4.7激光 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修一 4.7 激光
一、单选题
1．关于激光的应用问题，下列说法正确的是（ ）
A．全息照相利用了激光平行度非常好的特点
B．激光测距雷达利用了激光平行度好的特点
C．用激光束来切割或焊接很硬的材料利用了激光平行度好的特点
D．用激光读取DVD光盘上的信息利用了激光有相干性的特点
2．华中科技大学建规学院等多家单位联合打造的2022年XR新春光影秀在千古名楼黄鹤楼上演。光影秀是介于实景与电影之间的一种新的光影艺术，下列有关光现象说法正确的是（　　）
A．光影秀使用的激光方向性好，所以激光不能发生衍射现象
B．斜放在装有水的玻璃杯里的吸管看起来像折断了一样，这是光的折射现象
C．立体电影原理和眼镜镜片表面涂上的增透膜的原理一样
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由于光的衍射形成的
3．下列说法中正确的是(　　)
A．实物粒子只具有粒子性，不具有波动性
B．卢瑟福通过α粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型
C．光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定
D．在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于γ光子的能量
4．下列应用激光的实例中，不正确的是（　　）
A．因为激光的相干性好，所以可以用激光光源直接照射双缝做干涉实验
B．激光的亮度高、能量高，因此我们可以用激光束来切割物体，焊接金属，在硬质难熔材料上打孔，医学上用激光“刀”做切除肿瘤等外科手术
C．激光是很好的单色光，它产生的干涉现象最清晰，利用干涉现象可以精确测定物体的长度
D．激光的亮度高，可以用来照明
5．在演示双缝干涉的实验时,常用激光做光源,这主要是应用激光的( )
A．亮度高 B．平行性好 C．相干性好 D．波动性好
6．可以利用激光来切割各种物质，这是应用了激光的　　
A．平行性好的特性 B．相干性好的特性
C．亮度高的特征 D．单色性好的特性
7．下列说法正确的是（选项C、D中声源与观察者在同种介质中）（　　）
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉的结果
B．因为激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象
C．声源与观察者相互靠近时，声波波速不变，但观察者接受的声波频率大于声源发出的声波频率
D．声源与观察者相互靠近时，声波波速变大，故观察者接受的声波频率大于声源发出的声波频率
8．激光测距雷达是一种可以用来测距的装置，激光可以用来进行精确测距是由于激光（　　）
A．具有高度的相干性 B．平行度好 C．亮度高 D．单色性好
9．下列关于仪器原理的说法中正确的是（　　）
A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应
B．乙图中，激光切割金属利用了激光相干性好的特点
C．丙图中，观看立体电影时，需配戴特制眼镜利用了光的衍射现象
D．丁图中，纤维内窥镜利用光导纤维进行光线与图像的传导应用了光的干涉现象
10．关于激光，下列说法中正确的是（　　）
A．利用激光的相干性，可以用在雷达上进行精确的测距
B．激光相干性好，任何两束激光都能发生干涉
C．激光是人工制造的，不是偏振光
D．利用激光亮度高，可在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜
11．关于激光的应用，下列说法正确的是（　　）
A．观看电影的眼镜是利用了光的衍射原理
B．利用激光是相干光，可以用在雷达上进行精确的测距
C．由于激光平行度好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息
D．利用激光亮度高，可以用在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜
12．激光可以用来进行精确的测距，激光测距雷达就是一种可以用来测距的装置，它是利用了激光的什么特点（　　）
A．激光具有高度的相干性 B．激光的平行度非常好
C．激光的亮度高 D．激光的单色性好
13．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
14．下列现象中属于光的衍射现象的是（　　）
A． B．
C． D．
15．2020年5月27日，珠峰高程测量登山队成功登顶世界第一高峰珠穆朗玛峰。他们将在峰顶竖立觇标，安装 GNSS天线，开展各项峰顶测量工作。本次珠峰高程测量将采用多种方法进行，其中一种重要的方法是重力测量，需要测定珠峰区域不同位置的重力加速度。
利用原子物质波干涉进行高精度重力加速度测量是当今众多测量手段的佼佼者，实验前先采用激光制冷手段制备一团冷原子（热运动速率极小），然后让冷原子在真空系统中自由下落，同时设法对冷原子的物质波进行干涉，通过对干涉条纹信息的分析和推演，可以获得精确的重力加速度数值，一般而言，冷原子物质波的波长越长，测量的精度越高。
重力加速度的数值越精确，其实用价值越大，比如质量的自然基准确定，就需要数值精确的重力加速度值，“国际千克原器”标准已于 2019年5月20 日起被废止，质量基准（1千克）改用普朗克常数重新定义。应用“机械功率和电功率相等”的思想设计出的瓦特天平可以获得关于质量的更准确地数值。结合上述信息和所学习的知识，下列说法正确的是：
A．珠穆朗玛峰顶重力加速度的数值应该大于珠峰山脚处的重力加速度值
B．激光制冷的目的是减小原子团的动量，使其物质波长变短
C．由于“国际千克原器”标准被废弃，国际基本单位制中的质量单位不再是“千克”
D．应用瓦特天平测定质量的基本原理公式可能是
二、填空题
16．下列选项与多普勒效应有关的是（ ）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
17．激光产生于________.
