人教版 高中物理 选修32第4章第4节《激光的应用》同步练习.docx

人教版 高中物理 选修32第4章第4节《激光的应用》同步练习.docx

《人教版 高中物理 选修32第4章第4节《激光的应用》同步练习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版 高中物理 选修32第4章第4节《激光的应用》同步练习.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

人教版高中物理选修32第4章第4节《激光的应用》同步练习

第4节激光的应用

1、多选题

1.激光技术是在1960年发明的．激光被誉为神奇的光，关于激光的应用下列说法中正确的是（）

A.激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度

B.由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制、用来传递信息

C.用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响

D.能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光通过地球大气不会发生折射

【答案】AB

【解析】A、激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故A正确．

B、由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制、用来传递信息，故B正确．

C、用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好能量高，故C错误．

D、能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好，方向性好．故D错误．

2.关于激光的应用，以下说法正确的是（）

A.光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息

B.计算机内的“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光是相干光的特点来进行的

C.医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点

D.“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是应用了激光亮度高的特点

【答案】AB

【解析】A、光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号来进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息，故A正确．

B、由于激光是相干光，所以它能像无线电波那样被调制、用来传递信，故B正确．

C、医学上用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光方向性好，光源的能量就集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，故C错误．

D、“激光测距雷达”利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，方向性好．故D错误．

3.关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是（）

A.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性

B.3D电影是利用了光的干涉特性

C.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性

D.红外遥感是利用了红外线具有显著热效应的特性

【答案】AD

【解析】A、激光全息照相是利用了激光相干性好，获得两频率相同的光，从而进行光的干涉，故A正确；

B、3D电影是利用了光的偏振现象，出现立体画面，故B错误；

C、镜头镀膜增透是利用了光的干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射能力，故C错误；

D、红外遥感是利用了红外线的热效应显著与穿透能力强，故D正确；

4.下列关于应用激光的描述正确的是（）

A.利用激光可以进行医疗手术

B.利用激光可以进行全息摄影

C.利用激光可以雕刻

D.利用激光可以育种

【答案】ABCD

【解析】A、在医学上，利用激光可以进行医疗手术，故A正确；

B、在摄影上，利用激光可以进行全息摄影，故B正确；

C、在工业上，利用激光可以雕刻，故C正确；

D、在农业上，利用激光可以育种，故D正确；

5.国家836计划中的一个重点项目中所研究的X光激光（频率范围很窄的高强度X射线）有着广泛的应用前景,用X光激光给细胞“照相”,以下激光的哪些特点属于次要因素（）

A．杀菌作用B．化学作用

C．波长短D．能量高

【答案】ABD

【解析】本题考查X光激光给细胞“照相”的原理.

细胞的“尺度”很小,用普通光照相,会发生明显衍射,图像不清晰;而X光波长很短,用它照相不会发生明显衍射,可以得到细胞的清晰照片.可见用X光激光给细胞“照相”,主要是利用了X光的波长很短,故A、B、D属于次要因素.

6.激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述不正确的是（）

A.激光是横波、能量一定高于紫外线

B.颜色相同的激光在不同介质中的波长相同

C.两束频率不同的激光能产生干涉现象

D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离

【答案】ABC

【解析】A、激光属于电磁波，电磁波为横波，激光的能量由机关的频率决定，激光的能量不一定比紫外线高，故A错误；

B、颜色相同的激光频率相同，频率相同的激光在不同介质中波长不相同，真空中波长最长，其它介质中波长小于真空中波长，故B错误；

C、波产生干涉的前提条件是频率相同，两束频率不同的激光不能产生干涉现象，故C错误；

D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D正确；

7.下列说法中正确的有（）

A.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象

B.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象

C.立体电影是应用了光的干涉现象

D.可以通过迈克尔孙-莫雷实验得出：

不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的

E.电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息

F.单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显

【答案】BDE

【解析】A、门镜利可以扩大视野是利用了光的折射现象，故A错误．

B、玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，一部分光在界面上发生了全反射．故B正确；

C、立体电影利用了光的偏振来工作的，只有振动方向和偏振方向相同的波能通过，C错误；

D、可以通过迈克尔孙-莫雷实验得出：

不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：

光速不变原理．D正确；

E、电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息，E正确；

F、单缝衍射中长缝越窄波长越大，条纹越亮，衍射现象越明显，F错误．

2、填空题

1.

