2019-2020年高三物理第二轮专题复习 专题五光和原子物理教案 人教版.doc

2019-2020年高三物理第二轮专题复习 专题五光和原子物理教案 人教版一、考点回顾规律：沿直线传播小孔成像本影和半影日食和月食现象同一均匀介质中光的波粒二象性光谱电磁说光子说电磁波速为c能在真空中传播波动说光电效应干涉、衍射微粒说波动说 直进、反射、折射反射、折射光的本性几何光学反射定律平面镜球面镜反射定律的应用光的反射两面平行的玻璃砖棱镜折射定律光的色散全反射折射定律的应用光的折射在两种介质的界面光学光学分几何光学和光的本性两部分。前者讨论光传播的规律及其应用，主要运用几何作图的方法。后者重在探究“光是什么？”。主要知识如下表：原子结构：汤姆生模型卢瑟福模型波尔模型粒子散射实验氢原子光谱原子的稳定性原子和原子核原子核天然放射性衰变衰变衰变人工转变质子的发现中子的发现原子核的组成，放射性同位素核能质能方程式重核裂变轻核聚变原子物理的知识难度不太大，但“点多面宽”，复习中应从原子结构三模型的发展过程、原子核反应的两类反应形式去把握知识体系，具体见下表：二、经典例题剖析1下列成像中，能满足物像位置互换(即在成像处换上物体，则在原物体处一定成像)的是【 】A平面镜成像B置于空气中的玻璃凹透镜成像C置于空气中的玻璃凸透镜成实像D置于空气中的玻璃凸透镜成虚像解析：由光路可逆原理，本题的正确选项是C。2在“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa与bb后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如下图左所示，若其他操作正确，则测得的折射率将【 】A变大B变小C不变D变大、变小均有可能解析：要解决本题，一是需要对测折射率的原理有透彻的理解，二是要善于画光路图。设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置，画出光路图后可知，即使玻璃砖向上平移一些，如上图右所示，实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O1，而现在误把O2O2作为折射光线，由于O1O1平行于O2O2，所以折射角没有改变，因此折射率不变。C正确。3如下图所示，折射率为n的液面上有一点光源S，发出一条光线，垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h的平面镜M的O点上，当平面镜绕垂直于纸面的轴O以角速度逆时针方向匀速转动时，液面上的观察者跟踪观察，发现液面上有一光斑掠过，且光斑到P点后立即消失，求：(1)光斑在这一过程的平均速度。(2)光斑在P点即将消失时的瞬时速度。解析：光线垂直于液面入射，平面镜水平放置时反射光线沿原路返回，平面镜绕O逆时针方向转动时经平面镜的反射，光开始逆时针转动，液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线，则看到液面上的光斑，从P处向左再也看不到光斑，说明从平面镜反射P点的光线在液面产生全反射，根据在P处产生全反射条件得：sin，45(1)因为45，PAOAh，t(2)光斑转到P位置的速度是由光线的伸长速度和光线的绕O转动的线速度合成的，光斑在P位置的线速度为2h，所以光斑沿液面向左的速度vv线/cos452h/cos454h。4如右图为查德威克发现中子的实验示意图，其中为_，为_，核反应方程为_。解析：有关原子物理的题目每年高考都有题，但以选择题和填空题为主，要求我们复习时注意有关的理论提出都是依据实验结果的，因此要注意每个理论的实验依据。答案：中子流；质子流；。5（xx年高考理综卷）如图所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中，下列说法正确的是【 】A1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能B4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能C7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能D只能是4、6中的某一条解析：光线由左边三棱镜AB面射入棱镜，不改变方向；接着将穿过两三棱镜间的未知透明介质进入右边的三棱镜，由于透明介质的两表面是平行的，因此它的光学特性相当于一块两面平行的玻璃砖，能使光线发生平行侧移，只是因为它两边的介质不是真空，而是折射率未知的玻璃，因此是否侧移以及侧移的方向无法确定（若未知介质的折射率n与玻璃折射率n玻相等，不侧移；若nn玻时，向上侧移；若nn玻时，向下侧移），但至少可以确定方向没变，仍然与棱镜的AB面垂直。这样光线由右边三棱镜AB面射出棱镜时，不改变方向，应为4、5、6中的任意一条。选项B正确。点评：平时碰到的两面平行的玻璃砖往往是清清楚楚画出来的，是“有形”的，其折射率大于周围介质的折射率，这时光线的侧移方向也是我们熟悉的。