初中物理竞赛辅导物理光学教案
物理竞赛辅导讲座(物理光学)
(Ⅰ)基础知识
一、光的本性的认识过程简介
微粒说(牛顿·英国)
→电磁说(麦克斯韦·英国)→ 波动说(惠更斯·荷兰)
光子说(爱因斯坦·美籍德国人)→波粒二象性(德布罗意·法国)
二、光的波动性
1、光的速度v ,波长λ,频率υ和折射率n
1)光的速度,真空中的光速为C=3.0×108m/s
在折射率为n 的介质中的光速为v=C/n
2)光的频率υ,波长λ,波速v 三者之间的关系为v=λ·υ
2、惠更斯——菲涅耳原理
1)惠更斯——菲涅耳原理:由波源发出的波,在同一时刻t 时,波所达到的各点的集合所构成的面,叫做此时刻的波阵面(简称波面,又称波前),在同一波阵面上各点的相位都相同,且波阵面上各点都可看作为新的波源(次级波源,所以这些波源都是相干波源)向外发射子波,子波相遇时相互叠加历时△t 后,这些子波的包络面就是t+△t 时刻的新的波阵面,且波的传播方向与波阵面垂直。(如图1所示)
2)惠——菲原理是波动光学的理论基础,光的干涉与衍射现象是光的波动性的体现。
3)平面波、球面波及柱向波
(1) 平面波:波阵面是一个平面的波,
其传播方向与平面垂直。
(2) 球面波:波阵面是一个球面的波,
其传播方向为沿球面的半径方向。
(3)柱面波:波阵面是一个柱面的波。
3、光程
1)光程:光在介质中传播的几何路程r 与介质折射率n 的乘积n ·r 。
2)引入光程这个概念后,就可以将其在介质中走过的几何路程换算为光在真空中(同一时间间隔内)的等价路程,从而可以对光在不同介质中所走的路程折算为真空中的光程进行比较。
例,在t 时间内,光在折射率为n 的介质中走过的几何路程为r=m λ(λ为光在该介质中的波长,并设光在真空中的波长为λ0,且n=λ0/λ,则在时间t 内光在真空中的几何路程r 0=m ·λ0=m ·n λ=n ·m λ=n ·r 。
3)由于光在两介质界面上发生反射时,可能会出现“半波损失”,即反射光与入射光相位可能相差π,计算光程时应增加(或减小)半个波长,即可能要加上一个附加光程差δ’=2λ=n
20λ,而是否出现半波损失,需不需要增加此项,则由界面两侧的介质的折射率决定。
当光由光疏介质进入光密介质,在界面反射时会出现半波损失。
当光由光密介质进入光疏介质,在界面反射时不会出现半波损失。
4、光的干涉
1) 条件:相干光源——频率相同,相位差恒定,振动方向相同。
(1)任何两个独立光源都不能满足相干条件,不能发生干涉现象。
(2)而从同一光源分离出来的两列光波可满足相干条件。
2) 分波阵面法产生的光的干涉(双缝干涉)
分波阵面法是把由同一光源发出的光波的波阵面分成两部分或更多部分,形成相光波,使它们相遇而产生的干涉现象。
(1)扬氏双缝干涉
如右图2所示,单色光照射到单缝S 上,
S 成为线光源,光从S 射出后照射到S 1、S 2上,
由于双缝S 1、S 2到S 等距,位于同一波阵面上,
则成为同相相干光源,从S 1、S 2射出的光在屏
L 3上叠加,可看到明暗相间的干涉条纹,若照
射光为白光,可看到彩色的干涉条纹。
若双缝S 1、S 2间的距离为d ,双缝到屏L 3之间的距离为l ,O 为S 1、S 2的中垂线与L 3的交点,屏上一点P 到O 点的距离为y 。
由几何知识可知,光源S 1、S 2到P 点的光程差δ=PS 2-PS 1=l
d y 若S 1、S 2为同相光源,当δ为波长的整数倍时,P 为加强点(亮条纹),当δ为半波长的奇数倍时,P 为减弱点(暗条纹)
所以,当δ=
l d y=k λ (k=0,±1,±2……) 即屏上y=d
l k λ (k=0,±1,±2……)的位置出现亮条纹 当δ=l
d y=(k -21)λ (k=0,±1,±2……) 即屏上y=d
l (k -21)λ (k=0,±1,±2……) 的位置出现暗条纹 其中k=0时的明条纹为中央明条纹,称为零级明条纹,k=1,2……时,分别为中央明条纹两侧的第1条、第2条……,明(暗)条纹,称为一级、二级……明(暗)条纹。
相邻两明(或暗)条纹间的距离△y=d
l λ,该式表明,双缝干涉所得到的干涉条纹间的距离是均匀的,在d 、L 一定的条件下,所用光波波长越长,其干涉条纹间距越宽,而由此推得λ=l
d △y ,则可用来测定光源的波长。 不同颜色(频率不同)在同一双缝干涉装置的干涉规律:
光的颜色:红→紫
干涉条纹间距:大→小
波长:大→小
频率:低→高
(2)类双缝干涉
a 、菲涅耳双面镜
如右图3所示,夹角α很小的两个平面
镜L 1、L 2构成一个双面镜(图中α已经扩大了)
点光源S 经双面镜成的像S 1、S 2就是两个相
干光源。
b、埃洛镜
如右图4所示,一个与平面镜L的距离很小
(数量级0.1mm)的点光源S,它和通过平面镜L
所成的像S’是相干光源,经平面镜反射的光线
与未经反射的光线叠加在屏上形成干涉条纹。
c、双棱镜
如右图5所示,当光垂直入射到双棱镜上,经
双棱镜上下两半折射后,成为两束倾角均为θ的相
干平行光,屏与双棱镜之间的距离为d,当d≥L0
时,两束光在屏上重叠的区域为零,干涉条纹数为
零,最少当d=L时,两光束在屏上重叠的区域最大,
干涉条纹数最多。
d、对切双透镜
如图6所示,过光心将透镜对切,拉开一小段距离,中间加挡光板(图a),或错开一定距离(图6),或两片切口各磨去一部分再胶合(图c),置于透镜原主轴上的点光源或平行于原主轴的平行光线,经对切透镜折射后,在叠加区也可发生干涉。
3)分振幅法产生的光的干涉(薄膜干涉)
当一束光射到两种透明介质的界面上时,光能一部分反射、一部分折射,每部分光的振幅都比入射光振幅小,这种分光方法叫分振幅法。
薄膜干涉就是用分振幅法产生干涉现象的,也是常见的干涉现象。当透明薄膜的厚度与光波波长可以相比时,入射到薄膜表面上的光束从薄膜前后两个表面反射的光束来自于同一入射光的两部分,这样两部分光频率相同,因光经过的路径不同,因此有恒定的相差,这样的两部分光相遇就产生了干涉,常见的是厚度不均匀薄膜表面上的等厚干涉条纹和厚度均匀的薄膜在无穷远处形成的等倾干涉条纹。
①等倾干涉条纹
如右图7所示,光线a入射到厚度为h,折射
率为n的薄膜的上表面,其反射光线为a1,折射光
线为b,光线b在下表面发生反射和折射,反射光
线是b1,折射光线是c1,光线b1再经过上、下表面
的反射和折射,依次得到b2、a2、c2等光线,其中a1、
a2两光线叠加,c1、c2两光线叠加能产生干涉现象。
②等厚干涉条纹
当一束平行光入射到厚度不均匀的透明介质薄
膜上,在薄膜表面上也可以产生干涉现象,由于薄
膜上下表面的不平行,从上表面反射的光线b1和从
下表面反射并透出上表面的光线a1也不平行。如右
图8所示,两光线a1和b1的光程差的精确计算比较
困难,但在膜很薄的情况下,A 点和B 点距离很近,
因而可认为AC 近似等于BC ,并在这一区域的薄膜
厚度可看作相等设为h 。
其光程差近似为δ=2hcosr=2h r n n 22122sin · ,
当i 保持不变(平行光束),光程差δ仅与膜的厚度h 有关,凡厚度相同的地方光程差相同,从而对应同一条干涉条纹,将此类干涉条纹称为等厚干涉条纹。
③劈尖膜
如图9所示两块平面玻璃片,一端叠合,
另一端夹一薄纸片(为了便于说明问题和易于
作图,图中纸片的厚度已经予以夸大),这时,
在两玻璃片之间形成的空气薄膜称为空气劈尖,
当光线射向空气膜时在空气膜上、下表面反射
后形成的两列光波是由同一入射波产生的,具
有相干性,产生干涉。
④牛顿环
在一块光平的玻璃片B 上,放曲率半径R 很
大的平凸透镜A ,在A 、B 之间形成一劈尖形空
气薄层如图10所示,当平行光束垂直地射向平
凸透镜时可以观察到,在透镜表面出现一组干涉
条纹,这些干涉条纹是以按触点O 为中心的同心
环称为牛顿环。
5、光的衍射
按几何光学观点,自点(或线)光源发出的光波照射障碍物后到达屏上,在屏上将出现障碍物的几何影子,给障碍物遮掉的区域没有光,未遮到的区域有均匀的光强,分界线清晰。但在事实上,尤其是障碍物较小时,结果完全不是这样,阴影区域有光线进入,影外光强分布也不均匀,这是光的直线传播规律所不能解释的,这种现象称为光的衍射,它是波动所具有的另一个重要特征。
光的衍射可分为两类:菲涅耳衍射和夫琅和(禾)费衍射。
1) 菲涅耳衍射
在菲涅耳衍射中,入射波和衍射波均为球面波,各子波到达屏上某点时,由于相位差的不同而出现子波干涉,在屏上呈现明暗相间条纹。
2) 夫琅和费衍射
在夫琅和费衍射中,入射波和衍射波都是平面波。在这种衍射中沿同一方向传播的各子波将在无限远处叠加。在实际观察中都利用会聚透镜把沿各方向衍射的平行光分别会聚在位于焦平面的屏上进行叠加,由于沿各方面衍射的子波叠加时的相位差不同而出现子波干涉,从而呈现明暗相间的条纹。
常见的夫琅和费衍射有圆孔、单缝、双缝衍射和光栅衍射,它们的衍射条纹也是明暗相间的,但要注意它们与双缝干涉条纹的区别。
(1)泊松亮斑:法国著名的数学家泊松当时指出:按照菲涅耳的理论,如果让平行光垂直照射不透光的圆盘,那么在圆盘后面的光屏上所留下的黑影中央将会出现一个壳斑,这是因为垂直圆盘的平行光照射时,圆盘边缘将位于同一波阵面上,各点的相位相同,它们所发生的子波到达黑影中央的光程差为零,应当出现增强干涉,即应有一个亮斑,这种现象当时人们从未看到也从未听说过,泊松原想以不能观察到这一亮斑来否定菲涅耳原理和惠更斯
的光的波动理论,但菲涅耳后来用实验得到了这个亮斑,从而有力地证明了光的波动理论。
(2)单缝的夫琅和费衍射
装置如图11所示,S 为与狭缝平行的线光源,置与L 1的前焦平面上,由惠更
期——菲涅耳原理可计算出屏上任一点P 的光强为
I (θ)=I 0sin 2β/β2
式中,β=λ
