- 光的衍射
- 共73题
选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答则按A、B两小题评分.)
A.(选修模块3-3)
(1)奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷)、稳压装置和燃烧器三部分组成,当稳压阀打开以后,燃气以气态形式从气罐里出来,经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧.则以下说法中正确的是______.
A.燃气由液态变为气态的过程中要对外做功
B.燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少
C.燃气在燃烧室燃烧的过程中分子的分子势能增加
D.燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用
(2)对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是______.
A.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强减小
B.如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大
C.如果保持气体的温度不变,体积越小,压强越大
D.如果保持气体的压强不变,温度越高,体积越小
(3)某运动员吸一口气,吸进400cm3的空气,据此估算他所吸进的空气分子的总数为______个.已知1mol气体处于标准状态时的体积是22.4L.(结果保留一位有效数字)
B.(选修模块3-4)
(1)在以下各种说法中,正确的是______.
A.四川汶川县发生8.0级强烈地震,地震波是机械波,其中既有横波也有纵波
B.相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的
C.如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长,这说明该星系正在远离我们而去
D.照相机镜头采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的衍射原理.
(2)一列横波在x轴上传播,图1甲为t=0时的波动图象,图1乙为介质中质点P的振动图象.该波的波长为______m,频率为______Hz,波速为______m/s,传播方向为______.
(3)如图2所示,一单色光束a,以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射.已知平行玻璃砖厚度为d=10cm,玻璃对该单色光的折射率为n=.则光束从上表面进入玻璃砖的折射角为______,光在玻璃砖中的传播的时间为______.
C.(选修模块3-5)
(1)在光电效应现象中,下列说法中正确的是______.
A.入射光的强度越大,光电子的最大初动能越大
B.光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大
C.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于此波长,才能产生光电效应
D.对于某种金属,只要入射光的强度足够大,就会发生光电效应
(2)铀(U)经过α、β衰变形成稳定的铅(
U),问在这一变化过程中,共转变为质子的中子数是______个.
(3)在橄榄球比赛中,一个95kg的橄榄球前锋以5m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分.就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名均为75kg的队员,一个速度为2m/s,另一个为4m/s,然后他们就扭在了一起.
①他们碰撞后的共同速率是______;
②在图3,右面方框中标出碰撞后他们动量的方向,并说明这名前锋能否得分:______.
正确答案
A、(1):A、燃气由液态变为气态的过程中体积增大,因此对外做功,故A正确;
B、燃气由液态变为气态的过程中分子势能增大,故B错误;
C、燃气在燃烧室燃烧的过程中气体体积变大,要克服分子力做功,分子势能增加,故C正确;
D、燃气在燃烧后释放在周围环境中的能量变为品质低的大气内能,能量耗散了,很难再被利用,故D错误.
故选AC.
(2)A、由=C可知,如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大,故A错误;
B、由=C可知,如果保持气体的体积不变,温度升高,压强增大,故B正确;
C、由=C可知,如果保持气体的温度不变,体积越小,压强越大,故C正确;
D、由=C可知,如果保持气体的压强不变,温度越高,体积越大,故D错误;
故选BC.
(3)他吸入的空气分子总数约为n=NA=
×6.02×1023=1×1022个.
(1)A、四川汶川县发生8.0级强烈地震,地震波是机械波,其中既有横波也有纵波,故A正确;
B、相对论认为,真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的,故B正确;
C、由多普勒效应可知,如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长,这说明该星系正在远离我们而去,故C正确;
D、照相机镜头采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的干涉原理,故D错误;
故选ABC.
(2)由图1甲可知,波长λ=100cm=1m;由图1乙可知,质点的振动周期为2s,则波的周期为2s,频率f==
=0.5Hz;波速v=λf=1m×0.5Hz=0.5m/s;由图1乙可知,在图示时刻质点P由平衡位置向最大位移处振动,由微平移法可知,波沿想轴负方向传播.
(3)由光的折射定律得:n=,sinβ=
=
=
,则折射角β=30°;由数学知识可知,
光在玻璃砖中的路程s==
=
cm,光在玻璃砖中的传播速度v=
,
光在玻璃砖中的传播时间t==
=
=
≈6.67×10-10s.
