2019年高考物理考纲解读与热点难点突破专题13机械振动和机械波光原子结构与原子核教学案.pdf

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1、专题 13 机械振动和机械波 光 原子结构与原子核专题 13 机械振动和机械波 光 原子结构与原子核 【2019 年高考考纲解读】【2019 年高考考纲解读】 (1)机械波的形成和产生、机械波的特点 (2)简谐运动图象和波的图象及二者的关系 (3)波速、波长、周期之间的关系：vT (4)光的折射和全反射的理解与应用 (5)光的干涉、衍射及双缝干涉实验 (6)电磁波的有关性质 (7)玻尔理论的三个要点 (8)光电效应方程 (9)核反应方程及核反应类型 (10)质量亏损及核能 【命题趋势】 1以图象为主，考查简谐运动的特点和波传播的空间关系，题型仍为选择题 2以几何光学中的光的折射率和光的全反射为

2、重点进行考查考查形式有两种：一种是以常规模型为 背景，如平行玻璃板、三棱镜、玻璃砖等；一种是以实际生活材料为情景，考查折射率、全反射等基本规 律的应用，题型为选择题或计算题 3电磁波部分内容是近几年课标卷的冷考点，今后也应该重视 4.结合经典物理理论和最新科技成果对原子结构和原子核这部分内容进行考查 【重点、难点剖析】【重点、难点剖析】 一、机械振动、机械波与光的折射、全反射的组合一、机械振动、机械波与光的折射、全反射的组合 1.简谐振动 (1)函数关系：xAsin t (2)图象 2机械波 (1)波的传播特点 (2)图象 (3)波速v v x t T 3光的折射、全反射 (1)折射率n n

3、sin i sin r c v (2)全反射 sin C1 n 二、光的干涉、衍射 二、光的干涉、衍射 1.双缝干涉 形成明、暗相间的间距相等的条纹 相邻条纹间距 x. L d 2光的衍射：产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸与光的波长差不多或比光的波长小 形成明、暗相间的间距不相等的条纹 三、玻尔理论与动量守恒定律的组合三、玻尔理论与动量守恒定律的组合 1.玻尔理论的基本内容 能级假设：氢原子En，n为量子数 E1 n2 跃迁假设：hE末E初 轨道量子化假设：氢原子rnn2r1，n为量子数 2. 四、光电效应现象与动量守恒定律的组合四、光电效应现象与动量守恒定律的组合 1.爱因斯坦光电效应方

4、程：EkhW0. 图 6145 2用图象表示光电效应方程 极限频率：图线与轴交点的横坐标0. 逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0E. 普朗克常量：图线的斜率kh. 【题型示例】【题型示例】 题型一、 机械振动及图像题型一、 机械振动及图像 例 1 【2017天津卷】手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点 振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。t=0 时，O位 于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是 A该简谐波是纵波 B该简谐波的最大波长为 2L C 8 T t 时，P在平衡位置上方 D 3

5、 8 T t 时，P的速度方向竖直向上 【答案】C 【变式探究】 【2017北京卷】某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是 At=1 s 时，振子的速度为零，加速度为负的最大值 Bt=2 s 时，振子的速度为负，加速度为正的最大值 Ct=3 s 时，振子的速度为负的最大值，加速度为零 Dt=4 s 时，振子的速度为正，加速度为负的最大值 【答案】A 【解析】在t=1 s 和t=3 s 时，振子偏离平衡位置最远，速度为零，回复力最大，加速度最大，方向指 向平衡位置， A 正确， C 错误 ； 在t=2 s 和t=4 s 时， 振子位于平衡位置， 速度最大， 回复力和加速度均为零

6、， BD 错误。 【2016北京卷】 如图 1所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动以平衡位置O为原点，建立Ox 轴向右为x轴正方向若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为( ) 图 1 图 1 【答案】A 【举一反三】 2015山东理综，38(1)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向 做简谐运动以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t)m.t0 时刻，一小球从 距物块h高处自由落下；t0.6 s 时，小球恰好与物块处于同一高度取重力加速度的大小g10 m/s2.以 下判断正确的是( ) ah1.7 m b简谐运动的周期是 0.8 s c0.6 s 内

7、物块运动的路程是 0.2 m dt0.4 s 时，物块与小球运动方向相反 【答案】ab 【变式探究】在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测 未知现象的特性和规律法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷 间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量 为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为( ) AT2r BT2r GM l l GM CT DT2l 2 r GM l r GM 【答案】B 【解析】由单摆周期公式T2及黄金代换式GMgr2，得T 2r. l g