πbsin θ,λ为波长,b 为狭缝宽度,θ为P 点对L 2中心轴线所张的角,I 0为中心点光强。
单缝的夫琅和费衍射图像和光强分布如图11和图12所示,在衍射光强分布中,可知sin θ=m λ/b ,m=±1,±2……时,I=0,暗条纹。其中心条纹对应的夹角为
2λ/b ,屏上的宽度则为b
λ2f (f 为L 2的焦距), 它表明当狭缝宽度b 变小时,中心衍射亮条纹
变宽。
(3)圆孔的夫琅和费衍射
用圆孔和点光源分别代表图11中的狭缝
和线光源,在屏上便可得到小圆孔的衍射条纹,
其衍射条纹和光强分布如图13所示,D 为小圆
孔的直径,中央亮斑称为爱里斑,爱里斑边缘对
L 2中心光轴的夹角为θ≈1.22λ/D 。
(4)衍射光栅
由大量等宽等间距的平行狭缝所组成的光学元件称为衍射光栅,将衍射光栅放置在图11的狭缝位置上,在衍射屏上便可观察到锐利的亮条纹,这些亮条纹所对应的角度θ应满足:
dsin θ=m λ,m=0,±1,±2……
这个式子称为光栅方程,其中d 为两狭缝之间的间距,m 为光栅级数,从方程中可以看出,不同的波长λ,其亮条纹所对应的θ不同,所以光栅可用来作光谱分析仪中的色散元件。
6、光的偏振
1)光的偏振现象,说明了光是一种横波
2)光的偏振实验,用两块偏振片来观察某一普通的轴光源,保持一块不动,旋转另一块偏振片(绕与偏振片垂直的方向,即光传播方向转动),我们会发现每旋转360°,观察到的光强会由暗变亮,再变暗,再变亮,交替变化两次,这就是光的偏振现象。
3) 自然光,偏转光部分偏振光
常见的普通光源,发出的光含有和光传播方向垂直的各个方向的光振动,这种光称自然光,自然光通过某些物质的反射、折射或吸收后,只保留某一方向上的光振动,这种光叫做偏振光,若某一方向的光振动比另一方向上的光振动要强,这种光称为部分偏振光。
4)自然光射到两种不同介质的界面时,其反射光和折射光均为部分偏振光,当反射光线与折射光线垂直时,反射光为偏振光,而折射光则为部分偏振光。
7、光的电磁说
1)麦克斯韦在研究电磁场理论时发现:光波和电磁波都可以在真空中传播,都是横波,在真空中传播速度也相同,据此他认为光是一种电磁波;
2)光波为电磁波谱的一部分,可分为可见光、红外线、紫外线等;
3)产生机理:由原子内部电子运动(受激发)产生的。
8、光的色散
1)光的色散与光谱
2)色散现象表明:
(1)白光是复色光由单色光复合而成,各单色光的频υ不同;
(2)同一介质对不同光的折射率不同,n紫>n红
(3)各种色光在真空中的传播速度相同为c,而频率不同(υ红<υ紫),波长不同(λ红
>λ紫),进入介质后,各单色光的频率υ不变而波长、传播速度都发生了变化,同
一介质中,υ红>υ紫)。
9、光谱与光谱分析
1)光谱的分类
连续光谱
发射光谱
光谱明线光谱原子特征谱线原子光谱
吸收光谱(暗线光谱)
2)光谱分析:通过对原子特征谱线的分析,可快速准确的知道物质的组成。
三、光的量子性
1、光子说
1)光电效应现象及其规律
(1)光电效应:物体因受到光(包括不可见光)的照射而有电子逸出的现象,叫做光电效应。所逸出的电子叫光电子,光电子定向移动形成的电流叫光电流。
(2)光电效应实验现象(实验原理图如图)
a、饱和光电流与入射光的强度成正比;
b、反向截止电压与入射光的频率有线性
关系,随着入射光的频率的增大而增大;
c、要使某种金属产生光电效应,入射光的
频率必须大于或等于某一频率,这一频
率叫极限频率,各种不同金属具有不同
的极限频率。
d、无论光的强度如何,只要光的频率大于
或等于金属的极限频率,当光一照射到
金属表面,马上就有光电子逸出,低于
极限频率的光,无论强度多大,照射时间多长,都没有光电子逸出。
(3)光电效应的规律
a、单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比;
b、光电子的最大初动能随着入射光的频率的增大而线性增大,而与入射光的强度无
关;
c 、 各种不同的金属具有不同的极限频率,如果照射光的频率小于金属的极限频率,无
论照射光的强度多大,照射时间多长,都不会产生光电效应;
d 、 光电效应具有瞬时性,从光照到光电子逸出,所需时间一般不超过10-9秒。
2)光子说:(1905,爱因斯坦)
(1)内容:空间传播的光(以及其它电磁波)都是不连续的,是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量与它的频率成正比。
(2)光子的能量、质量、动量
光子的能量:E=h υ
光子的质量:由爱因斯坦质能方程 E=mc 2得m=E/c 2=h υ/c 2=λ
c h 光子的动量p=h υ/c=h/λ
其中h 为普朗克恒量 h=6.63×10-34J/s ,c 为光速,υ为光的频率,λ为光的波长
(3)爱因斯坦的光电效应方程(能量守恒)
2
1mv 2=h υ-W (4)康普顿效应
当用可见光或紫外线作为光电效应的光源时,入射的光子将全部被电子吸收,但如果用x 射线照射物质,由于它的频率高、能量大,不会被电子全部吸收,只需交出部分能量,就可以打出光电子,这样光子本身的能量减少,频率降低,波长变长,这种现象称为康普顿效应。
康普顿效应可利用光子与散射物质中自由电子的弹性碰撞来解释,而这一解释的成功,是对光子说的有力支持,并说明在作用过程中,光子——电子系统是遵从动量守恒定律的。
(5)光压
从光子具有能量这一假设出发,除了可解释康普顿效应外,还可以直接说明光压的作用。光压就是光子流产生的压强,从光子的观点看,光压的产生是由于光子把它的动量传递给物体的结果。
光压的数值为P=(1+ρ)φ/c ,其中φ为入射光线,ρ为物体表面的反射系数。
光压存在这一事实,进一步证明,光不但具有能量,还具有动量,这有力直接证明了光的物质性,证明光子和电子、原子、分子、实物一样,是物质的不同形式。
2、波粒二象性
1) 光的波粒二象性
光的干涉、衍射和偏振表明光具有波动性,而光电效应又表明光具有粒子性,也就是说光具有波粒二象性。一般说来,个别光子产生的效果显示出粒子性,而大量光子则显示出波动性,很容易观察到低频光子的波动性。对于高频光子,容易观察到的则是其粒子性。从统计的观点来看,光波绝不是我们所认识的机械波,而是属于一种几率波,光强的地方,实际上是指光子到达的几率较大的地方,而暗处则指光子到达的几率极小的地方。
2)德布罗意波
1924年,德布罗意指出二象性并不是光子才具有,一切实物粒子都具有波粒二象性;所有实物粒子都能在用能量E 和动量p 对其粒子性的描述的同时,还能用频率υ和波长λ对其作波的描述,其能量E 和频率υ、动量p 和波长λ的关系分别为:
E=h υ p=λ
h 因为 p=mv
则有 λ=mv
h 又因为实物粒子的运动质量和静止质量之间的关系为
m=220
1c v m -, λ=v m h 0·22
1c v - 这种波叫做德布罗意波,又称物质波。对于德布罗意波的概念,已由电子衍射实验作出证明。同样,这种波也绝不是我们熟悉的机械波,而是一种几率波。
3、黑洞
黑洞是指光子无法脱离其引力,因而接收不到从它发射出的光子,所以称为黑洞。 可以认为光子具有质量 m=2
c h υ 设星体是一个质量为M ,半径为R 的均匀球,则质量为m 的光子在星球表面所受到的引力为 f=G 2R Mn =G 22c
R Mh υ 光子以光速c 作半径为R 的圆周运动的向心加速度 a=R
c 2
当引力大于向心力时,光子不会外溢,即f >ma ,也就是: G 22R c Mh υ>2c h υR
c 2
从上式可得:
R <2
c GM =R c 可以认为R c =
2c GM 就是黑洞的临界半径(从广义相对论所得结论为R c =2c GM )。 对于太阳,可估算它演变成黑洞时的临界半径的数量级为103m 。
4、引力红移
引力红移是指由于引力的作用,我们观察星体的光比星体表面发射的光的波长长。因为可见波长最长的光是红光,也即光谱向红端移动,称为引力红移。
根据广义相对论的等效性原理,引力质量和惯性质量是等价的。光子能量以及光子——地球系统的势能满足能量守恒定律。
即光子的能量加引力势能为常量,而光子的能量E=h υ,引力势能为mgh ,其中m=h υ/c 2。所以当高度改变△h ,频率就会改变△υ
-h △υ=mg △h=
2
c h υ△h 即=υ△υ=-2c h g △ 这说明频率υ发生了红移。
(Ⅱ)例题与习题
1、在杨氏双缝干涉装置中,光源S 发出的单色光的波长为588nm ,当屏位于P 1位置时,测得屏上干涉条纹的间距为△x 1=0.1470cm ,现将屏远离S 到P 2位置,平移距离为20cm ,此时条纹间距变为△x 2=0.1764cm ,试求双缝的距离d 以及屏P 1到双缝的间距D 。
(d=0.40mm ,D=1.0×102cm)
2、如图所示,夹角α很小的平个平面镜L 1、L 2构成一个双面镜(图中α角被夸大了),点光源S 经双面镜生成的像S 1和S 2,就是两个相干光源,若已知α=20’,缝光源S 与两镜交线的距离为R=10cm ,单色光的波长为λ=6×102nm ,屏与两虚像光源平行,屏与两缝交线相距210cm ,
(1) 屏上干涉条纹的间距多大,在屏上最多能看到多少条干涉条纹;
(2) 若光源距两镜交线的距离增大一倍,干涉条纹如何变化。
[△x=1.13mm △N=22 条纹间距减半]
3、如图所示某射电天文台的接收天线位于海平面上的高度为h=2.00m 处,当一颗能发射波长为λ=21.0cm 的电磁波的射电星,从海平面升起时,接收机将相继地记录下一系列极大值和极小值,(1)确定观察到极大值和极小值电磁波的方向,用与海平面的夹角θ表示该方向;(2)当射电星从海平面上方出现时,试问接收到的电磁波的强度是增加还是减小?
