2007年高考物理第二轮专题复习_6

2007年高考物理第二轮专题复习

——热、光、原子物理

高中物理由力学、热学、电磁学、光学和原子物理五部分组成，其中从内容和高考分值来看，力学和电磁

学分别占40%左右，而热学、光学和近代物理共占约20%，并且这三部分内容相对独立，综合性小，难度不大，高考中多以选择题形式出现，着重考查对概念和规律的识记、理解能力。

1、分子动理论、能量转化和守恒定律和气体的压强是热学的重点内容。在分子动理论中，阿伏加德罗常数是

联系宏观物理量（物体的质量、体积、密度）和微观物理量（分子的体积、质量）的桥梁，在与分子有关的计算中，应建立分子的物理模型，以阿伏加德罗常数为突破点，运用数学工具综合解决问题。要透彻地理解内能的概念，牢固竖立能量转化和守恒的观念，熟练地应用热力学第一定律定性分析物体内能的变化，深刻地理解和掌握热力学第二定律。

2、光学包括几何光学和物理光学两部分。几何光学以光的直线传播为基础，主要讨论了光在反射和折射现象中所遵循的反射定律和折射定律及在实际中的应用，其中平面镜成像、棱镜的色散作用、折射率的概念、全反射现象、光路作图是重点。物理光学是按照人类对光的本性的认识过程展开的，掌握光的干涉、衍射、偏振、光电效应现象，了解牛顿支持的微粒说和惠更斯的波动说、麦克斯韦的电磁说及爱因斯坦的光子说。物理光学这部分内容应特别注意认真观察实验事实，经过抽象思维，理解现象的本质。

3、原子物理虽然内容不多，难度不大，但是由于它和力学、电学、光学及热学知识的密切联系，与化学、生

物、医学知识的相互渗透，与日常生活、现代科技的结合，因此所命题目题型新颖，综合性强，是目前理科综合考试的命题热点。重点考查α粒子散射实验、原子的核式结构、原子核的衰变、核能及核反应方程，其中核反应方程、原子的能级、质能方程等命题率较高，对物理学史、著名实验和重要的物理学理论也时有出现。

一、选择题

1、从下列哪一组数据可以推算出阿伏加德罗常数（ ）

A 、水分子的体积和水分子的质量

B 、水的摩尔质量和水分子的体积

C 、水的密度和水的摩尔质量

D 、水分子的质量和水的摩尔质量

【考点剖析】阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的桥梁。通过阿伏加德罗常数可以把摩尔质量、摩

尔体积等宏观物理量与分子质量、分子大小等微观物理量联系起来。

【详细解析】答案：D 。分子质量m 与摩尔质量M 的关系：A N m M ?=，已知水分子的质量m 和水的摩尔

质量M ，就可算出阿伏加德罗常数N A 。

【变式练习1】只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离？（ ）

A 、阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量

B 、阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度

C 、阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积

D 、该气体的密度、体积和摩尔质量

【解析】答案：B 。设该气体的摩尔质量为M ，密度为ρ，则气体的摩尔体积为V ＝M/ρ。每个气体分子占

据的体积为v ＝V/N A 。气体分子占据的空间可看作一个边长为d 的正方体，则分子间的平均距离为33A

N M v d ρ==。由此可知，气体分子间的平均距离与阿伏加德罗常数N A 、气体的摩尔质量M 和密度ρ（或气体的体积和质量）有关。

2、关于布朗运动，下列说法正确的是（ ）

A 、布朗运动是指液体分子的无规则运动

B 、布朗运动是热运动

C 、固体小颗粒的体积越大，液体分子对它的撞击越多，布朗运动越显著。

D 、温度越高液体分子对固体小颗粒的撞击越多，布朗运动越显著。

【考点剖析】布朗运动是证明分子在永不停息地无规则运动的典型实验，应认清什么是布朗运动、产生布朗

运动的原因和影响布朗运动的因素。

【详细解析】答案：D 。布朗运动是指悬浮在液体（或气体）的微粒永不停息地做无规则运动，它不是分子

运动，也不是液体分子的运动，而是固体微粒的运动。热运动是指分子的无规则运动，不是布朗运动。固体微粒体积越小，对它的撞击越不平衡，布朗运动就越显著；固体微粒过大，液体分子对它的碰撞在各个方向是均匀的，就不会做布朗运动了。温度越高，液体分子运动越剧烈，液体分子对它的碰撞就越不均匀，撞击也就越不平衡，因而布朗运动就越显著。

