信息，并能利用这些信息进行有关运算3.如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，两导轨间的距离L 。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B =\。
在t=0时刻，一金属杆紧靠在导轨的端点P、Q，在外力作用下，杆以恒定的加速度a从静止开始向导轨的另一端滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直,则在t 时刻闭合回路的感应电动势的大小为（用K、L、a、t表示）Lk【答案】E＝【考点】高中物理知识点》电磁学》电磁感应》法拉第电磁感应定律【解析】试题分析：以a表示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离此时杆的速度这时，杆与导轨构成回路的面积回路中的感应电动势：考点：本题考查了法拉第电磁感应定律，点评：本题的关键是明白，回路中的感应电动势为导体棒切割磁感线和线圈磁通量发生变化共同产生的4.关于匀强电场，下列说法正确的是A．场中任意两点的电场强度大小一定相等，方向一定相同 B．场中任意两点的电场强度大小一定相等，方向不一定相同 C．场中任意两点的电场强度大小不一定相等，方向一定相同 D．场中任意两点的电场强度大小不一定相等，方向也不一定相同【答案】A【考点】高中物理知识点》电磁学》电场》电场强度【解析】试题分析：匀强电场中任意两点的电场强度大小和方向都相等，所以A正确考点：本题考查了对匀强电场的理解点评：匀强电场中任意两点的电场强度大小和方向都相等，匀强电场的电场线是一簇等距平行的直线，5.如图9所示，光滑杆ab上套有一闭合金属环，环中有一个通电螺线管。
高中物理选修3-4机械波光学章节练习题(带解析)
一、单选题1．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )A．t3 和t5具有相同的动能和动量B．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为2:1C．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度2．如图所示，图（a）为某一列简谐横波在t=0时刻的波动图像,（b）为P质点的振动图象。
下列说法不正确．．．的是（）A．该列波的波速为4m/st 时P质点处于波峰B． 2.75sC．该波沿x轴负方向传播D．再经过5.5s的过程中P质点经过的路程为22m3．一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的光路图如图所示，若光在三种介质1、2、3中的速度分别为v1、v2、v3，则它们的大小关系是（）A．v1 > v2 > v3B．v1 < v2 < v3C．v1 < v3 < v2D．v1 > v3 > v24．纵波不可能产生的现象是（）A．偏振现象B．折射现象C．干涉现象D．衍射现象5．两种单色光由玻璃射向空气时发生了全反射，临界角分别为θ1、θ2且θ1>θ2，n1、n2分别表示玻璃对这两种单色光的折射率，v1、v2分别表示这两种单色光在玻璃中的传播速度，则（）A．n1<n2，v1<v2B．n1<n2，v1>v2C．n1>n2，v1<v2D．n1>n2，v1>v26．如图所示观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（）①此时能明显观察到波的衍射现象②如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象③挡板前后波纹及间距离相等④如果孔的大小不变，使波源频率增大，能明显观察到衍射现象．A．只有②④B．只有②C．只有①②③D．①②③④二、多选题7．一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是__________。
波动光学案例习题(含答案)
x (2k 1) d
d2
11/5 条纹间距
x
xk 1
xk
d
d
4
2.薄膜干涉 （分振幅法）
光程差
2d
n22
n12
s in 2
i
2
i
①
② n1 n2 d
n1 n2 n3 n1 n2 n3 n1 n2 n3
n1 n2 n3
11/5
n3
光程差不附加
2
光程差附加
2
5
光程差
2d
答： （C）
11/5
21
例： 在牛顿环实验装置中，曲率半径为R的平 凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触，它们之间 充满折射率为n的透明介质，垂直入射到牛顿 环装置上的平行单色光在真空中的波长为λ， 则反射光形成的干涉条纹中暗环半径的表达式 为：
( A)r kR (C)r knR
(B)r kR / n (D)r k /(nR)
解： 条纹间距 x d D
dd
中央明纹两侧的第10级明纹中心间距
210x 210 D 0.11m
d
11/5
32
（2）将此装置用一厚度为 e 6.6106 m ，折射率
解： 据明环半径公式 rk
( k 1 )R
2
充液前： r120 19R / 2 充液后： r102 19R /( 2n )
n r120 1.36
11/5
r102
20
例，在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在 空气中和在玻璃中：
（A）传播的路程相等，走过的光程相等 （B）传播的路程相等，走过的光程不相等 （C）传播的路程不相等，走过的光程相等 （D）传播的路程不相等，走过的光程不相等
高中物理3-4波动光学专题练习(带详解)
高中物理3-4波动光学专题练习（带详解) 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．a、b两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，下列说法正确的是（）A．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角小B．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能D．通过同一玻璃三棱镜，a光的偏折程度大E.分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄2．如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)，则下列说法正确的是_______。
