光学和原子物理

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联考中国联考中国至诚至坚博学笃行科目:物理教案号:2-01专题光学和原子物理光学一、光的直线传播主要考察与影子相关的问题,包括日食和月食。见练习册相关习题二、光的反射与平面镜成像(2006年第16题)如图,在高度为H=3.0m的较长室内的天花板上镶嵌着很大的平面镜。室内地板上直立着一面高h=2.0m的挡板A,挡板与纸面垂直,把此室隔成图示左右两间。在左间中,距A为l=1m处的地板上有一点状光源S。求右间中地板上被此光源照亮的区域的宽度。三、光的折射、全反射和色散(2009年第2题)一半圆柱形玻璃砖放置在竖直面内,其截面如图所示。图中O为圆心,MN为竖直方向的直径,长为2R。有一束细光线自O点沿水平方向射出玻璃砖,可以观测到有光线自玻璃砖内射出。现将入射光线缓慢平行下移,当入射光与O点的距离为d时,从玻璃砖射出的光线刚联考中国联考中国至诚至坚博学笃行好消失,则此玻璃的折射率为(C)A22RRdB22RdRCRdDdR(2011年第16题)如图,直角三角形ABC为一玻璃棱柱的横截面,ACB=/3。P为AC上的一点,一束细光线从P点入射,侧面BC上可以观察到有光线自玻璃棱柱内射出。当入射角逐渐变为=/6时,从玻璃棱柱射出的光线刚好消失。求此玻璃的折射率。解:全反射时由折射定律:sin30sinnr;1sinCn由几何关系,在PCQ中:(90)(90)60180rC,即60rC3sin()sincossincos2rCrCCr代入以上各式,有:2222111413242nnnnnn解得:213n第一轮例某三棱镜的横截面是一直角三角形,如图4-1-9所示,∠A=90°,∠B=30°,∠C=60°,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面,经AB面和AC面折射后出射.求: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?(2000年第19题)在厚度为d,折射率为n的大玻璃平板的下表面,紧贴着一个边长为a的正方形发光面。为了从玻璃平板的上方看不到该发光面,可在玻璃板的上表面贴一块不透光的纸片。求所贴纸片的最小面积。解:如图1所示,发光点A发出的光线AB在上表面处发生全反射,以C表示玻璃中的临界角,联考中国联考中国至诚至坚博学笃行由折射定律得:nsinC=1①这个发光点A在平板上表面形成一个圆形亮区,设其半径为x,有:x=dtanC2sinsincos1sinCCddCC②解得21dxn③整块正方形发光平面在平板上表面形成的亮区如图2所示,它是一个比正方形发光面大,且四角为圆弧的正方形,圆弧的半径为上面求出的x。故亮区的面积为224Saaxx④将③代入可得:2222411addSann,此即所贴纸片的最小面积例在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:①c光的频率最大②a光的传播速度最小③b光的折射率最大④a光的波长比b光的短根据老师的假定,以上回答正确的是(C)A①②B①③C②④D③④(2010年第12题)如图,红光和紫光以不同的角度沿半径方向从空气射向半圆形玻璃砖的圆心O,它们的出射光线恰好都沿OP方向。设红光和紫光在玻璃中穿行的时间分别为t1和t2,则()AAO是红光,t1t2BAO是紫光,t1t2CAO是红光,t1t2DAO是紫光,t1t2四、透镜成像问题1、成像问题(2000年第2题)一物体与凸透镜的主光轴垂直,在透镜另一侧的光屏上得到它的实像。若用不透光的圆形纸将透镜中心部分遮盖住,则在光屏上的实像(D)A中间部分消失B变小C消失D仍完整,大小不变,但变暗了(2010年第11题)一个足够大的平面网格与一个长、宽均为6cm的光屏相距18cm,中间有一焦距为联考中国联考中国至诚至坚博学笃行4cm的凸透镜,三者均竖直放置,相互平行且共轴。移动透镜,可在屏上得到网格清晰的放大像。若网上相邻两个方格中心的横向与纵向距离均为1mm,则屏上的方格数为(C)A14400B3600C900D400期末考试题(2008年第17题)物与屏之间的距离为L。移动位于物与屏之间的凸透镜,可在屏上获得两次清晰的像,且两次像长之比为α。试求此凸透镜的焦距f。(2009年第16题)将一光源、一竖直狭缝、一凸透镜和一光屏依次放置,光源、狭缝中心、屏中心与透镜的主光轴处于同一直线上。将光源、狭缝及屏固定,在狭缝与光屏之间沿它们中心的连线移动透镜,可以在屏上两次观察到清晰完整的狭缝的像。若这两个像的长度分别为l1和l2,求狭缝的长度l。解:设狭缝与屏的距离为L,狭缝两次成像时相应的物距与像距分别为u1、v1与u2、v2,由透镜成像关系可知:111ulvl①222ulvl②由光路的可逆性可知:12uv③21uv④联立①②③④可得:12lll⑤2.光斑问题一轮例题(2011年第2题)将透镜边缘涂黑,中间留一可透光的圆。将透镜正对太阳,位于镜后屏上出现一圆形光斑。当屏逐渐远离透镜时,圆形光斑的直径逐渐增大。当屏在镜后24cm处时,圆形光斑直径为10cm;当屏在镜后64cm处时,圆形光斑直径为20cm。设透镜焦距、透镜上可透光的圆的直径分别为f和d,则(B)Af=16cm,d=4cmBf=-16cm,d=4cmCf=-8cm,d=2cmDf=16cm,d=0.5cm(2001年第22题)点光源S与光屏M之间的距离为L,焦距为f的凸透镜位于S与M之间,其主轴过S且垂直于M。已知14LfL,问透镜距S多远才能使M上的光斑的面积最小?这时光斑的面积多大?解:联考中国联考中国至诚至坚博学笃行五、光的波动性(2008年第6题)要是两个点光源发出的光在空中叠加后出现干涉现象,则此两光源的(D)A.