【变式练习2】如图所示，是在观察中记录的微粒做布朗运动的情形。以微粒在A 点开始计时，每隔30s 记

下微粒的一个位置，用直线把它们依次连接起来，得到B 、C 、D 、E 、F 、G 等点，下列说法正确的是（ ）

A 、这些线段是微粒做布朗运动的轨迹

B 、在AB 之间的某一时刻，微粒一定在AB 连线上的某一位置处

C 、在C

D 之间的某一时刻，微粒一定不在CD 连线上的某一位置处

D 、在EF 之间的某一时刻，微粒可能在EF 连线上的某一位置处 【解析】答案：D 。微粒运动位置的连线并不等同于微粒或液体分子的运动轨迹。这是因为记录下来的是每隔一定时间观察到的微粒在那一时刻的位置，而在这一段时间内的任一时刻微粒位置并不确定。在这一段时间内微粒仍在频繁地碰撞（每秒约1021次）。因此在EF 之间的某一时刻，微粒可能在EF 连线上的某一位置处。

3、如图所示，甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F ＞0为斥力，F ＜0为引力。a 、b 、c 、d 为x 轴上四个特定的位置。现把乙分子从a 处静止释放，则（ ） A 、乙分子从a 到b 做加速运动，从b 到c 做减速运动

B 、乙分子从a 到c 做加速运动，到达c 时速度最大

C 、乙分子从a 到b 的过程中，两分子间的分子势能一直减少

D 、乙分子从b 到d 的过程中，两分子间的分子势能一直增加

【考点剖析】本题取材于课本，要求全面而准确地理解F —r 图象的意义、分子力做功与分子势能、动能的变

化关系。

【详细解析】答案：BC 。乙分子从a 经b 运动到c 的过程中，分子力为引力；从c 到d 的过程中，分子力为

斥力。故乙分子从a 到c 做加速运动，到达c 时速度最大；乙分子从a 到b 的过程中，分子力做正功，两分子间的分子势能一直减少。

【变式练习3】分子间同时存在着引力和斥力，若分子间引力、斥力随分子间距离r 的变化规律分别为：a r b f =引，c r

d f =斥。当分子间的分子力表现为斥力时，r 必须满足（ ） A 、a c b d r -< B 、a c b d r -> C 、a c bd r ->1 D 、a c bd

r -<1 【解析】答案：A 。分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快，则c a <。

斥引f f <，即：c a r d r b <，d b r c a >-， ∵c a <， ∴ a c b

d r -<。 4、如图所示，A 、B 是两个管状容器，除了管较粗的部分高低不同之外，其他一切都相同。将两容器抽成真空，再同时插入两个水银池中。设水银与外界没有热交换，当水银柱停止运动时，比较A 、B 两管中水银温度，则（ ）

A 、A 管中水银温度高

B 、B 管中水银温度高

C 、两管中水银温度相同

D 、条件不足，不能比较

【考点剖析】竖立能量转化和守恒的观点，用功能关系分析热学问题是今后高考热学考查的重点。

【详细解析】答案：A 。大气对两管中水银做的功相同，但A 管中水银的重力势能较小，所以A 管中水银的

内能增加较多，其温度高于B 管中水银温度。

【变式练习4】如图所示，A 、B 两球完全相同，分别浸没有盛有水和水银容器

的同一深度内，A 、B 两球用同一种特殊的材料制作，当温度稍微升高时，球的体积明显增大。如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同，且两球膨胀后体积也相同，两球不上升，则（ ） x O F

↑→

a b c d A 水

水银B A B

A

B C D E F G

A 、A 球吸收的热量多

B 、B 球吸收的热量多

C 、两球吸收的热量一样多

D 、不能比较A 、B 吸收热量的多少

【解析】答案：B 。因为水和水银的初温及末温都相同，两球膨胀后体积也相同，故A 、B 两球内能的增加量

相同。但由于在深度相同时，A 球受到的压力大于B 球受到的压力，所以两球膨胀后体积增大时，A 球克服外力做的功大于B 球克服外力做的功。综上所述可知A 球吸收的热量多。

5、如图所示，一个点光源S 通过平面镜成像，点光源S 不动，平面镜以速率v 沿OS 方向向光源S 平移，平面镜与OS 方向夹角为θ＝300，则光源S 的像S /（图中未画出）（ ）

