高中物理總復習課件全套第二部分

15．(12分)如圖所示，在水平面內(nèi)有兩條光滑軌道MN、PQ，其上放有兩根靜止的導體棒ab、cd，質(zhì)量分別為m1、m2．設有一質(zhì)量為M的永久磁鐵從軌道和導體棒組成的平面的正上方高為h的地方由靜止落下，當磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內(nèi)時，磁鐵的速度為v，導體棒ab的動能為Ek，此過程中兩根導體棒之間、導體棒與磁鐵之間都沒有發(fā)生碰撞．求：

(1)磁鐵在下落過程中受到的平均阻力．

(2)磁鐵在下落過程中在導體棒中產(chǎn)生的總熱量．

【解析】(1)設磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，根據(jù)動能定理有：(Mg－F)h＝Mv2(2分)得：F＝Mg－．(2分)(2)導體棒ab、cd組成的系統(tǒng)動量守恒，設磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內(nèi)時ab、cd(相互靠攏)的速度大小分別為v1、v2，有：

m1v1＝m2v2(2分)

Ek＝m1v12(1分)設磁鐵在下落過程中在導體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有：

Mgh－Mv2＝m1v12＋m2v22＋Q(3分)聯(lián)立解得：Q＝Mgh－Mv2－()Ek．(2分)

[答案]

(1)Mg－

(2)Mgh－Mv2－()Ek16．(13分)如圖甲所示，矩形線框abcd的邊ab＝2l，ad＝3l，OO′為線框的轉(zhuǎn)動軸，aO＝bO′＝2l．勻強磁場垂直于線框平面，磁感應強度為B，OO′剛好與磁場的邊界線重合，線框的總電阻為R．當線框繞OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，試求：(1)線框的ab邊第一次出磁場前的瞬間，回路中電流的大小和方向．(2)從圖示位置開始計時，取電流沿abcda方向為正，請在圖乙中畫出線框中的電流i隨時間t變化的關系圖象．(畫兩個周期)(3)線框中電流的有效值．

【解析】(1)在ab邊出磁場前的瞬間，感應電動勢為：

E1＝B·2l·ω·2l＝4Bωl2(2分)此時感應電流I1＝，方向沿adcba方向．(2分)(2)cd邊在磁場中運動時產(chǎn)生的最大感應電動勢為：

E2＝B·2l·ωl＝2Bωl2(2分)

cd邊在磁場中運動時產(chǎn)生的最大感應電流為：

I2＝(1分)故i－t圖象如圖丙所示．(2分)

(3)設電流的有效值為I,在0～T時間內(nèi)，線框中的焦耳熱為：

I2RT＝()2R·＋()2R·(2分)解得：I＝．(2分)

[答案]

(1)，方向沿adcba方向(2)如圖丙所示(3)第6專題振動與波、光學、執(zhí)掌、原子物理

(一)振動與波、光學知識網(wǎng)絡考點預測

振動與波是歷年高考的必考內(nèi)容，其中命題率最高的知識點為波的圖象、波長、頻率、波速及其相互關系，特別是波的圖象與振動圖象的關系，如2009年高考北京理綜卷第17題、全國理綜卷Ⅰ第20題、福建理綜卷第17題，一般以選擇題的形式出現(xiàn)，試題信息量大、綜合性強，一道題往往考查多個概念和規(guī)律．其中波的圖象，可以綜合考查對波的理解能力、推理能力和空間想象能力．高考對光學部分的考查主要有：①光的折射現(xiàn)象，全反射；②光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象；③平面鏡成像的作圖方法；④雙縫干涉實驗測定光的波長；⑤光電效應現(xiàn)象．要點歸納

一、振動與波單擺(1)特點：①單擺是理想模型；②單擺的回復力由重力沿圓弧方向的分力提供，當最大擺角α＜10°時，單擺的振動可看做簡諧運動，其振動周期T＝．(2)應用：①計時器；②測定重力加速度g，．

二、振動圖象與波動圖象的區(qū)別與聯(lián)系

振動圖象波動圖象圖象

研究對象一個質(zhì)點所有質(zhì)點物理意義橫軸上各點表示各個時刻，圖象表示一個質(zhì)點各個時刻的位移情況橫軸上各點表示質(zhì)點的平衡位置，圖象表示某一時刻各個質(zhì)點的位移情況圖象形成的物理過程相當于順序“掃描”的結果相當一次“拍照”的結果所能提供的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波長可以算出頻率據(jù)波速、波長和頻率(周期)的關系求其中一個量可以判斷出位移、加速度、回復力間的變化關系振動方向和傳播方向的關系

三、機械波與電磁波機械波電磁波對象研究力學現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性變化的物理量位移隨時間和空間做周期性變化電場E和磁場B隨時間和空間做周期性變化傳播傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關，與頻率無關，分橫波和縱波兩種，傳播機械能傳播不需要介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)及頻率都有關系．電磁波都是橫波，傳播電磁能產(chǎn)生由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生無線電波由振蕩電路產(chǎn)生

四、平面鏡成像

1．平面鏡改變光的傳播方向，而不改變光的性質(zhì)．2．平面鏡成像的特點：等大、正立、虛像，物、像關于鏡面對稱．3．成像作圖要規(guī)范化．射向平面鏡的入射光線和反射光線要用實線，并且要用箭頭標出光的傳播方向．反射光線的反向延長線只能用虛線，虛線上不能標箭頭．鏡中的虛像是物體射到平面鏡上所有光線的反射光線反向延長后相交形成的．在成像作圖中，可以只畫兩條光線來確定像點．法線既與界面垂直，又是入射光線與反射光線夾角的平分線．平面鏡轉(zhuǎn)過一個微小的角度α，法線也隨之轉(zhuǎn)過角度α，當入射光線的方向不變時，反射光線則偏轉(zhuǎn)2α．

五、光的折射定律1．折射率：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比為定值n，叫做這種介質(zhì)的折射率，表示為n＝．實驗和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝．2．折射現(xiàn)象中光路是可逆的．

六、全反射和臨界角1．全反射的條件：(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；(2)入射角大于或等于臨界角．2．臨界角：使折射角等于90°時的入射角，某種介質(zhì)的臨界角C用sinC＝計算．

七、用折射定律分析光的色散現(xiàn)象在分析、計算光的色散時，要掌握好折射率n的應用及有關數(shù)學知識，著重理解兩點：①光的頻率(顏色)由光源決定，與介質(zhì)無關；②在同一介質(zhì)中，頻率越大的光的折射率越大，再應用n=等知識，就能準確而迅速地判斷有關色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長、入射光線與折射光線的偏折程度等問題．

八、光的波動性1．光的干涉(1)干涉條件：兩束光的頻率相同，并有穩(wěn)定的相位差．(2)雙縫干涉：兩列光波到達某點的路程差為波長的整數(shù)倍時，該處的光互相加強，出現(xiàn)亮條紋；當?shù)竭_某點的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，該處的光互相削弱，出現(xiàn)暗條紋．相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距Δx＝