A．在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度C．双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大D．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大E.光由同一介质射入空气，发生全反射时，a光的临界角比b光大3．下列有关光学现象的说法正确的是________。
A．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射B．光从光密介质射人光疏介质，其频率不变，传播速度变小C．光的干涉，衍射现象证明了光具有波动性D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小E.频率相同、相位差恒定的两列波相遇后能产生稳定的干涉条纹4．如图所示是一玻璃球体，O为球心，cO水平，入射光线ab与cO平行，入射光线ab包含a、b两种单色光，经玻璃球折射后色散为a、b两束单色光．下列说法正确的是（）A．a光在玻璃球体内的波长大于b光在玻璃球体内的波长B．上下平移入射光线ab，当入射点恰当时，折射光线a或b光可能在球界面发生全反射C．a光在玻璃球内的传播速度大于b光在玻璃球内的传播速度D．在同一双缝干涉实验中，仅把a光照射换用b光，观察到的条纹间距变大5．下列说法正确的是________。
高三物理专项训练选修3-4光学
选修3-4光学（2010-2019）题型一、物理光学 (1)题型二、几何光学 (3)题型三、光学实验1测量玻璃的折射率 (9)题型四、光学实验2光的干涉 (10)题型一、物理光学1.（2014·天津）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b 两束，如图所示，则a、b两束光( )A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大2.（2014·浙江）关于下列光学现象，说法正确的是( )A．水中蓝光的传播速度比红光快B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽3.（2014·福建）如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )A B C D4.（2015全国2）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B. 在真空中，a光的波长小于b光的波长C. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距5.（2015重庆）虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如题11图1所示.M 、N、P、Q点的颜色分别为A。
(完整版)高中物理第11章高中物理选修3-4机械振动和机械波光学典型例题(含答案)【经典】
选修3-4 机械振动和机械波 电磁振荡与电磁波 光现象 相对论知识点1：简谐运动的特点（各物理量的变化及对称性）1．做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是( )． A ．位移 B ．速度 C ．加速度 D ．回复力 答案 B 2．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速度v 1、v 2(v 1＞v 2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f 1、f 2和A 1、A 2，则( )．答案 CA ．f 1＞f 2，A 1＝A 2B ．f 1＜f 2，A 1＝A 2C ．f 1＝f 2，A 1＞A 2D ．f 1＝f 2，A 1＜A 21．(单选)若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20 g 增加为40 g ，摆球离开平衡位置的最大角度不变，则单摆振动的( )．答案 BA ．频率不变，振幅不变B ．频率变小，振幅变大C ．频率变小，振幅不变D ．频率变大，振幅变大 3．(单选)如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量．当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中( )．答案 C A ．甲的振幅大于乙的振幅 B ．甲的振幅小于乙的振幅C ．甲的最大速度小于乙的最大速度D ．甲的最大速度大于乙的最大速度3．如图所示，弹簧振子在B 、C 间振动，O 为平衡位置，BO ＝OC ＝5 cm ，若振子从B 到C 的运动时间是1 s ，则下列说法正确的是( )．答案 D A ．振子从B 经O 到C 完成一次全振动 B ．振动周期是1 s ，振幅是10 cmC ．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cmD ．从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm2．如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a 到b 历时0.2 s ，振子经a 、b 两点时速度相同，若它从b 再回到a 的最短时间为0.4 s ，则该振子的振动频率为( )．答案 B A ．1 Hz B ．1.25 Hz C ．2 Hz D ．2.5 Hz如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a 、b 两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A 0，周期为T 0.当物块向右通过平衡位置时，a 、b 之间的粘胶脱开；以后小物块a 振动的振幅和周期分别为A 和T ，则A ________A 0(填“>”、“<”或“＝”), T ________T 0(填“>”、“<”或“＝”)．答案 < <14．如图所示，质量为M 、倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k 、自然长度为L 的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m 的物块．压缩弹簧使其长度为34L 时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为g .(1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度；(2)选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x 表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动； (3)求弹簧的最大伸长量；解析 (1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为ΔL ，有mg sin α－k ΔL ＝0解得ΔL ＝mg sin αk ，此时弹簧的长度为L ＋mg sin αk ，(2)当物块的位移为x 时，弹簧伸长量为x ＋ΔL ，物块所受合力为F 合＝mg sin α－k (x ＋ΔL )，联立以上各式可得F 合＝－kx 可知物块做简谐运动。