[1)接收到极大值时 sin θ=
h 2λ(k -2
1) k=1、2…… 接收到极小值时 sin θ=h 2λk k=0、1、2…… 2)增加]
4、一薄透镜的焦距f=10cm ,其光心为O ,主轴为MN ,现将透镜对半切开,剖面通过主轴并与纸面垂直。
1) 将切开的二半透镜各沿垂直于剖面
的方向拉开,使剖面与MN 的间距均为0.1mm ,
移开后的空隙用不透光的物质填充成干涉装置,
如图所示,P 为单色点光源,λ=5500A °,
PO=20cm ,OB=40cm ,(1)用作图法画出干涉光
路图;(2)算出屏B 上呈现的干涉条纹的间距;
(3)如屏B 向右移动,干涉条纹的间距将如何变化?
2)将切开的二半透镜沿主轴MN 方向移开一
小段距离,构成干涉装置,如图所示,P 为单色光
源,位于半透镜L 1的焦点F 1外,(1)用作图法画出
干涉光路图;(2)用斜线标出相干光束交叠区;(3)
在交叠区内放一观察屏,该屏与MN 垂直,画出所
呈现的干涉条纹的形状。
3)在本题2问的情况下,使点光源P 沿主轴移到半透镜L 1的焦点F 1处,试回答第2问中各问。
△x=2.75×10-4m
5、利用劈尖状空气隙的薄膜干涉可以检测精密加工工件表面质量,并能测量表面纹路的深度,测量的方法是:把待测工件放在测微显微镜的工作台上,使待测表面向上,在工件表面放一块具有标准光学平面的玻璃,使其光学平面向上,将一条细薄片垫在工件和玻璃板之间,形成劈尖状空气隙,如图所示,用单色平行光垂直照射到玻璃板上,通过显微镜可以看到干涉条纹,
如果由于工件表面不平,观测中看到如图上部所
示弯曲的干涉条纹,①请根据条纹的弯曲方向,
说明工件表面的纹路是凸起还是下凹?②证明纹
路凸起的高度(或下凹的深度)可以表示为h=b
a 2λ, 式中λ为入射单色光的波长,a 、
b 的意义如图。
[下凹]
6、为了测出光波波长的近似值,可以做如下实验,取两块75毫米×25毫米的薄玻璃片,将一端捏紧,另一端嵌进一片薄
铝片,如图,已测得铝片嵌进玻璃的长度为
5毫米,其厚度为0.02毫米,现用单色光垂直
照射,观察到从A 端数起第7条暗纹的距离是
x=8.0毫米,问这种单色光的波长为多少?
[λ=0.76×10-6m]
7、讨论折射率为n ,厚度为d 的透明薄膜
反射干涉条纹的分布规律。
[提示:δ=2ndcosr -2
0λ] 8、在一块平板玻璃片A 上,放一曲率
半径R 很大的平凸透镜如图,在A 、B 之间
形成一劈形空气薄层。当平行光束垂直地射
向平凸透镜时,由于透镜下表面所反射的光
和平板玻璃上表面反射的光发生干涉,将呈
现干涉条纹,这称为牛顿环。证明干涉条纹
暗环半径r 由下式给出 r=λkR
k 为干涉级数。当在空气劈中加入水,干涉
条纹变密还是变疏,为什么?[变密]
[提示:S=2d+2λ=R r 2+2
λ]
9、沿着与肥皂膜法线成45°角的方向观察时,膜显绿色(λ1=50nm )。设肥皂膜折射率为1.33,求:(1)肥皂膜的最薄厚度;(2)如改为垂直观察,膜是何种颜色?
(d min =111nm 黄色)
10、单缝宽度b=0.05mm ,用平行单色光λ=600nm 垂直照射。
(1) 求第一级暗条纹的衍射角;
(2) 若将此装置全部浸入折射率n=1.62液体中,求第一级暗条纹的衍射角;
(3) 若单缝后凸透镜的焦距为0.40m ,折射率n’=2.0,求在空气中和液体中的中央明条
纹的宽度。
[(1)1.2×10-2rad ;(2)0.74×10-2rad ;(3)9.6mm ,2.52cm]
11、一密度均匀的球形天体,它的质量M=2×1030kg ,问它的半径R 最大为多少时,才会使它具有第一宇宙速度?(说明:这一半径就是黑洞的临界半径)
[R=103m]
12、设有一功率P=IW 的点光源,距光源d=3m 处有一钾薄片,假定钾薄片中的电子可
以在半径约为原子半径r=0.5×10-10m 的圆面积范围内收集能量,已知钾的逸出功A=1.8eV ,
(1)按照经典电磁理论,计算电子从照射到逸出需要多长时间;(2)如果光源发出波长为λ=589.3nm 的单色光,根据光子理论,求每单位时间打到钾片单位面积上有多少光子。
[t=4×103s ,N=2.6×1016m -2·s -1]
13、波长λ0=0.02nm 的X 射线与静止的自由电子碰撞,现在从和入射方向成90°角的方向去观察散射辐射,求:(1)散射X 射线的波长;(2)反冲电子的能量;(3)反冲电子的动量。
[λ=0.0224nm ,E=6.66×103ev ,P=4.44×10-23kg m/s θ≈41°9’]
14、假设我们所在的宇宙就是一个黑洞,即我们不可能把光发射到我们的宇宙之外。所以即使在宇宙之外还存在空间,还存在天体的话(这完全是一种假设),那么外面的天体看我们的宇宙就是一个“大黑洞”。试从这一假定估算我们宇宙的半径。设宇宙是密度均匀的球体。宇宙的平均密度约为ρ=10-26kg/m3的数量级。
[R=1026m]
初中物理竞赛培训教程
解决初中物理难题的一些见解 【一】解物理题的一般方法是: 情景分析——建立模型——寻找规律(或数量关系)——求解。 情景分析:是解决物理题(特别是难题)的一般性要求,特别是要掌握动态的情景把握,这是解题的第一步,一定不要大意。 建立模型:题目万变不离其中,不管题目怎么变化,它的内核(知识点)总是不会改变的,要通过情景分析,运用直接联系或联想与想象的手段建立起物理模型。 寻找规律(数量关系):在特定的物理模型中其规律(数量关系)是固定的。然后用该物理模型中所包含的知识点进行分析。 求解:规范写出解答步骤,步骤之间逻辑性要强,联系要紧密。书写解答过程一般与分析过程刚好相反。 示例:有一粗细均匀的蜡烛长20cm(蜡的密度是0.9g/cm3),在蜡烛底部插入一个铁钉,使蜡烛能竖直地浮于水中,上端露出水面1cm,现将蜡烛点燃,问蜡烛烧到还剩下多少时,水面正好和蜡烛上端相平,烛焰将熄灭?(假设蜡烛燃烧时,蜡油全部烧掉而又不流下来,铁钉的体积忽略不计) (1)情景分析: 漂浮时:悬浮时: (2)建立模型:G蜡+G钉=F浮 G蜡’+G钉’=F浮’ (3)寻找规律、关系: 不变的有:G钉,即G钉= G钉’;蜡烛的底面积S 则有:G钉= F浮-G蜡=p水×S×(20-1)×g-p蜡×S×20×g ① G钉’= F浮’-G蜡’=p水×S×L×g-p蜡×S×L×g ② 联立①②后消去S可解得L=10 (cm)
【二】方法与技巧 关键是观念和思路,其次是要掌握一般的常见题型和变化。 1、极值法:渐变成立,极值成立。 2、整体和部分:部分成立,整体成立;部分服从整体。 3、对称和等效:能对称则效果相同。 4、能量守恒:整体能量守恒,功能互化。 5、联想和想象:与已知知识(题目)找到共同点,相互联系,简化思路。 6、特殊值法:用特殊值取代,简化推导过程。 【三】拓展知识面 1、光学:透镜成像公式;主光轴与副光轴;全反射;镜面厚薄与像差; 色光的频率与折射率、散射; 2、力学:帕斯卡定律;差动滑轮;机械的质点、重心;浮心;稳度;冲量与动量; 虹吸与大气压;密闭气压 3、电学:电源(仪表)内阻;安培定则;欧姆定律与电动势;磁通量与感应电流 4、能量:动量(能量)守恒;热功当量(功、能转化);质能守恒 5、声学:双耳效应;多普勒效应
高中物理光学知识点经典总结
精品文档 . 光 学 几何光学 光的反射入射角等于反射角光路是可逆的光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关 光的折射 介 空 介 λ λ γ = = = = sinC 90 sin sin sin n o v C i光从一种介质进入另一种 介质,频率不变 由水面上看水下光源时,视深n d d/ '= 由水面下看水上物体时,视高nd d=' 全反射 n c 1 sin=(C为临界角) 条件:1.光密到光疏; 2.入射角等于或大于临界角 ①② ①光导纤维 ②全反射棱镜 光的色散光密三棱镜:光线向底面偏折光疏三棱镜:光线向顶角偏折光的色散颜色n fλV C临E光子波动光学 光的干涉 双缝干涉λ d l x= ? 亮条纹δ=kλ 暗条纹δ= ) 1 2 ( 2 - n λ 红 紫 小 大 小 大 大 小 大 小 大 小 小 大薄膜干涉 肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、 光学器件增透膜、冷光灯光的衍射 单缝衍射X射线结构示意图,E为灯丝电源。在 K、A 两电极间加上几万伏的直流高压,使射 线管发出X射线 小孔衍射 小球衍射 光的偏振光是一种横波 无线电波红外线可见光紫外线X射线ν射线 振荡电路中自由 电子周期性运动 原子外层电子受到激发 产生 原子内层电子受激 发产生的 原子核受激发产生光的本性电磁波麦克斯韦提出光在本质上是一种电磁波赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性V=λf 光的波粒 二象性 粒子性 hv E= 光电效应K E hv =-W种类产生主要性质应用举例 康普顿效应石墨中的电子对x射线的散射现象红外线一切物体热效应遥感、遥控、加热 原子跃迁时辐射或吸收的光子能量 m E hv=-n E紫外线高温物体化学效应荧光、杀菌波动性干涉、衍射、多普勒效应、偏振都是波的特有现象X射线阴极射线射到固体表面强穿透性透视、金属探伤物质波德布罗意波任何运动物体都有与之对应的波长λ物质波:λ=h/p 电子衍射现象 概率波光子在空间位置出现的概率以及运动的微观粒子在某点附近出现的概率由波动规律确定光波和物质波是概率波 光谱连续光谱:炽热固液高压气体发光发射光谱[明线光谱]:稀薄气体或金属蒸气吸收光谱:光通过物质被吸收一部分形成的
