高中物理第三章激光与激光器阶段测试同步训练试题1580.docx

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高中物理第三章激光与激光器阶段测试同步训练试题1580

高中物理第三章激光与激光器阶段测试同步训练试题2019.09

1,如图所示，M是水平放置的半径足够大的圆盘，绕过其圆心的竖直轴

匀速转动，以经过O水平向右的方向作为x轴的正方向。

在圆心O正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器，在t＝0时刻开始随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动，速度大小为v。

已知容器在t＝0时滴下第一滴水，以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水。

问：

（1）每一滴水经多长时间滴落到盘面上？

（2）要使每一滴水在盘面上的落点都位于一条直线上，圆盘转动的最小角速度ω。

（3）第二滴水与第三滴水在盘面上的落点间的最大距离s。

2,如图所示，MN、PQ是平行金属板，板长为L，两板间距离为d，在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。

一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v0从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间，结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场，然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场。

不计粒子重力。

试求：

（1）两金属板间所加电压U的大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（3）在图中画出粒子再次进入电场的运动轨迹，并标出粒子再次从电场中飞出的位置与速度方向。

3,如图所示，ab和cd是固定在同一水平面内的足够长平行金属导轨，ae和cf是平行的足够长倾斜导轨，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。

在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1，在倾斜导轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2，两棒与导轨间接触良好，构成一个闭合回路。

已知磁场的磁感应强度为B，导轨间距为L，倾斜导轨与水平面夹角为θ，导体棒1和2质量均为m，电阻均为R。

不计导轨电阻和一切摩擦。

现用一水平恒力F作用在棒1上，从静止开始拉动棒1，同时由静止开始释放棒2，经过一段时间，两棒最终匀速运动。

忽略感应电流之间的作用，试求：

（1）水平拉力F的大小；

（2）棒1最终匀速运动的速度v1的大小。

4,如图甲所示，光滑的水平地面上固定一长为L=1.7m长木板C，板的左端有两小物块A和B，其间夹有一根长为1.0m的轻弹簧，弹簧没有形变，且与物块不相连。

已知mA=mC=20kg，mB=40kg，A与木板C、B与木板C的动摩擦因数分别为μA=0.50，μB=0.25，用水平力F作用于A，让F从零逐渐增大，并使B缓慢地向右移动了0.5m，使弹簧贮存了弹性势能EO。

问：

（1）若弹簧的劲度系数为k=200N/m，以作用力F为纵坐标，A移动的距离为横坐标，试在图乙的坐标系中作出推力F随A位移的变化图线。

（2）求出弹簧贮存的弹性势能EO的大小。

（3）当物块B缓慢地向右移动了0.5m后，保持A、B两物块间距，将其间夹有的弹簧更换，使得压缩量仍相同的新弹簧贮存的弹性势能为12EO，之后同时释放三物体A、B和C，已被压缩的轻弹簧将A、B向两边弹开，哪一物块将先弹出木板C，最终C的速度是多少？

5,已知伦琴射线管两极的工作电压为104V，阴极放出的热电子在电场中加速后与阳极相碰激发出伦琴射线。

如果电子与阳极相碰时，动能可能全部转化为伦琴射线光子的能量，则伦琴射线的波长为多少？

6,用波长为0.51μm的绿光经双缝干涉装置在屏上得到干涉条纹,测得两明条纹间距为0.5mm,将该装置放到水中并改用红光做双缝干涉实验,测得干涉条纹中两相邻明条纹间距仍为0.5mm,若水的折射率为4/3,求此红光的频率.

7,激光器是发射激光的装置,激光已经在生产、生活、现代科技,医疗卫生多个领域得到广泛应用.现有一种红宝石激光器所发射出的激光是一道道不连续的闪光,每道闪光称为一个光脉冲.若这种激光器的光脉冲的持续时间为1.0×10-11s.波长为692.4nm，激光器的发射功率为1.0×1010W，求：

