光學(xué)和原子物理

本文格式為Word版，下載可任意編輯——光學(xué)和原子物理聯(lián)考中國.科目：物理教案號(hào)：2-01

專題光學(xué)和原子物理

光學(xué)

一、光的直線傳播

主要考察與影子相關(guān)的問題，包括日食和月食。見練習(xí)冊相關(guān)習(xí)題二、光的反射與平面鏡成像

（2023年第16題）如圖，在高度為H=3.0m的較長室內(nèi)的天花板上鑲嵌著很大的平面鏡。室內(nèi)地板上直立著一面高h(yuǎn)=2.0m的擋板A，擋板與紙面垂直，把此室隔成圖示左右兩間。在左間中，距A為l=1m處的地板上有一點(diǎn)狀光源S。求右間中地板上被此光源照亮的區(qū)域的寬度。

三、光的折射、全反射和色散

（2023年第2題）一半圓柱形玻璃磚放置在豎直面內(nèi)，其截面如下圖。圖中O為圓心，MN為豎直方向的直徑，長為2R。有一束細(xì)光線自O(shè)點(diǎn)沿水平方向射出玻璃磚，可以觀測到有光線自玻璃磚內(nèi)射出?，F(xiàn)將入射光線緩慢平行下移，當(dāng)入射光與O點(diǎn)的距離為d時(shí)，從玻璃磚射出的光線剛

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聯(lián)考中國.好消失，則此玻璃的折射率為（C）

A

RR?d22B

R2?d2RC

RdD

dR（2023年第16題）如圖，直角三角形ABC為一玻璃棱柱的橫截面，?ACB=?/3。P為AC上的一點(diǎn)，一束細(xì)光線從P點(diǎn)入射，側(cè)面BC上可以觀測到有光線自玻璃棱柱內(nèi)射出。當(dāng)入射角逐漸變?yōu)?=?/6時(shí)，從玻璃棱柱射出的光線剛好消失。求此玻璃的折射率。

解：全反射時(shí)由折射定律：

n?sin30?1；sinC?sinrn由幾何關(guān)系，在PCQ中：

(90???r)?(90???C)?60??180?，即?r??C?60?

sin(?r??C)?sinrcosC?sinCcosr?32代入以上各式，有：

12nn2?11?2nn2134n2?13?24n2解得：n?第一輪例某三棱鏡的橫截面是一直角三角形，如圖4-1-9所示，∠A=90°，∠B=30°，∠C=60°，棱鏡材料的折射率為n，底面BC涂黑，入射光沿平行于底面BC面，經(jīng)AB面和AC面折射后出射．求：為使上述入射光線能從AC面出射，折射率n的最大值為多少？

（2000年第19題）在厚度為d，折射率為n的大玻璃平板的下表面，緊貼著一個(gè)邊長為a的正方形發(fā)光面。為了從玻璃平板的上方看不到該發(fā)光面，可在玻璃板的上表面貼一塊不透光的紙片。求所貼紙片的最小面積。

解：如圖1所示，發(fā)光點(diǎn)A發(fā)出的光線AB在上表面處發(fā)生全反射，以C表示玻璃中的臨界角，

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聯(lián)考中國.由折射定律得：nsinC=1①

這個(gè)發(fā)光點(diǎn)A在平板上表面形成一個(gè)圓形亮區(qū)，設(shè)其半徑為x，有：x=dtanC?dsinCsinC?d②

2cosC1?sinCd③

解得x?n?12整塊正方形發(fā)光平面在平板上表面形成的亮區(qū)如圖2所示，它是一個(gè)比正方形發(fā)光面大，且四角為圓弧的正方形，圓弧的半徑為上面求出的x。故亮區(qū)的面積為

S?a2?4ax??x2④

將③代入可得：S?a?24adn?12??d2n2?1，此即所貼紙片的最小面積例在一次探討中，老師問道：“假使水中一致深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大。關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？〞有同學(xué)回復(fù)如下：①c光的頻率最大②a光的傳播速度最小③b光的折射率最大④a光的波長比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回復(fù)正確的是（C）A①②B①③C②④D③④（2023年第12題）如圖，紅光和紫光以不同的角度沿半徑方向從空氣射向半圓形玻璃磚的圓心O，它們的出射光線恰好都沿OP方向。設(shè)紅光和紫光在玻璃中穿行的時(shí)間分別為t1和t2，則（）

AAO是紅光，t1t2四、透鏡成像問題1、成像問題

（2000年第2題）一物體與凸透鏡的主光軸垂直，在透鏡另一側(cè)的光屏上得到它的實(shí)像。若用不透光的圓形紙將透鏡中心部分遮蓋住，則在光屏上的實(shí)像（D）