初中物理竞赛专题七力
初中应用物理知识竞赛题分类解析 专题七、力 一.选择题 1.(2013全国初中应用物理知识竞赛预赛题)用磁铁吸引光滑水平桌面上的铁钉,铁钉受到吸引而没有与磁铁接触,处于静止状态,如图6所示。磁铁对铁钉作用力的方向是( ) A.向左上方 B.向右上方 C.竖直向上 D.竖直向下 1.答案:C 解析:铁钉受到吸引而没有与磁铁接触,处于静止状态,合力为零。由于重力方向竖直向下,所以磁铁对铁钉作用力的方向是竖直向上,选项C正确。 2、(2012年“志英杯”物理竞赛)小军和小华都站在溜冰场上,小军用力推了小华一下,两人都向相反方向滑出了较远的距离,要解释这一现象,可以利用下列知识中的 ①物体间力的作用是相互的 ②力是改变物体运动状态的原因 ③一切物体都有惯性 ④他们之间的作用力是一对平衡力 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④ 解析:小军用力推了小华一下,两人都向相反方向滑出了较远的距离,这说明,物体间力的作用是相互的,力是改变物体运动状态的原因,一切物体都有惯性,选项A正确。答案:A 3(2011全国初中应用物理知识竞赛)如图2所示,教室里的天花板下面装有多挡位吊扇,当吊扇正常工作时,对于吊扇对天花板的拉力大小与其重力大小的判断,下列说法中正确的是( ) A.吊扇在高挡位工作时,拉力等于重力。 B.吊扇在低挡位工作时,拉力大于重力。 C.电扇在任意挡位工作时,拉力等于重力。
D.电扇在任意挡位工作时,拉力小于重力。 解析:由牛顿第三定律,电扇在任意挡位工作时,电扇对空气有向下的作用力,空 气对吊绳有向上的反作用力,所以拉力小于重力,选项D 正确。 答案:D 4. (2011上海初中物理知识竞赛题)如图所示,劲度系数为k 1的轻质弹簧A 一端固定 在地面上并竖直放置,质量为m 的物块压在弹簧A 上,用一细绳跨过定滑轮,一端与 m 相连,另一端与劲度系数为k 2的轻质弹簧B 相连。现用手握住弹簧B 的右端使其位 于c 点时,弹簧B 恰好呈水平且没有形变。将弹簧B 的右端水平拉到d 点时,弹簧A 恰好没有形变。已知:k 2 初中物理竞赛辅导——电学(练习) 一、选择题 1.白炽灯的灯丝断了之后,如果再搭接上,还会发光。这时的耗电功率与原来相比。[ ] A .增加。 B .减少。 C .不变。 D .耗电功率比原来增加或减少由灯丝搭接的位置决定。 2.白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状,这样做的目的是 [ ] A .便于灯丝散热,防止灯丝熔断。 B .尽量减少灯丝的电阻。 C .减少灯丝散热,提高灯丝的温度。 D .减少灯丝在高温时的升华。 3.图为一个白炽灯泡。正常工作时的电流约是 [ ] A .0.27毫安。 B .270毫安。 C .0.41安培。 D .0.11安培。 4.化纤衣服很容易沾上灰尘,这是因为它 [ ] A .容易积累静电荷。 B .具有一定的粘性。 C .具有大量微孔。 D .质地柔软。 5.有些电工仪表的刻度盘上有一个弧形缺口,缺口下面有一面镜子,它的作用 [ ] A .读数时使眼睛处于正确位置。 B .增加刻度盘的亮度。 C .检验仪表是否水平。 D .便于观察仪表的内部结构。 6.落在高压线上的鸟儿不会触电死亡,这是因为 [ ] A .鸟爪上的角质层是绝缘的。 B .鸟儿对电流的承受能力比较强。 C .鸟儿双脚落在同一条导线上,没有电流流过鸟的身体。 D .高压线有橡胶外皮。 7.家用电熨斗为适应不同衣料的熨烫,设计了调整温度的多挡开关。使用时转动旋钮即可使熨斗加热到所需的温度。图1是电熨斗的电路图。旋转多挡开关可以改变1、2、3、4之间的连接情况。现将开关置于温度最高挡,这时,1、2、3、4之间的连接是图2中的哪一幅? [ ] 8.市场销售的电热水壶有两种形式,一种如图5(a)所示,电热元件在壶底下面的底座内;另一种如图5(b)所示,电热元件在壶底之上,浸没在水中。如果两种水壶的耗电功率相同,壶内水量也相同,那么 [ ] A .(a)壶的电热元件在壶底下面,有利于水的对流,(a)壶中的水先沸腾。 B .(a)壶的电热元件安放在底座内,热量损失较小。 C .(b)壶中的电热元件被水包围,热量损失小,(b)壶中的水温上升较快。 D .(b)壶的电热元件体积较小,热能的利用率较低。 9.有两个小灯泡,只标有额定电压,都是6.3伏。串联起来接到电源上,亮度不同。在回答哪个灯泡的额定功率比较大时要用以下6句话: (1)较亮灯泡的电阻较大; (2)从关系式P=I 2R 可以知道; (3)串联时流过两个灯炮的电流相同; (4)从关系式P=U 2 /R 可以道; (5)在相同的电压下工作时 ,灯炮的电功率和它的电阻成反比; (6) 所以 ,串联时较暗灯泡的额定功率大。 按照下列哪个顺序排列这6句话可以把问题讲得最清楚? [ ] A .(2)(1)(3)(4)(5)(6) B .(2)(3)(l)(4)(5)(6) C .(4)(5)(2)(1)(3)(6) D .(3)(2)(1)(4)(5)(6) 10.电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘,这主要是因为 [ ] A .灰尘的自然堆积。 B .玻璃有较强的吸附灰尘的能力。 C .电视机工作时,屏表面温度较高而吸附灰尘。 D .电视机工作时,屏表面有静电而吸咐灰尘。 11.在图3的电路中,R 为待测电阻,阻值约为5欧。给你的器材有:滑动变阻器(2安,0~10欧);电压表,有2个量程,分别为0~3伏、0~15伏;电流表,有2个量程,分别为0~0.6安、0~3安;电池组为新干电池3节串联。两只电表的量程可采用以下4种选法,但为使测量时能 较准确地读数,最后,两只电表的量程应采用 [ ] A .0~0.6安和0~1.5伏。 B .0~3安和0~15伏。 C .0~0.6安和0~3伏。 D .0~3安和0~3伏。 12.电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却不那么热,这是因[ ] A .通过铜导线的电流小,所以它消耗的电能也较少。 B .电炉丝和铜导线消耗的电能相同,但铜导线散热快,所以就不那么热。 C .通过电炉丝的电流大,所以它消耗的电能较多。 D .铜导线电阻较小,所以它消耗的电能较少。 13.有二只灯泡,分别标有“220V15W ”和“220V100W ”的字样。如将它们串联接在电压为380伏的动力电源上,则 [ ] A .15W 的灯泡烧坏,100W 的灯泡完好。 B .100W 的灯泡烧坏,15W 的灯泡完好。 C .二只灯泡均被烧坏。 D .二只灯泡均完好。 14.在电学实验中遇到断路时,常常用伏特表来检测。某同学连接如图所示的电路,电键闭合后,电灯不亮,安培表无指示。这时用伏特表测得a 、B 两点间和B 、c 两点间的电压均为零,而a 、B 间和B 、D 间的电压均不为零,这说明 [ ] 2014年第二十四届初中应用物理竞赛(巨人杯)试题 一、本题共10小题,每小题2分,共20分。以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的,把正确选项前面的字母填在题后的括号内。 1.汽车的观后镜是用来观察车后路面情况的装置,一般 为凸面镜。正常情况下,坐在驾驶员位置的人通过左侧 观后镜应该看见如图1甲所示的效果。在某次准备驾车 外出前,坐在驾驶员位置的王师傅发现,从左侧观后镜 中看到的是如图1乙所示的情景。为确保行驶安全,左 侧观后镜的镜面应适当完成图2中的哪种操作() 2.“元旦文艺会演”时,物理老师和电工师傅合作给同学们表 演了一个“不怕电”的节目(注意:因该节目有危险,同学们 切勿模仿)。首先电工师傅将两根导线的接头A、B分别连接到 一标有“PZ220 100”的灯泡(如图3甲所示)的接线柱C、 D上,闭合开关,灯泡正常发光。