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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光当堂达标检测题
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光当堂达标检测题，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
(时间25分钟 满分60分)
一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)
1．关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( B )
A．自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B．偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．晚上月光是自然光
解析：光源发出的光，沿着各个方向振动的光的强度都相同的光，叫作自然光。沿某个特定方向振动的光叫作偏振光，故A错，B对；偏振光不能通过偏振片还原为自然光，C错；月光是偏振光，D错。
2．如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q。现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90°度，下列说法正确的是( D )
A．MN间为偏振光
B．PQ间为自然光
C．PQ间的光线亮度逐渐变暗
D．光屏N上的亮线逐渐变暗
解析：MP间为自然光，PN间为偏振光，故A、B错；PQ间亮度不变，光屏上亮度逐渐变暗，故C错，D正确。
3．小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化，下列说法能够解释这一现象的是( B )
A．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用
B．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用
C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用
D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用
解析：发现反射光强弱变化，说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，透过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。
4．(多选)奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。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，就能确定被测样品中的含糖量。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( AD )
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．到达O处光的强度会明显增强
D．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的最小角度等于α
解析：自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转了一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，A正确，B、C错误；若将B转动一个最小角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它转过的角度等于α，D正确。
5．(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是( ACD )
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
解析：激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B错误，C正确。
6．(多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和折射光束2。现保持入射光不变，将玻璃柱体绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和折射光束2恰
好垂直，在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是( AD )
A．反射光束1消失
B．折射光束2消失
C．反射光束1和折射光束2都消失
D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°，折射光束2消失
解析：当反射光束1和折射光束2恰好垂直时，反射光束1和折射光束2都是偏振光，且偏振方向垂直，反射光振动方向垂直纸面，折射光振动方向在纸面内，当加上偏振片P，其透振方向在纸面内，即没有反射光束1，当偏振片P以入射光线为轴旋转90°，折射光束2消失，故A、D正确。
二、非选择题(共24分)
7．(10分)如图所示为玻璃厚度检测仪的原理简图，其原理是：固定一束激光AO以不变的入射角θ1照到MN表面，折射后从PQ表面射出，折射光线最后照到光电管C上，光电管将光信号转变为电信号，依据激光束在C上移动的距离，可以确定玻璃厚度的变化。设θ1＝45°，玻璃对该光的折射率为eq \r(2)，C上的光斑向左移动了Δs，则可确定玻璃的厚度比原来变_厚__(选填“厚”或“薄”)了 eq \f(3＋\r(3),2)Δs 。
解析：如图所示，由折射定律可知，n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，且射出玻璃的光线和进入玻璃的光线是平行的，当玻璃变厚时(图中虚线所示)，光斑向左移动；设玻璃增加厚度为h，由图知htan θ1－htan θ2＝Δs，得到h＝eq \f(3＋\r(3),2)Δs。
8．(14分)一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010W，求：
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
答案：(1)3.0×10－3 m (2)300个
解析：(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3 m。
(2)面积为1 cm2色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失。而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1 J，
消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为n＝eq \f(ES1,SΔE)＝eq \f(60×50,100×0.1)＝300(个)。
