振动与波光学热学原子物理

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1、振动与波、光学、热学、原子物理典型考题本专项中的四部分内容在高考中一般都会以选择题浮现，只是往往难度较低，题型相对单调，复习备考时应重基本，重在近年考题中总结命题的规律1类比是一种有效的学习措施，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处某同窗对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不对的的是高考北京理综卷()A机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也合用B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波【解析】波长、波速、频率的关系对任何波都是成

2、立的，对电磁波固然成立，故A对的干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B对的机械波是机械振动在介质中传播形成的，因此机械波的传播需要介质；电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远地传播形成的，因此电磁波的传播不需要介质，故C对的机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波可以发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的， D错误故对的答案应为D答案D2科学家发目前月球上具有丰富的(氦3)它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反映的方程式为2有关聚变，下列表述对的的是高考广东物理卷()A聚变反映不会释放能量B聚变反映产生了新的原子核C聚变反映没有质

3、量亏损D目前核电站都采用聚变反映发电源：高考%资源网 KS%5U 【解析】聚变反映时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，会放出大量的能量但目前核电站都采用铀核的裂变反映因此B对的答案B【点评】同质量的核燃料聚变反映放出的能量远远超过裂变反映，并且聚变反映的产物往往无放射性但由于聚变反映需要几百万摄氏度以上的高温以及难以控制反映速度，故目前还没能用于发电3密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)高考重庆理综卷()A内能增大，放出热量B内能减小，吸取热量C内能增大，对外界做功D内能减小，外界对其做功【解析】不计分子势能，空气的内能由温度决定，内能随温

4、度减少而减小，A、C均错误；薄塑料瓶因降温而变扁，此时瓶内空气的体积减小，外界压缩空气做功，D对的；空气的内能减小、外界对空气做功，根据热力学第一定律可知空气向外界放热，B错误答案D【点评】本类题型在高考对热学的考察中最常用4氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2 的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则高考四川理综卷()A氢原子从高能级向低能级跃迁时也许会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时，a光较b光的速度小D氢原子在n2的能级时可吸取任意频率的光而发生电离【解析】射线的产生机理是原子核受激发，是

5、原子核变化才产生的，A错误；根据跃迁规律可知高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级差，从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出的光子能量不不小于a光子的能量，不也许为紫外线，B错误；根据跃迁规律可知从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射光子的能量不小于从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量不小于b的，又根据光子能量Eh可得a光子的频率不小于b的，则a的折射率不小于b的，又v可得在水中传播时，a光较b光的速度小，C对的；欲使在n2的能级处的氢原子发生电离，则吸取的能量一定不不不小于 3.4 eV，D错误答案C5一列简谐横波在某一时刻的波形图如图甲所示，图中P、Q两

6、质点的横坐标分别为x1.5 m和x4.5 mP点的振动图象如图乙所示在下列四幅图中，Q点的振动图象也许是高考全国理综卷()【解析】本题考察波的传播该波的波长为4 m，P、Q两质点间的距离为3 m若波沿x轴正方向传播，当P在平衡位置向上振动时，Q点此时应处在波峰，B对的；若波沿x轴负方向传播，P点处在向上振动时，Q点应处在波谷，C对的答案BC【点评】高考对波的图象考察时规定较高，难度大，需要精确作图以协助分析各点的振动状况6在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点正好与桌面接触，圆锥的轴(图甲中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图甲所示有一半径为r的圆柱形的平行光束垂直入射到圆锥的底面上，

7、光束的中心轴与圆锥的轴重叠已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为高考全国理综卷()甲ArB1.5rC2rD2.5r【解析】光从玻璃射向空气的临界角arcsin arcsin ，而入射角i，将发生全反射，光路图如图乙所示由几何关系得OBrtan 60cot 30r2r乙 答案C能力演习源：高考%资源网 KS%5U 一、选择题(104分)1目前，在居室装修中常常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同限度地具有放射性元素下列有关放射性知识的说法中，对的的是()A衰变成 要通过6次衰变和8次衰变B氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则通过3.8天后就一定只剩余2个氡原子核C