随后,电工师傅断开开关取 下灯泡,物理老师站到干燥的木凳上,左、手两手分别抓住两 导线接头A、B(如图3乙所示),此时电工师傅闭合开关,用 测电笔分别测试导线接头A、B及物理老师的皮肤,发现测电 笔的氖管均发光,而在这一过程中,物理老师依然谈笑自如。 对以上现象的解释,你认为下列说法中正确的是() A.物理老师有“特异功能”,确实不怕电 B.物理老师的双手戴着绝缘手套 C.在人、灯替换的过程中,电源的零线被断开了 D.在人、灯替换的过程中,电源的火线被断开了 3.图4甲为一把手工的锯条,图4乙为正对着锯齿看的效 果,发现它的锯齿都“东倒西歪”的侧向两侧,而不在一 个平面上。其原因是() A.将锯齿做成这样的形状后,容易将锯齿打磨得更锋利 B.将锯齿做成这样的形状后,锯条承受撞击能力更强 C.锯条用得太久,锯齿被撞歪了 D.将锯齿做成这样的形状后,可以使锯口加宽,减小被锯物体对锯条的摩擦力 4.“嫦娥三号”探测器在月球表面降落时,没有使用降落伞,是因为() A.月球表面非常松软,不需要使用降落伞减速 B.距离月球表面太近,用降落伞来不及减速 C.月球表面附近没有大气,降落伞无法起到减速的作用 D.“嫦娥三号”质量太大,不易制作足够大的降落伞 光学 一、基础知识 1.光的折射全反射 (1)折射率:n=sini sinr,i表示真空或空气中光线与法线的夹角,r表示介质中光线与法线的夹角。 n=c v ,c表示真空中的光速,v表示介质中的光速。 (2)全反射:sinC=1 n ,C是光线从介质射向真空的全反射临界角,n是光线在介质中的折射率。 2.干涉衍射偏振 (1)光的干涉:屏上距离双缝的路程差为半波长偶数倍的地方,将出现亮条纹。距离双缝的路程差 为半波长奇数倍的地方,将出现暗条纹。相邻亮(暗)条纹间的距离Δx=L dλ,L为双缝与屏间的距离, d为双缝之间的距离,λ为光的波长。只有频率相同、振动情况相同的光线之间才会出现干涉。 (2)光的衍射:发生衍射的条件是,孔或障碍物的尺寸比波长小或者跟波长差不多。 (3)光的偏振:在垂直于光传播方向的平面上,只沿一个特定方向振动的光,叫偏振光。自然光通过偏振片后就得到偏振光。 二、常规题型 例1.下列说法正确的是(D)。 A.光只有照射在两种介质的平整界面上才能发生反射现象 B.反射现象中入射光线和反射光线不可能相互垂直 C.光从一种介质进入另一种介质时,一定会发生偏折 D.光从真空进入某种介质后,速度要减小 练习1.如果光线以大小相等的入射角(不为零)从真空射入不同介质,若介质的折射率越大,则(C)。 A.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越大 B.折射角越大,说明折射光线偏离原来方向的程度越小 C.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越大 D.折射角越小,说明折射光线偏离原来方向的程度越小 由n=sini sinr ,i不变,n越大,r越小,偏离就越大,C对。 图 2 图 3 八年级物理竞赛辅导训练题一 姓名 1. 下列四种情况中,速度大小最接近20米/秒的是 ( ) (A)员工上下班骑自行车的速度 (B)内环线高架快车道的限速 (C)沪宁高速公路快车道的限速 (D)磁悬浮列车正常行驶的速度 2. 建筑工地需要长1.0米,宽0.5米,高0.3米的花岗岩350块,现用一辆载重量为5吨的卡车去加工厂运回,则共需要运几次方可运完 ( ) (A)28 (B)29 (C)30 (D)31 3. 实验室测量油膜分子的大小:取待测油1毫升,滴入容量瓶中,再向容量瓶中倒入某有机溶剂直至总体积达到500毫升。用滴定管取1/25毫升滴入水槽中。由于该有机溶剂与水的结合力远大于油,故水面最终留下了一层油膜,测出其面积约500厘米2,则该油膜分子的直径约为 ( ) (A)1.6×10—9米 (B)1.6×10 —10米 (C)3.2×10—9米 (D)3.2×10—10 米 4. 如图2所示一位魔术师现场表演“点燃手指”的魔术,有以下三步过程(1)手指在酒精中浸一下;(2)手指在水中浸一下;(3)“点燃”手指。请判断下列哪组操作顺序是最合理的 ( ) (A)(1)(2)(3) (B)(1)(3)(2) (C)(2)(1)(3) (D)(2)(3)(1) 5. 室温下两个容积相同的烧瓶用密封细管相连,右边烧瓶内装满水,左边烧瓶内充满空气,如图3所示。现将装置浸没在热水中,则气、液界面 O 点向哪个方向移动 ( ) (A)向右 (B)向左 (C)不动 (D)无法确定 6. 在油锅倒入一份醋和两份油,进行加热,不一会儿,锅里的油和醋就会上下翻滚,此时,一位表演者将手放入锅内,却没有受到损伤,这是因为 ( ) (A)表演者长期练功,能够忍受沸油的高温 (B)醋能在手的表面产生保护层,避免表演者被烫伤 (C)由于对流,醋能很快将沸油的温度降低 (D)虽然锅里的油和醋上下翻滚,但沸腾的只是醋而不是油 7. 下列各种现象中,能说明液体的表面积越大,蒸发就越快的是 ( ) (A)把木材放在烘房里要比放在露天里干得快 (B)晴天把洗好的衣服凉出来要比在阴天的时候干得快 (C)同样多的酒精和水,在相同条件下酒精干得快 (D)洗脸后将毛巾挂在毛巾架上要比把毛巾团放在脸盆内要干得快 8. 无论是酷暑还是严冬,在使用冷暖空调的房间的窗户玻璃上,一般会出现凝结水珠的现 初中物理竞赛决赛(实验)试题 姓名 学校 准考证号 得分 考试时间60分钟 试题一 一束光入射三棱镜的一个光学面,经过折射后从另一个光学面射出,入射光和出射光之间的夹角称为偏向角,用δ表示,见附图, 根据理论推导,可以知道δ存在一个最小值,称为最小偏向角,用δmin 表示。三棱镜的两个光学面之间的夹角称为三棱镜的顶角,用A 表示,则棱镜材料的折射率n 可以表示为 min 22 A Sin n A Sin δ+= 利用所提供的实验器材,测量三棱镜的顶角A 和最小偏向角δmin ,并由上式计算棱镜对红色激光的折射率。 实验要求: 1、简要地写出实验步骤及计算公式, 2、在试卷相应位置上进行实验操作并画出实验操作示意图, 3、实验结果要求有3位有效数字,实验误差要求在一定范围内。 可供器材: 1、三棱镜一块。 2、红色半导体激光器一个(连电源), 3、大头针若干个,泡沫塑料板一块,白纸一张,量角器一把,直尺一把,光屏一个。 警示:实验中不能用眼睛直接对着激光观察,防止激光灼伤眼睛!!! 一、测量棱镜顶角A 1)简要写出实验操作步骤 2)实验操作示意图 δ 3)测量三棱镜顶角A 二、测量棱镜对红色激光的最小偏向角δmin 1)简要写出实验操作步骤 2)实验操作示意图 3)测量最小偏向角δmin 三、计算棱镜对红色激光的折射率n 参考答案 测量三棱镜顶角A 一、光学方法测量 1、实验步骤 1) 白纸放在泡沫塑料板上,三棱镜置于白纸上,在实验中不能移动三棱镜。 2) 用激光束射向棱镜的一个光学平面,转动激光器,改变激光束入射方向,使入射光 束和光学平面垂直(光束按原路返回),用大头针确定入射光方向。 3) 用激光束射向棱镜的另一个光学平面,重复步骤2),确定另一光学面的法线方向 4) 测量棱镜顶角A 。 测量方法1: 直接用量角器测量θ,利用公式A=180°-θ求顶角A ,或者直接测量棱镜顶角A 。 测量方法2: 用几何方法作出直角三角形,利用公式1 a A tg b -=计算顶角A 。 2、实验操作示意图 3、测量计算棱镜顶角A 方法1: θ= , =-=θ180A 方法2: a= ,, b= 。 1 a A tg b -== 。 二、针插法测量 1、实验步骤 1)、白纸放在泡沫塑料板上,三棱镜置于白纸上,在实验中不能移动三棱镜。 2)、用大头针确定三棱镜两个光学面的位置。 3)、用铅笔画出两个光学面的夹角并用量角器测量三棱镜顶角A 。 半导体激光器 三棱镜 半导体激光器 改变入射方向 三棱镜底边 A θ A a b 改变入射方向 高中物理光学综合试题 一、选择题:每题四个选项中有一个或多个选项正确,请将正确选项填在题后括号内(每题 5分)。 1.关于平面镜的虚像,下列叙述中正确的是( ). (A)虚像总是倒立的 (B)虚像是呵以用照相机拍摄的 (C)虚像可以在屏幕上出现 (D)人眼看到的虚像,是因为虚像发出的光射入人眼的视网膜 2.把物体和光屏的位置固定,在两者连线的正中间放一透镜,这时光屏上出现一个清晰的像. 如果沿着连线再移动透镜时,则在光屏上( ). (A)还可以再出现一个缩小的像 (B)还可以再出现一个放大的像 (C)出现放大、缩小的像都有可能,但要知道怎样移动才能判定 (D)以上说法都不对 3.某金属在一束绿光的照射下发生光电效应,则( ). (A)若增加绿光的照射强度,则单位时削内逸出的光电子数目不变 (B)若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子最大初动能增加 (C)若改用紫光照射,则逸出的光电子最大初动能增加 (D)若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加 4.