而该题中，未知介质形成的两面平行的“玻璃砖”并未勾勒出来，倒是其两侧的介质（三棱镜）被清楚地勾勒出来了，而且前者的折射率未必大于后者。这就在一定程度上掩盖了两面平行“玻璃砖”的特征。因此我们不仅要熟悉光学元件的光学特征，而且要会灵活地运用，将新的情景转化为我们熟知的模型。6氢原子处于基态时，原子能量E1= -13.6eV，已知电子电量e =1.610-19C，电子质量m=0.9110-30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.5310-10m。（1）若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？（2）氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n=2的定态时，核外电子运动的等效电流多大？（3）若已知钠的极限频率为6.001014Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，是通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？解析：（1）要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：得：Hz（2）氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库伦力作向心力，有 其中根据电流强度的定义 由得 将数据代入得：A（3）由于钠的极限频率为6.001014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为eV=2.486 eV一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差，所以在六条光谱线中有、四条谱线可使钠发生光电效应。7（xx年高考理综卷）太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R6.4106 m，地球质量m6.01024 kg，日地中心的距离r1.51011 m，地球表面处的重力加速度g10m/s2 ，1年约为3.2107秒，试估算目前太阳的质量M。（2）已知质子质量mp1.67261027 kg，质量m6.64581027 kg，电子质量 me0.91030 kg，光速c3108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w1.35103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）解析：（1）要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知 地球表面处的重力加速度 得 以题给数值代入，得M21030 kg （2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为E（4mp2mem）c2 代入数值，得E4.210-12 J （3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为 因此，太阳总共辐射出的能量为ENE设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为4r2w 所以太阳继续保持在主星序的时间为 由以上各式解得以题给数据代入，并以年为单位，可得t11010年1百亿年 点评：该题是信息题，关键是在大量的信息中选取有用的信息，而不被其他信息所干扰。如第（1）小题，实际上是万有引力定律在天文学上的应用，与原子核的知识无关。第（3）题，需要构建出太阳各向同性地向周围空间辐射核能（辐向能量流）的物理模型，是考查空间想象能力和建模能力的好题，这种题还会是以后命题的方向。三、方法总结与xx年高考预测（一）方法总结光的本性、原子和原子核是高考的必考内容，一般难度不大，以识记、理解为主，常见的题型是选择题。但随着高考改革的进行，试题较多的以与现代科学技术有着密切联系的近代物理为背景，这样在一些计算题，甚至压轴题中（如xx年理科综合试卷）也出现了这方面的知识点。但就是在这类题中，对这些知识点本身的考查，难度也是不大的。需要适应的是这些知识和其他知识的综合。（二）xx年高考预测几何光学历来是高考的重点，但近几年考试要求有所调整，不要求应用公式计算全反射的临界角，透镜成像也不再考查。因此对该部分的考查，将会以定性为主，难度不会太大，灵活性会有所加强，会更注重对物理规律的理解和对物理现象、物理情景的分析能力的考查。有两点应引起重视：一是对实际生活中常见光现象的认识，二是光路图问题。