能力提升练
(时间15分钟 满分40分)
一、选择题(本题共3小题，每小题9分，共27分)
1．(多选)小明同学在假期旅游期间学习摄影，他发现照相机镜头呈现淡紫色。如图所示是他拍摄的两张照片：甲图的湖泊远景照中，能看到远处拱桥的清晰倒影，看不到水面下的景物；乙图的湖水近景照中，能清楚看到鱼、石头等水下景物，则( AD )
A．镜头呈现淡紫色是镜头表面所镀膜使光发生干涉的结果
B．甲图拱桥倒影非常清晰是因为来自拱桥的光在水面发生了全反射
C．乙图水下景物的光射到水面时因入射角较小致反射光强而折射光弱
D．拍摄乙图时若安装透振方向与水面反射光偏振方向垂直的偏振片将更清晰
解析：照相机镜头镀了多层的增透膜，增强了可见光的透过性，由于高频的蓝光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此镜头呈现淡紫色，故A正确；甲图中的倒影是因为来自拱桥的光通过水面反射进入镜头而引起的，而全反射在光线由光密介质射入光疏介质才会发生，故B错误；当光从光密介质入射到光疏介质时，只有当入射角增大才会使反射光增强而折射光减弱，故C错误；拍摄乙图时，来自水下鱼的光通过水面的折射再进入镜头，为了使照片更清晰，可以利用偏振片来减少在水面发生反射而进入镜头的光，故D正确。
2．如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R的阻值随光照强度的增强而减小，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为( B )
A．电流表的示数变大，电压表的示数变小
B．电流表的示数变大，电压表的示数变大
C．电流表的示数变小，电压表的示数变大
D．电流表的示数变小，电压表的示数变小
解析：当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，照射到光敏电阻上的光的亮度从亮到暗，因此导致光敏电阻的阻值从小到大，则电路中总电阻增大，那么总电流减小，路端电压则增大，因此电压表示数变大，而R1两端的电压变小，所以R2两端的电压增大，故电流表示数变大，故B正确。
3．(多选)如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( AC )
A．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大
解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小。
二、非选择题(共13分)
4．(13分)如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P。
(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透射光方向垂直。
答案：(1)能。到达S1、S2的光是从同一偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱。
(2)不能。由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象。
(时间25分钟 满分60分)
一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)
1．关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( B )
A．自然光包含着垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同
B．偏振光是在垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光
C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光
D．晚上月光是自然光
解析：光源发出的光，沿着各个方向振动的光的强度都相同的光，叫作自然光。沿某个特定方向振动的光叫作偏振光，故A错，B对；偏振光不能通过偏振片还原为自然光，C错；月光是偏振光，D错。
2．如图所示，两光屏间放有两个透振方向相互平行的偏振片，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到偏振片P上，再通过偏振片Q。现以光的传播方向为轴使偏振片P由图示位置旋转90°度，下列说法正确的是( D )
A．MN间为偏振光
B．PQ间为自然光
C．PQ间的光线亮度逐渐变暗
D．光屏N上的亮线逐渐变暗
解析：MP间为自然光，PN间为偏振光，故A、B错；PQ间亮度不变，光屏上亮度逐渐变暗，故C错，D正确。
3．小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化，下列说法能够解释这一现象的是( B )
A．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用
B．阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用
C．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用
D．阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用
解析：发现反射光强弱变化，说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的方向与光的偏振方向垂直时，透过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。
4．(多选)奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。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，就能确定被测样品中的含糖量。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( AD )
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．到达O处光的强度会明显增强
D．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的最小角度等于α
解析：自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转了一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，A正确，B、C错误；若将B转动一个最小角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它转过的角度等于α，D正确。
5．(多选)关于激光与自然光，下列说法正确的是( ACD )
A．激光的频率单一，而自然光是含有各种频率的光，所以激光的相干性好
B．自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的