关于对光的本性的认识,下列说法中正确的是( ). (A)牛顿的微粒说与惠更斯的波动说第一次揭示了光具有波粒二象性 (B)牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说没有本质的区别 (C)麦克斯韦从理论上指出电磁波传播速度跟光速相同,他提出光是一种电磁波 (D)麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说说明光具有波粒二象性 5光源发出的光照射到不透明物体上就会形成影.下列对于光源面积与影大小的判断中正确的是( ). (A)光源的面积为零.半影区不为零(B)光源面积越大.半影区越大 (C)光源面积越大,本影区越大(D)影的大小与光源的面积无关 6.如图1所示,一个折射率为2的三棱镜,顶角是45°.有一束光以图示 方向射到三棱镜上,入射角为i(0 初中物理竞赛试题精选:运动学 1. A、B两辆车以相同速度v0同方向作匀速直线运动,A车在前,B车在后.在两车上有甲、乙两人分别用皮球瞄准对方,同时以相对自身为2v0的初速度水平射出,如不考虑皮球的竖直下落及空气阻力,则( ) A.甲先被击中 B.乙先被击中 C.两人同时被击中 D.皮球可以击中乙而不能击中甲 2. 如图所示,静止的传送带上有一木块正在匀速下滑,当传送带突然向 下开动时,木块图2滑到底部所需时间t与传送带始终静止不动所需时间 t0相比是( ) A.t=t0 B.t<t0 C.t>t0 D.A、B两种情况都有可能 3. 如图所示,A 、B 为两个大小和材料都相同而转向相反的轮子,它 们的转轴互相平行且在同一水平面内。有一把均匀直尺C ,它的长度 大于两轮转轴距离的2倍。把该直尺静止地搁在两转轮上,使尺的重 心在两轮之间而离B 轮较近。然后放手,考虑到轮子和尺存在摩擦, 则直尺将( ) A 保持静止。 B 向右运动,直至落下。 C 开始时向左运动,以后就不断作左右来回运动。 D 开始时向右运动,以后就不断作左右来回运动。 4. 在一辆行驶的火车车厢内,有人竖直于车厢地板向上跳起,落回地板时,落地点( ) A 在起跳点前面; B 在起跳点后面; C 与起跳点重合; D 与火车运动情况有关,无法判断。 5. 在水平方向作匀速直线高速飞行的轰炸机上投下一颗炸弹,飞机驾驶员和站在地面上的观察者对炸弹运动轨迹的描述如图12所示。其中有可能正确的是 ( ) 图12 6. 一列长为s 的队伍以速度V 沿笔直的公路匀速前进。一个传令兵以较快的速度v 从队末向队首传递文件,又立即以同样速度返回到队末。如果不计递交文件的时间,那么这传令兵往返一次所需时间是 。; ; ; 22222)D (2)C (2)B (2)A (V v sv V v s V v s V s -++ 7. 甲、乙两车站相距100千米,一辆公共汽车从甲站匀速驶向乙站,速度为40千米/时。当公共汽车从甲站驶出时,第一辆大卡车正好从乙站匀速开往甲站,而且每隔15分钟开出一辆。若卡车的速度都是25千米/时,则公共汽车在路途中遇到的卡车总共有( ) (A).20辆。 (B)15辆。 (C)10辆。 (D)8辆 8. 某高校每天早上都派小汽车准时接刘教授上班。一次,刘教授为了早一点赶到学校,比平时提前半小时出发步行去学校,走了27分钟时遇到来接他的小汽车,他上车后小汽车立即掉头前进。设刘教授步行速度恒定为v ,小汽车来回速度大小恒定为u , 刘教授上车以及小汽 光学凸透镜成像竞赛题整理 1、如图,从凸透镜主光轴上S点发出的光经凸透镜折射后交于主光轴上S1点,现有一点P发出一束光平行于从S点发出的光射向凸透镜,则在透镜的另一侧的折射光线将() A、和主轴不相交 B、和主轴相交,交点仍在S1点 C、和主轴相交,交点在S1的左侧 D、和主轴相交,交点在S1的右侧 2、如图,F是凸透镜的的焦点,从主光轴上的P和S两点发出两束相互平行的光射向凸透镜,经凸透镜折射后在另一侧的光路是() A、P和S的折射光线与主轴都相交 B、P和S的折射光线与主轴都不相交 C、P的折射光线与主轴相交,S的折射光 线与主轴不相交 D、P的折射光线与主轴不相交,S的折射 光线与主轴相交 3、下图中,S为发光点,S1为发光点S经凸透镜所成的像,其中正确的是(D ) 4、如图,一正方形ABCD的中心正好落在凸透镜的2f点,请在图中的适当位置画出正方形的像的形状并标出对应的字母 5、实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光,这可以利用两块透镜的组合来解决。请在图的两个方框中各画出一种组合方式(要在图中画清光束粗细的变化),分别写出两块透镜间的距离s 跟两块透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系。 6、(1)凸透镜有两个实焦点,凹透镜有两个虚焦点;凸透镜的焦距为正数,凹透镜的焦距为负数;凸凹透镜成像时,物距总为正数,像距为正数时像是实像,像距为负数时,像为虚像;凸凹透镜的像距和焦距为负数时,负号的含义仅表示“虚”的意思,比较焦距与像距的大小时应比较绝对值的大小。 (2)凸凹透镜成像时,像与物的大小比等于像距与物距的大小比。 (3)凸凹透镜成像时满足公式: 请利用以上知识完成下列问题: (1)说明凹透镜总成虚像的道理 (2)若一只蜡烛点燃时,烛焰的长度约为2cm ,放在一只焦距为20cm 的凸透镜前,距凸透镜的距离为15cm 时,①计算烛焰的像的位置和长度②画出成像光路图并利用光路图应用几何知识证明出计算的结果。 V=﹣60cm ,像长8cm 淮安外国语学校初二物理竞赛辅导资料 透镜及其应用(2) 7、如图,用一束宽度为2cm 的平行光沿凹透镜的主光轴照到一只凹透镜上,在距凹透镜30cm 的光屏上形成一高度为8cm 的光斑,请据此现象求出该凹透镜的焦距。 f v u 1 11= + 第九届全国初中应用物理知识竞赛试题 一、以下各题所列答案中只有一个是正确的(共30分,每小题3分)。 1.图示为小刚所连的两盏白炽灯和两上插座的电路图,通电后发 现不能正常工作。下面几个措施中可能引起危险的是:[ ] A.拆掉灯丙,两条导线连在一起; B.拆掉插座甲,两条导线连一起; C.拆掉开关S3,两条导线连在一起; D.拆掉开关S2,两条导线连在一起。 2.关于电冰箱,以下说法中正确的是:[ ] A.电冰箱内温度比较低,这是液体蒸发吸热造成的; B.电冰箱散热器摸起来烫手,这主要是电流的热效应造成的; C.夏天,打开电冰箱门看到的“白烟”是冰箱内蔬菜、水果等蒸发产生的水蒸气; D.家用电冰箱的耗电功率通常超过1000瓦。 3.两支内径不同、下面玻璃泡内水银量相等的合格的温度计,同时插入一杯热水中,过一会儿则会看到:[ ] A.两支温度计水银柱上升的高度相同,示数相同; B.内径细的温度计水银柱升得较高,示数较大; C.内径粗的温度计水银柱升得较高,示数较大; D.内径粗的温度计水银柱升得较低,两支温度计示数相同。 4.在抗洪救灾中,大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”,这种“背心”的主要作用是:[ ] A.能阻碍热传递,从而可以抵御风寒; B.跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力,起保护作用; C.不同的背心反射不同颜色的光,便于识别; D.以上说法都不对。 5.车站上,坐在火车里的乘客从窗口发现有两列火车沿相反的方向运动,由此得出的下列判断中错误的是:[ ] A.乘客坐的火车和看到的两列火车中一定有两列在沿相反方向运动; B.乘客坐的火车可能在运动; C.三列火车可能沿同一方向运动; D.三列火车中可能有一列是静止的。 6.航天飞机关闭发动机后正在太空中飞行。如果科学家要在其 中进行实验,下列哪些操作不能正常进行:[ ] A.用温度计测温度;B.用弹簧秤测力; C.用天平测质量;D.用电子表测时间。 7.如图所示,水平桌面上斜放着一个平面镜,桌面上有一个小球向镜面滚去。要使平面镜中小球的像沿竖直方向下落,则镜面与桌面间的夹角α应为:[ ] A.30°;B.45°;C.60°;D.90°。 8.有两个鸡蛋,一生一熟,让它们在光滑的水平桌面上以同样的 速度同时开始转动:[ ] A.生鸡蛋很快停止转动,熟鸡蛋转了一会儿才停止; B.熟鸡蛋很快停止转动,生鸡蛋转了一会儿才停止; 高中物理光学总结 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】 光学 光的折射、光的全反射 一、光的折射、全反射的综合应用 几何光学是以光线为工具研究光的传播规律,所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图,然后再利用几何学知识,寻找相应的边角关系.