?專題13 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 光 原子結(jié)構(gòu)與原子核
【2019年高考考綱解讀】
(1)機(jī)械波的形成和產(chǎn)生、機(jī)械波的特點(diǎn).
(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象和波的圖象及二者的關(guān)系.
(3)波速、波長(zhǎng)、周期之間的關(guān)系:λ=vT
(4)光的折射和全反射的理解與應(yīng)用
(5)光的干涉、衍射及雙縫干涉實(shí)驗(yàn).
(6)電磁波的有關(guān)性質(zhì)
(7)玻爾理論的三個(gè)要點(diǎn).
(8)光電效應(yīng)方程.
(9)核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類型.
(10)質(zhì)量虧損及核能.
【命題趨勢(shì)】
1.以圖象為主,考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和波傳播的空間關(guān)系,題型仍為選擇題.
2.以幾何光學(xué)中的光的折射率和光的全反射為重點(diǎn)進(jìn)行考查.考查形式有兩種:一種是以常規(guī)模型為背景,如平行玻璃板、三棱鏡、玻璃磚等;一種是以實(shí)際生活材料為情景,考查折射率、全反射等基本規(guī)律的應(yīng)用,題型為選擇題或計(jì)算題.
3.電磁波部分內(nèi)容是近幾年課標(biāo)卷的冷考點(diǎn),今后也應(yīng)該重視.  
4.結(jié)合經(jīng)典物理理論和最新科技成果對(duì)原子結(jié)構(gòu)和原子核這部分內(nèi)容進(jìn)行考查.
【重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析】
一、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波與光的折射、全反射的組合
1.簡(jiǎn)諧振動(dòng)
(1)函數(shù)關(guān)系:x=Asin ωt
(2)圖象

2.機(jī)械波
(1)波的傳播特點(diǎn)
(2)圖象

(3)波速v= v=
3.光的折射、全反射
(1)折射率n= n=
(2)全反射 sin C=
二、光的干涉、衍射
1.雙縫干涉.
①形成明、暗相間的間距相等的條紋.
②相鄰條紋間距Δx=λ.
2.光的衍射:①產(chǎn)生明顯衍射的條件:障礙物或孔的尺寸與光的波長(zhǎng)差不多或比光的波長(zhǎng)?。?br /> ②形成明、暗相間的間距不相等的條紋.
三、玻爾理論與動(dòng)量守恒定律的組合
1.玻爾理論的基本內(nèi)容
能級(jí)假設(shè):氫原子En=,n為量子數(shù).
躍遷假設(shè):hν=E末-E初.
軌道量子化假設(shè):氫原子rn=n2r1,n為量子數(shù).
2.
四、光電效應(yīng)現(xiàn)象與動(dòng)量守恒定律的組合
1.愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ek=hν-W0.

圖6-14-5
2.用圖象表示光電效應(yīng)方程
①極限頻率:圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0.
②逸出功:圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0=E.
③普朗克常量:圖線的斜率k=h.
【題型示例】
題型一、 機(jī)械振動(dòng)及圖像
例1.【2017·天津卷】手持較長(zhǎng)軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡(jiǎn)諧波沿繩水平傳播,示意如圖。繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P,且O、P的平衡位置間距為L(zhǎng)。t=0時(shí),O位于最高點(diǎn),P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,下列判斷正確的是

A.該簡(jiǎn)諧波是縱波
B.該簡(jiǎn)諧波的最大波長(zhǎng)為2L
C.時(shí),P在平衡位置上方
D.時(shí),P的速度方向豎直向上
【答案】C

【變式探究】【2017·北京卷】某彈簧振子沿x軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示,下列描述正確的是