8、放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D射线与射线同样是电磁波，但穿透本领远比射线弱【解析】由质量数守恒和电荷数守恒可知A对的；放射性同位素存在半衰期是一种记录规律，对于大量的原子核才成立，4个氡原子核通过3.8天后也许剩4个，也也许剩3个，还也许剩2个或1个都不剩，B错误；衰变的方程为：，C对的；射线是高速电子，不是电磁波，D错误答案AC2一列简谐横波沿x轴所在直线传播，图示为某时刻的波形图，其中A处到O的距离为0.5 m，此时A处的质点沿y轴负方向运动，再经0.02 s第一次达到波谷，则()A这列波的波长为1 mB这列波的频率为100 HzC这列波的波速为25

9、m/sD这列波的传播方向沿x轴负方向【解析】由A点正沿y轴负方向振动可知波向x轴的负方向传播，D对的又由题意及图象可知1 m，T0.08 s，故f12.5 Hz，v12.5 m/s答案AD3地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热互换忽视不计已知大气压强随高度增长而减少，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)高考重庆理综卷()A体积减小，温度减少B体积减小，温度不变C体积增大，温度减少D体积增大，温度不变【解析】本题考察气体的有关知识，属于中档难度题目随着空气团的上升，大气压强也随着减小，那么空气团的体积会增大，空气团对外做功，其内能会减小，由于不计分子势能，因此内能由其温度决定，

10、则其温度会减少因此空气团的体积增大、温度减少、压强减小答案C4“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一种核外电子，使其内部的一种质子变成中子，并放出一种中微子，从而变成一种新核(称为子核)的过程中微子的质量远不不小于质子的质量，且不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的若一种静止的原子核发生“轨道电子俘获”，衰变成子核并放出中微子，则下列说法对的的是()A母核的质量数等于子核的质量数B母核的电荷数不小于子核的电荷数C子核的动量与中微子的动量相似D子核的动能不小于中微子的动能【解析】这一核反映中粒子的质量数不变，电荷数减少一种，

11、选项A、B对的；子核与中微子的动量大小相等、方向相反，选项C错误；又由Ek，故子核的动能远不不小于中微子的动能，选项D错误答案AB5用如图所示的实验装置观测光的薄膜干涉现象图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观测到的现象是高考上海物理卷()A当金属线圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30B当金属线圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90C当金属线圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30D干涉条纹保持不变【解析】金属线圈的转动，变化不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，干涉条纹与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍

12、然是水平的干涉条纹，故D对的答案D6在应用电磁波的特性时，下列符合实际的是()A医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒B医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒C人造卫星对地球拍摄时运用紫外线照相有较好的辨别率D人造气象卫星对地球拍摄时运用红外线照相是运用红外线透射率高和热效应强【解析】紫外线的化学效应明显，还具有生理作用，故常用来对病房和手术室进行消毒；而X射线的穿透力强，生理作用、化学效应并不明显，不能用于手术室消毒，常用以透视，故B对的，A错误由于任何物质都会发出红外线，且发射的波长与温度有关，红外线的波长长，透过云雾和微尘能力强，故常用于拍摄气象云图而地球周边传播的紫外线很少，无法用紫外

13、线感光来拍摄地球的状况答案BD7如图所示，已知用光子能量为2.82 eV 的紫色光照射光电管中的金属涂层时，电流表的指针发生了偏转若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，电流表的示数正好减小到0，电压表的示数为1 V，则该金属涂层的逸出功约为() A2.91019 JB4.51019 JC2.91026 JD4.51026 J【解析】由电场力做功的公式可知，当光电子的最大初动能EkeU0时，光电流为零，故知Ek1.61019 J，因此WhEk2.91019 J答案A8下列有关分子运动和热现象的说法中，对的的是()A气体如果失去了容器的约束就会散开，这是由于气体分子存在斥力的缘故B1