(1)几何光学主要包括四条原理:①光的直线传播规律;②光的反射定律;③光的折射定律;④光路可逆原理 (2)解题时常用的三个公式: ①折射定律公式:n12=sin i sin r ; ②折射率与光速的关系n=c v ; ③全反射的临界角sin C=1 n . (3)注意法线的画法:法线画成虚线;法线垂直于界面,如果界面是圆面,那应该垂直于圆的切线,即法线沿半径指向圆心. 【例1】如图1所示,ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入.已知棱镜的折射率n=2,AB=BC=8 cm,OA=2 cm,∠OAB=60°. 图1 (1)求光线第一次射出棱镜时,出射光线的方向; (2)第一次的出射点距C________ cm. 借题发挥(1)解答光学问题应先准确画出光路图. (2)用光发生全反射的条件来判断光是否已经发生全反射. (3)在处理光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系. 图2 【例2】如图2所示,半圆形玻璃砖的半径R=10 cm,AB与屏幕垂直并接触于A点,激光束a射向半圆形玻璃砖的圆心O,激光束a对准O点从图示位置在纸面内顺时针方向旋转,当转过角度为30°时,光屏上有两个光斑,当转过的角度刚好为45°时,光屏上恰好只有一个光斑,求: (1)玻璃砖的折射率n; (2)当转过角度为30°时,光屏上两个光斑之间的距离L. 二、测折射率的方法 测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法,不管哪种方法其实质相同,由折射定律n =sin i sin r 知,只要确定出入射角i及折射角r即可测出介质的折射率. 图3 【例3】用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率的方法如下: ①把半圆形玻璃砖放在白纸上,定出其圆心O,在白纸上用铅笔描下其直径和圆心位置,让一束光沿与直径垂直的方向穿入玻璃砖的圆弧部分射到圆心O,如图3所示. 初中物理竞赛试题及答案 1.选择题:以下各题所列答案中只有一个是正确的。把正确答案前面的字母填在题后的方括号内(共33分,每小题3分) 1. 宇宙飞船进入预定轨道并关闭发动机后,在太空运行,在这飞船中用天平测物体的质量,结果是()A. 和在地球上测得的质量一样大B比在地球上测得的大C 比在地球上测得的小D测不出物体的质量 2. 秋高气爽的夜里,当我仰望天空时会觉得星光闪烁不定,这主要是因为:()A. 星星在运动B地球在绕太阳公转C地球在自转D大气的密度分布不稳定,星光经过大气 层后,折射光的方向随大气密度的变化而变化 3. 1999年以美国为首的北约军队用飞机野蛮地对南联盟发电厂进行轰炸时,使用了一种石墨炸弹,这种炸弹爆炸后释放出大量的纤维状的石墨覆盖在发电厂的设备上,赞成电厂停电。这种炸弹的破坏方式主要是:()A. 炸塌厂房B炸毁发电机C使设备短路D切断 输电线 4. 小刚家中的几盏电灯突然全部熄灭了,检查保险丝发现并未烧断,用测电笔测试各处电路时,氖管都发光。他对故障作了下列四种判断,其中正确的是:()A. 灯泡全部都烧坏B进户零线断路C室内线路发生短路D进户火线断路 5. 下列物体都能导热,其中导热本领最好的是:()A. 铁管B铝管C铜管D热 管 6. 室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定:()A 桶中只有一个杠杆在起作用,且为省力杠杆B 桶中只有一个杠杆在起作用,且为费力杠杆C 桶中有两个杠杆在起作用,用都是省力杠杆D 桶中有两个杠杆在起作用,一个是省力杠杆,一个是费力杠杆 7. 小明拿着一个直径比较大的放大镜伸直执行手臂观看远处的物体,可以看到物体的像,下面说法中正确的是:()A. 射入眼中的光一定是由像发出的B像一定是虚像C 像 一定是倒立的D像一定是放大的 8. 生物显微镜的镜筒下面有一个小镜子,用来增加进入镜筒的光强。如果小镜子的镜面可以选择,在生物课上使用时,效果最好的是:()A. 凹型镜面B凸型镜面C平面 镜面D乳白平面 9. 小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来,使它平衡并呈水平状态,悬线系住磁体的位置应在:()A. 磁体的重心处B磁体的某一磁极处C磁体 重心的北侧D磁体重心的南侧 10. 小红家的家庭电路进户开关上安装着漏电保护器,上面写着下表中的一些数据,在以下几种说法中,正确的是:()A. 漏电电流大于30mA,保护器会在0.1秒之内切断电源B. 漏电持续时间超过0.1秒时保护器才能动作C. 当漏电电流达到15mA时就能起到可靠的保护作用D. 只有当进户电压大于220V或用电电流大于20A时,才能起保护 力学综合辅导(1月24日) 一、力的种类 ① 重力:由于地球的吸引而使物体受到的力,重力不等于地球的吸引力 一个物体的各个部分都受到重力作用,从重力的作用效果看,我们可以 认为各部分所受到的重力都集中到一点,即重心。 质量分布均匀的规则几何体重心在它的几何中心,对于不规则物体的重心 可以采用悬挂法来确定 练习: 1、关于重力下列说法中正确的是( ) A 、只有静止的物体才受到重力 B 、只有运动的物体才受到重力 C 、在空中运动的物体离开了地球就不受重力作用 D 、在地球上的任何物体均受到重力作用,与地球是否接触无关 2、放在水平桌面上的书,它对桌面的压力和它所受到的重力之间的关系( ) A 、压力就是重力 B 、压力和重力是一对平衡力 C 、压力的施力物体是重力的受力物体 D 、压力的受力物体是重力的施力物体 3、关于物体的重心,下列说法正确的是( ) A 、重心就是物体内最重的一点 B .重心就是物体各部分所受重力的合力的作用点 C 、任何形状规则的物体,它的重心都在其几何中心 D 、重心是物体所受重力的作用点,所以重心总是在物体上,不可能在物体外 ② 弹力:相互接触的两个物体之间发生了弹性形变,物体克服弹性形变而产生的力, 弹力的方向与物体形变的方向相反,垂直于物体受力表面 画出下列物体所受的弹力: 1 、已知甲、乙两物体之间有弹力作用,那么下列说法中正确的是( ) A 、甲、乙两物体一定直接接触了,并且都发生了形变 B 、甲、乙两物体一定直接接触了,但不一定发生形变 C 、甲、乙两物体不一定直接接触,但一定发生了形变 D 、甲、乙两物体不一定直接接触也不一定发生形变 2、关于弹力,下面说法中正确的是 ( ) (A )只要两物体相互接触就一定有弹力,(B )只要物体形状发生变化就一定有弹力, (C )只要有弹力物体一定相互接触且形状改变,(D )物体形状变化越大弹力也越大。 弹簧:胡克定律:在弹性范围内,弹力与弹簧的伸长成正比,公式:F=k △x F=k △x ,F 表示弹簧的弹力,k 表示弹簧的弹性系数,单位为牛/米,△x 表示弹簧的伸长量: 例1:一根弹簧不受力时,长度为8cm ,受到2牛的拉力时长度为10cm ,求弹簧的纪律性系数为多大? A 光学几何光学 光的反射入射角等于反射角光路是可逆的光的频率(颜色)由光源决定,与介质无关 光的折射 介 空 介 λ λ γ = = = = sinC 90 sin sin sin n o v C i光从一种介质进入另一种 介质,频率不变 由水面上看水下光源时,视深n d d/ '= 由水面下看水上物体时,视高nd d=' 全反射 n c 1 sin=(C为临界角) 条件:1.光密到光疏; 2.入射角等于或大于临界角 ①② ①光导纤维 ②全反射棱镜 光的色散光密三棱镜:光线向底面偏折光疏三棱镜:光线向顶角偏折光的色散颜色n fλV C临E光子波动光学 光的干涉 双缝干涉λ d l x= ? 亮条纹δ=kλ 暗条纹δ= ) 1 2 ( 2 - n λ 红 紫 小 大 小 大 大 小 大 小 大 小 小 大薄膜干涉 肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、 光学器件增透膜、冷光灯光的衍射 单缝衍射X射线结构示意图,E为灯丝电源。