C、(1)A、发生光电效应时,光电子的最大初动能取决于入射光的频率,与入射光的强度无关.故A错误.
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0,可知光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大,故B正确.
C、入射光的频率大于极限频率时,发生光电效应,因为极限波长λ0=,所以入射光的波长必须小于此波长,才能产生光电效应.故C正确.
D、光电效应与入射光的强度无关,取决于入射光的频率,故D错误.
故选BC.
(2)关键质量数守恒和电荷数守恒知U衰变
Pb为,需经过 8 次α衰变和 6次β衰变,每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子,同时放出一个电子
,所以共有6个中子转化为质子.
(3)以前锋速度方向为正方向,设撞后共同速度为v,碰撞过程动量守恒,
根据动量守恒定律得:m1v1-m2v2-m3v3=(m1+m2+m3)v,
解得:v==
=0.1m/s;
所以他们碰撞后的共同速率为0.1m/s,方向与前锋方向相同,所以可以得分,如图所示.
故答案为:A、(1)AC;(2)BC;(3)1×1022;B、(1)ABC;(2)1;0.5;0.5;沿x轴向左;(3)30°;6.67×10-10s;
C、(1)BC;(2)6;(3)①0.1m/s;②方向见右图;能得分.
[物理--选修3-4]
(1)下列说法中正确的是______
A.做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关
B.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源的运动和观察者的运动无关
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用10cm长的细线和小铁球
E.各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,为3×108m/s
(2)一列沿x轴的正方向传播的简谐波,在t=0时刻波传播到x=2.5cm处如图所示,已知从t=0到t=2.2s时间内,
质点P三次出现在波峰位置,且在t=2.2s时P质点刚好在波峰位置.求:
①该简谐波的周期.
②从t=0开始经过多长时间另一质点Q第一次到达波峰.
正确答案
(1)A、做简谐运动的质点,其振动能量与振幅有关,振幅越大,能量越大.故A错误.
B、泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象.故B正确.
C、根据爱因斯坦相对论原理可知,真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.故C正确.
D、在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为减少实验误差,应选用1m长的细线和小铁球.故D错误.
E、各种电磁波在真空中的传播速度与光速一样,为3×108m/s.故E正确.
故选BCE.
(2)①简谐波沿x轴的正方向传播,t=0时刻P质点向下运动,由题有t=(2+)T=2.2s,则得周期T=0.8s.
②由图得波长λ=2cm,则波速v==2.5cm/s
当x=1cm处质点的波峰传到Q点时,Q第一次到达波峰,Q点第一次到达波峰所需时间△t==
s=2s.
故答案为:
(1)BCE;(2)①该波的周期为0.8s.②Q点第一次到达波峰所需时间为2s.
(1)游标为20分度(测量值可准确到0.05mm)的卡尺示数如图1所示,两侧脚间狭缝的宽度为______mm.用激光照射该狭缝,在屏上出现衍射条纹.如果减小狭缝的宽度,衍射条纹的宽度将变______.
(2)某同学用图2所示电路,测绘标称“3.8V,0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.
①除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:
电流表:A1(量程100mA,内阻约2Ω);A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω);
电压表:V1(量程5V,内阻约5kΩ);V2(量程15V,内阻约15kΩ);
滑动变阻器:R1(阻值范围0~10Ω);R2(阻值范围0~2kΩ);
电源:E1(电动势为1.5V,内阻约为0.2Ω);E2(电动势为4V,内阻约为0.04Ω);
为了调节方便,测量准确,试验中应选用电流表______,电压表______.滑动变阻器______,电源______;(填器材的符号)
②根据试验数据,计算并描绘处R-U的图象如图3所示,由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为______Ω;当所加电压为3.00V时,灯丝电阻为______Ω,灯泡实际消耗的电功率为______W.
③根据R-U图象,可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的______.