（1）激光的应用非常广泛，其中全息照片的拍摄就利用了光的______原理，这就要求参考光和物光有很高的______．

（2）研究单摆时还有一个条件：

与小球受到的重力及绳的拉力相比，空气等对它的阻力可以忽略．为了更好地满足这个条件，实验时我们总要选择______、______的球和______的线．

【答案】

（1）干涉，相干性．

（2）质量大，体积小，尽量细

【解析】

（1）全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，即两束光频率必须相同，要求参考光和物光有很高的相干性．

（2）研究单摆时，要尽量减小空气阻力的影响，必须选择质量大、体积小的球和尽量细的线．

2.激光具有很高的___________，____________性好、______________性强以及__________等特性，因此它有广泛的应用。

【答案】亮度单色方向频率高

【解析】因为激光能把很大的能量高度集中地辐射出去，所以它的照射亮度可高达太阳光的百亿倍。

平时我们看到的单色光都是频率范围较宽的混合光，但激光的频率范围很窄，颜色很纯。

由于激光在传播过程中的发散角较小，因此激光光源的方向性好。

各种激光的频率都在10131015Hz之间，比通信用的微波还高104105倍。

3.国家836计划中的一个重点项目中所研究的X光激光（频率范围很窄的高强度X射线）有着广泛的应用前景,用X光激光给细胞“照相”,以下激光的特点___属于主要因素.

【答案】波长短

【解析】细胞的“尺度”很小,用普通光照相,会发生明显衍射,图像不清晰;而X光波长很短,用它照相不会发生明显衍射,可以得到细胞的清晰照片.可见用X光激光给细胞“照相”,主要是利用了X光的波长很短,故A、B、D属于次要因素

4.为缩短沙坪坝到大学城的车程，开凿了梨树湾隧道，开凿时工程师们常常用激光束引导掘进机前进，保证隧道方向不出偏差．它利用的光学知识主要是_____．

【答案】光在同一均匀介质中沿直线传播．

【解析】激光和普通光一样都是在同一均匀介质中沿直线传播的，而且激光比较集中，不容易发散：

利用激光的一线传播，可以引导掘进机直线开凿，保证隧道方向不出偏差．

5.北约飞机在攻击南联盟多瑙河桥梁时，使用了高精度的激光制导导弹．激光制导实际上是利用了光的_____原理、挖掘长隧洞时，工程技术人员常利用_____引导掘进机沿直线前进．