频率相同、振幅相同、位相相同B.频率相同、振动方向相同、振幅相同C.振幅相同、振动方向相同、位相相同D、频率相同、振动方向相同、位相相同(2006年第6题)图示为一双缝干涉实验的示意图,下列说法正确的是(B)A.若双缝向上移动,则屏上的干涉条纹下移B.若双缝的间距变小,则屏上的干涉条纹间距变大C.若将入射光的频率变小,则屏上的干涉条纹间距变小D.若观察屏向右移动,则屏上的干涉条纹间距变小六、光的粒子性(2010年第14题)图中各仪器均完好,有一束单色光照射到光电管的阴极上。闭合开关后,即使将可变电阻R的阻值调为零,检流计G中仍无电流通过。电路中没有光电流的原因可能是___D___。(填入相应的字母)A入射光线的强度不够B照射时间不够长C电源的正负极接反了D入射光的波长不够短(2007年第8题)当用单色光照射某金属表面发生光电效应时,若改变单色光的频率ν,可得到光电子的最大初动能Ek与ν的关系如图所示。如果知道纵、横坐标的刻度,则由图可求得(A)A截止频率、逸出功、普朗克常量B逸出功、普朗克常量、光电子质量C普朗克常量、光电子质量、截止频率D光电子质量、截止频率、逸出功联考中国联考中国至诚至坚博学笃行原子物理和原子核物理一、α粒子散射实验与核式模型例卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是二、玻尔模型(跃迁问题)(2008年第4题)根据玻尔关于氢原子模型的说法,当电子有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.放出光子,电子动能减少,原子势能减少D.吸收光子,电子动能增加,原子势能增加(2009年第4题)已知氢原子第n定态的能量为213.6eVnEn。某个处于基态的氢原子A可以吸收可见光(波长为400-700nm)的光子而跃迁到较高的激发态B可以在吸收12.1eV的能量以后,发射出可见光的光子C可以在吸收12.1eV的能量以后,发射出红外线的光子D不可能吸收大于13.6eV的能量(2007年第4题)已知氢原子基态能量为-13.6eV,要想氢原子由量子数为n的激发态向量子数为n-1的态跃迁时放出的能量大于使电子由量子数为n的激发态脱离原子核的束缚变为自由电子所需的能量,则n的最大值为()A2B3C4D5(2011年第12题)类氢离子(原子核外仅有一个电子,且原子序数Z1)的第n定态的能量为22nZEAn,n=1,2,3…,式中13.6eVA。若已知氢原子从n=3定态跃迁到n=2定态时发出的辐射光的波长为λα,则类氢离子从n=4定态跃迁到n=2定态时发出的辐射光的波长为()A22720ZB22027ZC21536ZD23615Z练习册题目(2006年第7题)类氢离子(原子核外仅有一个电子,且原子序数Z1)的第n定态的能联考中国联考中国至诚至坚博学笃行量为22nZEAn,n=1,2,3…式中A=13.6eV。现考虑该类氢离子从第n定态跃迁到基态时发出的辐射光,以ν表示辐射光的频率,则(D)A.在n给定时,正比于2ZB.在Z给定时,正比于21nC.正比于ZnD.正比于211Zn三、衰变与半衰期(2010年第13题)23892U经3次α衰变和2次β衰变得到原子核X,X的符号是()A22688XB22684XC23288XD23284X(2006年第5题)23290Th(钍)经过一系列α衰变和β衰变,成为20882Pb(铅)。这个衰变()A.共经过4次α衰变和4次β衰变B.共经过6次α衰变和6次β衰变C.共经过4次α衰变和6次β衰变D.共经过6次α衰变和4次β衰变(2007年第6题)8克22286Rn经过19天后,有7.75克衰变成21884Po。由此可知22286Rn的半衰期是()A2天B3.8天C4.75天D32天(2011年第4题)已知某矿石中含有两种放射性物质A、B,它们的半衰期分别为nA天和nB天。若经过N天后,两种物质的质量相等,则现在此矿石中A、B的质量之比为()A//2:2BANnNnB//2:2ABnNnNC//2:2ABNnNnD//2:2BAnNnN例某种元素具有多种同位素,反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图()B四、核力、核反应与质能方程(2008年第7题)实验表明,粒子之间存在四种相互作用,即引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。下列说法正确的是()A.两个电子之间的引力相互作用和它们之间的电磁相互作用大小差不多B.两个质子之间的引力相互作用比它们之间的电磁相互作用要大C.原子核内,核子之间的强相互作用力和两个质子之间的库伦静电力差不多大AAAAONONONON(A)(B)(C)(D)联考中国联考中国至诚至坚博学笃行D.强相互作用的作用距离很短,比静电库伦力的作用范围要短得多(2008年第2题)下面是一些核反应方程,其中x、y、z表示粒子或核。α+147N178O+xy+105B73Li+αα+2713Al3015P+n3014Si+n+z下列说法正确的是()A.x是中子,y是质子,z是正电子B.x是质子,y是中子,z是正电子C.x是质子,y是中子,z是质子D.x是中子,y是质子,z是氢核(2006年第3题)太阳辐射能量主要来自于太阳内部的()A.化学反应B.放射性衰变C.裂变反应D.聚变反应(2009年第12题)两个质量为m1的氘核,结合成一个质量为m2的氚核,同时生成另一种粒子X。在这一核反应过程中释放的能量为ΔE。用c表示光速,由此可知()AX是质子BX是正电子CX的质量为2m1-m

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