A.t=1 s時(shí),振子的速度為零,加速度為負(fù)的最大值
B.t=2 s時(shí),振子的速度為負(fù),加速度為正的最大值
C.t=3 s時(shí),振子的速度為負(fù)的最大值,加速度為零
D.t=4 s時(shí),振子的速度為正,加速度為負(fù)的最大值
【答案】A
【解析】在t=1 s和t=3 s時(shí),振子偏離平衡位置最遠(yuǎn),速度為零,回復(fù)力最大,加速度最大,方向指向平衡位置,A正確,C錯(cuò)誤;在t=2 s和t=4 s時(shí),振子位于平衡位置,速度最大,回復(fù)力和加速度均為零,BD錯(cuò)誤。
【2016·北京卷】 如圖1-所示,彈簧振子在M、N之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).以平衡位置O為原點(diǎn),建立Ox軸.向右為x軸正方向.若振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),則其振動(dòng)圖像為(  )

圖1-

圖1-
【答案】A 

【舉一反三】 [2015·山東理綜,38(1)]如圖,輕彈簧上端固定,下端連接一小物塊,物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).以豎直向上為正方向,物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=0.1sin(2.5πt)m.t=0時(shí)刻,一小球從距物塊h高處自由落下;t=0.6 s時(shí),小球恰好與物塊處于同一高度.取重力加速度的大小g=10 m/s2.以下判斷正確的是(  )

a.h=1.7 m
b.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8 s
c.0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2 m
d.t=0.4 s時(shí),物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反
【答案】ab

【變式探究】在科學(xué)研究中,科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較,找出其共同點(diǎn),進(jìn)一步推測(cè)未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律.法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問(wèn)題時(shí),曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系.已知單擺擺長(zhǎng)為l,引力常量為G,地球質(zhì)量為M,擺球到地心的距離為r,則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為(  )
A.T=2πr     B.T=2πr
C.T= D.T=2πl(wèi)
【答案】B
【解析】由單擺周期公式T=2π及黃金代換式GM=gr2,得T= 2πr.
【變式探究】一位游客在千島湖邊欲乘坐游船,當(dāng)日風(fēng)浪較大,游船上下浮動(dòng).可把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為20 cm,周期為3.0 s.當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí),甲板剛好與碼頭地面平齊.地面與甲板的高度差不超過(guò)10 cm時(shí),游客能舒服地登船.在一個(gè)周期內(nèi),游客能舒服登船的時(shí)間是(  )
A.0.5 s   B.0.75 s   C.1.0 s   D.1.5 s
【答案】C
【解析】解法一 由題意知,游客舒服登船時(shí)間t=××2=1.0 s.
解法二 設(shè)振動(dòng)圖象表達(dá)式為y=A sin ωt,由題意可知ωt1=或ωt2=π,其中ω==π rad/s,解得t1=0.25 s或t2=1.25 s,則游客舒服登船時(shí)間Δt=t2-t1=1.0 s.
題型二 機(jī)械波
例2.(2018·高考全國(guó)卷 Ⅰ)一列簡(jiǎn)諧橫波在t= s時(shí)的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象.求
①波速及波的傳播方向;
②質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo).

【解析】①由圖(a)可以看出,該波的波長(zhǎng)為
λ=36 cm ①

②設(shè)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ.由圖(a)知,x=0處y=-=Asin(-30°),因此xP=λ=3 cm④
由圖(b)知,在t=0時(shí)Q點(diǎn)處于平衡位置,經(jīng)Δt= s,其振動(dòng)狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處,
由此及③式有
xQ-xP=vΔt=6 cm ⑤
由④⑤式得,質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)為
xQ=9 cm.⑥
【變式探究】【2017·新課標(biāo)Ⅲ卷】(5分)如圖,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,虛線為t=0.5 s時(shí)的波形圖。已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡(jiǎn)諧波,下列說(shuō)法正確的是_______(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)。

A.波長(zhǎng)為2 mB.波速為6 m/sC.頻率為1.5 Hz
D.t=1 s時(shí),x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰
E.t=2 s時(shí),x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置
【答案】BCE