18．全息照相
（1）与普通照相技术的比较
普通照相技术所记录的只是光波的______信息，而全息照相技术还记录了光波的______信息；
（2）原理：全息照片的拍摄利用了光的______原理。
19．列举激光的两个特性：（1）____________；
（2）__________________。
举出激光的两种用途：
（1）________________；
（2）___________________。
三、解答题
20．简述全息照相的原理，说明全息照片与普通照片的不同。
21．某种激光雷达测距软件可以同时显示两列波形，当激光器发射激光时，在电脑液晶显示器上显示一个正的波形，而接收器接收到反射回来的光波时又会显示一个负的波形.某次实际测量时显示器上显示的图像如图所示，已知激光器每秒钟发射激光脉冲数为个，被测物与测量者之间的距离小于，则由图可求出被测物与测量者之间的距离为多少。
22．一张光盘可以记录几亿个字节，其信息量相当于几千本十多万字的书，其中一个重要的原因就是光盘上记录信息的轨道可以做得很密，的宽度至少可以容纳650条轨道。这是应用了激光的什么特性？
23．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W。
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每1 cm2吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是50 mm2，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
24．全息照相中的像与海市蜃楼中的像有什么异同？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．全息照相利用了激光相干性好的特性，故A错误；
BD．激光测距雷达和用激光读取DVD光盘上的信息利用了激光平行度好的特点，故B正确，D错误；
C．用激光束来切割或焊接很硬的材料利用了激光亮度高的特点，故C错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．激光是一种波，衍射是波的特有现象，故A错误；
B．斜放在装有水的玻璃杯里的吸管看起来像折断了一样，这是光在从水进入空气时发生了折射，故B正确；
C．立体电影原理是利用了光的偏振原理，眼镜镜片表面涂上的增透膜是利用了光的干涉原理，故C错误；
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由于肥皂膜内外光线发生干涉形成的，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】
A、实物粒子只具有粒子性，也具有波动性，只不过不明显，故选项A错误；
B、卢瑟福通过α粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型，故选项B正确；
C、光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量具有不确定性，故选项C错误；
D、在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量较集中，故选项D错误；
【点睛】
实物粒子只具有粒子性，也具有波动性，卢瑟福通过α粒子散射实验现象，提出了原子的核式结构模型，光波是概率波．
4．D
【详解】
A．在做双缝干涉实验时，一般要在双缝前加一个单缝，目的是产生两列频率相同的相干光，从而在屏上观察到双缝干涉现象，而激光的相干性好，故可以用激光光源直接照射双缝做干涉实验，故A正确，不符合题意；
BD．激光具有平行度好，亮度高等特点，医学上用激光“刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高且能量高的特点，但不能用来照明，故B正确，不符合题意；D错误，符合题意；
C．激光是很好的单色光，它产生的干涉现象最清晰；利用干涉现象可以精确测定物体的长度，故C正确，不符合题意。
故选D。
5．C
【详解】
在做双缝干涉实验时，常用激光光源，这主要是应用激光的相干性好以及单色性好．容易发生干涉现象，故C正确，ABD错误．故选C．
【点睛】激光具有普通光所不具有的特点，可概括为三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）．
6．C
【详解】
激光具有方向性好，能量高的特点，利用激光来切割各种物质，这是应用了激光的亮度高、能量高的特征，所以选项C正确．
故选C.