（1）每个光脉冲的长度为多少？

（2）用这种激光治疗皮肤上的酒色斑，每平方厘米需要的能量为60J，色斑才能消失。

若有一酒色斑面积为50mm2，则它要吸收多少个红宝石激光脉冲，才能逐渐消失？

8,用红光做乐的双缝干涉实验时，已知双缝间距为0.20×10-3m，测得双缝到屏间的距离为0.700m，分划板中心刻线对齐第一条亮条纹中央时手轮读数为0.52×10-3m，第4条亮条纹中央所在位置为7.47×10-3m，求此红光的波长。

9,登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。

有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。

他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度应满足的条件是什么？

至少厚度是多少？

10,在双缝干涉的实验中，入射光的频率为5×1014Hz，从双缝射出的两束光到达屏上某点的路程差为15000Å，那么该点将出现什么样条纹？

11,如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等。

当用波长为0.75μm的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？

在OP之间共有几条暗纹？

12,

（1）有一种在工厂实际使用的游标卡尺如图所示，它是普通游标卡尺的变形。

它把普通游标卡尺两个卡脚改成了斜的，两个斜卡脚与主尺都成126°52′12″（图中的∠DAC=∠EBC=126°52′12″，已知tan63°26′06″=2.000），其他部分未作改动，这种卡尺专门用来测量圆柱形或球形工件的外径。

两个斜脚之间不放被测工件时，游标尺的“0”刻线恰与主尺的“0”刻线对齐，两个斜脚之间放上被测圆柱形或球形工件，使工件与主尺、两斜脚都相切，即共有三个切点，如图

（1）中的D、C、E。

如图

（1）所示的被测圆形工件的直径为_________________mm。

（2）如果用螺旋测微器测一圆形工件的读数如图

（2）所示，读数为___________mm

13,用纳米技术处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性质。

现有一种纳米合金丝，欲测定出其伸长量x与所受拉力F、长度L、截面直径D的关系。

⑴测量上述物理量需要的主要器材是：

___、____、______等。

⑵若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式：

x=___________（若用到比例系数，可用k表示）

⑶在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是_____________（只需写出一种）

⑷若有一根合金丝的长度为20cm，截面直径为0.200mm，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为____________N。

14,如图甲所示，为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验电路图．

⑴根据电路图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接完整．

⑵开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于端（选填“A”、“B”或“AB中间”）

⑶实验中测得有关数据如下表：

根据表中的实验数据，在图丙中画出小灯泡的I-U特性曲线.

⑷若已知小灯泡灯丝在27℃时电阻值约为1.5Ω,并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比,试估算该灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为℃

15,通常光源发出的光包含一切方向振动的光，而且在各个方向上的都相等，这种光叫。

通过偏振片以后的光变成具有特定振动方向的光，叫。

16,白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹，在同一级彩色条纹中，比较红光与紫光到中央亮条纹中心的距离，可以看到红光的距离______紫光的距离。

（填“大于”或“小于”等）

17,根据热辐射理论，物体发出的光的最大波长λm与物体的热力学温度的关系满足：

T·λm=2．90×10-3（K·m），若猫头鹰的猎物--蛇在夜间的体温为27℃，则它发出光的最大波长为___________m，在电磁波谱中属于___________波段。

18,激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光。

红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲。

现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010W，所发射的每个光脉冲持续的时间为1.0×10-11s，波长为793.4nm，则每列光脉冲的长度是。

19,在真空中频率为4×1014Hz的是红光，频率为6×1014Hz的是绿光，现在有一束单色光，它在n=1.5的玻璃中，波长为5000Å，它在这种玻璃中的频率是HZ，是颜色，在真空中的频率是HZ，是颜色。

20,如图所示，用单色光照射透明标准板M来检查零件N的表面情况，观察到如图所示的条纹，则P条纹的弯曲情况表明零件N的表面上A处是_____的；P处条纹的弯曲情况表明零件N的表面上B处是_____的。