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高中物理3-4波动光学专题练习（带详解) 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、多选题1．a、b两束单色光从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，下列说法正确的是（）A．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角小B．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能D．通过同一玻璃三棱镜，a光的偏折程度大E.分别通过同一单缝衍射装置，b光形成的中央亮条纹窄2．如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变)，则下列说法正确的是_______。
A．在真空中，单色光a的波长大于单色光b的波长B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度C．双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大D．a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大E.光由同一介质射入空气，发生全反射时，a光的临界角比b光大3．下列有关光学现象的说法正确的是________。
A．光从光密介质射入光疏介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射B．光从光密介质射人光疏介质，其频率不变，传播速度变小C．光的干涉，衍射现象证明了光具有波动性D．做双缝干涉实验时，用红光替代紫光，相邻明条纹间距变小E.频率相同、相位差恒定的两列波相遇后能产生稳定的干涉条纹4．如图所示是一玻璃球体，O为球心，cO水平，入射光线ab与cO平行，入射光线ab包含a、b两种单色光，经玻璃球折射后色散为a、b两束单色光．下列说法正确的是（）A．a光在玻璃球体内的波长大于b光在玻璃球体内的波长B．上下平移入射光线ab，当入射点恰当时，折射光线a或b光可能在球界面发生全反射C．a光在玻璃球内的传播速度大于b光在玻璃球内的传播速度D．在同一双缝干涉实验中，仅把a光照射换用b光，观察到的条纹间距变大5．下列说法正确的是________。
A．利用单摆测重力加速度实验中，小球的质量不需要测量B．在光导纤维束内传送图像是利用光的衍射现象C．泊松亮斑是光透过圆盘形成的衍射现象D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象E.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的衍射原理6．下列有关波动现象的特性与应用说法正确的是（）A．医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应B．5G通信技术（采用3300﹣5000MHz频段），相比现有的4G通信技术（采用1880﹣2635MHz频段），5G容量更大，信号粒子性更显著C．在镜头前装偏振片，可以减弱镜头反射光D．电子显微镜的电子束速度越大，电子显微镜分辨本领越强7．下列说法中正确的是（）A．光的偏振现象证明了光波是横波B．机械波和电磁波一样，从空气进入水中波长变短C．白光经过三棱镜色散后，紫光的传播方向改变量最大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E.在白织灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象8．下列现象中能说明光具有波动性的有（）A．光的干涉B．光的衍射C．光电效应D．光的偏振现象9．利用光的干涉，两台相距很远(几千公里)联合动作的射电望远镜观察固体的射电恒星，可以精确测定大陆板块漂移速度，模型可简化为如图所示的双缝干涉，将射电恒星看成点光源S，分别在地球上不同大陆的两个望远镜相当于两个狭缝S1、S2，它们收到的光满足相干条件，汇集两望远镜信号的接收器相当于光屏，设某时刻光屏上P点到S1、S2的距离相等，S到S1、S2的距离也相等，当S2向上远离S1时，下列说法中正确的有()A．P点接收到的干涉信号先变强B．P点接收到的干涉信号先变弱C．干涉条纹间距发生改变D．干涉条纹间距不变10．关于光的传播现象及应用，下列说法正确的是（）A．一束白光通过三棱镜后形成了彩色光带是光的色散现象B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大C．海面上的海市蜃楼将呈现倒立的像，位置在实物的上方，又称上现蜃景D．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化11．对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（）A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹二、单选题12．雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。