14、00 的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增长C对于一定量的气体(分子间的作用力不计)，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热D如果气体分子总数不变，气体温度升高，则压强必然增大【解析】气体分子之间的引力不小于斥力，但都小到可忽视不计，气体失去了容器的约束时会散开是由于气体分子热运动的缘故，故A错误；100的水变成100的水蒸气的过程吸取热量，内能增长，但分子平均动能并没有增长，阐明分子势能增长了，故B对的；气体的体积增大，分子密度变小，而压强保持不变，阐明分子的平均动能增大，内能增大了，由UWQ，W0，得QU|W|，故C对的；气体的温度升高，分子的平均动能增大，若体积膨胀较大，分

15、子密度变小，气体压强也也许减小或不变，D错误答案BC9一列简谐横波沿x轴正方向传播，其振幅为2 cm已知在t0时刻相距30 m的a、b两质点的位移都是 1 cm，但运动方向相反，其中a质点沿y轴负方向运动，如图所示则()Aa、b两质点的平衡位置间的距离为半波长的奇数倍Bt0时刻a、b两质点的加速度相似Ca质点的速度最大时，b质点的速度为零D当b质点的位移为2 cm时，a质点的位移为负【解析】a、b两质点的间距也许不不小于半个波长，或为nx，A错误；t0时刻a、b两质点的位移相似，故加速度相似，B对的；在a由此刻达到平衡位置的时间内，a的平均速率不小于b的平均速率，故这一时间内b还没有达到波峰，

16、当b达到波峰时a已处在x轴的下方，故C错误、D对的答案BD10图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象则从该时刻起()A通过0.35 s后，质点Q距平衡位置的距离不不小于质点P距平衡位置的距离B通过0.25 s后，质点Q的加速度不小于质点P的加速度C通过0.15 s后，波沿x轴的正方向传播了3 mD通过0.1 s后，质点Q的运动方向沿y轴的正方向【解析】图乙描述的是图甲中P点的振动图象由图乙不难看出P点的振动周期为0.2 s，零时刻质点P处在平衡位置且将沿y轴负方向振动因此，图甲的波动图象将沿x轴的正方向传播，Q点在该时刻将沿y轴正方向振动，由于在同一列波

17、中各个质点的振动周期相似，通过0.35 s(即 T)后，Q点将处在x轴下方某处但不是位于波谷位置，而P点将处在波峰位置，则选项A对的；通过0.25 s(即 T)后，Q点将处在x轴上方某处但不是位于波峰位置，而P点将处在波谷位置，则该时刻Q点的加速度不不小于P点的加速度，故选项B错误；由v可知波速为 20 m/s，通过0.15 s(即 T)后，波沿x轴的正方向传播了3 m，则选项C对的；通过0.1 s (即 T)后，Q点的运动方向沿y轴的负方向，故选项D错误答案AC二、非选择题(共60分)11(6分)有两位同窗运用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里运用先进的DIS系统较精确地探究了

18、“单摆的周期T与摆长L的关系”，她们通过校园网互换实验数据，并由计算机绘制了T2L图象，如图甲所示去北大的同窗所测实验成果相应的图线是_(填“A”或“B”)此外，在南大做探究的同窗还运用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙所示)，由图可知，两单摆的摆长之比_【解析】由T2，可得g由于g北g南，故北大实验成果相应图线B又由图乙可知()2答案B(3分)(3分)12(9分)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已经准备的器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸要完毕本实验，还欠缺的器材有_已知油酸酒精溶液中油酸的体积比浓度为0.05%,1 mL这样的溶液合80滴现将1滴该溶液滴

19、在水面上，这滴溶液中纯油酸的体积是_m3 用彩笔描绘出油膜轮廓线后，印在坐标纸上，如图所示已知坐标纸每一小格的边长为1 cm，则油膜的面积为_m2 根据上面的数据，估算油酸分子的直径是_m(成果保存一位有效数字)答案量筒、痱子粉(2分)6.251012(2分)1.25102(2分)51010(3分)13(10分)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，准备了下列仪器：A白炽灯B双窄缝片C单窄缝片D滤光片E毛玻璃光屏(1)把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是_(填字母)(2)在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，其中亮纹a、c的位置运用测量头上的分划板拟定，如图