8、 l GM 【变式探究】一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动可把游船浮动简化成 竖直方向的简谐运动，振幅为 20 cm，周期为 3.0 s当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐地 面与甲板的高度差不超过 10 cm 时，游客能舒服地登船在一个周期内，游客能舒服登船的时间是( ) A0.5 s B0.75 s C1.0 s D1.5 s 【答案】C 【解析】解法一 由题意知，游客舒服登船时间t 21.0 s. 2 3 T 4 解法二 设振动图象表达式为yA sin t，由题意可知t1或t2 ，其中 6 5 6 2 T 2 3 rad/s，解得t10.25 s 或t21.2

9、5 s，则游客舒服登船时间 tt2t11.0 s. 题型二 机械波题型二 机械波 例 2(2018高考全国卷 )一列简谐横波在t s 时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个 1 3 质点图(b)是质点Q的振动图象求 波速及波的传播方向； 质点Q的平衡位置的x坐标. 【解析】由图(a)可以看出，该波的波长为 36 cm 设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图(a)知，x0 处y Asin(30)，因此xP A 2 3 cm 30 360 由图(b)知，在t0 时Q点处于平衡位置，经 t s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处， 1 3 由此及式有 xQxPvt6 cm 由式得

10、，质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ9 cm. 【变式探究】【2017新课标卷】（5 分）如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0 时的 波形图，虚线为t=0.5 s 时的波形图。已知该简谐波的周期大于 0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是 _（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最 低得分为 0 分）。 A波长为 2 mB波速为 6 m/sC频率为 1.5 Hz Dt=1 s 时，x=1 m 处的质点处于波峰 Et=2 s 时，x=2 m 处的质点经过平衡位置 【答案】BCE 【变式探究】 【2016全

11、国卷】 【物理选修 34】 (1)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠 近该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s下列说法正确的是_ A水面波是一种机械波 B该水面波的频率为 6 Hz C该水面波的波长为 3 m D水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 【答案】 （1）ACE 【解析】水面波是一种机械波，故 A 正确；该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身上的时间间 隔为 15 s， 所以周期T s s

12、， 该水面波的频率f0.6 Hz， 故 B 错误 ； 该水面波的波长vT3 t n 15 9 5 3 m，故 C 正确；水面波没有将该同学推向岸边，只能 说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移，不能说是 因为波传播时能量不会传递出去，波的传播过程也是能量传递的过程，故 D 错误，E 正确 【举一反三】(2015北京理综，15,6 分)周期为 2.0 s 的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象 如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波( ) A沿x轴正方向传播，波速v20 m/s B沿x轴正方向传播，波速v10 m/s C沿x轴负方向传播，波速v20 m/s D沿x轴负方向传播，波速v10

13、 m/s 【答案】B 【变式探究】(2015四川理综，2，6 分)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相 距 3 m 的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下 30 次,甲在波谷时，乙在波峰，且两木 块之间有一个波峰这列水面波( ) A频率是 30 Hz B波长是 3 m C波速是 1 m/s D周期是 0.1 s 【答案】C 【解析】由题意知T s2 s，f 0.5 Hz，A、D 错误 ；3 m，则2 m，B 错误 ； 由v 60 30 1 T 3 2 T m/s1 m/s，所以 C 正确 2 2 【变式探究】(2015天津理综,3，6 分)图甲为一列简谐横波在

14、某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐 标分别为xa2 m 和xb6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象下列说法正确的是( ) A该波沿x方向传播，波速为 1 m/s B质点a经 4 s 振动的路程为 4 m C此时刻质点a的速度沿y方向 D质点a在t2 s 时速度为零 【答案】D 【变式探究】2015江苏单科，12B(1)(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则 被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比( ) A波速变大 B波速不变 C频率变高 D频率不变 【答案】BC 【解析】在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，频率变高，所以 B、C 正 确 【

15、变式探究】2015海南单科，16(1)，4 分(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的 波形如图所示，质点P的x坐标为 3 m已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s下 列说法正确的是( ) A波速为 4 m/s B波的频率为 1.25 Hz Cx坐标为 15 m 的质点在t0.6 s 时恰好位于波谷 Dx坐标为 22 m 的质点在t0.2 s 时恰好位于波峰 E当质点P位于波峰时，x坐标为 17 m 的质点恰好位于波谷 【答案】BDE 【解析】任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s，则T0.4 s，解得T0.8 s从 1 2 图象中可知