下面说法正确的是（ ）A ．a 光线是红光，b 光线是紫光B ．用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a 光条纹间距大于b 光条纹间距C ．a 光在水滴中的传播时间比b 光在水滴中的传播时间长D ．遇到同样的障碍物，a 光比b 光更容易发生明显衍射13．下列说法正确的是（ ）A ．系统做受迫振动的频率与其固有频率有关B ．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关C ．当波源与观察者互相靠近时，接受到的波的频率变小D ．根据爱因斯坦质能方程，质量为m 的物体具有的能量是E =212mc 14．下列说法正确的是（ ）A ．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零B ．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象C ．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场D ．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大15．5G 是“第五代移动通信网络”的简称，目前世界各国正大力发展 5G 网络．5G 网络使用的无线电波通信频率在3.0 GHz 以上的超高频段和极高频段（如图所示），比目前4G 及以下网络（通信频率在0.3GHz ～3.0GHz 间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率．未来5G 网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10G bps （bps 为bits per second 的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G 网络的50-100倍．关于5G 网络使用的无线电波，下列说法正确的是A．在真空中的传播速度更快B．在真空中的波长更长C．衍射的本领更强D．频率更高，相同时间传递的信息量更大16．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）．则以下说法中正确的是A．a光频率比b光频率大B．水对a光的折射率比b光大C．在真空中，a光的传播速度比b光大D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，干涉条纹间距a光的比b光的宽17．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则()A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a<n bC．λa<λb，n a <n b D．λa>λb，n a >n b三、填空题18．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，用波长为5.30×10－7m的激光，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m．则在这里出现的应是__________（填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_________（填“变宽”、“变窄”或“不变”）．四、解答题19．不同频率或波长的电磁波具有不同的功能，如某台电视机接收的微波频率f=3×109Hz，某广播电台发射的无线电波的波长λ=500m。
各种电磁波在真空中传播的速度是相同的。
问：(1)电磁波在真空中传播的速度c是多少？(2)频率为3×109Hz的微波的波长是多少？20．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。
(i)求相邻亮条纹的中心间距Δx(ii)求红色光的波长入(结果保留3位有效数字)(ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小?参考答案1．BCEA．由题知a光的临界角大于b光的临界角，根据1sin Cn=可知a光的折射率较小，波长较大，光以相同的入射角从空气斜射入水中，根据sin sin inr=可知a光的折射角较大，故A错误；B．根据双缝干涉条纹间距公式L xd λ∆=因a光的波长较大，所以a光形成的相邻亮条纹间距大，故B正确；C．a光的频率小，照射某金属表面能发生光电效应，所以b光频率大，也一定能发生光电效应，故C正确；D．a光的折射率较小，通过玻璃三棱镜后，偏折程度小，故D错误；E．a光的频率小，波长长，通过单缝发生衍射，中央亮条纹宽，故E正确。
故选BCE。
2．ACEA．单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，由于a光的中央亮条纹较粗，则a光的波长较大，故A正确；B．根据cfλ=知，a光的波长较大，a光的频率较小，a光的折射率较小，根据cvn=得，a光的传播速度较大，故B错误；C．根据Lxdλ∆=得双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大，故C正确；D．发生折射时光线的传播方向可能发生改变，不改变光的频率，故D错误；E．由临界角公式1sinCn=可知，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，故E正确；故选ACE。
3．ACEA．发生全发射的条件是，光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，故A 正确；B．光从光密介质射到光疏介质，频率不变，根据cvn=可知，折射率减小，所以速度增大，故B错误；C．光的衍射和干涉是波独有的现象，所以可以说明光具有波动性，故C正确；D．红光的波长大于紫光，根据条纹间距公式可知l xd λ∆=红光的条纹间距大于紫光，故D错误；E．两列波发生稳定的干涉现象的条件是频率相同，相位差恒定，故E正确。
故选ACE。
4．ACA．由图可知，b光的折射程度比a光大，可知玻璃对b光的折射率比a光大，b光的频率较大，则b光的波长较小，选项A正确；B．因光线ab从玻璃球中出射时的入射角等于进入玻璃球中的折射角，可知此角总小于临界角，则折射光线a或b光不可能在球界面发生全反射，选项B错误；C．根据v=c/n可知，因为玻璃对b光的折射率比a光大，则a光在玻璃球内的传播速度大于b光在玻璃球内的传播速度，选项C正确；D．根据lxdλ∆=可知，因b光的波长较小，则在同一双缝干涉实验中，仅把a光照射换用b光，观察到的条纹间距变小，选项D错误．5．ACDA．由单摆周期公式可得2T=，与质量无关，所以利用单摆测重力加速度实验中，小球的质量不需要测量，故A正确；B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，故B错误；C．泊松亮斑是光透过圆盘形成的衍射现象，故C正确；D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D正确；E．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理，故E错误。