（高中物理）振动与波光学热学原子物理

1、振动与波、光学、热学、原子物理经典考题本专题中的四局部内容在高考中一般都会以选择题出现，只是往往难度较低，题型相对单调，复习备考时应重根底，1类比是一种有效的学习方法，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学对机械波和电磁波进行类比，总结出以下内容，其中不正确的选项是年高考·理综卷()a机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用b机械波和电磁波都能产生干预和衍射现象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立的，对电磁波

2、当然成立，故a正确干预和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故b正确机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以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，所以电磁波的传播不需要介质，故c正确机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，d错误故正确答案应为d答案d2科学家发现在月球上含有丰富的(氦3)它是一种高效、清洁、平安的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反响的方程式为2关于聚变，以下表述正确的选项是年高考·物理卷()a聚变反响不会释放能量b聚变反响产生了新的原子核c聚变反响没有质量

3、亏损d目前核电站都采用聚变反响发电源：高考%资源网 ks%5u【解析】聚变反响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响因此b正确答案b【点评】同质量的核燃料聚变反响放出的能量远远超过裂变反响，而且聚变反响的产物往往无放射性但由于聚变反响需要几百万摄氏度以上的高温以及难以控制反响速度，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)年高考·理综卷()a内能增大，放出热量b内能减小，吸收热量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

4、能随温度降低而减小，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正确；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查中最常见4氢原子能级的示意图如下列图，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，那么年高考·理综卷()a氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线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的能级时可吸收任意频率的光而发生电离【解析】射线的产生机理是

5、原子核受激发，是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小于a光子的能量，不可能为紫外线，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大于从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射光子的能量，那么可见光a的光子能量大于b的，又根据光子能量eh可得a光子的频率大于b的，那么a的折射率大于b的，又v可得在水中传播时，a光较b光的速度小，c正确；欲使在n2的能级处的氢原子发生电离，那么吸收的能量一定不小于3.4ev，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

6、两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以下四幅图中，q点的振动图象可能是年高考·全国理综卷()【解析】此题考查波的传播该波的波长为4 m，p、q两质点间的距离为3 m假设波沿x轴正方向传播，当p在平衡位置向上振动时，q点此时应处于波峰，b正确；假设波沿x轴负方向传播，p点处于向上振动时，q点应处于波谷，c正确答案bc【点评】高考对波的图象考查时要求较高，难度大，需要准确作图以帮助分析各点的振动情况6在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，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

7、入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合玻璃的折射率为1.5，那么光束在桌面上形成的光斑半径为 年高考·全国理综卷()甲arrc2rr【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obr·tan 60°·cot 30°r2r乙答案c能力演练源：高考%资源网 ks%5u一、选择题(10×4分)1目前，在居室装修中经常用到花岗岩、石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素以下有关放射性知识的说法中，正确的选项是()a衰变成要经过6次衰变和8次衰变b氡的半衰期

8、为3.8天，假设有4个氡原子核，那么经过3.8天后就一定只剩下2个氡原子核c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射线与射线一样是电磁波，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正确；放射性同位素存在半衰期是一个统计规律，对于大量的原子核才成立，4个氡原子核经过3.8天后可能剩4个，也可能剩3个，还可能剩2个或1个都不剩，b错误；衰变的方程为：，c正确；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0.02s第一次到达波谷，那么

9、()a这列波的波长为1 mb这列波的频率为100hzc这列波的波速为25 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正确又由题意及图象可知1 m，t0.08s，故f12.5hz，v12.5 m/s答案ad3地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计大气压强随高度增加而降低，那么该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)年高考·理综卷()a体积减小，温度降低b体积减小，温度不变c体积增大，温度降低d体积增大，温度不变【解析】此题考查气体的有关知识，属于中等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

10、会增大，空气团对外做功，其内能会减小，因为不计分子势能，所以内能由其温度决定，那么其温度会降低所以空气团的体积增大、温度降低、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)俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变成中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核(称为子核)的过程中微子的质量远小于质子的质量，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假设一个静止的原子核发生“轨道电子俘获，衰变成子核并放出中微子，那么以下说法正确的选项是()a母核的质量数等于子核的质量数b母核的电荷数大于子核的电荷数c子核的动量与中微子的动量相同d子核

11、的动能大于中微子的动能【解析】这一核反响中粒子的质量数不变，电荷数减少一个，选项a、b正确；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，故子核的动能远小于中微子的动能，选项d错误答案ab5用如下列图的实验装置观察光的薄膜干预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，观察到的现象是年高考·物理卷()a当金属线圈旋转30°时，干预条纹同方向旋转30°b当金属线圈旋转45°时，干预条纹同方向旋转90°c当金属线圈旋转60°时，干预条纹同方向旋转

12、30°d干预条纹保持不变【解析】金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干预原理可知，干预条纹与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干预条纹，故d正确答案d6在应用电磁波的特性时，以下符合实际的是()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利用紫外线照相有较好的分辨率d人造气象卫星对地球拍摄时利用红外线照相是利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正确，

13、a错误因为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围传播的紫外线极少，无法用紫外线感光来拍摄地球的状况答案bd7如下列图，用光子能量为2.82ev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假设将电路中的滑动变阻器的滑片p向右移动到某一位置时，电流表的示数恰好减小到0，电压表的示数为1v，那么该金属涂层的逸出功约为()a2.9×1019jb4.5×1019jc2.9×1026jd4.5×1026j【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