16、4 m，所以波速为v5 m/s，故 A 错误；根据公式f 可得波的频率为 1.25 T 4 0.8 1 T Hz,B 正确 ；x坐标为 15 m 的质点距波源 x3，此时在波谷位置经t0.6 s 即tT，质点振动到 3 4 3 4 平衡位置,C错误 ；x的坐标为22 m的质点距波源x5，此时在平衡位置向上运动,质点经过t0.2 s 即四 2 分之一周期恰好位于波峰，D正确 ； 当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点距P的距离x14 m即 x3，此时坐标为 17 m 的质点恰好位于波谷，E 正确 2 题型三 综合应用题型三 综合应用 例 3(2018高考全国卷 )一列简谐横波沿x轴正方向传播

17、，在t0 和t0.20 s 时的波形分别如 图中实线和虚线所示已知该波的周期T0.20 s下列说法正确的是( ) A波速为 0.40 m/s B波长为 0.08 m Cx0.08 m 的质点在t0.70 s 时位于波谷 Dx0.08 m 的质点在t0.12 s 时位于波谷 E若此波传入另一介质中其波速变为 0.80 m/s，则它在该介质中的波长为 0.32 m 【答案】ACE 【变式探究】(2017高考全国卷)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t0 时的波形图， 虚线为t0.5 s 时的波形图已知该简谐波的周期大于 0.5 s关于该简谐波，下列说法正确的是( ) A波长为 2 m B波

18、速为 6 m/s C频率为 1.5 Hz Dt1 s 时，x1 m 处的质点处于波峰 Et2 s 时，x2 m 处的质点经过平衡位置 【答案】BCE 【变式探究】 【2016全国卷】 【物理选修 34】 (2)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播， 波长不小于 10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x 0 和x5 cm 处的两个质点t0 时开始观测，此时质点O的位移为y4 cm，质点A处于波峰位置；t 1 3 s 时，质点O第一次回到平衡位置，t1 s 时，质点A第一次回到平衡位置求： (i)简谐波的周期、波速和波长； (ii)质点O的位移随时间变化的关系式 【答案】 (i)4 s 7.5

19、cm/s 30 cm 【解析】 (i)设振动周期为T.由于质点A在 0 到 1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置， 经历的是1 4 个周期，由此可知 T4 s 由于质点O与A的距离 5 cm 小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t s 时回到平衡位置，而A 1 3 在t1 s 时回到平衡位置，时间相差 s两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度 2 3 v7.5 cm/s 利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长 30 cm (ii)设质点O的位移随时间变化的关系为 yAcos ( 2t T 0) 将式及题给条件代入上式得 4Acos 0 0Acos( 6 0) 解得0，A8 c

20、m 3 质点O的位移随时间变化的关系式为 y0.08cos(国际单位制) ( t 2 3) 或y0.08sin(国际单位制) ( t 2 5 6) 【举一反三】2015新课标全国,34(2)，10 分平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀 介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为 35 cm，此距离介于一 倍波长与二倍波长之间已知波源自t0 时由平衡位置开始向上振动，周期T1 s，振幅A5 cm.当波传 到P点时,波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置求： ()P、Q间的距离； ()从t0 开始到平衡位置在Q

21、处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程 【答案】()133 cm ()125 cm 【变式探究】2015新课标全国，34(2)，10 分甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向 和负向传播,波速均为v25 cm/s.两列波在t0 时的波形曲线如图所示求： ()t0 时，介质中偏离平衡位置位移为 16 cm 的所有质点的x坐标； ()从t0 开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm 的质点的时间 【答案】()x(50300n) cm (n0，1，2，3，) ()0.1 s 【解析】()两列波的振幅均为 8 cm，故偏离平衡位置位移为 16 cm 的质点应为两列波的波

22、峰相遇处的 质点 根据波形图可知，甲、乙的波长分别为 乙60 cm，甲50 cm 则甲、乙两列波的波峰坐标分别为 x甲(50k150)cm (k10，1，2，3，) x乙(50k260)cm (k20，1，2，3，) 综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为 x(50300n) cm (n0，1，2，3，) 【变式探究】2015重庆理综，11(2)，6 分下图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的 波形图，质点P的振动周期为 0.4 s求该波的波速并判断P点此时的振动方向 【答案】2.5 m/s 沿y轴正方向 【解析】由波形图可知，波长1.0 m，则波速为v2.5 m/s T 由波传