A 、以速率v 平行于OS 向右运动

B 、以速率v 垂直于OS 向下运动

C 、以速率v 3沿S /S 连线向S 运动

D 、以速率v 沿S /S 连线向S 运动 【考点剖析】平面镜成像是几何光学的重点内容，也是光的反射在实际的应用。应重点掌握平面镜成像的特点、作图方法和几何知识的应用。 【详细解析】答案：D 。根据平面镜成像的特点作出S 的像S /，SS / 的连线与平面镜垂直，P 为垂足，M 为镜与直线OS 的交点，由几何关系知，△MSS /为等边三角

形。S 不动，则S /点沿S /S 连线向S 运动，并且在相同的时间内，S /向S 移动的距离与M 向S 移动的距离相等，即S / 向S 运动的速率与M 向S 运动的速率相等。

【变式练习5】如图所示，OM 为很薄的双面镜的截面图，S 为固定的点光源。开始时S 与OM 在同一直线上，当镜以角速度ω绕O 点匀速逆时针转动时，则关于光源S 的像S / 的运动情况，下列说法正确的是（ ）

A 、作直线运动

B 、作变速圆周运动，圆心在O 点

C 、作匀速圆周运动，圆心在O 点，角速度为2ω

D 、作非圆周的曲线运动

【解析】答案：C 。如图所示，当镜绕O 点以角速度ω匀速逆时针转动θ角时，作

出光源S 的像S /，则OS /＝OS ，OS / 转过的角度为2θ，所以像S / 作匀速圆周运动，并且圆心在O 点，角速度为2ω。

6、如图所示，abc 为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到ac 面上，在ab 面上发生全反射。若光线入射点O 的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc 面反射的光线），则（ ）

A 、使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转，则红光首先射出ab 面

B 、使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转，则紫光首先射出ab 面

C 、使入射光按图中的逆时针方向逐渐偏转，则红光首先射出ab 面

D 、使入射光按图中的逆时针方向逐渐偏转，则紫光首先射出ab 面 【考点剖析】本题要求掌握全反射棱镜的特点、发生全反射的条件、不同色光

的临界角的大小关系及相应的数学知识。

【详细解析】答案：A 。当入射光按顺时针方向逐渐偏转时，进入棱镜中的折射光线也按顺时针方向逐渐偏

转，它再射到ab 面上时的入射角将逐渐变小，减小到临界角以下时，从ab 面上就会有光线射出。不同的色光的频率不同，折射率也不同，从而临界角也不同，其中红光的频率最小，折射率也最小，临界角最大。在入射光按顺时针方向逐渐偏转过程中，红光将首先不满足全反射条件，必是红光首先射出ab 面。当入射光按逆时针方向逐渐偏转时，射到ab 面上时的入射角逐渐变大，不可能有色光从ab 面射出。

【变式练习6】如图所示，有一玻璃直角三棱镜ABC ，其临界角小于450，一束平行于BC 边的白光射到AB

面，在光束射出三棱镜时（设光线在棱镜内先射至BC 面上），则（ ） A 、从BC 面出射的是白色光束

B 、从A

C 面出射的是白色光束

C 、从AC 面出射的是有色不平行光束

D 、从AC 面出射的是平行于入射光线的有色光束

【解析】答案：D 。平行于BC 边的白光到AB 面上，入射角为450，经AB 面折后，各种色光的折射角不同，红光的折率最小，紫光的折率最大，则红光的折射角最大，但各种色光的折射角都小于450，射向BC 面上时，入射角都将大于450，其中红光的入射角最大，因此各种色光都不会从BC 面出，即发生全反射。反射线射至

O

O

AC 面上时，由对称性可知，入射角等于AB 面上的折射角，故由AC 面出的光线将与AB 面上的入射线平行，但各色光产生偏移，最下面是红光，最上面是紫光。

7、A 与B 是两束平行的单色光，它们从空气射入水中的折射角分别为r A 、r B ，若r A ＞r B ，则下列说法正确的是（ ）

A 、在空气中A 的波长大于

B 的波长 B 、在水中A 的传播速度大于B 的传播速度

C 、A 的频率大于B 的频率

D 、在水中A 的波长小于B 的波长

【考点剖析】在几何光学和光的本性这两部分内容中应熟练掌握不同色光的折射率与频率、波速、波长的关

系和光的频率与光子的能量的关系。

【详细解析】由r i n sin /sin 知，当以相同的入射角i 射入水中时，折射角r 越大，则折射率n 越小。不同

的色光在同一介质中传播时，n 越小，频率越小，波长越长，传播速度越大，故A 、B 正确。

【变式练习7】如图所示，两束单色光a 、b 分别垂直棱镜侧面射入三棱镜（棱镜周围是空气，棱镜材料相同），棱镜的顶角α＜β，a 、b 两光线的出射光线与棱镜侧面所成的角均为θ，则（ ）