A中間部分消失C消失

B變小

D仍完整，大小不變，但變暗了BAO是紫光，t1t2（2023年第11題）一個(gè)足夠大的平面網(wǎng)格與一個(gè)長、寬均為6cm的光屏相距18cm，中間有一焦距為

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聯(lián)考中國.4cm的凸透鏡，三者均豎直放置，相互平行且共軸。移動(dòng)透鏡，可在屏上得到網(wǎng)格明了的放大像。若網(wǎng)上相鄰兩個(gè)方格中心的橫向與縱向距離均為1mm，則屏上的方格數(shù)為（C）

A14400

B3600

C900

D400

期末考試題（2023年第17題）物與屏之間的距離為L。移動(dòng)位于物與屏之間的凸透鏡，可在屏上獲得兩次明了的像，且兩次像長之比為α。試求此凸透鏡的焦距f。

（2023年第16題）將一光源、一豎直狹縫、一凸透鏡和一光屏依次放置，光源、狹縫中心、屏中心與透鏡的主光軸處于同一直線上。將光源、狹縫及屏固定，在狹縫與光屏之間沿它們中心的連線移動(dòng)透鏡，可以在屏上兩次觀測到明了完整的狹縫的像。若這兩個(gè)像的長度分別為l1和l2，求狹縫的長度l。

解：設(shè)狹縫與屏的距離為L，狹縫兩次成像時(shí)相應(yīng)的物距與像距分別為u1、v1與u2、v2，由透鏡成像關(guān)系可知：u1l?①v1l1u2l?②v2l2由光路的可逆性可知：u1?v2③聯(lián)立①②③④可得：l?l1l2⑤2.光斑問題u2?v1④一輪例題（2023年第2題）將透鏡邊緣涂黑，中間留一可透光的圓。將透鏡正對(duì)太陽，位于鏡后屏上出現(xiàn)一圓形光斑。當(dāng)屏逐漸遠(yuǎn)離透鏡時(shí)，圓形光斑的直徑逐漸增大。當(dāng)屏在鏡后24cm處時(shí)，圓形光斑直徑為10cm；當(dāng)屏在鏡后64cm處時(shí)，圓形光斑直徑為20cm。設(shè)透鏡焦距、透鏡上可透光的圓的直徑分別為f和d，則（B）Af=16cm，d=4cmCf=-8cm，d=2cm

Bf=-16cm，d=4cmDf=16cm，d=0.5cm

（2023年第22題）點(diǎn)光源S與光屏M之間的距離為L，焦距為f的凸透鏡位于S與M之間，其主軸過S且垂直于M。已知多大？解：

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1L?f?L，問透鏡距S多遠(yuǎn)才能使M上的光斑的面積最小？這時(shí)光斑的面積4聯(lián)考中國.五、光的波動(dòng)性

（2023年第6題）要是兩個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光在空中疊加后出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，則此兩光源的（D）

A．頻率一致、振幅一致、位相一致B．頻率一致、振動(dòng)方向一致、振幅一致C．振幅一致、振動(dòng)方向一致、位相一致D、頻率一致、振動(dòng)方向一致、位相一致

（2023年第6題）圖示為一雙縫干擾試驗(yàn)的示意圖，以下說法正確的是（B）

A．若雙縫向上移動(dòng)，則屏上的干擾條紋下移B．若雙縫的間距變小，則屏上的干擾條紋間距變大C．若將入射光的頻率變小，則屏上的干擾條紋間距變小D．若觀測屏向右移動(dòng)，則屏上的干擾條紋間距變小六、光的粒子性

（2023年第14題）圖中各儀器均完好，有一束單色光照射到光電管的陰極上。閉合開關(guān)后，即使將可變電阻R的阻值調(diào)為零，檢流計(jì)G中仍無電流通過。電路中沒有光電流的原因可能是___D___。（填入相應(yīng)的字母）

A入射光線的強(qiáng)度不夠B照射時(shí)間不夠長C電源的正負(fù)極接反了D入射光的波長不夠短（2023年第8題）當(dāng)用單色光照射某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，若改變單色光的頻率ν，可得到光電子的最大初動(dòng)能Ek與ν的關(guān)系如下圖。假使知道縱、橫坐標(biāo)的刻度，則由圖可求得（A）