23、播方向和质点振动方向可知，P点的振动方向沿y轴正方向 题型四 光的折射和全反射题型四 光的折射和全反射 例 4(2018高考全国卷 )如图，ABC为一玻璃三棱镜的横截面，A30.一束红光垂直AB边 射入，从AC边上的D点射出，其折射角为 60，则玻璃对红光的折射率为_若改用蓝光沿同一路 径入射，则光线在D点射出时的折射角_(填“小于”“等于”或“大于”)60. 【变式探究】(2018高考全国卷)如图，ABC是一直角三棱镜的横截面，A90，B60. 一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出EG垂直于AC交BC 于G，D恰好是CG的中点不计多次反射 (1)求出

24、射光相对于D点的入射光的偏角； (2)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？ 【解析】(1)光线在BC面上折射，由折射定律有 sin i1nsin r1式中，n为棱镜的折射率，i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角光线 在AC面上发生全反射，由反射定律有 i2r2 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角 (2)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有nsin i2nsin Cnsin i3 式中C是全反射临界角，满足 nsin C1 由式知，棱镜的折射率n的取值范围应为 nsin i，即折射角大于入射角，可知光由B经O到A，A、C 错误由折射定律

25、和题图乙可知，n ，当 sin r0.9 时，sin i0.6，代入数据得n1.5，B 正 sin r sin i 1 k 确，D 错误 【举一反三】 2015新课标全国，34(1)，5 分(多选)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形 玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线则( ) A在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B在真空中，a光的波长小于b光的波长 C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失 E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 【答案】ABD

26、【变式探究】(2015安徽理综，18，6 分)如图所示，一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上，经AB 和AC两个面折射后从AC面进入空气当出射角i和入射角i相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角 度为.已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( ) A. B. sin 2 sin 2 sin 2 sin 2 C. D. sin sin（ 2 ） sin sin （ 2 ） 【答案】A 【变式探究】(2015福建理综，13，6 分)如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波 长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则( ) Aab，nanb Bab，n

27、anb Cab，nanb Dab，nanb 【答案】B 【解析】由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以nanb.又因为光的频率越大，介质对光的折射 率就越大，故b光的频率大于a光的频率，又根据c，所以b光的波长小于a光的波长，即ab， 所以 B 正确，A、C、D 错误 【变式探究】(2015天津理综,2，6 分)中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真 子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹” 从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射 形成的右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光( ) A在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光 B以相同角

28、度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 C分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能 D以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时，一定是a光 【答案】C 【解析】由题图可知，a光的折射率大于b光的折射率，即nanb，有fafb，B 错误，C 正确 ； 由v 知a光在玻璃中的传播速度小于b光，A 错误；由 sin C 知a光的全反射临界角小于b光，D 错误 c n 1 n 【变式探究】(2015四川理综，3，6 分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2 对称，由空气射入玻璃球的光路如图a、b光相比( ) A玻璃对a光的折射率较大 B玻璃

29、对a光的临界角较小 Cb光在玻璃中的传播速度较小 Db光在玻璃中的传播时间较短 【答案】C 【变式探究】2015山东理综，38(2)半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体，过其轴线OO的截 面如图所示位于截面所在平面内的一细束光线，以角i0由O点入射,折射光线由上边界的A点射出当光 线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B点恰好发生全反射求A、B两点间的距离 【答案】R() 1 n21 n2sin2i0 sin i0 【解析】光路如图； 【变式探究】2015海南单科，16(2)，8 分一半径为R的半圆柱形玻璃砖，横截面如图所示已知 玻璃的全反射临界角()与玻璃砖的底平面成()角度、且

30、与玻璃砖横截面平行的平行光射 3 2 到玻璃砖的半圆柱面上经柱面折射后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射 出若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光求底面透光部分的宽度 【答案】Rsin 【解析】光路图如图所示，沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线射到MN上时，根据几何知识，入 射角恰好等于临界角，即恰好在圆心O处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到MN上的角 一定大于临界角，即在MN上发生全反射，不能射出，光线右侧的光线射到MN上的角小于临界角，可以 射出，如图光线与球面相切，入射角190，折射角即为，从MN上垂直射出根据几何知识，底 面透光部分的宽度OERsin 题

