2011届高三物理二轮复习重点难点专练专题11 光学与原子物理专题

专题专题 1111 光学与原子物理专题光学与原子物理专题 复习目标复习目标 1 理解光的反射 折射 全反射及平面镜成像的规律 掌握折射定律及其计算以及全反射 现象 根据光的传播基本规律能够画出几何光路图 能够解释常见的光现象和了解与人类 生活很密切的光学器件的原理 2 要以对光的本性的认识的发展史为主线 把光的波动说 电磁说 粒子说等理论 把 光的干涉 衍射 光电效应等现象和应用串联起来 形成知识结构 在理解的基础上记忆 有关的实验现象 正确分析实验事件 条件和应用 重视对光的本性和几何光学知识相结 合的考查 3 掌握原子的核式结构理论 玻尔理论 质能方程及核反应方程 正确理解 深刻记忆有 关的概念 规律和现象并弄清它们的来龙去脉 做到明辨是非 重视对 粒子散射实验 玻尔假设模型 天然放射现象与三种射线半衰期等细节内容的考查 专题训练 专题训练 1 我国南宋时期的程大昌在其所著的 演繁露 中叙述道 凡风雨初霁 雨后初晴 或露之未 干 其余点缘于草木枝叶之末 日光入之 五色俱足 闪烁不定 是乃日 之光品著色于水 而非雨露有所五色也 这段文字记叙的是下列光的何种现象 A 反射B 色散C 干涉D 衍射 2 用平面镜来观察身后的一个物体 要能看到物体完整的像 则镜面的长度至少应为物 体高度的 A 1 2 倍B 1 4 倍 C 1 倍D 上述答案均不对 3 a b 两束平行单色光经玻璃三棱镜折射后沿如图方向射出 由 此可以判断 A 空气中 a 的波长大于 b 的波长 B 玻璃中 a 的速度等于 b 的速度 C 空气中 a 的频率高于 b 的频率 D 从玻璃射向空气 a 的临界角大于 b 的临界角 4 如图所示 一条光线从空气中垂直射到棱镜界面 BC 上 棱镜的折射 率为2 这条光线离开棱镜时与界面的夹角为 A 30 B 45 C 60 D 90 5 现有 1200 个氢原子被激发到量子数为 4 的能级上 若这些受激氢原子最后都回到基态 则在此过程中发出的光子总数是多少 假定处在量子数为 n 的激发态的氢原子跃迁到各较 低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 1 n 1 A 2200 B 2000 C 1200 D 2400 6 发出白光的细线光源 ab 长度为l0 竖直放置 上端 a 恰好在水面以下 如图 现考 虑线光源 ab 发出的靠近水面法线 图中的虚线 的细光束经水面折射后所成的像 由于水 对光有色散作用 若以l1表示红光成的像的长度 l2表示蓝光成的像的长度 则 A l1 l2l2 l0 C l2 l1 l0 D l2 l1 l0 7 元素 A 是 X 的同位素 它们分别进行如下衰变 A aB C X Y rZ 则 A B和Y是同位素 B B C和Z是同位素 C 上述诸元素的原子核中 Y 的质子数最多 D 上述诸元素中 B 排在元素周期表的最前列 8 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 相当与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 若所用的激光波长为 则该实验确定物体运动速度的表达式是 A v t x l B v tx l C v t xl D v x tl 9 如图所示的装置可以测量棱镜的折射率 ABC 表示待测直角棱镜的横截面 棱镜的另外两个锐角也是已知的 紧贴直角边 AC 是一块平面镜 一光线 SO 射 到棱镜的 AB 面上 适当调整 SO 的方向 使从 AB 面射出的光线与 SO 重合 在 这种情况下仅需要测出 就可以算出棱镜的折射率 写出计算射率的表达式 n 式中表示量的符号的意义是 10 虹霓是由空中的小水滴对日光的折射 色散 全反射的综合效应所形成的 通常可以 看到两道弓形彩带 里面一道叫虹 比较明亮 外面一道叫霓 较为暗淡 如图 a 所示 1 虹是阳光在水滴内经二次折射 一次全反射形成的 如图 b 所示从内到外色序的 排列是 2 霓是阳光在水滴内经二次折射 二次全反射形成的 如图 c 所示 从内到外色序的排列是 11 右图给出氢原子最低的四个能级 氢原子在这些能级之间跃迁 所辐射的光子的频率最多有 种 其中最小的频率等于 赫 保留两个数字 12 某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图甲所示 激光器发出的一束直径很小 的红色激光进入一个一端装有双缝 另一端装有感光片的遮光筒 感光片的位置上出现一 排等距的亮点 乙图中的黑点代表亮点的中心位置 1 这个现象说明激光具有 性 2 通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长 据资料介绍 如果双缝的缝间距为a 双缝到感光片的距离为L 感光片上相邻两光点间的距离为b 则光的波长 ab L 该同学测得L 1 0000m 缝间距a 0 220mm 用带10分度游标的卡尺测感光片上的距 离时 尺与点的中心位置如乙图所示 乙图中第 1 到第 4 个光点的距离是 mm 实验中激光的波长 m 保留两位有效数字 3 如果实验时将红激光换成蓝激光 屏上相邻两光点间的距离将 13 如图所示 