正确答案
(1)由于游标尺的0刻度线仅仅让主尺的0刻度线露出,故主尺的读数为0,由于游标分度为20分度,即每一个小格代表mm,而游标尺的第三条刻度线与主尺的刻度线对齐,故游标尺的读数为
mm×3=0.15mm,故测量的数值为0.15mm;
根据衍射条纹宽度公式△x=λ可知如果狭缝的宽度d减小,则条纹间距△x增大,即衍射条纹变宽.
(2)①要测绘小灯泡的电阻随电压变化的关系图象需要将灯泡两端的电压从0开始连续可调一直提高到额定电压3.8v,而电压表的读数最佳位置至少大于满量程的,而3.8v不足15的
,只能选择量程为5v的电压表,故选v1.
小灯泡的额定电流I=0.3A,大于A1的最大量程,故只能选量程为0.6A的电流表A2;
由于小灯泡两端的电压需要从0开始连续可调一直提高到额定电压3.8v,故滑动变阻器只能采用分压接法,而分压接法滑动变阻器的总阻值越小越便于调节,故滑动变阻器选R1,;
由于小灯泡的额定电压为3.8v,故电源只能采用电动势为4V的E2;
②当灯泡不工作时,灯泡两端的电压为0,由图可知灯泡的电阻为1.5Ω;当灯泡两端的电压为3.0V时,灯泡的电阻为11.5Ω,根据P=可知此时灯泡实际消耗的功率为P=
=
=0.78W.
③根据部分电路的欧姆定律可知I=,故图3的斜率的倒数为电流I,而由图3可知斜率越来越小,故电流随电压的增大而增大,故灯泡的功率P=UI随电压U的增大而增大,而I=
,即电压越大斜率越大,故A正确.
故选A.
故本题的答案为:(1)0.15 宽
(2)①A2 V1 R1 E2
②1.5 11.5 0.78
③A
分析以下现象产生的原因:
(1)通过盛水的玻璃杯,在适当的角度可以得到彩色光;
(2)菜汤上的油花呈现彩色;
(3)隔着帐幔看远处的灯,见到灯周围辐射彩色光芒;
(4)光线照在花布上,可以看见花布上的图样。
正确答案
(1)白光通过盛水的玻璃杯发生折射,产生色散,在适当的角度,各色光分离较大,可看到彩色光;
(2)光经过菜汤上油膜的前后两个表面发生反射,两列反射光相互叠加,产生干涉条纹,因此菜汤上的油花呈现彩色;
(3)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙发生衍射,因此会看见灯周围辐射彩色光芒;
(4)光线照在花布上看见花布的图样,是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色的花纹组成的,当白光照在花布上时,红色花纹反射红光,吸收其他颜色的光,这样我们在该位置只看到红色,同时可以看到各种花纹反射的颜色,这样我们就可以看到花布的图样。
在白炽灯照射下,从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹,这是光的______现象;通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯,也会看到彩色条纹,这是光的______现象。
正确答案
干涉;衍射
在白炽灯照射下,从用手指捏紧的两块玻璃板的表面能看到彩色条纹,这是光的______现象;通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯,也会看到彩色条纹,这是光的______现象。
正确答案
干涉;衍射
如图所示,A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图案。其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图象,由此可判断出图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。
正确答案
衍射,小于
A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象,其中图A是光的___________(填干涉或衍射)图象。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。
正确答案
衍射,小于
在图中,甲、乙两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样,其中图甲是光的______(填“干涉”或“衍射”)图样。由此可以判断出图甲所对应的圆孔的孔径_________(填“大于”或“小于”)图乙所对应的圆孔的孔径。
正确答案
衍射,小于
[物理3—4]
如图所示,一束截面为圆形半径为R的平行单色光,垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区,已知玻璃半球的半径为R,屏幕S到球心的距离为d(d>3R),不考虑光的干涉和衍射,玻璃对该光的折射率为n,求屏幕上被照亮区域的半径。
正确答案
光恰要发生全反射时的临界线射到屏幕S上的
E点到亮区中心O′的距离r,就是所求最大半径,
设临界角为C,如图所示
…………①
又 …………②
…………③
解得 …………④
评分标准:本题共8分,其中光路图2分,①④各2分,③④各1分。
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