31、型五 光的干涉、衍射和偏振题型五 光的干涉、衍射和偏振 例 5(2018高考北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光 片后( ) A干涉条纹消失 B彩色条纹中的红色条纹消失 C中央条纹变成暗条纹 D中央条纹变成红色 【答案】D 【解析】在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，故 选项 A、B、C 错误，D 正确 【变式探究】 【2017新课标卷】 （5 分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏 幕上显示出干涉图样。 若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距， 可选用的方法是_（选对 1 个得 2 分，选对 2

32、 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A改用红色激光 B改用蓝色激光 C减小双缝间距 D将屏幕向远离双缝的位置移动 E将光源向远离双缝的位置移动 【答案】ACD 【变式探究】(2016天津理综，2，6 分)如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形 成的干涉图样，则( ) A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大 B从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大 C照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大 D若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 【答案】D 【举一反三】2015重庆理综，11(1)，6 分

33、虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出 射形成的， 可用白光照射玻璃球来说明 两束平行白光照射到透明玻璃球后， 在水平的白色桌面上会形成MN 和PQ两条彩色光带，光路如图所示M、N、P、Q点的颜色分别为( ) A紫、红、红、紫 B红、紫、红、紫 C红、紫、紫、红 D紫、红、紫、红 【答案】A 【解析】玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色、N 点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故 A 项正确 【变式探究】一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b 两束，如图所示，则a、b两束光( ) A垂直穿过同一块平板玻璃

34、，a光所用的时间比b光长 B从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小 C分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小 D若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大 【答案】AB 【变式探究】在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为 589 nm 的光，在距双缝 1.00 m 的屏上形成干涉 图样图样上相邻两明纹中心间距为 0.350 cm，则双缝的间距为( ) A2.06107 m B2.06104 m C1.68104 m D1.68103 m 【答案】C 【解析】 由 x可得双缝间距dm1.68104 m， 选项 C 正确 l d l x 1.00

35、589 109 0.350 102 【变式探究】某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题(甲)图所示的条纹，仅改变一个实 验条件后，观察到的条纹如题(乙)图所示他改变的实验条件可能是( ) A减小光源到单缝的距离 B减小双缝之间的距离 C减小双缝到光屏之间的距离 D换用频率更高的单色光源 【答案】B 【解析】由(甲)和(乙)两图可知改变条件以后条纹变宽，由 x可知，只有 B 正确 l d 题型六 光电效应 波粒二象性题型六 光电效应 波粒二象性 例 6(2018高考全国卷)用波长为 300 nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.281019 J已知普朗克常量为 6.63

36、1034 Js，真空中的光速为 3.00108 ms1.能使锌产生光电 效应的单色光的最低频率约为( ) A. 11014 Hz B. 81014 Hz C. 21015 Hz D. 81015 Hz 【答案】B。 【解析】根据爱因斯坦光 电效应方程EkhW0hh0，代入数据解得081014 Hz，B 正确. c 【变式探究】 【2017新课标卷】在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到 同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。 下列说法正确的是 A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkb C若Uab，则一定有

37、haEkahbEkb 【答案】BC 【变式探究】2016全国，35(1)，5 分(多选)现用一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的 光入射时，有光电流产生下列说法正确的是( ) A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B入射光的频率变高，饱和光电流变大 C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 【答案】ACE 【解析】饱和光电流与入射光的强度有关，与频率无关，A 正确，B 错误根据hWcmv2，入射光 1 2 频率变高， 光电子的最大初动能变大， C 正

38、确 当入射光频率减小到截止频率时， 就不会再有光电流产生， D 错误遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，E 正确 【举一反三】2015新课标全国，35(1)，5 分(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性下列事实 中突出体现波动性的是( ) A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 【答案】ACD 【变式探究】2015江苏单科,12C(1)，5 分(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以

39、下说法正 确的有( ) A光电效应现象揭示了光的粒子性 B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 【答案】AB 【解析】光电效应说明光的粒子性，所以 A 正确；热中子束在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒 子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以 B 正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化， 即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即 C 错误；根据德布罗意波长公 式 ，p22mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，