【答案】直线传播；激光

【解析】激光制导是使用位于载机或地面上的激光器照射目标，导弹上的激光导引头接r从目标反射的激光从而跟踪目标并把导弹导向目标．在此过程中利用了光沿直线传播的原理．

在挖掘长隧道时，为了直止掘进方向的偏离，就在隧道口按照要掘进的方向放置激光发射器，人们按照激光指示的方向进行掘进．也是利用了光沿直线传播的原理．

6.能证明光是一种波的实验有_______，证明光波是横波的现象有__________，激光是一种人造光，激光的主要特点是_____。

【答案】双缝干涉、单缝衍射；偏振现象；相干性好、平行度好、亮度高

【解析】证明光是一种波的实验有双缝干涉、单缝衍射实验；证明光波是横波的现象有偏振现象；激光的主要特点是相干性好、平行度好、亮度高。

7.电视机的遥控器应用的是_____线，验钞机应用的是_____线．

【答案】红外紫外

【解析】

（1）光谱上红光以外的光称为红外线，红外线的作用和用途：

红外线的热作用很强，制成热谱仪、红外线夜视仪；红外线可以用来遥控，制成电视遥控器．

（2）光谱上紫光以外的光称为紫外线，紫外线的作用和用途：

紫外线的有杀菌的作用，制成消毒灯；紫外线能使荧光物质发光，制成验钞机；紫外线能合成维生素D能促进钙的吸收．

电视机的遥控器应用的是红外线，验钞机应用的是紫外线．

3、计算题

1.激光测距仪向目标发射激光脉冲束，接受反射回来的激光束，测出激光往返所用的时间，就可以算出所测天体与地球之间的距离．地球到月球的距离是3.9×105千米，计算一束激光从激光测距仪出发，大约经过多长时间反射回来？

【答案】2.6s

【解析】已知地月距离和光速，利用t=

可以得到激光单程所用时间；发射到发射回来所用时间可得出．激光从发射到反射回来所用时间为t=2×

=2×

=2.6s．

2.激光测距仪向目标发射激光脉冲束，接受反射回来的激光束，测出激光往返所用的时间，就可以算出所测天体与地球之间的距离．一束激光从激光测距仪出发，大约经过2.56s反射回来，由此可测出月地之间的距离是多少？

【答案】3.84×108 m

【解析】激光由地球发射到月球的时间为t=2.56s÷2=1.28s；光速v=3×108m/s；

由速度公式v=

得：

s=vt=3×108m/s×1.28s=3.84×108 m；

3.激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔△t的乘积等于双缝间距．实验中可测得二次曝光时间间隔△t、双缝到屏之距离l以及相邻两条亮纹间距△x．若所用激光波长为λ，求待测物体运动的速度．

【答案】

【解析】双缝干涉的条纹间距为：

依题意可知双缝间的距离满足：

d=v

由以上两式得：

v= 

待测物体运动的速度为

4、实验题

1.安装北京饭店电梯时，怎样使80多米高的电梯又正又直呢？

工程技术人员用一束激光代替铅垂线，在激光的帮助下，工程又快又好地竣工了．利用准直的激光束还能测量飞驶的火箭和飞机，也可以用它指挥开凿机凿洞修隧道．

上述材料中，应用了什么物理知识？

【答案】见解析

【解析】光在同种均匀介质中沿直线传播，应用有激光准直、射击瞄准三点一线等等．激光和普通光一样都是在同一均匀介质中沿直线传播的，而且激光比较集中，不容易发散；

利用激光的直线传播，可以引导掘进机直线开凿，保证隧道方向不出偏差．利用准直的激光束还能测量飞驶的火箭和飞机．

这些都是应用了光在同种均匀介质中沿直线传播．

2.A．

（1）为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是______．

（2）在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24kJ的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5kJ的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小______kJ，空气______（选填“吸收”或“放出”）的总能量为______kJ．

（3）已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3kg/m3和2.1kg/m3，空气的摩尔质量为0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1．若潜水员呼吸一次吸入2L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数．（结果保留一位有效数字）

B．

（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是______．

A．激光是纵波

B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同

C．两束频率不同的激光能产生干涉现象

D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离

（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10-7m，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______（选填“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______（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）．

（3）如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出．已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度

C．

（1）研究光电效应电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是______．

（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小______（选填“增大”、“减小”或“不变”），原因是______．

（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.40eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为5.53×1014Hz，普朗克常量h=6.63×10-34J•s．请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．