（填“凸”或“凹”）

试题答案

1,

（1）水滴在坚直方向作自由落体运动，有

得

（2）要使每一滴水在圆盘面上的落点都位于同一条直线上，在相邻两滴水的下落时间内，圆盘转过的最小角度为π，所以最小角速度为

（3）第二滴水落在圆盘上的水平位移为

第二滴水落在圆盘上的水平位移为

当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心的两侧时两点间的距离最大，为

2,解：

（1）粒子在电场中运动时间为t，有：

；

；

；

；解得：

（2）

，

，

，

，

，解得：

（3）画图。

3,解：

（1）1棒匀速：

；2棒匀速：

；

解得：

；

（2）两棒同时达匀速状态，设经历时间为t，过程中平均感应电流为

，据动量定理，

对1棒：

；对2棒：

，

联立解得：

匀速运动后，有：

，

解得：

4,解：

（1）A与C间的摩擦力为：

，B与C间摩擦力为：

，推力F从零逐渐增大，当增大到100N时，物块A开始向右移动压缩轻弹簧（此时B仍保持静止），设压缩量为x，则力F=fA＋kx，当x=0.5m时，力F=fA＋fB=200N，此时B将缓慢地向右移。

B在移动0.5m的过程中，力F保持F=200N不变，弹簧压缩了0.5m，B离木板C的右端0.2m，A离木板C有左端1.0m。

作出力F随A位移的变化图线如答图3所示。

（2）在物块B移动前，力F作用于物块A，压缩弹簧使弹簧贮存了弹性势能EO，物块A移动了s=0.5m，设力F做功为W，由能量守恒可求得弹簧贮存的弹性势能大小为：

能大小为：

①

（3）撤去力F之后，A、B两物块给木板C的摩擦力的合力为零，故在物块A、B滑离木板C之前，C仍静止不动。

物块A、B整体所受外力的合力也为零，其动量守恒，可得：

②

始终有

，当物块B在木板C上向右滑动了0.2m，物块A则向左滑动了0.4m，但A离木板C的左端还有d=0.6m。

可见，物块B先滑离木板C。

并且两物块的相对位移

，弹簧贮存的弹性势能已全部释放，由能量守恒规律有：

③

由②③式求出物块B滑离木板C的A物块的速度：

④

设此后A滑离木板C时，物块A的速度为

，木板C的速度为

，由动量守恒有：

⑤

由能量守恒有：

⑥

将

及有关数据代入⑤⑥两式可得：

求得：

（

舍去）⑦

5,0.124nm

解：

已知工作电压U=104V,电子电荷量e=1.60×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34J.s,C=3.0×108m/s

电子在电场中加速后,eU=Ek,而Ek=E=hC/λ

则伦琴射线的波长为:

λ=hC/eU=1.24×10-10m=0.124nm

6,f红=4.41×1014Hz.

解：

已知绿光的波长λ1=0.51μm=5.1×10-7m,绿光两明条纹间距为Δx1=0.5mm=5×10-4m,红光两明条纹间距为Δx2=0.5mm=5×10-4m,设双缝间距为d,双缝到屏的间距为L,绿光在水中的波长为λ2.

水的折射率n=4/3,由于相邻两明条纹间距为Δx=Lλ/d，

则在空气中对绿光有:

Δx1=Lλ1/d,在水中对红光有:

Δx2=Lλ2/d

由以上两式可得:

λ2=λ1=5.1×10-7m,

由波速公式,在水中对红光有V=λ2f红,且n=C/V

则红光的频率f红=C/nλ2=4.41×1014Hz.

7,

（1）3.0×10-3m

（2）300个

解：

（1）每个光脉冲的长度为L=ct=3.0×108m/s×1.0×10-11s=3.0×10-3m

（2）设需要吸收n个红宝石激光脉冲，而每个激光脉冲的能量为E0=Pt=1.0×1010W×1.0×10-11s=0.1J,

消除面积为50mm2的酒色斑所需能量为E=50×10-2×60=30J，

则nE0=E即n=E/E0=300个

8,6.9×10-7m/s

9,为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。

紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10-7m，在膜中的波长是λ/=λ/n=2.47×10-7m，因此膜的厚度至少是1.2×10-7m。

10,暗

11,暗,3条（含P处）

12,

（1）24.60；

（2）4.600；

13,⑴螺旋测微器刻度尺弹簧测力计⑵

⑶控制变量法（或控制条件法、归纳法等）⑷62.5

14,⑴.

⑵.A

⑶.

⑷.1580℃～1650℃

15,度，自然光，偏振光

16,白，彩，大于

17,9.67×10-6m,红外线

18,3×10-3m

19,2×108m/s；4×1014Hz；红；红

20,凹，凸