40、h p 所以 D 错误 【变式探究】2015新课标全国，35(1)，5 分在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射 光的频率的关系如图所示.若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常 量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_ 【答案】ekeb 【解析】光电效应中，入射光子能量h，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电 压eUhW0，整理得U，斜率即 k，所以普朗克常量hek，截距为b，即ebW0，所以 h e W0 e h e 逸出功W0eb. 【变式探究】已知钙和钾的截止频率分别为 7.731014Hz 和 5.441014Hz，在某种单色光的照

41、射下两 种金属均发生光电效应， 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子， 钙逸出的光电子具有较大的( ) A波长 B频率 C能量 D动量 【答案】A 【变式探究】在光电效应实验中,用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确 的是( ) A增大入射光的强度，光电流增大 B减小入射光的强度，光电效应现象消失 C改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应 D改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大 【答案】AD 【解析】增大入射光强度，使单位时间内逸出的光电子数增加，因此光电流增大,选项 A 正确；光电效 应与照射光的频率有关， 与强度无关， 选项 B 错误 ； 当照射光的频率小于

42、， 大于极限频率时发生光电效应， 选项 C 错误；由EkmhW，增加照射光的频率，光电子的最大初动能变大，选项 D 正确 题型七 原子结构 氢原子光谱 原子核的衰变题型七 原子结构 氢原子光谱 原子核的衰变 例 7(2018高考天津卷)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H、H、H和 H，都是氢原子中 电子从量子数n2 的能级跃迁到n2 的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定( ) AH对应的前后能级之差最小 B同一介质对 H的折射率最大 C同一介质中 H的传播速度最大 D用 H照射某一金属能发生光电效应，则 H也一定能 【答案】A 【解析】H的波长最长，频率最低，由跃迁规律可

43、知，它对应的前后能级之差最小，A 项正确；由频 率越低的光的折射率越小知，B 项错误 ； 由折射率n 可知，在同一介质中，H的传播速度最大，C 项错误 ； c v 当入射光频率大于金属的极限频率可以使该金属发生光电效应现象，因HH，所以 H不一定能使该 金属发生光电效应现象，D 项错误 【变式探究】 (2017高考全国卷)一静止的铀核放出一个 粒子衰变成钍核， 衰变方程为UTh 2389223490 He.下列说法正确的是( ) 4 2 A衰变后钍核的动能等于 粒子的动能 B衰变后钍核的动量大小等于 粒子的动量大小 C铀核的半衰期等于其放出一个 粒子所经历的时间 D衰变后 粒子与钍核的质量之和

44、等于衰变前铀核的质量 【答案】B 【变式探究】 (2016天津理综，6，6 分)(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的 科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是( ) A赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B查德威克用 粒子轰击N 获得反冲核O，发现了中子 14 717 8 C贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 【答案】AC 【举一反三】 2015福建理综， 30(1)， 6 分下列有关原子结构和原子核的认识， 其中正确的是( ) A 射线是高速运动的电子流 B氢原子辐射光子后，其绕核

45、运动的电子动能增大 C太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变 D. Bi 的半衰期是 5 天，100 克Bi 经过 10 天后还剩下 50 克 2108321083 【答案】B 【解析】 射线是光子流，故 A 错误；氢原子辐射光子后，由高能级向低能级跃迁，半径减小，绕核 运动的动能增大，故 B 正确；太阳辐射能量主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故 C 错误；100 克Bi 经 21083 过 10 天即 2 个半衰期还剩下100 克25 克，故 D 错误 1 22 【变式探究】(2015重庆理综，1，6 分)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部 分粒子的径迹，气泡室中

46、磁感应强度方向垂直于纸面向里以下判断可能正确的是( ) Aa、b为 粒子的径迹 Ba、b为 粒子的径迹 Cc、d为 粒子的径迹 Dc、d为 粒子的径迹 【答案】D 【解析】 粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项 B 错误； 粒子为氦核带正电，由左手定则 知向上偏转，选项 A、C 错误； 粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项 D 正确 【变式探究】下列说法正确的是( ) A玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 【答案】BD 【解析】玻尔对氢原子光谱的研究完善了核式结构模型，选项 A 错误；紫外线有荧光效应，故 B 选项 正确；天然放射现象中的射线不带电，在电场或磁场中不发生偏转，选项 C 错误；观察者与波源互相远 离，由多普勒效应可知接收到的频率变小，故选项 D 正确 【变式探究】氢原子能级如图，当氢原子从n 3 跃迁到n2 的能级时，辐射光的波