．(3)薄膜干涉：從薄膜前后表面反射的兩列波疊加產(chǎn)生的干涉．應用：檢查平面的平整度、增透膜等．2．光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物的尺寸跟光的波長相近或比光的波長還小．光的衍射條紋和干涉條紋不同．泊松亮斑是光的衍射引起的．3．光的電磁說麥克斯韋提出“光是一種電磁波”的假設，赫茲用實驗驗證了電磁說的正確性．

九、光的粒子性1．光電效應(1)現(xiàn)象：在光的照射下物體發(fā)射電子(光電子)的現(xiàn)象．

(2)規(guī)律：任何金屬都存在極限頻率，只有用高于極限頻率的光照射金屬時，才會發(fā)生光電效應．在入射光的頻率大于金屬的極限頻率的情況下，從光照射到金屬上到金屬逸出光電子的過程，幾乎是瞬時的．光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與光的強度無關．單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比．2．光電效應方程：mvm2＝hν－W．3．光子說：即空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份的能量等于hν(ν為光子的頻率)，每一份叫做一個光子．4．光的波粒二象性：光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光電效應表明光具有粒子性,因此光具有波粒二象性.5．物質(zhì)波：任何一個運動的物體(小到電子大到行星)都有一個波與它對應，波長λ＝(p為物體的動量)．

●例1如圖6－1所示，一個彈簧振子在光滑水平面上的A、B兩點之間做簡諧運動．當振子經(jīng)過最大位移處(B點)時，有塊膠泥落在它的上面，并隨其一起振動，那么后來的振動與原來相比較()

圖6－1

A．振幅的大小不變 B．加速度的最大值不變C．速度的最大值變小 D．彈性勢能的最大值不變

【解析】當振子經(jīng)過最大位移處(B點)時，膠泥落在它的上面，在此過程中，膠泥減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，振子(含膠泥)在B點的速度仍為零，則其仍以O點為平衡位置做簡諧運動，且振幅的大小不變．于是，最大回復力和最大彈性勢能不變.由于質(zhì)量增大,則其最大加速度變小，在平衡位置的速度(即最大速度)變小.綜上可知,選項A、C、D正確．

[答案]ACD

【點評】解決本題的關鍵在于正確理解簡諧運動的特征，了解簡諧運動中各個物理量的變化，找到“振幅的大小不變”這一突破口，進而分析求解．簡諧運動具有以下規(guī)律．①在平衡位置：速度最大、動能最大，位移最小、回復力最小、加速度最小、勢能最?。谠谖灰拼笮〉扔谡穹帲核俣茸钚?、動能最小，位移最大、回復力最大、加速度最大、勢能最大．③振動中的位移x都是以平衡位置為起點的，方向從平衡位置指向末位置，大小為這兩位置間的直線距離．加速度與回復力的變化一致，在兩個“端點”最大，在平衡位置為零，方向總是指向平衡位置．

二、簡諧運動的圖象、波的圖象

●例5

一列簡諧橫波以1m/s的速度沿繩子由A向B傳播，質(zhì)點A、B間的水平距離為3m，如圖10－5甲所示．若t＝0時質(zhì)點A剛從平衡位置開始向上振動，其振動圖象如圖10－5乙所示，則B點的振動圖象為圖6－2丙中的()

圖6－2

【解析】由題意知，λ＝v·T＝4m故lAB＝λ，經(jīng)過t＝T＝3s時間B點開始振動．又由波的傳播特性可知，每點開始振動的方向與振源的起振方向相同，故知B點的振動圖象為B．

[答案]B

【點評】本例雖然只要求B的振動圖象，但解析過程必須弄清楚波的傳播過程，可畫出t＝3s時刻以及t′＝3s＋Δt時刻AB方向波的圖象如圖6－2丁所示．

圖6－2丁

●例6兩列振幅、波長均相同的簡諧橫波，以相同的速率沿相反方向在同一介質(zhì)中傳播．圖6－3所示為某一時刻兩波的波形圖，其中實線為向右傳播的波，虛線為向左傳播的波，a、b、c、d、e為五個等距離的質(zhì)點．則在兩列波傳播的過程中，下列說法中正確的是()

圖6－3

A．質(zhì)點a、b、c、d、e始終靜止不動B．質(zhì)點b、d始終靜止不動C．質(zhì)點a、c、e始終靜止不動D．質(zhì)點a、c、e以振幅2A做簡諧運動

【解析】由波的疊加原理可知，圖示時刻質(zhì)點a、b、c、d、e的位移都為零．其中兩列波在a、c、e上引起的振動方向相同，在b、d兩點引起的振動方向總是相反，故b、d始終靜止不動，a、c、e以振幅2A做簡諧運動．

[答案]BD

【點評】①兩列波傳播至某點時，兩列波引起的振動“步調(diào)”相同時，干涉加強；引起的振動“步調(diào)”相反時，干涉減弱，不應僅考慮波峰、波谷的相遇．②振動加強的點與振動減弱的點有規(guī)律地相互間隔．③注：干涉圖樣不是固定不動的，加強的點在做更大振幅的振動．

三、平面鏡成像問題

●例4

某物體左右兩側各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖6－4甲所示．物體在左鏡所成的像中從右向左數(shù)的第三個像與物體的距離是[2009年高考·全國理綜卷Ⅰ]()

圖6－4甲A．24m B．32m C．40m D．48m

【解析】物體在左鏡中所成的各像如圖6－4乙所示，可知左鏡中從右向左的第三個像是第一個像在右鏡中的像再在左鏡中成的像，即看見像時為光線在左鏡反射一次后在右鏡反射一次再在左鏡反射一次進入眼睛，由平面鏡成像的對稱性可得：d＝32m．

圖6－4乙

[答案]

B

【點評】光線經(jīng)過平面鏡反射進入眼睛，眼睛逆著光線確定光源，感覺光是從“虛像”發(fā)出．

四、光的折射與全反射

光學器材是由透明介質(zhì)制成的，當光線從空氣照射到這些透明體的表面時，折射進入透明體，然后再發(fā)生其他的光學現(xiàn)象．解這類問題用到的光學知識主要是反射定律、折射定律、全反射知識和數(shù)學中的幾何知識．1．視深問題

●例5

某水池的實際深度為h，若某人垂直水面往下看時，水池的視深為多少？(設水的折射率為n)

【解析】如圖所示,作兩條從水底S發(fā)出的折射光線，一條垂直射出水面，另一條入射角很小(眼睛對光點的張角很小)，這兩條折射光線反向延長線的交點S′就是看到的S的像．在△AS′O中，tanα＝在△ASO中，tanγ＝則＝因為α、γ很小，所以sinα≈tanα，sinγ≈tanγ得：h′．

[答案]