A 、b 光的光子能量较大

B 、b 光在棱镜中传播的速度较大

C 、b 光使同一金属产生光电效应的可能性大

D 、两束光在水中传播时波长相等

【解析】答案：B 。a 、b 垂直棱镜侧面射入三棱镜后，传播方向不改

变，在另一侧面射出时，入射角分别为α、β，折射角θ相同，由于α＜β，则a 光折射率大于b 光折射率，因此b 光在棱镜中传播的速度较大，频率小，光子能量小，使同一金属产生光电效应的可能性小，在水中传播时波长大。

8、用两束单色的蓝光和紫光照射两块同样的金属材料，均能发生光电效应，下列物理量中一定不相同的是（ ）

A 、两金属板发射光电子的动能

B 、两金属板发射光电子的数目

C 、两金属板发射光电子的最大初动能

D 、两束照射光的强度

【考点剖析】光电效应现象说明光具有粒子性。本题要求准确理解光电效应的规律，正确区别相关的概念，

如入射光的强度、光电子的最大初动能、光电流强度等。

【详细解析】答案：C 。紫光的频率大于蓝光的频率，则紫光照射的金属材料射出的光电子的最大初动能大

于蓝光照射的金属材料射出的光电子的最大初动能，但从两金属板发射的光电子的动能有些可能相同。两束照射光的强度可能相同，也可能不同。若光强度不同，由于光频率不同，光电子的数目可能相同，金属板发射光电子的数目亦可能相同。

【变式练习8】如图所示的电路中两个光电管是由同种金属材料制成的阴极。现用强度相同的两束光分别照射在两个光电管的阴极上，紫光照在（甲）电路的光电管上，绿光照在（乙）电路的光电管上。若都能产生光电效应，则下列判断正确的是（ ） A 、从A 、B 两个极板射出光电的最大初动能一样大

B 、打到

C 极上的光电子的最大动能一定大于打到

D 极上的光

电子的最大动能

C 、单位时间内由A 、B 两个金属极板产生的光电子的数目一样多

D 、单位时间内由B 极板产生的光电子的数目更多些

【解析】答案：D 。紫光的频率大于绿光的频率，则从A 极板射出的光电子的最大初动能大于从B 极板射出

的光电子的最大初动能。但由于光电管两极加的都是正向电压，电场力对电子做正功，不能确定哪个电路做的正功多，所以无法确定电子打到C 、D 极后动能大。光的强度相同，则单位时间内照射到金属板光的能量相同，由于紫光一个光子的能量大于绿光一个光子的能量，所以单位时间内照射到A 板的光电子的数少于单位时间内照射到B 板的光电子的数，则单位时间内由B 极板产生的光电子的数目更多些。

9、如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个方向如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域，调整电场强度E 和磁场强度B 的大小，使得挡板MN

上只有a 、b 两个点受到射线照射，下面判断正确的是（ ）

A 、射到b 点的一定是α射线

B 、射到b 点的一定是β射线

C 、射到b 点的可能是α射线或β射线

D 、射到b 点的可能是γ射线

【考点剖析】本题要求掌握α、β和γ三种射线的本质和作用，以及它们在电场和磁场运动特点和规律，还

应了解三种射线在医疗、工业、生物技术等领域中有很多应用。

【详细解析】答案：C 。γ射线不带电，在电场或磁场中不受场的作用，只能射到a 点，D 错。调整E 和B

的大小，既可以使带正电α射线的沿直线前进，也可以使带负电β射线的沿直线前进，沿直线前进的条件是电场力和洛仑兹力平衡，即qE ＝qvB 。已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当调节使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b 点；当调节使β粒子沿直线前进时，速度小的α粒子也向右偏转，也有可能射到b 点，A 、B 错，C 对。

【变式练习9】放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同的目的。下表列出了一些放射性同位

使放射源和探测器间相隔很小一段距离，若它们间空气中烟尘浓度大于某一设定临界值，探测器探测到的射线强度将比正常情况下小得多，从而可通过自动控制装置触发电铃，可预防火灾。为此应选取表中哪一种放射性元素做放射源？（ ）