【變式探究】【2016·全國(guó)卷Ⅰ】 【物理——選修3-4】
(1)某同學(xué)漂浮在海面上,雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播,但他并不向海灘靠近.該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為15 s.下列說(shuō)法正確的是________.
A.水面波是一種機(jī)械波
B.該水面波的頻率為6 Hz
C.該水面波的波長(zhǎng)為3 m
D.水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊,是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去
E.水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊,是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移
【答案】(1)ACE 
【解析】水面波是一種機(jī)械波,故A正確;該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身上的時(shí)間間隔為15 s,所以周期T== s= s,該水面波的頻率f=0.6 Hz,故B錯(cuò)誤;該水面波的波長(zhǎng)λ=vT=3 m,故C正確;水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊,只能說(shuō)是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,不能說(shuō)是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去,波的傳播過(guò)程也是能量傳遞的過(guò)程,故D錯(cuò)誤,E正確.
【舉一反三】(2015·北京理綜,15,6分)周期為2.0 s的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,該波在某時(shí)刻的圖象如圖所示,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),則該波(  )

A.沿x軸正方向傳播,波速v=20 m/s
B.沿x軸正方向傳播,波速v=10 m/s
C.沿x軸負(fù)方向傳播,波速v=20 m/s
D.沿x軸負(fù)方向傳播,波速v=10 m/s
【答案】B

【變式探究】(2015·四川理綜,2,6分)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波),在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng),測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次,甲在波谷時(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰.這列水面波(  )
A.頻率是30 Hz B.波長(zhǎng)是3 m
C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s
【答案】C
【解析】由題意知T= s=2 s,f==0.5 Hz,A、D錯(cuò)誤;λ=3 m,則λ=2 m,B錯(cuò)誤;由v== m/s=1 m/s,所以C正確.
【變式探究】(2015·天津理綜,3,6分)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa=2 m和xb=6 m,圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象.下列說(shuō)法正確的是(  )

A.該波沿+x方向傳播,波速為1 m/s
B.質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4 s振動(dòng)的路程為4 m
C.此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿+y方向
D.質(zhì)點(diǎn)a在t=2 s時(shí)速度為零
【答案】D

【變式探究】[2015·江蘇單科,12B(1)](多選)一漁船向魚群發(fā)出超聲波,若魚群正向漁船靠近,則被魚群反射回來(lái)的超聲波與發(fā)出的超聲波相比(  )
A.波速變大 B.波速不變
C.頻率變高 D.頻率不變
【答案】BC
【解析】在同種介質(zhì)中,超聲波的傳播速度保持不變,根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,頻率變高,所以B、C正確.
【變式探究】[2015·海南單科,16(1),4分](多選)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3 m.已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s.下列說(shuō)法正確的是(  )

A.波速為4 m/s
B.波的頻率為1.25 Hz
C.x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.6 s時(shí)恰好位于波谷
D.x坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.2 s時(shí)恰好位于波峰
E.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷
【答案】BDE
【解析】任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s,則T=0.4 s,解得T=0.8 s.從圖象中可知λ=4 m,所以波速為v===5 m/s,故A錯(cuò)誤;根據(jù)公式f=可得波的頻率為1.25 Hz,B正確;x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)距波源Δx=3λ+λ,此時(shí)在波谷位置經(jīng)t=0.6 s即t=T,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到平衡位置,C錯(cuò)誤;x的坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點(diǎn)距波源Δx=5λ+,此時(shí)在平衡位置向上運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)t=0.2 s即四分之一周期恰好位于波峰,D正確;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí),x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點(diǎn)距P的距離Δx=14 m即Δx=3λ+,此時(shí)坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷,E正確.
題型三 綜合應(yīng)用
例3.(2018·高考全國(guó)卷 Ⅲ )一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示.已知該波的周期T>0.20 s.下列說(shuō)法正確的是(  )

A.波速為0.40 m/s
B.波長(zhǎng)為0.08 m
C.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷
D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷
E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0.32 m
【答案】ACE

【變式探究】(2017·高考全國(guó)卷Ⅲ)如圖,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,虛線為t=0.5 s時(shí)的波形圖.已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5 s.關(guān)于該簡(jiǎn)諧波,下列說(shuō)法正確的是(  )

A.波長(zhǎng)為2 m
B.波速為6 m/s
C.頻率為1.5 Hz
D.t=1 s時(shí),x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰
E.t=2 s時(shí),x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置
【答案】BCE

