复件专题(十)热学光学近代物理初步学生版

1专题（十）光学、近代物理初步一、大纲解读本专题高考考查的知识点共35个。其中涉及30个Ⅰ级要求知识点，5个Ⅱ级要求知识点，Ⅱ级要求的知识点有：1.光的反射，反射定律，平面镜成像作图法2.光的折射，折射击定律，折射率3.光电效应，光子，受因斯坦光电效应方程，全反射和临界角4.氢原子的能级结构，光子的发射和吸收5.核能、质量亏损、爱因斯坦的质能方程。从近三年的高考对本专题考查情况看,Ⅱ要求知识点出现的概率比Ⅰ级要求知识点大的多，特别是质能方程、氢原子的能级结构与光的折射三个知识点在最近三年的高考出现的尤为频繁。在近三年各地高考中这三十个知识点多以与联系实际问题以及与科技前沿相关的问题作为载体进行考察，在复习过程中不能忽视，现行高考对本专题知识点的考查趋于灵活往往在一道选择题中渗透对多个知识点的考查。这种小范围综合性选择题为高考下一步对本专题考查的一个重要模式。二、重点剖析光学1.光的直线传播、光的反射与平面镜成像⑴光的直线传播：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，在真空中传播的速度最大，其速度大小为5310/kms。在不均匀的介质传播时，光线会发生弯折。⑵光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在线的两侧，反射角等于入射角。⑶平面镜成像：平面镜所成的像和物是大小相等、关于镜面对称，与平面镜的大小无关，是正立的虚像。平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的性质。2.光的折射与全反射⑴光的折射定律：光从一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象叫光的折射。光的折射遵守光的折射定律，其内容是：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，并且分居在法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，用公式表示为：sinsinin⑵全反射：光从光密介质入射到光疏介质，光全部反射返回光密介质的现象叫光的全反射。产生全反射的条件是光由光密介质入射到光疏介质，且入射角大于临界角。⑶三棱镜、光导纤维：光线通过三棱镜后向底面偏折是由于介质对不同色光的折射率不同，发生色散的结果。三棱镜是控制光路的光学器件，我们通过三棱镜看到的是物体的虚像。光导纤维是利用全反射原理传播光信号的介质。3.光的本性⑴了解光的本性学说的发展简史：17世纪牛顿支持的微粒说和惠更斯提出波动说，麦克斯韦的光的电磁说，爱因斯坦的光量子假说。⑵光的波动性：光的干涉和光的衍射是光具有波动性的实验证明。①光的干涉：两束频率相同的光才有可能是相干光，托马斯·杨巧妙地用双缝把一束光分解成两束相干光，成功完成了光的干涉实验。在用单色光做双缝干涉实验得到稳定的干涉图样，在光屏上距双缝的路程差是光波波长整数倍的地方出现明条纹，在光屏上距双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方出现暗条纹；②光的衍射：光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象叫做光的衍射现象；只有在障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象；③光的偏振：光在某一方向上振动最强，说明光是横波。⑶光的电磁说：麦克斯韦提出，赫兹用实验验证了光的电磁说是正确的。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线是频率从小到大排列的电磁波谱，频率不同的电磁波有不同的作用，波长长的电磁波波动性显著，不同频率的电磁波产生的机理不同。⑷光的粒子性：光电效应是光的粒子性——光量子说的实验基础，光是一份份地传播的，每一份的能量是Eh，用光量子说可解释光电效应，光电效应的基本规律可用四个结论(①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；②光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，随入射光的频率的增大而增大，用公式表示为KEhW；③光电子的发射具有瞬时性；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比)表述。⑸光的波粒二象性：光具有波动性，又具有粒子性，大量光子产生的效果显示出波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，既不能理解为宏观概念中的波，也不能把光子看作宏观概念中的粒子。2（三）近代物理初步1.原子的核式结构粒子散射实验观察到的实验现象：⑴绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向运动；⑵极少数粒子则发生了较大的偏转甚至返回。从而推断了原子的核式结构。说明：核式结构并没有指出原子核的组成。2.原子核的衰变及三种射线⑴原子核的衰变：衰变和衰变。①衰变：4422MMZZXYHe②衰变：011MMZZXYe⑵和衰变次数的确定先由质量数守恒确定衰变的次数，再由核电荷数确定衰变的次数。⑶半衰期T：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，衰变规律是01()2tTNN。说明：原子核的衰变只由原子核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关。3.玻尔理论主要内容：⑴“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样相对稳定的状态称为定态。⑵“跃迁假设”：电子绕核运动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差决定mnhEE。⑶“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核运动的轨道半径是不连续，只能取某些确定的值。4.核能⑴爱因斯坦技能方程：2Emc；⑵核能的计算：①若m以千克为单位，则2Emc；②若m以原子的质量单位u为单位，则931.5EmMeV；⑶核能的获取途径：①重核的裂变，如：23511369019205438010UnXeSrn；②轻核的聚变，如：23411120HHHen。说明：聚变反应是热核反应，物质的温度达到超高温状态（几百万摄氏度以上）才以发生。