【點評】本題考查光的折射定律在實際中的應用．正確畫出光路圖，并運用近似理論是求解此類問題的關鍵．

2．巧妙運用光路圖解題和光學作圖問題(1)解決幾何光學的基本方法是：畫出光路圖，理解有關概念，靈活運用數(shù)學知識求解．在反射和折射現(xiàn)象中，“光路可逆”是解決較復雜問題常用的思想方法．注意：光路圖的作法必須遵循反射和折射定律．(2)由于同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，導致光的色散現(xiàn)象．利用光的折射定律解決的問題主要有“視深”和棱鏡等．正確畫出光路圖是求解此類問題的關鍵．(3)作圖法是解決幾何光學問題的主要方法之一．完成光路圖的依據(jù)是光的傳播規(guī)律，作圖時常常要運用逆向思維——先由像確定反射光線，再確定入射光線．解題中常常要巧用光路可逆規(guī)律分析問題，在實像的位置換上物點，必定在原來物點處成像，即像、物互換．另外，涉及有關范圍的問題，確定有關邊界光線是解決問題的關鍵．

●例1

圖6－5甲所示為一個儲油圓柱桶，其底面直徑與桶高相等．當桶中無油時，貼著桶的上邊緣的A點恰能看到桶底邊緣上的B處；當桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時，眼所處的位置不變，在桶外沿AB方向看去，恰能看到桶底上的C點，且BC的距離是桶底直徑的四分之一(A、B、C三點在同一豎直平面內(nèi)，且BC在同一條直徑線上)．據(jù)此可估算出該油的折射率n和光在這種油中的傳播速度v分別為(已知真空中的光速c＝3×108m/s)()

圖6－5甲

A．1.6、1.9×108m/s B．2.0、1.6×108m/sC．2.2、2.2×108m/s D．1.6、1.6×108m/s

【解析】當油的深度為桶高的一半時，眼睛看見C點的光路圖如圖6－5乙所示，可得：

圖6－5乙

n＝＝1.6又因為n＝可得v＝1.9×108m/s．

[答案]

A

【點評】準確地畫出光路圖是解決幾何光學問題的關鍵．

●例7一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側移了一段距離．在下列情況下，出射光線側移距離最大的是[2008年高考·全國理綜卷Ⅱ]()A．紅光以30°的入射角入射B．紅光以45°的入射角入射C．紫光以30°的入射角入射D．紫光以45°的入射角入射

【解析】如圖所示，由題意可知，O2A為偏移距離Δx，有：

Δx＝·sin(i－r)

n＝若為同一單色光，即n值相同．當i增大時，r也增大，但i比r增大得快，sin(i－r)＞0且增大，＞0且增大，故A、C選項錯誤．若入射角相同，則：Δx＝dsini(1－)即當n增大，Δx也增大，故選項B錯誤、D正確．

[答案]

D

【點評】①某束單色光照到介質(zhì)表面，當入射角增大時，折射角也增大，但入射角比折射角增大得快．②一束復色光經(jīng)過平板玻璃也會發(fā)生色散現(xiàn)象，即射出光的邊緣出現(xiàn)彩色，只是當玻璃較薄時這個現(xiàn)象不太明顯．

●例8

一足夠大的水池內(nèi)盛有某種透明液體，液體的深度為H，在水池的底部中央放一點光源，其中一條光線以30°的入射角射到液體與空氣的界面上，它的反射光線與折射光線的夾角為105°，如圖6－6甲所示，則可知()

圖6－6甲A．液體的折射率為B．液體的折射率為C．整個水池表面都有光射出D．液體表面亮斑的面積為πH2

【解析】由題意知i＋r＝180°－105°＝75°

r＝75°－30°＝45°，故折射率n＝該液體的臨界角C＝arcsin＝45°可得液體表面亮斑的半徑如圖10－8乙所示，r＝H

圖10－8乙

故亮斑面積為：S＝πH2．

[答案]

AD

【點評】利用反射定律、折射定律和幾何知識，解出折射角是解本題的關鍵．

五、干涉、衍射與偏振

1．干涉與衍射的比較光的干涉與衍射現(xiàn)象是光的波動性的表現(xiàn)，也是光具有波動性的證據(jù)．兩者的區(qū)別是：光的干涉現(xiàn)象只有在符合一定條件下才發(fā)生；而光的衍射現(xiàn)象卻總是存在的，只有明顯與不明顯之分．光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象在屏上出現(xiàn)的都是明暗相間的條紋，但雙縫干涉時條紋間隔均勻，從中央到兩側的明紋亮度不變化；而單縫衍射的條紋間隔不均勻，中央明紋又寬又亮，從中央向兩側，條紋寬度減小，明紋亮度顯著減弱．2．光的偏振橫波的振動矢量垂直于波的傳播方向振動時，偏于某個特定方向的現(xiàn)象叫偏振．縱波只能沿著波的傳播方向振動，所以不可能有偏振，光的偏振現(xiàn)象證明光是橫波．光的偏振現(xiàn)象在科技、生活中的應用有：照相機鏡頭上的偏振片、立體電影等．

●例9

圖6－7所示為一豎直的肥皂膜的橫截面，用單色光照射薄膜，在薄膜上產(chǎn)生明暗相間的條紋，下列說法正確的是()

圖6－7A．薄膜上的干涉條紋是豎直的B．薄膜上的干涉條紋是水平的C．用藍光照射薄膜所產(chǎn)生的干涉條紋的間距比用紅光照射時的小D．干涉條紋是由于光線在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結果

【解析】光從肥皂膜的前后表面反射形成相干光，其路程差與薄膜厚度有關；在重力作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形，在同一水平面上厚度相等，形成亮紋(或暗紋)．因此，干涉條紋應是水平的．又因藍光的波長小于紅光的波長，所以用藍光照射薄膜所產(chǎn)生的干涉條紋的間距較紅光的?。C上所述，選項B、C、D正確．

[答案]

BCD

【點評】本題主要考查的是薄膜干涉形成的原因，以及干涉條紋與入射光波長之間的關系．

六、光電效應的規(guī)律與應用

●例10

如圖6－8所示，用導線將驗電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器指示歸零．用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器的指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板帶________(填“正”或“負”)電；若改用紅外線重復以上實驗，結果發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明金屬鋅的極限頻率________(填“大于”或“小于”)紅外線的頻率．[2008年高考·上海物理卷]

圖6－8

【解析】因鋅板被紫外線照射后發(fā)生光電效應，驗電器指針帶正電荷而偏轉(zhuǎn)；毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，與鋅板接觸時，電子與驗電器指針上的正電荷中和，而使張角減??；用紅外線照射鋅板時，驗電器指針的偏角不變，鋅板未發(fā)生光電效應，說明鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率．

[答案]

正大于

【點評】光電效應在物理學史上具有較重要的意義，需要熟記其現(xiàn)象、清楚地理解其產(chǎn)生的機制．(二)熱學知識網(wǎng)絡考點預測

從近幾年的高考來看，熱學部分多以選擇題的形式出現(xiàn),試題難度屬于容易或中等．命題熱點集中在下列兩個方面．1．分子動理論、估算分子的大小和數(shù)目、物體內(nèi)能的改變和熱力學第二定律，題型多為選擇題，且絕大多數(shù)選擇題只要求定性分析．2．能源的開發(fā)和利用，這是當今的熱門話題，應給予關注．要點歸納

一、理解并識記分子動理論的三個觀點描述熱現(xiàn)象的一個基本概念是溫度．凡是跟溫度有關的現(xiàn)象都叫做熱現(xiàn)象．分子動理論是從物質(zhì)的微觀狀態(tài)來研究熱現(xiàn)象的理論．它的基本內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的；構成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運動；分子間存在著相互作用力．