【變式探究】【2016·全國(guó)卷Ⅱ】 【物理——選修3-4】
(2)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波長(zhǎng)不小于10 cm.O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x=5 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).t=0時(shí)開始觀測(cè),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y=4 cm,質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置;t= s時(shí),質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置,t=1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置.求:
(i)簡(jiǎn)諧波的周期、波速和波長(zhǎng);
(ii)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式.
【答案】 (i)4 s 7.5 cm/s 30 cm
【解析】 (i)設(shè)振動(dòng)周期為T.由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1 s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是個(gè)周期,由此可知
T=4 s ①
由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離5 cm小于半個(gè)波長(zhǎng),且波沿x軸正向傳播,O在t= s時(shí)回到平衡位置,而A在t=1 s時(shí)回到平衡位置,時(shí)間相差 s.兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的距離除以傳播時(shí)間,可得波的速度
v=7.5 cm/s?、?br /> 利用波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系得,簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)
λ=30 cm?、?br /> (ii)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為
y=Acos?、?br /> 將①式及題給條件代入上式得
?、?br /> 解得φ0=,A=8 cm?、?br /> 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為
y=0.08cos(國(guó)際單位制)
或y=0.08sin(國(guó)際單位制).
【舉一反三】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ,34(2),10分]平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播,P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向),P與O的距離為35 cm,此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間.已知波源自t=0時(shí)由平衡位置開始向上振動(dòng),周期T=1 s,振幅A=5 cm.當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí),波源恰好處于波峰位置;此后再經(jīng)過(guò)5 s,平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置.求:
(ⅰ)P、Q間的距離;
(ⅱ)從t=0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí),波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程.
【答案】(ⅰ)133 cm (ⅱ)125 cm

【變式探究】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,34(2),10分]甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播,波速均為v=25 cm/s.兩列波在t=0時(shí)的波形曲線如圖所示.求:

(ⅰ)t=0時(shí),介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo);
(ⅱ)從t=0開始,介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間.
【答案】(ⅰ)x=(50+300n) cm (n=0,±1,±2,±3,…) (ⅱ)0.1 s
【解析】(ⅰ)兩列波的振幅均為8 cm,故偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn).
根據(jù)波形圖可知,甲、乙的波長(zhǎng)分別為
λ乙=60 cm,λ甲=50 cm
則甲、乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為
x甲=(50+k1×50)cm (k1=0,±1,±2,±3,…)
x乙=(50+k2×60)cm (k2=0,±1,±2,±3,…)
綜上分析,所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)應(yīng)為
x=(50+300n) cm (n=0,±1,±2,±3,…)

【變式探究】[2015·重慶理綜,11(2),6分]下圖為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖,質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期為0.4 s.求該波的波速并判斷P點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向.

【答案】2.5 m/s 沿y軸正方向
【解析】由波形圖可知,波長(zhǎng)λ=1.0 m,則波速為v==2.5 m/s
由波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可知,P點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正方向.
題型四 光的折射和全反射
例4.(2018·高考全國(guó)卷 Ⅰ)如圖,△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面,∠A=30°.一束紅光垂直AB邊射入,從AC邊上的D點(diǎn)射出,其折射角為60°,則玻璃對(duì)紅光的折射率為________.若改用藍(lán)光沿同一路徑入射,則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.


【變式探究】(2018·高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖,△ABC是一直角三棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后,射到AC邊的E點(diǎn),發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出.EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點(diǎn).不計(jì)多次反射.