【答案】见解析

【解析】A、

（1）根据理想气体等温变化特点可正确解答．

（2）根据热力学第一定律△U=W+Q可正确解答，注意W和Q的含义．

（3）算出每次吸入空气的摩尔体积，即可正确解答．

B、

（1）根据激光的特点可正确解答

（2）根据光程差与波长的关系可判断是明条纹还是暗条纹，根据公式

可以判断条纹宽度的变化情况．

（3）根据折射定律以及几何关系可正确求解．

C、

（1）光子的最大初动能与光照强度无关，但是光电流的大小与光照强度有关，据此可正确解答．

（2）根据光电效应方程可正确解答．

（3）比较放出光子的能量与该金属逸出功的大小即可判断能否发生光电效应．

A．

（1）等温变化中，

图象为过原点的直线，故ACD错误，B正确．

故选B． 

（2）第一个过程中气体等温变化，因此内能不变，根据△U=W+Q可知，外界对气体做功等于气体放出的热量，故放出热量为24KJ；

第二个过程中，氧气瓶体积不变，故W=0，根据△U=W+Q可知，放出5KJ热量，内能将减小5KJ；

故两个过程总共放出热量为29KJ．

故答案为：

5；放出；29．

（3）设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为p海和p岸．一次吸入空气的体积为V，则有：

，代入数据得△n=3×1022．

故潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数为△n=3×1022．

B．

（1）A、激光属于电磁波，电磁波为横波，故A错误；

B、频率相同的激光在不同介质中波长不相同，真空中波长最长，其它介质中波长小于真空中波长，故B错误；

C、波产生干涉的前提条件是频率相同，故C错误；

D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D正确．

故选D．

（2）

，即光程差为半个波长的奇数倍，因此将出现暗条纹；

条纹间距为：

，由于其它条件不变，波长变长了因此，条纹间距将变宽．

故答案为：

暗条纹，变宽．

（3）设折射角我r，根据折射定律有：

①

由几何关系有：

l=2dtanr②

联立①②解得：

C．

（1）光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，故ABD错误，C正确．

故选C．

（2）由于光电子受到金属表面层中力的阻碍作用，因此光电子从金属表面层逸出过程中，动量减小．

5、综合题

你一定见过绚丽多彩的激光吧，激光是1960年才被发现的，其特点是波长单一，高度集中，不四处扩散．1963年，有科学家用激光做了个实验：

用一束激光瞄准一个红色的大气球，大气球里还有一个蓝色的小气球．激光居然穿过大气球，刺破了小气球，而大气球安然无恙．参观者弗洛克医生由此想到：

能否用激光穿过角膜去封住视网膜上破裂的血管，“点焊”视网膜呢？

他大胆地进行了实验，手术只用几分钟，取得了圆满成功．原来，用50W激光器照射机体，在焦点上会形成1000～1500℃的高温，焦斑周围会产生极薄的热凝固层，“焊”住了血管，阻止了毛细血管流血．这样，激光手术刀便成了医生的有力武器．

（1）文中科学家采用的激光是______．

A．红颜色B．黄颜色C．蓝颜色D．绿颜色

（2）激光______（可能/不可能）是白色光．

（3）弗洛克医生在给病人修复视网膜时，是把激光的能量转化成______能．

（4）你能说出激光还有哪些应用吗？

【答案】

（1）A；

（2）不可能；（3）内；（4）激光测距；激光切割；激光焊接；激光武器等．

【解析】

（1）白光透明的物体可以透过任意色光；而带有颜色的透明物体则只能透过同种颜色的光；

（2）由短文内容可知激光的性质，则可分析激光的颜色；

（3）在手术中消耗了激光的能量，而使人的视网膜温度升高，则可知能量的转化；

（4）激光在生产生活中应用广泛，可以选取了解的激光的应用解答．

（1）由题意可知，激光通过红色的气球而不能通过蓝色气球，故说明该激光应为红色光，故选A；

（2）由题意知，激光的波长单一，而白色光中含有七色光，而不同色光的波长不同，故说明激光不可能是白光；

（3）在手术中，由于消耗了激光的能量，而使人眼的温度升高，说明激光的能量转化为了人眼的内能；

（4）激光由于高度集中、不易分散，能量集中，故在生产生活中有很多的应用，如：

激光测距；激光切割；激光焊接；激光武器等．