A 、钋210

B 、镅241

C 、锶90

D 、锝99

【解析】答案：B 。相距很近的放射源和探测器间的烟尘对β射线和γ射线的穿透几乎毫无影响，而α射线

在空气中只能飞行几厘米，因此放射源和探测器间的烟尘浓度的变化会对探测器接收到的α射线强度有明显的影响，应选择辐射α射线的放射源。另一方面，预防火灾放装置应能在很长时间内稳定工作，则放射源中放射元素的半衰期应比较长。综合上述两方面的原因，应采用镅241作为放射源。

10、氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能发生的情况是（ ） A 、放出光子，电子动能减少，原子势能增加

B 、放出光子，电子动能增加，原子势能减少

C 、吸收光子，电子动能减少，原子势能增加

D 、吸收光子，电子动能增加，原子势能减少

【考点剖析】氢原子的核外电子的动能、原子的势能、原子的能量、电离能、辐射或吸收的光子的能量，容易混淆，需要仔细辨析，认真区别；原子的能级、原子发光等问题都应很好地掌握。

【详细解析】答案：BC 。氢原子放出光子时，电子向较低能级跃迁，r 变小，则电子的动能变大，原子势能

减少，原子能量变小，选项B 正确；氢原子吸收光子时，电子向较高能级跃迁，r 变大，则电子的动能变小，原子势能增加，原子能量变大，选项C 正确。

【变式练习10】原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子

的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可

简化表示为2n

A E n -

=，式中n ＝1，2，3 … 表示不同能级，A 是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ） A 、A 163 B 、A 167 C 、A 1611 D 、A 16

13 【解析】答案：C 。铬原子n ＝2跃迁到n ＝1能级，相应能量：A A A E E E 43)1

(22212=---=-=?， 处于n ＝4能级的铬原子脱离原子时，需要的能量为：A A E E 1614

024/4==-=，因此俄歇电子的动能是：A E E 1611/4=-?，所以选项C 正确。

二、实验题

11、油酸的分子式为C 17H 33COOH ，它的一个分子可以看作由两部分组成，一部分是C 17H 33，另一部分是COOH 。COOH 对水有很强的亲和力，当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其酒精溶于水中，并很快挥发，而COOH 部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子油膜。

现按体积m ∶n 配制好的酒精油酸溶液置于容器中，还有一个充入约2cm

深水直径约0.4m 的浅圆盘，一支滴管，一个年代己久、刻度线磨损不清仅存刻度线V 的

量筒。 （1）、要让油酸滴能在水面上形成单分子油膜，则滴下的油酸滴体积不能大

于

m 3。（保留1位有效数字）

（2）、请简要补充下述估测油酸分子大于的实验步骤（用字母表示相关量）。 ① ；

②在水面上均匀撒下痱子粉薄层，用滴管将一滴酒精油酸溶液滴入浅盘，稳定后将薄膜轮廓描绘到坐标纸

上，如图所示。已知坐标纸上每个小方格的体积为S ，则油膜面积可记为 ；

（3）估算油酸分子直径的表达式为d ＝ 。

【考点剖析】“油膜法”是测定分子直径的基本方法，是高考《考试说明》中唯一的一个热学实验。应理解该

实验的原理、掌握实验的方法、减小实验误差。

【详细解析】（1）、1×10－11（∵ 油酸滴体积31131021026.110)4.021

(m m V --?=???=π）

（2）、①用滴管向量筒内加入N 滴酒精油酸溶液，使溶液体积达到V ；②8S 。

（3）、)

(8n m NS nV +（∵ V n m n N d S ?+=??8） 【变式练习11】（1）、如图所示是医院用A 、B 两个瓶子给病人输液的部分装置的示意图。在输液过程中，

瓶药液先用

完。随着液面下降，A 瓶内C 处气体的压强将 。（填“增大、减小、不变”）

（2）、用“油膜法”可以估测分子的大小：滴入盛水培养皿

中的油酸溶液所含纯油酸体积为 4.0×10－6cm 3，将培养皿水平

放在边长为1cm 的方格纸上，水面上散开的油膜轮廓如图所示，该油膜面积为 cm 2，由此估算油酸分子直径约为 m 。

【解析】（1）答案：A ；增大。在输液过程中，两瓶瓶口处压强相等，都等于大气压强。随着药液的流出，B

瓶口处压强减小，A 瓶中药液将流入B 瓶，B 瓶药液体积不变，直到A 瓶药液先用完。因为A 瓶口处压强等于大气压强，所以随着液面下降，

A 瓶内C 处气体的压强将增大。

（2）答案：60，10107.6-?。

12、在“双缝干涉测光的波长”的实验中，测量装置如图所示。调节分划板的

位置，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为 mm 。转动手轮，使分划板向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置，由螺旋测微器再读出一读数。若实验测得第一条到第四条亮条纹的中心位置间的距离△x