20、所示其中表达a纹位置(如图甲所示)的手轮读数为_mm，表达c纹位置(如图乙所示)的手轮读数为_mm (3)已知双缝间的距离为0.18 mm，双缝与屏的距离为500 mm，则单色光的波长为_m答案(1)ADCBE(4分)(2)1.790(2分)4.940(2分)(3)0.567(2分)14(11分)运用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率实验措施如下：在白纸上作始终线MN，并作出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖(底面的圆心为O)放在白纸上，它的直径与直线MN重叠，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，如图甲所示， 然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针， 可以拟定光线P1P2通过玻璃砖后的光

21、路，从而求出玻璃的折射率实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，尚有量角器等甲(1)某学生用上述措施测量玻璃的折射率，在她画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，无论从何处观测，都无法透过玻璃砖同步看到P1、P2的像，因素是_，她应采用的措施是_(2)为了拟定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，至少应插_枚大头针(3)请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的也许位置(用“”表达)，并作出光路图为了计算折射率，应当测量的量有：_(在光路图上标出)，计算折射率的公式是_答案(1)光线P1P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后达到圆弧面上

22、的入射角不小于临界角，发生全反射现象，光不能从圆弧面折射出来(2分)向上移动半圆柱形玻璃砖，使达到圆弧面上的光线的入射角不不小于临界角(2分)(2) 1(2分)(3)光路图如图乙所示(2分) 源：高考%资源网 KS%5U 乙入射角i和折射角r(2分)n(1分)15(12分)与其她能源相比，核能具有能量密度大、地区适应性强的优势在核电站中，核反映堆释放的核能被转化为电能核反映堆的工作原理是运用中子轰击重核发生裂变反映，释放出大量核能(1)核反映方程式 aX是反映堆中发生的许多核反映中的一种，X为待求粒子，a为X的个数则X为_，a_以mU、mBa、mKr分别表达、的质量，mn、mp分别表达中子、质

23、子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反映过程中放出的核能E_(2)有一座发电功率P1.00106 kW的核电站，核能转化为电能的效率40%假定反映堆中发生的裂变反映全是本题(1)中的核反映，已知每次核反映过程放出的核能E2.781011 J，的质量MU3901027 kg求每年(1年3.15107 s)消耗的的质量【解析】(1)根据核电荷数守恒和质量数守恒定律可判断：X为中子()，且a3(2分)据爱因斯坦的质能方程Emc2可得：EmU(mBamKr2mn)c2(4分)(2)由题意知：P1.00106 kWt3.15107 s由于WPt(1分)W总(1分)故核反映次数n(1分)每年消耗

24、 的质量为：M总nMUMU1104.77 kg(3分)答案(1)中子()3mU(mBamKr2mn)c2(2)1104.77 kg16(12分)太阳帆飞船是运用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，由于太阳光具有持续不断、方向固定等特点，借助太阳帆为动力的航天器不必携带任何燃料在太阳光光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增长，并最后飞抵距地球非常遥远的天体既有一艘质量为663 kg的太阳帆飞船在太空中运营，其帆面与太阳光垂直设帆能100%地反射太阳光，帆的面积为66300 m2，且单位面积上每秒接受到的太阳辐射能量E01.35103 J，已知太阳辐射的光子的波长绝大多数集中在波长为2107 m1105 m波段，计算时可取其平均波长1.0107 m，且不计太阳光反射时频率的变化已知普朗克常量h6.631034 Js(1)每秒钟射到帆面的光子数为多少？(2)由于光子作用，飞船得到的加速度为多少？【解析】每秒钟光照射到帆面上的能量EE0S(2分)光子的平均能量h(2分)故每秒射到帆面上的光子数：N4.51025(2分)(2)每个光子的动量p(2分)对光被反弹的过程运用动量定理有：Ft2Ntp(2分)又由牛顿第二定律：a 9104 m/s2(2分)答案(1)4.51025个(2)9104 m/s2