透明介质球球心位于 O 半径为 R 光线 DC 平行于直 径 AOB 射到介质的 C 点 DC 与 AB 的距离 H 3R 2 若 DC 光线进入 介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时 从球内折射出的光线 与入射光线平行 作出光路图 并算出介质的折射率 0510 051015mm 乙 感光片 遮光筒 双缝 激光器 甲 14 如图所示 一不透明的圆柱形容器内装满折射率 n 2的透明液体 容器底部正中 央 O 点处有一点光源 S 平面镜 MN 与底面成 45 角放置 若容器 高为 2dm 底边半径为 1 3 dm OM 1dm 在容器中央正上 方 1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺 求光源 S 发出的光线经 平面镜反射后 照射到刻度尺的长度 不考虑容器侧壁和液面的 反射 15 一种用于激光治疗的氦分子激光器 输出 337 1nm 波长的激光 激光脉冲的时间约为 10 9s 输出脉冲时的功率为 106W 每秒输出的脉冲个数是 100 个 1 这种激光的频率是多少 属于电磁波谱中的哪个波段 2 这种激光器的平均输出功率是多少 16 1905 年爱因斯坦提出了著名的质能关系式 E mc2 其中 E 是能量 单位为焦耳 J m 是质量 单位是千克 kg c 为光速 单位是米 秒 m s 质能关系式说明了质量与能 量的对应关系 当质量发生变化时 能量也将发生变化 若质量变化为 m 时 对应的能 量变化为 E 则根据质能关系式有 E mc2 太阳等恒星不断向外辐射能量 是以内部质量的减少为代价的 在太阳内部进行着四个氢 核H 1 1 转变成一个氦核He 4 2 的核聚变反应 发生核聚变反应时释放出一定的能量 并伴随 着一定质量的减少 研究表明 1kg 氢聚变时发生的质量减少为 7 10 3kg 由于只有太阳 核心区的高温才足以使氢核产生聚变反应 所以处于太阳核心区的氢才是可利用的 太阳 质量为 2 0 1030kg 太阳核心区氢的质量约占太阳质量的十分之一 太阳每秒钟向太空辐 射 4 0 1026J 能量 问 A k P o h M V0 S 3m 1m 1 太阳每年因向外辐射能量而减少的质量约为多少千克 2 太阳已发光了 50 亿年 估算太阳还能发光多少年 17 图中光电管阴极用极限波长为 5000 埃的钠制成 现用波长 3000 埃 的光照射阴极 当光电管加正向电压为 2 1 伏时测得饱和光电流植是 0 56 微安 求 1 每秒钟阴极发射的光电子数 2 光电子到达 阳极时的最大动能 3 变阻器滑动头 C 与中心固定头 O 之间电压多大 时 微安表读数为零 这时 C 在 O 点哪一侧 18 如图所示 P 为一面高墙 M 为高 h 0 8m 的矮墙 S 为一点光源 三者水平距离如图 所示 S 以速度 V0 10m s 竖直向上抛出 求在落回地面前 矮墙在高墙上的影 子消失的时间 g 10m s2 专题预测 1 已知铍核Be 9 4 和一个 粒子结合成一个碳核 同时放出5 6兆电子伏的能量 若 放出的能量是 光子 此光子在真空中的波长为多少 若铍核和 粒子共130克 刚 好完全反应 那么共放出多少能量 3 质量亏损共多少千克 2 半径为 R 的透明薄圆柱体 割去 1 4 如图所示 一束平行光与 OA OB 成 450角射到 OA OB 面上 透明体的折射率为2 光由透明体 射向空气发生全反射的临界角为 450 若进入透明体的光线射到曲面上 在有折射光线的情况下 不考虑反射光线 则光线从透明体的哪个部分 射出 画出射出透明体的光线的光路图 参考答案 参考答案 1 B 2 D 3 AD 4 BD 5 A 6 D 7 BCD 8 B 9 入射角 i n sin i sin A i 为入射角 A 为三角形中 A 点的顶角 大角等于折射角 10 1 紫到 红 2 红到紫 11 6 1 6 14 10 12 1 波动性 2 8 6 6 3 变小 1 解 光路如图 光线经反射后到达介质与空气的界面时 入射角 i r 由折射定 律可得折射角 r i 折射光线 PQ 与入射光线 DC 平行 则 POA COA i sin i H R 3R 2R 3 2 i 600 折射角 r i 2 300 sin r 1 2 折射率 sin i sinr 3 1 解 作图找出发光点 S 在平面镜中的像点 S 连接 S M 延长交直尺于 H 点 MH 沿竖直方向 连接 S P 在 Rt PR S 中 R S 3dm PR 3 dm r 300 由折射定律可得 sin i sin r n 解得 sin i 2 2 i 450 刻度尺上被照亮的范围 QH 1 dm 3dm 1 3 dm 1 解 1 f c 3 108 337 1 10 9 HZ 8 9 1014 HZ 属于紫外线 2 P 100 10 9 106W 0 1W 1 解 1 太阳每年向外辐射的能量为 E 4 0 1026 3600 24 365 1 26 1034J 太阳每年损失的质量为 m E c2 1 26 1034 9 1016 1 4 1017 Kg 2 太阳中可利用的氢质量为 MH M 10 2 0 1030 10 2 9 1029 Kg 上述氢全部发生聚变将减少的质量为 M 7 10