二、了解分子永不停息地做無規(guī)則運動的實驗事實組成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運動，這種運動跟溫度有關，所以通常把分子的這種運動叫做熱運動．1．擴散現(xiàn)象和布朗運動都可以很好地證明分子的熱運動．2．布朗運動是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動．關于布朗運動，要注意以下幾點：(1)形成條件是固體微粒足夠??；(2)溫度越高，布朗運動越激烈；(3)觀察到的是固體微粒(不是液體分子，也不是固體分子)的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動的無規(guī)則性；(4)課本中描繪出的圖象是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，并不是該微粒的運動軌跡．

三、了解分子力的特點分子力有如下三個特點：①分子間同時存在引力和斥力；②引力和斥力都隨著距離的增大而減??；③斥力比引力隨距離變化得快．

四、深刻理解物體內(nèi)能的概念1．由于分子做熱運動而具有的動能叫分子動能．溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志．溫度越高，分子做熱運動的平均動能就越大．2．由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能．分子力做正功時分子勢能減??；分子力做負功時分子勢能增大．(所有勢能都有同樣的結論．例如：重力做正功時重力勢能減小，電場力做正功時電勢能減小)由上面的分析可以得出：當r＝r0(即分子處于平衡位置)時，分子勢能最小．不論r從r0開始增大還是減小，分子勢能都將增大．固體和液體的分子勢能與物體的體積有關，體積變化，分子勢能也變化．注意：當物體的體積增大時，其分子勢能不一定增加．3．物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能．

五、掌握熱力學第一定律外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加量ΔU，即ΔU＝Q＋W，這叫做熱力學第一定律．在這個表達式中，當外界對物體做功(氣體被壓縮)時W取正，物體克服外力做功(氣體膨脹)時W取負；當物體從外界吸熱時Q取正，物體向外界放熱時Q取負；ΔU為正表示物體的內(nèi)能增加，ΔU為負表示物體的內(nèi)能減少．

六、掌握熱力學第二定律1．熱傳導的方向性：熱傳導的過程是有方向性的．這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行(熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體)，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進行．2．第二類永動機不可能制成：我們把沒有冷凝器，只有單一熱源，從單一熱源吸收熱量，全部用來做功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機．這表明機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性——機械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化成機械能，而不引起其他變化．3．熱力學第二定律的表述：(1)不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化(按熱傳導的方向性表述)；(2)不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化(按機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述)；(3)第二類永動機是不可能制成的．熱力學第二定律使人們認識到，自然界中各種進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨立于熱力學第一定律的一個重要的自然規(guī)律．

七、掌握氣體的狀態(tài)參量1．溫度：溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是物體分子平均動能的標志．熱力學溫度是國際單位制中的基本量之一，符號是T，單位：K(開爾文)；攝氏溫度是導出量，符號是t，單位：℃(攝氏度)．兩種溫度間的關系可以表示為：T＝(t＋273.15)K和ΔT＝Δt，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的．0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運動．可以無限接近，但永遠不能達到．2．體積：氣體總是充滿它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體的容器的容積．3．壓強：氣體的壓強是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的．(絕不能用氣體分子間的斥力解釋)一般情況下不考慮氣體本身的重力，所以同一容器內(nèi)氣體的壓強處處相等．但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產(chǎn)生的重力引起的．熱點、重點、難點

一、與阿伏加德羅常數(shù)有關的估算問題

阿伏加德羅常數(shù)是一個重要的物理量，它是聯(lián)系微觀物理量(如：分子質(zhì)量、分子體積或直徑等)與宏觀物理量(如：摩爾質(zhì)量、摩爾體積、密度、體積等)的橋梁，常常被用來解答一些有關分子大小、分子間距和分子質(zhì)量等方面的估算問題．解決這類問題的基本思路和方法是：首先要熟練掌握微觀量與宏觀量之間的聯(lián)系,如：分子的質(zhì)量m0＝、摩爾體積V＝、分子占的體積V0＝、分子的個數(shù)N＝,式中NA、m、ρ、M、分別為阿伏加德羅常數(shù)、物體的質(zhì)量、密度、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量；其次是善于從問題中找出與所要估算的微觀量有關的宏觀量．此外，還要合理構建體積模型，如：在估算固體和液體的分子大小時，一般采用分子球體模型；而估算氣體分子間距(不是分子的大小)時，一般采用立方體模型．靈活運用上述關系式并合理構建體積模型是分析、解決與阿伏加德羅常數(shù)相關問題的關鍵．

●例1

假如全世界60億人同時數(shù)1g水的分子個數(shù)，每人每小時可以數(shù)5000個，不間斷地數(shù)，則完成任務所需時間最接近(阿伏加德羅常數(shù)NA取6×1023mol－1)[2008年高考·北京理綜卷]()A．10年 B．1千年 C．10萬年 D．1千萬年

【解析】1g水的分子數(shù)N＝×NA＝3.3×1022，則完成任務所需時間t＝年＝1×105年，選項C正確．

[答案]

C

【點評】此題是估算題，關鍵是求出1g水的分子數(shù)，對數(shù)學運算能力的要求較高．

二、擴散現(xiàn)象、布朗運動和分子的熱運動

●例2

做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖6－9所示．圖中記錄的是[2009年高考·北京理綜卷]()A．分子無規(guī)則運動的情況B．某個微粒做布朗運動的軌跡C．某個微粒做布朗運動的速度—時間圖線圖6－9D．按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線

【解析】布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，非分子的運動，故A錯誤；圖中折線為每隔一定時間微粒位置的連線，并非軌跡，B錯誤、D正確；對于某微粒而言，在不同的時刻速度的大小和方向都是不確定的，故無法描繪其v－t圖線，C錯誤．

[答案]

D

三、分子動能、分子勢能及其變化、物體的內(nèi)能及其變化、能量守恒定律、熱力學定律

●例3

對一定量的氣體，下列說法正確的是[2008年高考·全國理綜卷Ⅱ]()A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和B．氣體分子的熱運動越劇烈，氣體的溫度就越高C．氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的D．當氣體膨脹時，氣體分子之間的勢能減小，因而氣體的內(nèi)能減少

【解析】氣體分子間的距離遠大于分子大小，所以氣體的體積遠大于所有氣體分子的體積之和，A選項錯誤；溫度是物體分子平均動能的標志，是表示分子熱運動劇烈程度的物理量，B選項正確；氣體壓強的微觀解釋是大量氣體分子頻繁撞擊產(chǎn)生的，C選項正確；氣體膨脹，說明氣體對外做功，但不能確定吸、放熱情況，故不能確定內(nèi)能變化情況，D選項錯誤．

[答案]

BC

【點評】在每年各地的高考題中，一般都會出現(xiàn)一道關于熱學的題目，而且常綜合考查本單元的較多的基本原理．

四、氣體的壓強從微觀角度看，氣體的壓強與氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度(單位體積內(nèi)的分子數(shù))有關．氣體分子的平均動能越大，分子撞擊器壁時對器壁產(chǎn)生的作用力越大，氣體的壓強就越大；氣體分子越密集(單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多)，每秒撞擊器壁單位面積的分子數(shù)越多，氣體的壓強就越大．從宏觀角度看，氣體的壓強跟溫度和體積有關．

●例4下列說法正確的是[2009年高考·全國理綜卷Ⅰ]()A．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力B．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量C．氣體分子熱運動的平均動能減小,氣體的壓強一定減小D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強一定增大

【解析】根據(jù)壓強的定義，氣體的壓強等于氣體分子作用在器壁單位面積上的平均沖力，等于單位面積上單位時間受到的平均沖量，故A正確、B錯誤．氣體的壓強與溫度和體積有關，當分子熱運動的平均動能增大時，若分子密度變大，氣體的壓強也有可能增大；當分子密度增大時，若分子熱運動的平均動能減小,氣體的壓強也可能減小,故C、D錯誤.