A截止頻率、逸出功、普朗克常量

B逸出功、普朗克常量、光電子質(zhì)量

C普朗克常量、光電子質(zhì)量、截止頻率D光電子質(zhì)量、截止頻率、逸出功

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聯(lián)考中國.原子物理和原子核物理

一、α粒子散射試驗(yàn)與核式模型

例盧瑟福利用?粒子轟擊金箔的試驗(yàn)研究原子結(jié)構(gòu)，正確反映試驗(yàn)結(jié)果的示意圖是

二、玻爾模型（躍遷問題）

（2023年第4題）根據(jù)玻爾關(guān)于氫原子模型的說法，當(dāng)電子有一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，可能發(fā)生的狀況是（）

A．放出光子，電子動(dòng)能減少，原子勢能增加B．放出光子，電子動(dòng)能增加，原子勢能減少C．放出光子，電子動(dòng)能減少，原子勢能減少D．吸收光子，電子動(dòng)能增加，原子勢能增加（2023年第4題）已知?dú)湓拥趎定態(tài)的能量為En??13.6eV。某個(gè)處于基態(tài)的氫原子2nA可以吸收可見光（波長為400-700nm）的光子而躍遷到較高的激發(fā)態(tài)B可以在吸收12.1eV的能量以后，發(fā)射出可見光的光子C可以在吸收12.1eV的能量以后，發(fā)射出紅外線的光子D不可能吸收大于13.6eV的能量（2023年第4題）已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量為-13.6eV，要想氫原子由量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)向量子數(shù)為n-1的態(tài)躍遷時(shí)放出的能量大于使電子由量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛變?yōu)樽杂呻娮铀璧哪芰?，則n的最大值為（）A2B3C4D5Z2（2023年第12題）類氫離子（原子核外僅有一個(gè)電子，且原子序數(shù)Z>1）的第n定態(tài)的能量為En?A2，

nn=1，2，3?，式中A??13.6eV。若已知?dú)湓訌膎=3定態(tài)躍遷到n=2定態(tài)時(shí)發(fā)出的輻射光的波長為λα，則類氫離子從n=4定態(tài)躍遷到n=2定態(tài)時(shí)發(fā)出的輻射光的波長為（）

A

27??20Z2B

20??27Z2C

15??36Z2D

36??15Z2練習(xí)冊題目（2023年第7題）類氫離子（原子核外僅有一個(gè)電子，且原子序數(shù)Z>1）的第n定態(tài)的能

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聯(lián)考中國.Z2量為En?A2，n=1，2，3…式中A=13.6eV。現(xiàn)考慮該類氫離子從第n定態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)發(fā)出的輻射

n光，以ν表示輻射光的頻率，則（D）

A．在n給定時(shí)，?正比于Z2

B．在Z給定時(shí)，?正比于12n12nC．?正比于ZnD．?正比于Z1?三、衰變與半衰期

（2023年第13題）23892U經(jīng)3次α衰變和2次β衰變得到原子核X，X的符號(hào)是（）

A22688X

B22684X

C23288X

D23284X

208（2023年第5題）232。這個(gè)衰變（）90Th（釷）經(jīng)過一系列α衰變和β衰變，成為82Pb（鉛）A．共經(jīng)過4次α衰變和4次β衰變C．共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變B．共經(jīng)過6次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變（2023年第6題）8克222有7.75克衰變成218由此可知222（）86Rn經(jīng)過19天后，84Po。86Rn的半衰期是A2天B3.8天C4.75天D32天（2023年第4題）已知某礦石中含有兩種放射性物質(zhì)A、B，它們的半衰期分別為nA天和nB天。若經(jīng)過N天后，兩種物質(zhì)的質(zhì)量相等，則現(xiàn)在此礦石中A、B的質(zhì)量之比為（）A2N/nB:2N/nAC2N/nA:2N/nBB2nA/N:2nB/ND2nB/N:2nA/N例某種元素具有多種同位素，反映這些同位素的質(zhì)量數(shù)A與中子數(shù)N關(guān)系的是圖（）

B

AAAAONONONON（A）（B）（C）（D）四、核力、核反應(yīng)與質(zhì)能方程

（2023年第7題）試驗(yàn)說明，粒子之間存在四種相互作用，即引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強(qiáng)相互作用。以下說法正確的是（）

A．兩個(gè)電子之間的引力相互作用和它們之間的電磁相互作用大小差不多B．兩個(gè)質(zhì)子之間的引力相互作用比它們之間的電磁相互作用要大

C．原子核內(nèi)，核子之間的強(qiáng)相互作用力和兩個(gè)質(zhì)子之間的庫倫靜電力差不多大

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聯(lián)考中國.D．強(qiáng)相互作用的作用距離很短，比靜電庫倫力的作用范圍要短得多（2023年第2題）下面是一些核反應(yīng)方程，其中x、