(1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角;
(2)為實(shí)現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?
【解析】(1)光線在BC面上折射,由折射定律有
sin i1=nsin r1①式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角.光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有

i2=r2②
式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角

(2)光線在AC面上發(fā)生全反射,光線在AB面上不發(fā)生全反射,有nsin i2≥nsin C>nsin i3⑦
式中C是全反射臨界角,滿足
nsin C=1⑧
由④⑦⑧式知,棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為
≤nsin i,即折射角大于入射角,可知光由B經(jīng)O到A,A、C錯(cuò)誤.由折射定律和題圖乙可知,n==,當(dāng)sin r=0.9時(shí),sin i=0.6,代入數(shù)據(jù)得n=1.5,B正確,D錯(cuò)誤.
【舉一反三】 [2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ,34(1),5分](多選)如圖,一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為θ,經(jīng)折射后射出a、b兩束光線.則(  )

A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.在真空中,a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)
C.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率
D.若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大,則折射光線a首先消失
E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn),a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距
【答案】ABD

【變式探究】(2015·安徽理綜,18,6分)如圖所示,一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上,經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣.當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí),出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ.已知棱鏡頂角為α,則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為(  )

A. B.
C. D.
【答案】A

【變式探究】(2015·福建理綜,13,6分)如圖,一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長(zhǎng)分別為λa、λb,該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb,則(  )

A.λa<λb,na>nb B.λa>λb,na<nb
C.λa<λb,na<nb D.λa>λb,na>nb
【答案】B
【解析】由題圖知,三棱鏡對(duì)b光的折射率較大,所以na<nb.又因?yàn)楣獾念l率越大,介質(zhì)對(duì)光的折射率就越大,故b光的頻率大于a光的頻率,又根據(jù)c=λν,所以b光的波長(zhǎng)小于a光的波長(zhǎng),即λa>λb,所以B正確,A、C、D錯(cuò)誤.
【變式探究】(2015·天津理綜,2,6分)中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí),唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道:“雨色映日而為虹”.從物理學(xué)角度看,虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的.右圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖,其中a、b是兩種不同頻率的單色光,則兩光(  )

A.在同種玻璃中傳播,a光的傳播速度一定大于b光
B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后,b光側(cè)移量大
C.分別照射同一光電管,若b光能引起光電效應(yīng),a光也一定能
D.以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是a光
【答案】C
【解析】由題圖可知,a光的折射率大于b光的折射率,即na>nb,有fa>fb,B錯(cuò)誤,C正確;由v=知a光在玻璃中的傳播速度小于b光,A錯(cuò)誤;由sin C=知a光的全反射臨界角小于b光,D錯(cuò)誤.
【變式探究】(2015·四川理綜,3,6分)直線P1P2過(guò)均勻玻璃球球心O,細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱,由空氣射入玻璃球的光路如圖.a(chǎn)、b光相比(  )

A.玻璃對(duì)a光的折射率較大
B.玻璃對(duì)a光的臨界角較小
C.b光在玻璃中的傳播速度較小
D.b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短
【答案】C

【變式探究】[2015·山東理綜,38(2)]半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體,過(guò)其軸線OO′的截面如圖所示.位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線,以角i0由O點(diǎn)入射,折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出.當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí),折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射.求A、B兩點(diǎn)間的距離.

【答案】R(-)
【解析】光路如圖;


【變式探究】[2015·海南單科,16(2),8分]一半徑為R的半圓柱形玻璃磚,橫截面如圖所示.已知玻璃的全反射臨界角γ(γ<).與玻璃磚的底平面成(-γ)角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上.經(jīng)柱面折射后,有部分光(包括與柱面相切的入射光)能直接從玻璃磚底面射出.若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光.求底面透光部分的寬度.

【答案】Rsin γ
【解析】光路圖如圖所示,沿半徑方向射入玻璃磚的光線,即光線①射到MN上時(shí),根據(jù)幾何知識(shí),入射角恰好等于臨界角,即恰好在圓心O處發(fā)生全反射,光線①左側(cè)的光線,經(jīng)球面折射后,射到MN上的角一定大于臨界角,即在MN上發(fā)生全反射,不能射出,光線①右側(cè)的光線射到MN上的角小于臨界角,可以射出,如圖光線③與球面相切,入射角θ1=90°,折射角即為γ,從MN上垂直射出.根據(jù)幾何知識(shí),底面透光部分的寬度OE=Rsin γ