＝0.960mm ，已知双缝间距为d ＝1.5mm ，双缝到屏的距离为L ＝

1.00mm

，则对应的光波的波长为λ＝

nm 。

【考点剖析】本实验要求正确地使用螺旋测微器和读数，并要知条纹间距与双缝间距、双缝到屏的距离和光

波的波长的关系。

【详细解析】答案：1.130，480

。由λd

L x =?，可算出对应的光波的波长λ。 【变式练习12】（1）、如图所示，把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，

这时可以看到亮暗相间的同心圆。这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环。为了使同一级圆环的半径变大（例如从中心数起的第二道亮圆环），则应（ ） A 、改用表面弯曲得厉害一些的凸透镜

B 、改用表面不太弯曲的凸透镜

C 、改用波长更长的单色光照射

D 、改用波长更短的单色光照射 （2）、如图所示，太阳光通过偏振片P 、Q 时，以光的传播方向为轴旋转

偏振片Q ，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象。这个实验表明（ ） 通大

气A B C D 010

15↓↓↓↓↓

入射光甲乙

A 、光波是电磁波

B 、光波是横波

C 、光波是纵波

D 、光波是概率波

【解析】（1）、答案：BC 。这个现象是由于凸透镜的弯曲表面向上反射的光和下面的玻璃平面向上反射的光相互叠加而形成的。同一级圆环所对应的反射光的路程差相同（第二道亮圆环的路程差为2λ），改用表面不太弯曲的凸透镜或改用波长更长的单色光照射，牛顿环的半径将变大。

（2）、答案：B 。光的偏振现象证明光波是横波。

三、计算题

13、取一个横截面积为3dm 2圆筒，筒内装水0.6kg ，用来测量射到地面的太阳能。在太阳光垂直照射2min 温度升高10C ，已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收如反射，而未到达地面，太阳与地球相距1.5×1011m 。请估算太阳辐射的功率。

【考点剖析】本题关键在于建立物理模型：由“点”及“面”，主要考查“建模”和估算能力。

【详细解析】在太阳光直射下地球表面每平方米每秒获得的太阳能为：

2223/700/10

360216.0102.4m s J m s J tS T cm E ?=???????=?=?- 太阳辐射的功率为：W W r E

P 262112105.4)105.1(14.3445

.07004?=????=??=πη 【变式练习13】在高h ＝0.8m 的光滑水平桌面上放着一个质量M ＝2kg 的木块，一颗质量m ＝10g 的铅弹从水平方向射中木块，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离s ＝0.4m 。铅弹射中木块后留在木块内，铅的比热c ＝1.3×102 J ／kg ·0C ，g ＝10m/s 2。设增加的内能有η＝60%使铅弹温度升高，铅弹的温度升高多少摄氏度？

【解析】铅弹射中木块后与木块一起做平抛运动的初速度为：s m g h s v /12/

== 根据动量守恒，可得铅弹射入木块时速度为：s m v m M m v /10220?=+=

系统损失的机械能为：J v M m mv E 2220102)(2

121?=+-=? 损失的机械能转化为系统增加的内能，则：C cm

E t 092=?=?η

14、如图所示为一种永动机的设计方案。容器中间是隔板，隔板上开一个矩形窗口，恰好装进一个圆柱体，圆柱体可自由绕轴转动，轴装在隔板上。隔板左边盛水银，右边盛水。方案设计者认为，圆柱体左右两半分别受到水银和水竖直向上的浮力，而水银对圆柱体的浮力大于水对圆柱体的浮力，这两个浮力的作用线与圆柱体转轴等距，所以圆柱体将在这两边浮力的力矩作用下（合力矩不为零），顺时针转动起来，于是这种永动机便产生了。能量守恒定律已证明这种永动机是不可能存在的。请指出这种永动机的原理错在哪里？

【考点剖析】根据能量守恒定律，第一类永动机是不可能制成的，因此关键在于用相关的物理知识指出这类永动机设计原理、构造的错误。

【详细解析】浮力的实质是液体（或气体）对物体的压力（这种压力本质为弹力）的合力或压力之差。而压力的方向总是垂直于接触面，所以水银和水对圆柱体的压力的方向都垂直于圆柱表面指向轴心，其合力即浮力的方向也一定通过圆柱体的轴心，圆柱体两边受到的浮力都不产生力矩，因此圆柱体不会转动。