在 K、A 两电极间加上几万伏的直流高压,使射 线管发出X射线 小孔衍射 小球衍射 光的偏振光是一种横波 无线电波红外线可见光紫外线X射线ν射线 振荡电路中自由 电子周期性运动 原子外层电子受到激发 产生 原子内层电子受激 发产生的 原子核受激发产生光的本性电磁波麦克斯韦提出光在本质上是一种电磁波赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性V=λf 光的波粒 二象性 粒子性 hv E= 光电效应K E hv =-W种类产生主要性质应用举例康普顿效应石墨中的电子对x射线的散射现象红外线一切物体热效应遥感、遥控、加热 原子跃迁时辐射或吸收的光子能量 m E hv=-n E紫外线高温物体化学效应荧光、杀菌波动性干涉、衍射、多普勒效应、偏振都是波的特有现象X射线阴极射线射到固体表面强穿透性透视、金属探伤 物质波德布罗意波任何运动物体都有与之对应的波长λ物质波:λ=h/p 电子衍射现象 概率波光子在空间位置出现的概率以及运动的微观粒子在某点附近出现的概率由波动规律确定光波和物质波是概率波 光谱连续光谱:炽热固液高压气体发光发射光谱[明线光谱]:稀薄气体或金属蒸气吸收光谱:光通过物质被吸收一部分形成的 . 1.警用弓弩因其发射时无光、声音小等特点,被广泛应用于反恐,如图7甲所示。图7乙和丙为两种配有不同瞄准装置的弩,它们可用来发射箭和钢珠,并配有手柄、肩托等辅助设备弩弦的拴绕使用了滑轮可有效地减小体积。请观察它的结构,并分析它的使用过程,其中用到了哪些物理知识? 2.许多轿车后窗玻璃的内壁上都平行地贴有若干条很窄的金属膜,如图8所示。驾驶员可以通过开关对其进行控制,当通电时这些金属膜会发热。请回答这些金属膜的主要作用是什么? 3.图9中的甲、乙两图是同一把平放在一张白纸上的透明刻度尺正放和反放的照片,图9丙是其沿刻度线方向的横截面图。刻度尺的刻度线是用油漆喷上去的。由图9乙可以看到,每个数字和刻度线的右侧都有一个阴影。(1)利用图9丙说明,该刻度尺的刻度线喷在图9丙中所标的A、B、C、D的哪个部位?为什么? (2)一般都将刻度尺带刻度的一侧做得较薄,这样做的好处是什么? 4.一串小彩灯,规格都是"4V、0.2A",每个小彩灯的结构如图10所示,在正常情况下,细金属丝 与灯丝支架导通。若将这种规格的小彩灯接入220V电路中,为使小彩灯正常发光,请通过计算说明: (1)应串联多少个小彩灯? (2)若其中一只小彩灯的灯丝被烧断,其它小彩灯是否还能发光?为什么? 5.为了节省电能,居民楼的楼道灯通常由两个开关共同控制。一个是利用光敏器件制成的“光控开关”,它的作用是光线暗时自动闭合,光线亮时自动断开;一个是利用声敏器件制成的“声控开关”,它的作用是有声音时自动闭合电路,两分钟后,若再无声音则自动断开。 (1)请将图11甲中的器材连成符合上述楼道灯要求的电路。 (2)小明受楼道灯电路的启发,在爷爷的卧室里也安装了这样一个“聪明”的电路。晚上只要拍拍手,灯就亮了,过一会自动熄灭,给爷爷带来了方便。不过遇到晚上有雷雨,就麻烦了,雷声使灯不断被点亮,影响爷爷休息。还有爷爷睡觉前需要这盏灯一直被点亮。现在再给你两个开关S l、S2,在图11乙中完成对这个“聪明”电路的改装。并分别说明在灯自动工作、晚上打雷需取消自动功能和需要灯一直被点亮时开关S l、S2的断开与闭合情况。 6.某物理兴趣小组的同学设计了图12甲所示的实验装置,在橡 皮塞中紧密地插入一根细玻璃管,将此橡皮塞盖紧在装满水的玻 璃瓶瓶口,玻璃瓶沿水平方向的截面为图12乙所示的椭圆。当 用力沿图12所示方向挤压装满水的玻璃瓶时,会看到细玻璃管 内的水面明显上升。在这里,同学们利用细玻璃管内水面的变化 将玻璃瓶的微小形变"放大"了。请你再列举两个用到这种"放大" 方法来观察物理现象的实验或用到这种方法来工作的仪器,并简 要说明"放大"的方法。 初中物理竞赛辅导——电学 1、化纤衣服很容易沾上灰尘 ,这是因为它[ ] A.容易积累静电荷B.具有一定的粘性。C.具有大量微孔。 D.质地柔软。 2、用丝线吊起三个通草球,其中任意两个靠近时都互相吸引,它们的带电情况应是: [ ] A.两个带正电,一个带负电 B.两个带异种电,一个不带电 C.一个带电,两个不带电 D.两个带负电,一个带正电 3、在天气干燥时,为什么当走过地毯后再去摸金属的门把手时,你常常会感到被电击一下? 4、电工师傅要在院子里装一盏灯,灯泡与室内的灯泡完全相同,并且共用一个开关。他打算在闭合开关时两灯同时正常发光,断开开关时两灯同时熄灭。他要求一位学徒电工进行操作。学徒电工把连接院子里电灯的两根导线直接接到室内电灯开关的两个接线螺丝上,结果没有达到目的。请你在图1-50甲中画出学徒电工安装的电路图,并说明当开关断开和闭合时两灯是否发光及亮度情况。 然后在图1-1乙中画出正确的电路图。 5、我周围有很多利用电能发光的灯。有的利用灯丝的高温而发光,如___灯;有时灯有灯丝,但是不靠灯丝发光,如___ _灯;有的灯根本没有灯丝,通电后也能发光,如________灯 图1-1 6.白炽灯泡的灯丝常制成螺旋状,这样做的目的是[ ] A.便于灯丝散热,防止灯丝熔断。 B.尽量减少灯丝的电阻。 C.减少灯丝散热,提高灯丝的温度。 D.减少灯丝在高温时的升华。 7.如图,有些电工仪表的刻度盘上有一个弧形缺口,缺口下面有一面镜子,它的作用是[ ] A.读数时使眼睛处于正确位置。 B.增加刻度盘的亮度。 C.检验仪表是否水平。 D.便于观察仪表的内部结构 8.下列用电器正常工作时,电流最接近200mA的是() A.学生用计算器B.手电筒 C.家用空调器 D.电饭锅 9.工厂生产电线是用“拉丝机”将粗导线均匀拉长,从而制成细导线。已知在温度不变时,金属导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。当一粗金属导线被均匀拉长4倍时,这根导线的电阻将是原来的_ _____倍。 10.小明家新买了一条标有“220 V,50 W”的电热毯,他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值,于是连接了下图所示的电路,其中R为待测电热毯的电阻,电源两端的电压为6 V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω。但是,小明在测量过程中发现,无论怎样调整滑动变阻器,电表的示数都几乎没有变化,且查得各元件完好,电路连接无误。请分析产生这一现象的原因。如果仍然使用这些器材,怎样连接电路才能有效地改变电热毯两端的电压?在小明电路图的右侧画出你的电路图。 图1-3 11、小明做实验时把甲乙两只灯泡串联后通过开关接在电源上。闭合开关后,甲灯发光,乙灯不发光,乙灯不发光的原因是[ ] A.它的电阻大小。C.流过乙灯的电流比甲灯小。 B.它的电阻太大。D.乙灯灯丝断了。 12、某同学设计了如图1-127所示的电路,电路中滑动变阻器的总阻值与电阻R的阻值相同,电源电压恒定,当他将滑片P从a端滑到b端的过程中,所看到的现象是 [ ] A.电流表的示数逐渐变大。 B.电流表的示数逐渐变小。 C.电流表的示数先增大,然后减小到原值。 D.电流表的示数先减小,然后增大到原值。图1-127 13、图1-128所示电路中的a、b两点间电压不变,当滑动变阻器的滑片P向d端移动一段距离时,下列电路中电流表的读数会变小的是[ ] 图1-128 图1-130 14、图1-130是一个电表的表盘。也许你没有学过这种电表的用法,但根据所学的其他电表的读数方法,你也能知道,它的示数是 ,单位是。 15、修理家用电器时需要一只4.75kΩ的电阻,但手头只有10kΩ、8kΩ、500Ω和300Ω的电阻若干,要用最少个数的电阻得到最接近所需要的电阻值,连接方法是____________________________________,得到的电阻阻值为______。 16、近年来,我国对超导材料的研究已跻身于世界前列,1989年巳找到临界温度为-141℃的超导材料,当温度降到-141℃左右时,这种材料的电阻变为______。 图 1-131 17.不同时刻测量一段镍铬合金丝的电阻,其电阻-时间图象如图1-131所示。与时刻t1相比,t2时刻的温度比较。 18、做电学实验时需要测量约0.5安的电流,但是实验室内当时只有一个量程为0.3安的电流表。如果手边有12伏学生电源、0~50欧的滑动变阻器、电炉用的电阻丝,以及导线和开关,有什么简单办法可以把电表的量程临时地近似改为0.6安?画出电路图,简述操作步骤。 19、在四个外型完全一样的电阻中,有三个电阻的阻值完全相同,为了挑出那只阻值不同的电阻,并确定它的阻值是偏大还是偏小,小华设计了如图示的电路。闭合开关后,他发现电流由Q流向P,电流计的指针向右偏转。请你帮助他完成实验,并回答他是如何得到结果的?(要求写出实验操作过程,过程要尽量简便。) 20、图1-139某电子仪器折下来的密封盒子,已经知道盒内有三只电阻,A、B、C、D为四根引线。现用多用电表测量,得知AC间的电阻RAC=20欧,若用导线把BD连接后测得AD间电阻RAD=20欧。请在方盒内画出电初中物理竞赛辅导—电学(练习).doc.doc
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