題型五 光的干涉、衍射和偏振
例5.(2018·高考北京卷)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋,在光源與單縫之間加上紅色濾光片后(  )
A.干涉條紋消失
B.彩色條紋中的紅色條紋消失
C.中央條紋變成暗條紋
D.中央條紋變成紅色
【答案】D
【解析】在光源與單縫之間加上紅色濾光片后,只透過(guò)紅光,屏上出現(xiàn)紅光(單色光)的干涉條紋,故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確.
【變式探究】【2017·新課標(biāo)Ⅱ卷】(5分)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是________(選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分;每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0分)。
A.改用紅色激光 B.改用藍(lán)色激光
C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)
E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)
【答案】ACD

【變式探究】(2016·天津理綜,2,6分)如圖所示是a、b兩光分別經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則(  )

A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大
B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大
C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),a光的飽和電流大
D.若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大
【答案】D 

【舉一反三】[2015·重慶理綜,11(1),6分]虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球來(lái)說(shuō)明.兩束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶,光路如圖所示.M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為(  )

A.紫、紅、紅、紫  B.紅、紫、紅、紫  C.紅、紫、紫、紅   D.紫、紅、紫、紅
【答案】A
【解析】玻璃對(duì)紅光的折射率最小,對(duì)紫光的折射率最大,由折射定律和反射定律可知M點(diǎn)為紫色、N點(diǎn)為紅色,P點(diǎn)為紅色,Q點(diǎn)為紫色,故A項(xiàng)正確.
【變式探究】一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后,出射光分成a、b兩束,如圖所示,則a、b兩束光(  )

A.垂直穿過(guò)同一塊平板玻璃,a光所用的時(shí)間比b光長(zhǎng)
B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí),a光臨界角比b光的小
C.分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置,b光形成的相鄰亮條紋間距小
D.若照射同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng),b光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大
【答案】AB

【變式探究】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589 nm的光,在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣.圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350 cm,則雙縫的間距為(  )
A.2.06×10-7 m       B.2.06×10-4 m
C.1.68×10-4 m D.1.68×10-3 m
【答案】C
【解析】由Δx=λ可得雙縫間距d=·λ=m=1.68×10-4 m,選項(xiàng)C正確.
【變式探究】某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在屏上觀察到題(甲)圖所示的條紋,僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后,觀察到的條紋如題(乙)圖所示.他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是(  )

A.減小光源到單縫的距離
B.減小雙縫之間的距離
C.減小雙縫到光屏之間的距離
D.換用頻率更高的單色光源
【答案】B
【解析】由(甲)和(乙)兩圖可知改變條件以后條紋變寬,由Δx=λ可知,只有B正確.
題型六 光電效應(yīng) 波粒二象性
例6.(2018·高考全國(guó)卷Ⅱ)用波長(zhǎng)為300 nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10-19 J.已知普朗克常量為6.63×10-34 J·s,真空中的光速為3.00×108 m·s-1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(  )
A. 1×1014 Hz     B. 8×1014 Hz    
C. 2×1015 Hz     D. 8×1015 Hz
【答案】B。
【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0=h-h(huán)ν0,代入數(shù)據(jù)解得ν0≈8×1014 Hz,B正確.
【變式探究】【2017·新課標(biāo)Ⅲ卷】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是
A.若νa>νb,則一定有Uaνb,則一定有Eka>Ekb
C.若Uahνb–Ekb
【答案】BC

【變式探究】[2016·全國(guó)Ⅰ,35(1),5分](多選)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí),有光電流產(chǎn)生.下列說(shuō)法正確的是(  )
A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大
B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大
C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大
D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生
E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)
【答案】ACE 
【解析】飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān),與頻率無(wú)關(guān),A正確,B錯(cuò)誤.根據(jù)hν-Wc=mv2,入射光頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大,C正確.當(dāng)入射光頻率減小到截止頻率時(shí),就不會(huì)再有光電流產(chǎn)生,D錯(cuò)誤.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),E正確.
【舉一反三】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ,35(1),5分](多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是(  )
A.電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣
B.β射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡
C.人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)
D.人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)
【答案】ACD