[答案]

A(三)原子物理知識網(wǎng)絡考點預測

近代物理部分相對獨立，主干知識是原子的量子化結構和核能，復習時要圍繞玻爾理論、衰變規(guī)律和愛因斯坦質(zhì)能方程等重點知識進行．模塊內(nèi)的綜合主要是近代物理知識與動量守恒定律的綜合．利用碰撞探究微觀粒子的規(guī)律是高能物理常用的研究手段，如α粒子散射實驗．α粒子與氮、鈹、鋁的碰撞分別發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子和放射性同位素，加速器、對撞機等都是研究核物理的常用工具．近年近代物理試題中出現(xiàn)不少中學教材中沒有的新知識背景，如“超重元素”、“雙電荷交換反應”、俄歇效應、原子內(nèi)層空位產(chǎn)生的內(nèi)轉(zhuǎn)換機制、μ氫原子等．在訓練學生讀題時，要引導他們盡力將新情境中的問題與已學過的知識聯(lián)系起來，在學習心理學中，就是“圖式”的“同化”與“順應”的過程，這類問題其實是“新瓶裝舊酒”，還是考查課本上的知識點，只是對學生的能力要求提高了，要真正理解才能變通．“聯(lián)系實際，聯(lián)系生活，聯(lián)系高科技”已成為高考命題的趨勢，考查內(nèi)容體現(xiàn)時代氣息，用新名詞包裝的試題增加．試題越來越重視知識的聯(lián)系，體現(xiàn)學科的綜合性．要點歸納

一、原子的核式結構盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗觀察到的實驗現(xiàn)象推斷出了原子的核式結構．α粒子散射實驗的現(xiàn)象是：①絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進；②極少數(shù)α粒子則發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)甚至返回．注意，核式結構并沒有指出原子核的組成．

二、波爾原子模型玻爾理論的主要內(nèi)容：1．“定態(tài)假設”：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，電子雖做變速運動，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)．定態(tài)假設實際上只是給經(jīng)典的電磁理論限制了適用范圍：原子中的電子繞核轉(zhuǎn)動處于定態(tài)時不受該理論的制約．2．“躍遷假設”：電子繞核轉(zhuǎn)動處于定態(tài)時不輻射電磁波，但電子在兩個不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時，卻要輻射(吸收)電磁波(光子)，其頻率由兩個定態(tài)的能量差值決定hν＝Em－En．3．“能量量子化假設”和“軌道量子化假設”：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，因此電子繞核轉(zhuǎn)動的軌道半徑也不能任意取值．

三、原子核的衰變及三種射線的性質(zhì)1．α衰變與β衰變方程α衰變：→＋β衰變：→＋2．α和β衰變次數(shù)的確定方法先由質(zhì)量數(shù)確定α衰變的次數(shù)，再由核電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)．3．半衰期(T)：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間．4．特征：只由核本身的因素所決定，而與原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關．5．規(guī)律：N＝N0．6．三種射線射線α射線β射線γ射線物質(zhì)微粒氦核電子光子γ帶電情況帶正電(2e)帶負電(－e)不帶電速度約為c接近cc貫穿本領小(空氣中飛行幾厘米)中(穿透幾毫米厚的鋁板)大(穿透幾厘米厚的鉛板)電離作用強次弱

四、核能1．愛因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2．2．核能的計算(1)若Δm以千克為單位，則：ΔE＝Δmc2．(2)若Δm以原子的質(zhì)量單位u為單位，則：ΔE＝Δm×931.5MeV．3．核能的獲取途徑(1)重核裂變：例如

＋→＋＋10(2)輕核聚變：例如＋→＋聚變的條件：物質(zhì)應達到超高溫(幾百萬度以上)狀態(tài)，故聚變反應亦稱熱核反應．熱點、重點、難點

一、玻爾模型能級概念

●例1氫原子的能級如圖6－10所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV,下列說法錯誤的是()A．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離B．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應圖6－10C．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的光D．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的可見光

【解析】處于n＝3能級的氫原子吸收光子而發(fā)生電離的最小能量是1.51eV，又因紫外線的頻率大于可見光的頻率，所以紫外線的光子能量E≥3.11eV，故A正確．由能級躍遷理論知，氫原子由高能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出光子的能量E≤1.51eV，所以發(fā)出光子能量小于可見光的光子能量．由E＝hν知，發(fā)出光子頻率小于可見光的光子頻率,發(fā)出光子為紅外線,具有較強的熱效應,故B正確．由能級躍遷理論知，n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可發(fā)出6種頻率的光子，故C正確．由能級躍遷理論知，大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出光子的能量分別為：0.66eV(4→3)，2.55eV(4→2),12.75eV(4→1),1.89eV(3→2),12.09eV(3→1)，10.2eV(2→1)，所以只有3→2和4→2躍遷時發(fā)出的2種頻率的光子屬于可見光，故D錯誤．

[答案]

D

【點評】①原子由定態(tài)n(n≥2)向低能級躍遷時可能輻射的光子頻率的種類為．②原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差．③原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值．④計算時應注意：因一般取∞遠處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負值；能量單位1eV＝1.6×10－19J．

二、考查衰變、裂變、聚變以及人工轉(zhuǎn)變概念

●例2現(xiàn)有三個核反應：①→＋____；

②＋→＋＋____；

③＋→＋____．完成上述核反應方程，并判斷下列說法正確的是()A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變

[答案]

①②3③C

【點評】①原子核自發(fā)地放出某種粒子成為新的原子核，叫做衰變；原子序數(shù)較大的重核分裂成原子序數(shù)較小的原子核，叫做重核裂變；原子序數(shù)很小的原子核聚合成原子序數(shù)較大的原子核，叫做輕核聚變．②所有核反應都遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的規(guī)律，情況復雜時可列方程組求解．

三、核能和質(zhì)量虧損

●例3某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應方程為＋→＋Q1＋→＋X＋Q2方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關的原子核質(zhì)量見下表：下列判斷正確的是[2009年高考·重慶理綜卷]()A．X是，Q2>Q1B．X是，Q2>Q1C．X是，Q2<Q1D．X是，Q2<Q1