C．激光和自然光都具有相同的本质，它们都是由原子的跃迁产生的
D．相干性好是激光与普通光的根本区别
解析：激光的频率单一，相干性很好，自然光中含有各种频率的光，故A、D正确；激光和自然光都是由原子的跃迁产生的，故B错误，C正确。
6．(多选)如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和折射光束2。现保持入射光不变，将玻璃柱体绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和折射光束2恰
好垂直，在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内，这时看到的现象是( AD )
A．反射光束1消失
B．折射光束2消失
C．反射光束1和折射光束2都消失
D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°，折射光束2消失
解析：当反射光束1和折射光束2恰好垂直时，反射光束1和折射光束2都是偏振光，且偏振方向垂直，反射光振动方向垂直纸面，折射光振动方向在纸面内，当加上偏振片P，其透振方向在纸面内，即没有反射光束1，当偏振片P以入射光线为轴旋转90°，折射光束2消失，故A、D正确。
二、非选择题(共24分)
7．(10分)如图所示为玻璃厚度检测仪的原理简图，其原理是：固定一束激光AO以不变的入射角θ1照到MN表面，折射后从PQ表面射出，折射光线最后照到光电管C上，光电管将光信号转变为电信号，依据激光束在C上移动的距离，可以确定玻璃厚度的变化。设θ1＝45°，玻璃对该光的折射率为eq \r(2)，C上的光斑向左移动了Δs，则可确定玻璃的厚度比原来变_厚__(选填“厚”或“薄”)了 eq \f(3＋\r(3),2)Δs 。
解析：如图所示，由折射定律可知，n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)，且射出玻璃的光线和进入玻璃的光线是平行的，当玻璃变厚时(图中虚线所示)，光斑向左移动；设玻璃增加厚度为h，由图知htan θ1－htan θ2＝Δs，得到h＝eq \f(3＋\r(3),2)Δs。
8．(14分)一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010W，求：
(1)每列光脉冲的长度是多少？
(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？
答案：(1)3.0×10－3 m (2)300个
解析：(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3 m。
(2)面积为1 cm2色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失。而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1 J，
消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为n＝eq \f(ES1,SΔE)＝eq \f(60×50,100×0.1)＝300(个)。
能力提升练
(时间15分钟 满分40分)
一、选择题(本题共3小题，每小题9分，共27分)
1．(多选)小明同学在假期旅游期间学习摄影，他发现照相机镜头呈现淡紫色。如图所示是他拍摄的两张照片：甲图的湖泊远景照中，能看到远处拱桥的清晰倒影，看不到水面下的景物；乙图的湖水近景照中，能清楚看到鱼、石头等水下景物，则( AD )
A．镜头呈现淡紫色是镜头表面所镀膜使光发生干涉的结果
B．甲图拱桥倒影非常清晰是因为来自拱桥的光在水面发生了全反射
C．乙图水下景物的光射到水面时因入射角较小致反射光强而折射光弱
D．拍摄乙图时若安装透振方向与水面反射光偏振方向垂直的偏振片将更清晰
解析：照相机镜头镀了多层的增透膜，增强了可见光的透过性，由于高频的蓝光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此镜头呈现淡紫色，故A正确；甲图中的倒影是因为来自拱桥的光通过水面反射进入镜头而引起的，而全反射在光线由光密介质射入光疏介质才会发生，故B错误；当光从光密介质入射到光疏介质时，只有当入射角增大才会使反射光增强而折射光减弱，故C错误；拍摄乙图时，来自水下鱼的光通过水面的折射再进入镜头，为了使照片更清晰，可以利用偏振片来减少在水面发生反射而进入镜头的光，故D正确。
2．如图所示，S为一点光源，P、Q是偏振片，R是一光敏电阻，R的阻值随光照强度的增强而减小，R1、R2是定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E，内阻为r。则当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，电流表和电压表的示数变化情况为( B )
A．电流表的示数变大，电压表的示数变小
B．电流表的示数变大，电压表的示数变大
C．电流表的示数变小，电压表的示数变大
D．电流表的示数变小，电压表的示数变小
解析：当偏振片Q由图示位置转动90°的过程中，照射到光敏电阻上的光的亮度从亮到暗，因此导致光敏电阻的阻值从小到大，则电路中总电阻增大，那么总电流减小，路端电压则增大，因此电压表示数变大，而R1两端的电压变小，所以R2两端的电压增大，故电流表示数变大，故B正确。
3．(多选)如图所示是一种利用温度敏感光纤测量物体温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的偏振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化。关于这种温度计的工作原理，正确的说法是( AC )
A．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
C．到达检偏器的光的偏振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的偏振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越大，表示温度变化越大
解析：温度变化越大，光纤的各个物理参量变化越大，光的偏振方向变化越大，光接收器接收的光强度会越小。
二、非选择题(共13分)
4．(13分)如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由。
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P。
(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透射光方向垂直。
答案：(1)能。到达S1、S2的光是从同一偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱。
(2)不能。由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象。
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