【變式探究】[2015·江蘇單科,12C(1),5分](多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說(shuō)法正確的有(  )
A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性
B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性
C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋
D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等
【答案】AB
【解析】光電效應(yīng)說(shuō)明光的粒子性,所以A正確;熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣,即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性,即說(shuō)明中子具有波動(dòng)性,所以B正確;黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明電磁輻射具有量子化,即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的,所以黑體輻射用光的粒子性解釋,即C錯(cuò)誤;根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ=,p2=2mEk,又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量,所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,質(zhì)子的德布羅意波較短,所以D錯(cuò)誤.
【變式探究】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ,35(1),5分]在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對(duì)值為e,則普朗克常量可表示為________,所用材料的逸出功可表示為________.

【答案】ek-eb
【解析】光電效應(yīng)中,入射光子能量hν,克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能,反向遏制電壓eU=hν-W0,整理得U=ν-,斜率即=k,所以普朗克常量h=ek,截距為b,即eb=-W0,所以逸出功W0=-eb.
【變式探究】已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的(  )
A.波長(zhǎng) B.頻率 C.能量 D.動(dòng)量
【答案】A

【變式探究】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是(  )
A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大
B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失
C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng)
D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動(dòng)能變大
【答案】AD
【解析】增大入射光強(qiáng)度,使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加,因此光電流增大,選項(xiàng)A正確;光電效應(yīng)與照射光的頻率有關(guān),與強(qiáng)度無(wú)關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)照射光的頻率小于ν,大于極限頻率時(shí)發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由Ekm=hν-W,增加照射光的頻率,光電子的最大初動(dòng)能變大,選項(xiàng)D正確.
題型七 原子結(jié)構(gòu)  氫原子光譜 原子核的衰變
例7.(2018·高考天津卷)氫原子光譜在可見光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光,它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短,可以判定(  )
A.Hα對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小
B.同一介質(zhì)對(duì)Hα的折射率最大
C.同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大
D.用Hγ照射某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng),則Hβ也一定能
【答案】A
【解析】Hα的波長(zhǎng)最長(zhǎng),頻率最低,由躍遷規(guī)律可知,它對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小,A項(xiàng)正確;由頻率越低的光的折射率越小知,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由折射率n=可知,在同一介質(zhì)中,Hα的傳播速度最大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)入射光頻率大于金屬的極限頻率可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,因νHβ

相關(guān)學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題16實(shí)驗(yàn)題解題方法與技巧 教學(xué)案:

這是一份高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題16實(shí)驗(yàn)題解題方法與技巧 教學(xué)案,共4頁(yè)。學(xué)案主要包含了2019高考考綱解讀,高考題型示例,名師點(diǎn)評(píng)等內(nèi)容,歡迎下載使用。

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題10力學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用 教學(xué)案:

這是一份高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題10力學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用 教學(xué)案,共26頁(yè)。學(xué)案主要包含了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,命題趨勢(shì),重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析,特別提醒,題型示例,方法技巧,變式探究,2017·新課標(biāo)Ⅰ卷等內(nèi)容,歡迎下載使用。

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題08恒定電流和交變電流 教學(xué)案:

這是一份高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題08恒定電流和交變電流 教學(xué)案,共10頁(yè)。學(xué)案主要包含了命題趨勢(shì),重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析,誤區(qū)警示,題型示例,變式探究,2017·天津卷等內(nèi)容,歡迎下載使用。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)學(xué)案 更多

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題06電場(chǎng)磁場(chǎng)的基本性質(zhì) 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題06電場(chǎng)磁場(chǎng)的基本性質(zhì) 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題04功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題04功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題03力與曲線運(yùn)動(dòng) 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題03力與曲線運(yùn)動(dòng) 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題01力與物體的平衡 教學(xué)案

高考物理考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題01力與物體的平衡 教學(xué)案

資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者,認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán),請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員,我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng),可獲得資源免費(fèi)推廣曝光,還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì),申請(qǐng) 精品資源制作, 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源,讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題,支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯,日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇,專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼,快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送,5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符,數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部