三、考点透视例1.下列说法正确的是()A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的例题：卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出()A．原子的中心有一个核，称为原子核B．原子的正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里C．电子是原子的组成部分D．带负电的电子绕着原子核旋转例3．已知某种单色光照射到某金属表面上时发生了光电效应。若将该入射光的强度减弱，下列说法中正确的是（）A．从入射光照至金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应例题4：根据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界上第一套全超导核聚变实验装置，又称“人造太阳”，已完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法不正确的是（）A．“人造太阳”的核反应方程是21H+31H42He+10nB．“人造太阳”的核反应方程是23592U+10n14156Ba+9236Kr+310nC．“人造太阳”释放的能量大小计算公式是ΔE=Δmc2D．“人造太阳”核能大小计算公式是212Emc四、热点分析－0.54－13.60－3.40－1.50－0.85－0.38－0.281234567nE/eV3热点一、波尔理论中的能级跃迁问题例1、用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为()A．△n＝1，13.22eV＜E＜13.32eVB．△n＝2，13.22eV＜E＜13.32eVC．△n＝1，12.75eV＜E＜13.06eVD．△n＝2，12.75eV＜E＜13.06eV反思：对原子跃迁问题应把握以下几点①原子跃迁条件nmEEhv只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间的跃迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离和实物离子与原子作用使原子激发的情况，则不受此条件限制。②原子能跃迁时，处于激发代态的原子可能经过一次跃迁回到激发态，最后回到基态，物质中含有大量原子时，各个原子的跃迁方式也是不统一的，有的原子可能经过一次跃迁就回到基态，而有的可能要经过向次跃迁才回到基态。③原子的能级跃迁和电离：跃迁是原子的电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，即不能脱离原子核的束缚，所以在跃迁的过程中，原子放出或吸收的能量必须是量子化的。如当电子从n轨道跃迁到m轨道时，其能量变化必须是2121mEnEE，当mn时，0E，原子要吸收能量，当mn时，0E，要释放能量，电离是将原子的电子拉出来，使之成为自由电子，只要是电离能大于一定值就可以，没有量子化要求，若有多余的能量，则以电子动能的形式存在，如将大m轨道的电子电离出来，原子吸收的能量E只要满足210mEE就可以了。热点二、光的折射问题例2.如图所示，光从A点射入圆形玻璃，而从B点射出，若出射光线相对于入射光线的偏向角为30°，AB弧所对的圆心角为120°，下列说法正确的是A.玻璃的折射率是2B.玻璃的折射率是3C.光线在A点的入射角为105°D.玻璃的折射率是226热点四、核能、质量亏损和爱因斯坦质能方程例题：在真空中，原来静止的原子核Xab在进行衰变时，放出粒子的动能为E0。假设衰变后产生的新核用字母Y表示，衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，真空中的光速为c，原子核的质量之比等于质量数之比，原子核的重力不计。（1）写出衰变的核反应方程；（2）求衰变过程中总的质量亏损。五、能力突破例题1三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦（42He）,则下面说法正确的是()A.X核比Z核多一个原子B.X核比Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍例题2一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出。已知该玻璃对红光的折射率为1.5，设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t1和t2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中()A.t1始终大于t2B.t1始终小于t2C.t1先大于后小于t2D.t1先小于后大于t2例3.先后用甲、乙两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中甲光间距较大。则甲光比乙光（）A．在真空中的波长短B。在玻璃中传播速度大4C．在玻璃中传播时，玻璃的折射率大D。其光子能量小例4.一个U23592原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为nSrXnU10943810235922，则下列叙述正确的是（）AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有141个核子C因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少例5如图3所示，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为()A．2B．1.5C．3D．2六、规律整合规律一：衰变产生的三种射线的比较种类射线射线射线组成高速氦核流高速电子流光子流（高频电磁波）带电荷量2e-e0质量kgmmpp271067.141840pm静止质量为零速度0.1c0.99cc在电场或磁场中偏转与射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板对空气的电离作用很强较弱很弱在空气中的径迹粗、短、直细、较长、曲折最长通过胶片感光感光感光规律二、光的波动性与粒子性的比较光的粒子性①与物质发生作用时，表现出粒子的性质②少量或个别光子容易显示出粒子性③频率较大时，易显示粒子性粒子含义是“不连续”、“一份一份”的，不同于宏观的粒子光的波动性①传播时，表现出波的性质②大量光子容易显示出波动性③频率较小时，易显示波动性光的波动性是光