【变式练习14】在宇航舱中，有一块舱壁面积为A ，舱内充满CO 2气体，且一段时间内压强不变。如果CO 2气体对板的压强是由气体分子垂直撞击平板形成的，假设气体分子中各有1/6的个数分别向上、下、左、右、前、后六个方向运动。速率为v 的CO 2分子，与板壁碰撞后仍

以原速率反弹，已知宇航舱1L 体积中CO 2物质的量为n ，求气体对板壁的压强。

【解析】在△t 时间内与板壁向碰撞的CO 2分子的个数为

：→v v ↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓

明Q P

A N n t v A N ??????=?3106

1 设CO 2分子与板壁碰撞产生弹力为F ，根据动量定理：N mv t F ??=??2，其中A

N m 3

1044-?=。 ∴344104410311031233232nAv n Av N m n Av F A =???=???=-，故：3

442

nv A F P ==。

15、如图所示，宽为a 的平行光束从空气斜向入射到两面平行的玻璃板上

表面，入射角为450。光束中包含两种波长的光，玻璃对这两种波长的光的折射率分别为5.11=n ，32=n 。

（1）、求每种波长的光射入玻璃上表面后的折射角；

（2）、为使光束从玻璃板下表面出射时能分成不交叠的两束，玻璃的厚度至少为多少？并画出光路示意图。

【考点剖析】本题要求掌握光的折射定律、不同色光折射率的特点，考查作图能力及相关的数学知识。

【详细解析】（1）、设折射角分别为r 1、r 2，由r

i n sin sin =，得： 3245sin sin 101==n r ，6

645sin sin 202==n r ∴ 32

a r c s i n 1=r ，66arcsin 2=r （2）、光路示意图如图所示。由图可知：

02145cos tan tan a r d r d =-， ∴ a r r a d 371010745cos )tan (tan 0

21+=-= 【变式练习15】如图所示，某三棱镜的横截面是一个直角三棱镜，∠A ＝900，∠B ＝300，∠C ＝600，棱镜材料的折射率为n ，底面BC 涂黑。入射光

沿平行于底面BC 的方向射向AB 面，经AB 面和AC 面折射后出射。

（1）、求出射光线与入射光线延长线间的夹角δ； （2）、为使上述入射光线能从AC 面出射，折射率n 的最大值为多少？

【解析】（1）、设光在AB 面上入射角为i 、折射角为α，在AC 面

上入射角为β、折射角为r 。其中i ＝600，α＋β＝900。由折射定律： n n i 23s i n s i n ==α，2

34cos sin sin 2-===n n n r αβ 由030)()(-=-+-=r r i βαδ，0230234arcsin --=n δ （2）、要使光线能从AC 面出射，应有1sin ≤r ，即12

342≤-n ，所以27≤n 。

16、一只功率为1W 的灯泡均匀地向周围辐射平均波长为10－6cm 的光，求距灯泡10km 处垂直于光的传播方向

上每1cm 2面积内每秒通过的光子数。

【考点剖析】用丰富的想象力，构建物理模型，并结合能量守恒的观点，是解决有关光子问题的基本方法。

【详细解析】把灯泡看作点光源，若不考虑光在传播过程中的能量损失，则以光源为中心的每个球面上每秒通过的总能量为：E ＝Pt ＝1×1J ＝1J 。

设距光源s 处垂直于光线每1m 2面积内每秒通过的能量为：24s E E s π=

每个光子的能量λc

h E =0，则垂直于光线每1cm 2面积内每秒通过的光子数为：

个

个32834232

62

2201001.4 1010

31063.6)1010(410101 10410?=?????????=?=?=------ππλhc

s E E E n S 【变式练习16】实验室用功率P ＝15W 、光波波长λ＝2537×10－

10m 的紫外灯演示光电效应，阴极离光源d

＝0.5m ，原子半径为r 0＝0.5×10－10m 。估算阴极表面每个原子每秒接收到的光子数。

【解析】把灯看作点光源，假定它均匀地向四周辐射，则阴极表面每个原子半个圆面上得到的光能量为：J J d r Pt E s 2022

102201075.35

.04)105.0(1154--?=????=?=ππ。 每秒钟到达阴极表面每个原子半个圆面上的光子数为：

个个05.01031063.61025371075.383410

20=??????==---hc E n s

λ

17、已知Ra 226

88、

Rn 22286、He 42的原子量分别是226.0254、222.0175、4.0026。求在Ra 22688的α衰变：He Rn Ra 42222

86226

88+→中放出的能量是多少焦耳？如果这些能量都以核和核的动能形式释放出来，放出的粒子的

速度多大？

【考点剖析】核能的计算是原子物理的一个重要内容，在重核的裂变、轻核的聚变及放射性元素的衰变中都有核能释放。计算核能通常有两种方法：根据质量亏损和质能方程计算核能，或者根据动量守恒和能量守恒计算核能。