【点睛】
该题考查激光的特点与应用，牢记：激光相干性好，平行度好、亮度高等特点，激光在生产与生活中有很多应用是关键．
7．C
【详解】
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射产生的色散现象，不是干涉的结果，选项A错误；
B．激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能够发生衍射现象，故B错误；
CD．根据多普勒效应可知，声源与观察者相互靠近时，声波波速不变，但观察者接受的声波频率大于声源发出的声波频率，选项C正确，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
激光测距雷达能够利用激光测量很远距离的目标是因为激光平行度好，传播很远的距离后仍能保持一定的强度；
故选B。
9．A
【详解】
A．甲图中，雷达测速利用了多普勒效应，故A正确；
B．乙图中，激光切割金属利用了激光亮度高、能量大的特点，故B错误；
C．丙图中，观看立体电影时，需配戴的特制眼镜利用了光的偏振现象，故C错误；
D．丁图中，光导纤维传递信息利用了光的全反射现象，故D错误。
故选D。
10．D
【详解】
A．利用激光平行度好，可以用在雷达上进行精确的测距，故A错误；
B．激光相干性好，只有频率相同的两束激光才会发生干涉，故B错误；
C．激光是人造光，也是偏振光，故C错误；
D．利用激光光强度大、能量集中，可以用在医学上做光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．观看电影的眼镜是利用了透振方向互相垂直的偏振片，A错误；
B．利用激光平行度好，可以用在雷达上进行精确的测距，B错误；
C．利用激光相干性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息，C错误；
D．利用激光强度大、能量集中，可以用在医学上作光刀切除肿瘤，或“焊接”剥落的视网膜，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
“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，故选B。
13．D
【详解】
A．激光是电磁波中的一种，是一种横波，A项错误；
B．频率相同的激光在不同介质中的波长是不同的，B项错误；
C．能产生干涉的条件是两列光的频率要相同，C项错误；
D．测定距离就是利用激光的平行度高的特性，D项正确。
故选D。
14．B
【详解】
A．A图为全反射的应用，所以A错误；
B．B图为光的衍射现象，所以B正确；
C．C图为光的折射现象，所以C错误；
D．D图为光的干涉现象，所以D错误；
故选B。
15．D
【详解】
A. 重力加速度的表达式为
由此可知，珠穆朗玛峰顶重力加速度的数值应该小于珠峰山脚处的重力加速度值，故A错误；
B. 激光制冷的目的是利用大量光子阻碍原子运动使其减速，从而降低了物体的温度，故B错误；
C. “国际千克原器”标准被废弃，改用普朗克常数重新定义，是为了质量基准（1千克）更精确，故C错误；
D. 应用“机械功率和电功率相等”的思想设计出的瓦特天平，满足
所以，获得关于质量的更准确地数值为
故D正确。
故选D。
16．BDE
【详解】
A．激光测距利用了激光的平行性好，激光的直线传播，A错误；
C．选项C利用了超声波的方向性好，C错误；
BDE．多普勒效应是指波源或观察者之间发生相对移动（远离或者靠近），使它们之间的距离发生变化，使观察者接收到波的频率发生了变化，根据多普勒效应的定义可判断选项BDE正确。
故选BDE。
17．从原子中发出的
【详解】
[1]激光的基本原理是：自发辐射与受激辐射自发辐射是在没有任何外界作用下，激发态原子自发地从高能级向低能级跃迁，同时辐射出一光子．
【点睛】
激光是原子受激辐射产生的，激光具有强度大、方向性好、单色性好、相干性好等特点．
18． 强弱 相位 干涉
【详解】
（1）[1][2]普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的相位信息。
（2）[3]全息照片的拍摄利用了光的干涉原理。
19． 极好的方向性 极好的单色性 激光测距 激光通讯
略
20．见解析
【详解】
全息照片与普通照片的不同点为
1．观察全息照片的图像时，看到的三维立体图像和原来的物体几乎一模一样。
2．如果发现一个物体某部分被遮挡了，只要改变一下角度，就能观察到被遮挡的部分。
3．如果一张全息照片的大部分被损坏或丢失，只留下一小部分，从这一小部分照片仍可再现原物的全貌。
4．可以在同一张底片上记录多张图像，再现时可以在不同的角度上分别观察到两个不同物体的像而不互相干扰，假如将一个人奔跑的不同姿势依次记录在一张全息底片上，你只要晃动头部，就可以看到一个正在跑动的人。
21．
【详解】
发射相邻两个激光脉冲的时间间隔为
由题图可看出从发射激光到接收到反射脉冲所需的时间为
则被测物与测量者之间的距离为
由于，所以n只能取0，可得
22．激光平行度好的特点
【详解】
激光的一个特点是平行度非常好，由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点，让这一点照射到计算机的光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像，由于会聚点很小，所以光盘记录信息的密度很高，1mm的宽度至少可以容纳650条轨道。
23．(1)3.0×10－3 m　(2)300个
【详解】
(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需要的时间，所以一个光脉冲的长度为
L=c t=3.0×l08×l.0×10-11m=3.0×10-3m
(2)一个光脉冲所具有的能量为
E=P t=1.0×l010×l.0×10-11J
消除面积为50mm2的色斑需要的光脉冲数是
=300（个）
24．全息照相中的像是利用光的干涉原理形成的实像，而海市蜃楼中的像是全反射现象形成的虚像。
【详解】
全息照相中的像是利用光的干涉原理形成的实像，而海市蜃楼中的像是全反射现象形成的虚像。
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