14、零，故知ek1.6×1019j，所以whek2.9×1019j答案a8以下关于分子运动和热现象的说法中，正确的选项是()a气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子存在斥力的缘故b100 的水变成100 的水蒸气，其分子之间的势能增加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，那么压强必然增大【解析】气体分子之间的引力大于斥力，但都小到可忽略不计，气体失去了容器的约束时会散开是因为气体分子热运动的缘故，故a错误；100°的水变成100的水蒸气的过程吸收热量，内能增加，但分子平均

15、动能并没有增加，说明分子势能增加了，故b正确；气体的体积增大，分子密度变小，而压强保持不变，说明分子的平均动能增大，内能增大了，由uwq，w0，得qu|w|，故c正确；气体的温度升高，分子的平均动能增大，假设体积膨胀较大，分子密度变小，气体压强也可能减小或不变，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，如下列图那么()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两质点的加速度相同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

16、移为负【解析】a、b两质点的间距可能小于半个波长，或为nx，a错误；t0时刻a、b两质点的位移相同，故加速度相同，b正确；在a由此刻到达平衡位置的时间内，a的平均速率大于b的平均速率，故这一时间内b还没有到达波峰，当b到达波峰时a已处于x轴的下方，故c错误、d正确答案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那么从该时刻起()a经过0.35s后，质点q距平衡位置的距离小于质点p距平衡位置的距离b经过0.25s后，质点q的加速度大于质点p的加速度c经过0.15s后，波沿x轴的正方向传播了3 md经过0.1s后，质点q的运动方向沿y轴的正方向【解析】图乙

17、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0.2s，零时刻质点p处于平衡位置且将沿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，由于在同一列波中各个质点的振动周期相同，经过0.35s(即t)后，q点将处于x轴下方某处但不是位于波谷位置，而p点将处于波峰位置，那么选项a正确；经过0.25s(即t)后，q点将处于x轴上方某处但不是位于波峰位置，而p点将处于波谷位置，那么该时刻q点的加速度小于p点的加速度，应选项b错误；由v可知波速为20 m/s，经过0.15s(即t)后，波沿x轴的正方向传播了3 m，那么选项c正确；经过0.1s(即t)后，

18、q点的运动方向沿y轴的负方向，应选项d错误答案ac二、非选择题(共60分)11(6分)有两位同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的dis系统较准确地探究了“单摆的周期t与摆长l的关系，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了t2l图象，如图甲所示去北大的同学所测实验结果对应的图线是_(填“a或“b)另外，在南大做探究的同学还利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因为g北g南，故北大实验结果对应图线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

19、有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸要完本钱实验，还欠缺的器材有_油酸酒精溶液中油酸的体积比浓度为0.05%,1ml这样的溶液合80滴现将1滴该溶液滴在水面上，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，如下列图坐标纸每一小格的边长为1 cm，那么油膜的面积为_m2 根据上面的数据，估算油酸分子的直径是_m(结果保存一位有效数字)答案量筒、痱子粉(2分)6.25×1012(2分)1.25×102(2分)5×1010(3分)13(10分)在“用双缝干预测光的波长的实验中，准备了以下仪器：a白炽灯b双窄缝片c单窄缝片d滤光

20、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预条纹，其中亮纹a、c的位置利用测量头上的分划板确定，如下列图其中表示a纹位置(如图甲所示)的手轮读数为_mm，表示c纹位置(如图乙所示)的手轮读数为_mm (3)双缝间的距离为0.18 mm，双缝与屏的距离为500 mm，那么单色光的波长为_m答案(1)adcbe(4分)(2)1.790(2分)4.940(2分)(3)0.567(2分)14(11分)利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率实验方法如下：在白纸上作一直线mn，并作出它的一条垂线ab，将半

21、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重合，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， 可以确定光线p1p2通过玻璃砖后的光路，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，还有量角器等甲(1)某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线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，无论从何处观察，都无法透过玻璃砖同时看到p1、p2的像，原因是_，他应采取的措施是_(2)为了确定光线p1p2通过玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插_枚大头针(3)请在半圆柱形玻璃

22、砖的右侧估计所插大头针的可能位置(用“×表示)，并作出光路图为了计算折射率，应该测量的量有：_(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到达圆弧面上的入射角大于临界角，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，使到达圆弧面上的光线的入射角小于临界角(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)与其他能源相比，核能具有能量密度大、地区适应性强的优势在核电站中，核反响堆释放的核能被转化为电能核反响堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反响，释放出大量核能(1)核反响方程式ax是反响堆中发生的许多核反响中的一种，x为待求粒子，a为x的个数那么x为_，a_以mu、mba、mkr分别表示、的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，那么在上述核反响过程中放出的核能e_(2)有一座发电功率p1.00×106kw的核电站，核能转化为电能的效率40%假定反响堆中发生的裂变反响全是此题(1)中的核反响，每次核反响过程放出的核能e2.78×1011j，的质量mu390×1027 kg求每年(1年3.15×107s)消耗的的质量【解析】(1)依据核电荷数守恒和