【详细解析】衰变后质量亏损为：u u u u m 0053.0)0026.40175.222(0254

.226=+-=?，放出的能量为：J MeV MeV mc E 132109.79.450.9310053.0-?==?=?=?。

设α粒子的质量为m ，速度为v ，Ra 226

88的质量为M ，速度为V ，由动量和能量守恒有：

MV mv =，E MV mv ?=+222

121 ∴ s m s m m M m E M v /105.1/10

66.14226109.72222)(272713

?=??????=+?=-- 【变式练习17】云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一个静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电量为q ，运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得α粒子运动的轨道半径为R 。试求衰变过程中的释放的总能量。（涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）

【解析】设α粒子、新核的速度分别为v 、V ，根据牛顿第二定律，得：R

v m qvB 2

= 在衰变过程中，系统的动量守恒：（M －m ）V ＝mv

α粒子和新核动能都来自于质量亏损，则：2222

1)(21mv V m M mc +-=? ∴ 衰变过程中的释放的总能量为：)

(2222m M m M R B q E -=?

18、在一原子反应堆中，用石墨（碳）作减速剂使快中子减速。已知碳核的质量是中子的12倍，假设把中子与碳核的每次碰撞都看作是弹性正碰，而且认为碰撞前碳核都是静止的。

（1）、设碰撞前中子的动能为E 0，经过一次碰撞，中子损失的能量是多少？

（2）、至少经过多少次碰撞，中子的动能才能小于10－6E 0？（lg11＝1.041，lg13＝1.114）

【考点剖析】原子核物理内容虽不多，但由于与力学、电学、光学及热学知识联系密切联系，原子核物理的综合问题是近年命题的一个热点。本题主要考查弹性碰撞的知识在中子的发现中应用。

【详细解析】（1）、设中子的质量为m ，初速率为v ，碳核的质量为M ，M ＝12m ＝Am 。一次碰撞后中子的速率为v /，碳核的速率为V /，根据动量守恒和动能守恒，则：

//AmV mv mv +=，2/2/2212121AmV mv mv +=， ∴ v A A v )1

1(/+--= 第一次碰撞后，中子的动能E 1与初动能E 0之比为：201)1

1(+-=A A E E 损失的能量为：002021016948)112112(1)11(1E E E A A E E E =?????

?+--=??????+--=-=? （2）、同理可推得第n 次碰撞后，中子的动能E n 与初动能E 0之比为：

n n A A E E 20)11(+-= 将E n ＝10－

6E 0， A ＝12，代入上式可得：1.41211lg 13lg =-=n ，即至少经过42次碰撞，中子的动能才能小于10－6E 0。

【变式练习18】带电粒子在“云室”中运动时，可呈现其运动径迹。将“云室”放在匀强电场中，通过观察分析带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律。现将一个静止的放射性14C 放入上述装置中，当它发生衰变时，可能放出α粒子或电子或负电子。所放射出的粒子与反冲核经过相等时间所形成的径迹如图所示，发生衰变后的瞬间放射出的粒子与反冲核的速度方向与电场强度E 垂直，a 、b 均表示长度，则

（1）、发生衰变时所放射出粒子是 。

（2）、发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是 （填①或②）。

（3）、简要推导发生衰变后的瞬间放射出的粒子与反冲核的动能之比。

【解析】放射出的粒子与反冲核在匀强电场中都做类平抛的运动。设粒子与反冲核的质量分别为m 1、m 2，电量分别为q 1、q 2，由平抛运动规律可得： t v b 1=，12124m Et q b =；t v a 2=，2

2

222m Et q a = 衰变过程中，由动量守恒定律可得：m 1v 1＝m 2v 2，根据电荷守恒可得：q 1＋q 2＝6e

由以上各式，得：q 1＝4e ，q 2＝2e 。

可见发生衰变时所放射出粒子是α粒子，发生衰变时所放射出粒子的运动轨迹是②。

14C 的衰变方程为：Be He C 104

4

2146+→，动量p 和动能E k 的关系为：m p E k 22=，则粒子与反冲核的动能之比为：2

51221==m m E E k k 。