原子核質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001

【解析】核反應方程：＋→中的質(zhì)量虧損為：Δm1＝1.0078u＋12.0000u－13.0057u＝0.0021u根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知：＋→＋其質(zhì)量虧損為：Δm2＝1.0078u＋15.0001u－12.0000u－4.0026u＝0.0053u根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得：Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2故Q1＜Q2．

[答案]

B

【點評】要注意u為質(zhì)量單位，并不是能量單位，其中1u＝1.6606×10－27kg,1uc2＝931.5MeV．

四、近代物理中的前沿科技問題

近幾年來，高考試題中STS(科學·技術·社會)問題(如反物質(zhì)、中微子、介子、夸克、弗蘭克－赫茲實驗等)占有較大的比例，出現(xiàn)了以科技前沿為背景的信息題．解決這類試題的關鍵在于：認真閱讀題目、理解題意，捕獲有效信息、刪除干擾信息；仔細分析問題所描述的物理狀態(tài)或物理過程，并從中建立起相應的物理模型；最后運用相關的物理規(guī)律求解．

●例4

K－介子的衰變方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所帶電荷量為元電荷e，π0介子不帶電．如圖6－11所示，兩勻強磁場方向相同，以虛線MN為理想邊界，磁感應強度分別為B1、B2．今有一個K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場B1中，其軌跡為圓弧AP，P在MN上，K－在P點時的速度為v，方向與MN垂直．在P點該介子發(fā)生了上述衰變，衰變后產(chǎn)生的π－介子沿速度v的反方向射出,其運動軌跡如“心”形圖線所示.則以下說法正確的是()A．π－介子的運行軌跡為PENCMDPB．π－介子運行一周回到P用的時間T＝C．B1＝4B2D．π0介子做勻速直線運動

圖6－11

【解析】由題意可知，K－介子衰變?yōu)棣校樽雍挺?介子后，π－介子沿速度v的反方向射出，而π－介子帶負電，根據(jù)左手定則可以判斷，π－介子的運行軌跡為PDMCNEP，則選項A錯誤；設π－介子在左右兩側磁場中做勻速圓周運動的半徑分別為R1和R2，運動周期分別為T1和T2,由圖可知：，又R1＝、R2＝，則B1＝2B2，即選項C錯誤；而T1＝，T2＝，則π－介子運行一周回到P所用的時間T＝，即選項B正確；π0介子由于不帶電而不受洛倫茲力作用，它將做勻速直線運動，即選項D正確．綜上所述，選項B、D正確．

[答案]

BD

【點評】本題涉及勻速圓周運動、線速度、角速度、周期、向心力、洛倫茲力、左手定則、牛頓第二定律等知識點，考查學生對上述知識的理解和掌握程度，以及分析、推理的能力和信息處理的能力．解決本題的關鍵在于：先利用左手定則判斷π－介子的運行軌跡，再運用洛倫茲力、牛頓第二定律等知識分析求解．

★同類拓展2006年3月24日，由中國自行研究、設計的世界上第一個全超導非圓截面托卡馬克EAST核聚變實驗裝置(又稱“人造太陽”)，如圖6－12所示，已成功完成首次工作調(diào)試．由于它和太陽產(chǎn)生能量的原理相同，都是熱核聚變反應，所以被外界稱為“人造太陽”．“人造太陽”的原理就是在這臺裝置的真空室內(nèi)加入少量氫的同位素氘和氚，使其在一定條件下發(fā)生聚變反應，反應過程中會產(chǎn)生巨大的能量．核聚變的主要原料是氘和氚，在海水中含量極其豐富．則下列說法中錯誤的是()圖6－12

A．“人造太陽”的核反應方程是＋→＋B．“人造太陽”的核反應方程是

＋→＋＋3C．“人造太陽”釋放的能量大小的計算公式是ΔE＝Δmc2D．與這種熱核聚變比較，核裂變反應堆產(chǎn)生的廢物具有放射性

【解析】“人造太陽”中的核反應為輕核的聚變，故A正確、B錯誤．核反應釋放的能量都遵循質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，C正確．聚變方程產(chǎn)生的不具有放射性，而裂變反應產(chǎn)生的廢物會衰變放出α或β射線，D正確．

[答案]

B經(jīng)典考題

本專題中的四部分內(nèi)容在高考中一般都會以選擇題出現(xiàn)，只是往往難度較低，題型相對單調(diào)，復習備考時應重基礎，重在近年考題中總結命題的規(guī)律．

1．類比是一種有效的學習方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學習效率．在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處．某同學對機械波和電磁波進行類比，總結出下列內(nèi)容，其中不正確的是[2009年高考·北京理綜卷]()A．機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關系，對電磁波也適用B．機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C．機械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D．機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波

【解析】波長、波速、頻率的關系對任何波都是成立的，對電磁波當然成立，故A正確．干涉和衍射是波的特性，機械波、電磁波都是波，這些特性都具有，故B正確．機械波是機械振動在介質(zhì)中傳播形成的，所以機械波的傳播需要介質(zhì)；電磁波是交替變化的電場和磁場由近及遠地傳播形成的，所以電磁波的傳播不需要介質(zhì)，故C正確．機械波既有橫波又有縱波，但是電磁波只能是橫波，其證據(jù)就是電磁波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波才有的，D錯誤．故正確答案應為D．

[答案]

D

2．科學家發(fā)現(xiàn)在月球上含有豐富的(氦3)．它是一種高效、清潔、安全的核聚變?nèi)剂希鋮⑴c的一種核聚變反應的方程式為＋→2＋．關于聚變，下列表述正確的是[2009年高考·廣東物理卷]()A．聚變反應不會釋放能量B．聚變反應產(chǎn)生了新的原子核C．聚變反應沒有質(zhì)量虧損D．目前核電站都采用

聚變反應發(fā)電

【解析】聚變反應時將質(zhì)量較小的輕核聚變成質(zhì)量較大的核，聚變過程會有質(zhì)量虧損，會放出大量的能量．但目前核電站都采用鈾核的裂變反應．因此B正確．

[答案]

B

【點評】同質(zhì)量的核燃料聚變反應放出的能量遠遠超過裂變反應，而且聚變反應的產(chǎn)物往往無放射性．但由于聚變反應需要幾百萬攝氏度以上的高溫以及難以控制反應速度，故目前還沒能用于發(fā)電．

3．密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內(nèi)空氣(不計分子勢能)[2009年高考·重慶理綜卷]()A．內(nèi)能增大，放出熱量B．內(nèi)能減小，吸收熱量C．內(nèi)能增大，對外界做功D．內(nèi)能減小，外界對其做功

【解析】不計分子勢能，空氣的內(nèi)能由溫度決定，內(nèi)能隨溫度降低而減小，A、C均錯誤；薄塑料瓶因降溫而變扁，此時瓶內(nèi)空氣的體積減小，外界壓縮空氣做功，D正確；空氣的內(nèi)能減小、外界對空氣做功，根據(jù)熱力學第一定律可知空氣向外界放熱，B錯誤．

[答案]

D

【點評】本類題型在高考對熱學的考查中最常見．

4．氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出可見光b，則[2009年高考·四川理綜卷]()

A．氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出γ射線B．氫原子從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出紫外線C．在水中傳播時，a光較b光的速度小D．氫原子在n＝2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離

【解析】γ射線的產(chǎn)生機理是原子核受激發(fā)，是原子核變化才產(chǎn)生的，A錯誤；根據(jù)躍遷規(guī)律可知高能級向低能級躍遷時輻射光子的能量等于這兩個能級差，從n＝4的能級向n＝3的能級躍遷時會輻射出的光子能量小于a光子的能量，不可能為紫外線，B錯誤；根據(jù)躍遷規(guī)律可知從n＝4的能級向n＝2的能級躍遷時輻射光子的能量大于從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射光子的能量，則可見光a的光子能量大于b的，又根據(jù)光子能量E＝hν可得a光子的頻率大于b的，則a的折射率大于b的，又v＝可得在水中傳播時，a光較b光的速度小，C正確；欲使在n＝2的能級處的氫原子發(fā)生電離，則吸收的能量一定不小于3.4eV，D錯誤．

[答案]C

5．一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖甲所示，圖中P、Q兩質(zhì)點的橫坐標分別為x＝1.5m和x＝4.5m．P點的振動圖象如圖乙所示．在下列四幅圖中，Q點的振動圖象可能是[2009年高考·全國理綜卷Ⅰ]()

【解析】本題考查波的傳播．該波的波長為4m，P、Q兩質(zhì)點間的距離為3m．若波沿x軸正方向傳播，當P在平衡位置向上振動時，Q點此時應處于波峰，B正確；若波沿x軸負方向傳播，P點處于向上振動時，Q點應處于波谷，C正確．

[答案]

BC

【點評】高考對波的圖象考查時要求較高，難度大，需要準確作圖以幫助分析各點的振動情況．

6．在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖甲中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖甲所示．有一半徑為r的圓柱形的平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合．已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為[2007年高考·全國理綜卷Ⅰ]()

甲A．r B．1.5r C．2r D．2.5r

【解析】光從玻璃射向空氣的臨界角θ＝arcsin＝arcsin，而入射角i＞θ，將發(fā)生全反射，光路圖如圖乙所示．由幾何關系得OB＝r·tan60°·cot30°－r＝2r．

乙

[答案]

C能力演練

一、選擇題(10×4分)1．目前，在居室裝修中經(jīng)常用到花崗巖、大理石等裝飾材料，這些巖石都不同程度地含有放射性元素．下列有關放射性知識的說法中，正確的是()A．衰變成

要經(jīng)過6次β衰變和8次α衰變B．氡的半衰期為3.8天，若有4個氡原子核，則經(jīng)過3.8天后就一定只剩下2個氡原子核C．放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的D．β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱

【解析】由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知A正確；放射性同位素存在半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對于大量的原子核才成立，4個氡原子核經(jīng)過3.8天后可能剩4個，也可能剩3個，還可能剩2個或1個都不剩，B錯誤；β衰變的方程為：→＋，C正確；β射線是高速電子，不是電磁波，D錯誤．

[答案]

AC

2．一列簡諧橫波沿x軸所在直線傳播，圖示為某時刻的波形圖，其中A處到O的距離為0.5m，此時A處的質(zhì)點沿y軸負方向運動，再經(jīng)0.02s第一次到達波谷，則()A．這列波的波長為1mB．這列波的頻率為100HzC．這列波的波速為25m/sD．這列波的傳播方向沿x軸負方向

【解析】由A點正沿y軸負方向振動可知波向x軸的負方向傳播，D正確．又由題意及圖象可知λ＝1m，T＝0.08s，故f＝＝12.5Hz，v＝＝12.5m/s．

[答案]

AD

3．地面附近有一正在上升的空氣團，它與外界的熱交換忽略不計．已知大氣壓強隨高度增加而降低，則該氣團在此上升過程中(不計氣團內(nèi)分子間的勢能)[2008年高考·重慶理綜卷]()A．體積減小，溫度降低 B．體積減小，溫度不變C．體積增大，溫度降低 D．體積增大，溫度不變

【解析】本題考查氣體的有關知識，屬于中等難度題目．隨著空氣團的上升，大氣壓強也隨著減小，那么空氣團的體積會增大，空氣團對外做功，其內(nèi)能會減小，因為不計分子勢能，所以內(nèi)能由其溫度決定，則其溫度會降低．所以空氣團的體積增大、溫度降低、壓強減?。?/p>

[答案]

C

4．“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，它是指原子核(稱為母核)俘獲一個核外電子，使其內(nèi)部的一個質(zhì)子變成中子，并放出一個中微子，從而變成一個新核(稱為子核)的過程．中微子的質(zhì)量遠小于質(zhì)子的質(zhì)量，且不帶電，很難被探測到，人們最早就是通過子核的反沖而間接證明中微子的存在的．若一個靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”，衰變成子核并放出中微子，則下列說法正確的是()A．母核的質(zhì)量數(shù)等于子核的質(zhì)量數(shù)B．母核的電荷數(shù)大于子核的電荷數(shù)C．子核的動量與中微子的動量相同D．子核的動能大于中微子的動能

【解析】這一核反應中粒子的質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減少一個，選項A、B正確；子核與中微子的動量大小相等、方向相反，選項C錯誤；又由Ek＝，故子核的動能遠小于中微子的動能，選項D錯誤．

[答案]

AB

●例7用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖甲是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈，將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是[2008年高考·上海物理卷]()

甲乙

A．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變

【解析】金屬絲圈的轉(zhuǎn)動改變不了肥皂液薄膜上薄下厚的形狀，由干涉原理可知，干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關，仍然是水平的干涉條紋，選項D正確．

[答案]D

6．在應用電磁波的特性時，下列符合實際的是()A．醫(yī)院里常用X射線對病房和手術室進行消毒B．醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術室進行消毒C．人造衛(wèi)星對地球拍攝時利用紫外線照相有較好的分辨率D．人造氣象衛(wèi)星對地球拍攝時利用紅外線照相是利用紅外線透射率高和熱效應強

【解析】紫外線的化學效應明顯，還具有生理作用，故常用來對病房和手術室進行消毒；而X射線的穿透力強，生理作用、化學效應并不明顯，不能用于手術室消毒，常用以透視，故B正確，A錯誤．因為任何物質(zhì)都會發(fā)出紅外線，且發(fā)射的波長與溫度有關，紅外線的波長長，透過云霧和微塵能力強，故常用于拍攝氣象云圖．而地球周圍傳播的紫外線極少，無法用紫外線感光來拍攝地球的狀況．

[答案]

BD

7．如圖所示，已知用光子能量為2.82eV的紫色光照射光電管中的金屬涂層時，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)．若將電路中的滑動變阻器的滑片P向右移動到某一位置時，電流表的示數(shù)恰好減小到0，電壓表的示數(shù)為1V，則該金屬涂層的逸出功約為()A．2.9×10－19J

B．4.5×10－19JC．2.9×10－26J

D．4.5×10－26J

【解析】由電場力做功的公式可知，當光電子的最大初動能Ek≤eU0時，光電流為零，故知Ek＝1.6×10－19J，所以W＝hν－Ek＝2.9×10－19J．

[答案]

A8．下列關于分子運動和熱現(xiàn)象的說法中，正確的是()A．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子存在斥力的緣故B．100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加C．對于一定量的氣體(分子間的作用力不計)，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱D．如果氣體分子總數(shù)不變，氣體溫度升高，則壓強必然增大

【解析】氣體分子之間的引力大于斥力，但都小到可忽略不計，氣體失去了容器的約束時會散開是因為氣體分子熱運動的緣故，故A錯誤；100°的水變成100℃的水蒸氣的過程吸收熱量，內(nèi)能增加，但分子平均動能并沒有增加，說明分子勢能增加了，故B正確；氣體的體積增大，分子密度變小，而壓強保持不變，說明分子的平均動能增大，內(nèi)能增大了，由ΔU＝W＋Q，W＜0，得Q＝ΔU＋|W|，故C正確；氣體的溫度升高，分子的平均動能增大，若體積膨脹較大，分子密度變小，氣體壓強也可能減小或不變，D錯誤．

[答案]

BC

9．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，其振幅為2cm．已知在t＝0時刻相距30m的a、b兩質(zhì)點的位移都是1cm，但運動方向相反，其中a質(zhì)點沿y軸負方向運動，如圖所示．則()A．a(chǎn)、b兩質(zhì)點的平衡位置間的距離為半波長的奇數(shù)倍B．t＝0時刻a、b兩質(zhì)點的加速度相同C．a(chǎn)質(zhì)點的速度最大時，b質(zhì)點的速度為零D．當b質(zhì)點的位移為＋2cm時，a質(zhì)點的位移為負

【解析】a、b兩質(zhì)點的間距可能小于半個波長，或為nλ＋Δx，A錯誤；t＝0時刻a、b兩質(zhì)點的位移相同，故加速度相同，B正確；在a由此刻到達平衡位置的時間內(nèi)，a的平均速率大于b的平均速率，故這一時間內(nèi)b還沒有到達波峰，當b到達波峰時a已處于x軸的下方，故C錯誤、D正確．

[答案]

BD10．圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象．則從該時刻起()

A．經(jīng)過0.35s后，質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離B．經(jīng)過0.25s后，質(zhì)點Q的加速度大于質(zhì)點P的加速度C．經(jīng)過0.15s后，波沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過0.1s后，質(zhì)點Q的運動方向沿y軸的正方向

【解析】圖乙描述的是圖甲中P點的振動圖象．由圖乙不難看出P點的振動周期為0.2s，零時刻質(zhì)點P處于平衡位置且將沿y軸負方向振動．因此，圖甲的波動圖象將沿x軸的正方向傳播，Q點在該時刻將沿y軸正方向振動，由于在同一列波中各個質(zhì)點的振動周期相同，經(jīng)過0.35s(即T)后，Q點將處于x軸下方某處但不是位于波谷位置，而P點將處于波峰位置，則選項A正確；經(jīng)過0.25s(即T)后，Q點將處于x軸上方某處但不是位于波峰位置，而P點將處于波谷位置，則該時刻Q點的加速度小于P點的加速度，故選項B錯誤；由v＝可知波速為20m/s，經(jīng)過0.15s(即T)后，波沿x軸的正方向傳播了3m，則選項C正確；經(jīng)過0.1s(即T)后，Q點的運動方向沿y軸的負方向，故選項D錯誤．

[答案]AC

二、非選擇題(共60分)11．(6分)有兩位同學利用假期分別去參觀北大和南大的物理實驗室，各自在那里利用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了“單擺的周期T與擺長L的關系”，他們通過校園網(wǎng)交換實驗數(shù)據(jù)，并由計算機繪制了T2－L圖象，如圖甲所示．去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是________(填“A”或“B”)．另外，在南大做探究的同學還利用計算機繪制了兩種單擺的振動圖象(如圖乙所示),由圖可知,兩單擺的擺長之比＝________．

【解析】由T＝2π，可得g＝因為g北＞g南，故北大實驗結果對應圖線B．又由圖乙可知＝．

[答案]

B(3分)(3分)

12．(9分)在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，已經(jīng)準備的器材有：油酸酒精溶液、滴管、淺盤和水、玻璃板、彩筆和坐標紙.要完成本實驗,還欠缺的器材有_________.已知油酸酒精溶液中油酸的體積比濃度為0.05%,1mL這樣的溶液合80滴．現(xiàn)將1滴該溶液滴在水面上，這滴溶液中純油酸的體積是________m3．用彩筆描繪出油膜輪廓線后，印在坐標紙上，如圖所示．已知坐標紙每一小格的邊長為1cm，則油膜的面積為______m2．根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，估算油酸分子的直徑是______m．(結果保留一位有效數(shù)字)

[答案]量筒、痱子粉(2分)6.25×10－12(2分)1.25×10－2(2分)5×10－10(3分)13．(10分)在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，準備了下列儀器：A．白熾燈B．雙窄縫片 C．單窄縫片 D．濾光片E．毛玻璃光屏(1)把以上儀器安裝在光具座上，自光源起合理的順序是________________(填字母)．(2)在某次實驗中，用某種單色光通過雙縫在光屏上得到明暗相間的干涉條紋，其中亮紋a、c的位置利用測量頭上的分劃板確定，如圖所示．其中表示a紋位置(如圖甲所示)的手輪讀數(shù)為________mm，表示c紋位置(如圖乙所示)的手輪讀數(shù)為________mm．

(3)已知雙縫間的距離為0.18mm，雙縫與屏的500mm，則單色光的波長為________μm．

[答案]

(1)ADCBE(4分)(2)1.790(2分)4.940(2分)(3)0.567(2分)14．(11分)利用插針法可以測量半圓柱形玻璃磚的折射率．實驗方法如下：在白紙上作一直線MN，并作出它的一條垂線AB，將半圓柱形玻璃磚(底面的圓心為O)放在白紙上，它的直徑與直線MN重合，在垂線AB上插兩個大頭針P1和P2，如圖甲所示，然后在半圓柱形玻璃磚的右側插上適量的大頭針，可以確定光線P1P2通過玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率．實驗室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等．甲

(1)某學生用上述方法測量玻璃的折射率，在他畫出的垂線AB上豎直插上了P1、P2兩枚大頭針，但在半圓柱形玻璃磚右側的區(qū)域內(nèi)，無論從何處觀察，都無法透過玻璃磚同時看到P1、P2的像，原因是_______________________________，他應采取的措施是__________________________________．(2)為了確定光線P1P2通過玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側，最少應插________枚大頭針．(3)請在半圓柱形玻璃磚的右側估計所插大頭針的可能位置(用“×”表示)，并作出光路圖．為了計算折射率，應該測量的量有：________(在光路圖上標出)，計算折射率的公式是________________．

[答案]

(1)光線P1P2垂直于界面進入半圓柱形玻璃磚后到達圓弧面上的入射角大于臨界角，發(fā)生全反射現(xiàn)象，光不能從圓弧面折射出來(2分)向上移動半圓柱形玻璃磚，使到達圓弧面上的光線的入射角小于臨界角(2分)(2)1(2分)(3)光路圖如圖乙所示(2分)

乙