四、强化训练（一） 选择题1如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M与N平行，一束光射到表面M上，(光束不与M平行)如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射无论入射角多大，光在表面M也不会发生全反射光可能在表面N发生全反射由于M与N平行，光只要通过M，则不可能在表面N发生全反射则上述说法正确的是【 】ABCD2如图所示，OO为透镜的主光轴，当将点光源置于A点时，其像位置在B点，则【 】A当将点光源置于B点时，则像必成在A点B当将点光源置于B点时，则像一定不会成在A点C该透镜是凸透镜D该透镜是凹透镜3如图所示的府视图，宽1m的平面镜AB的右前方站着一个人甲，另一人乙沿AB的中垂线从远处向平面镜走近，乙能看到甲在平面镜中的像的位置是【 】A走近过程的所有位置B乙距镜不大于1m的位置C只有在乙距镜0.5m的位置D乙距镜不大于0.5m的位置4如图所示，a、b、c是三块折射率不同的透明介质平板玻璃，彼此平行放置，且有nanbnc，一束单色光线由空气中以入射角i射到介质a中，当光线由介质c射到空气中时，折射角为r，则有【 】AirBi=rCirD无法确定5照相机的镜头相当于一个凸透镜，如果不慎在镜头上染上一个小墨点，则照出的相片上【 】A有一个放大的墨影B有一个缩小的墨影C一片漆黑D基本正常6如图，厚玻璃的下表面镀有反射膜，一束白光以角射到玻璃的上表面，经折射、反射后射向光屏PP，则【 】射向光屏PP是一束平行光在光屏PP上形成彩色光带，靠近P端为红色，靠近P端为紫色在光屏PP上形成彩色光带，靠近P端为紫色，靠近P端为红色射向屏PP的一束发散光，但仍为白光上述说法正确的是【 】ABCD7肥皂泡呈现的彩色，露珠呈现的彩色，通过狭缝看到的白光光源的彩色条纹，它们分别属于【 】A光的色散、干涉、衍射现象B光的干涉、色散、衍射现象C光的干涉、衍射、色散现象D光的衍射、色散、干涉现象8在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度(如图)，这时【 】A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电9某单色光在真空中的波长为，光速为c，普朗克常量为h.现光以入射角i由真空射入水中，折射角为r，则【 】AirB光在水中的波长为1=C每个光子在水中的能量E=D每个光子在水中的能量E=10右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则【 】A产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的B产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的C被检查的玻璃表面有凸起D被检查的玻璃表面有凹陷11如图是光电管工作原理电路图，一束波长为1的单色光照射到光电管的阴极，电路中产生了光电流，下述判断正确的是【 】A若另一束波长为2的单色光(21)照射到光电管的阴极时，电路中也可能产生光电流，但光电流肯定比前次小B若电路中产生光电流时，光电流几乎跟光照射同时发生C若电路中电源的正负极反接后，电路中仍可能有光电流D入射光的强度一定时，电路中光电流的大小随电压的增大而持续增大12如图，在遮光板中央挖一圆洞，嵌入一块与圆洞等大的透镜，一束平行光垂直照射到透镜上，在遮光板后与板平行的屏上呈现一个直径2倍于透镜直径的圆形光斑，若屏与遮光板相距为d，则透镜的焦距的大小可能为【 】Ad/4Bd/3Cd/2Dd13如图所示，在凸透镜主光轴上放一点光源P成像于A点，OPOA，A处有垂直于主轴的平面镜，通过透镜的光经平面镜反射后【 】A可在OP之间成像B可在P点成像C向右移动透镜，可能在P点成像D向左移动透镜，可能在P点成像14下列关于光的现象的说法中，正确的是【 】A雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象B白光通过分光镜在光屏上形成彩色的光带是光的干涉现象C涂有增透膜的照相机镜头呈淡紫色，说明增透膜增强了对紫光的透射程度D夜间观看到天边的星座的位置比实际位置偏高，是光的折射现象15如图所示，两束单色光a、b自空气射入玻璃，经折射形成复合光束c，则下列说法中正确的是【 】Aa光光子的能量比b光光子的能量大B在空气中，a光的波长比b光的波长短C在玻璃中，a光的光速小于b光的光速D玻璃对a光的临界角大于对b光的临界角16如图所示，A是直径为10cm的发光球，B是直径为5cm的遮光圆板，C是光屏，三者中心共轴，AB相距200cm，当B的本影在C上消失时，BC的距离及此时半影环的半径分别是【 】A100cm、10cmB100cm、20cmC200cm、20cmD200cm、10cm17可以用来说明光具有波粒二象性的现象是【 】A光的色散和光的衍射B光的干涉和光电效应C连续光谱的产生和红外线的热作用D放射性现象和阴极射线18如图所示，与主轴距离相等的单色光A和B，平行于主光轴射向凹透镜，经折射后其反向延长线交于P点，由此可得出【 】AA光在透镜玻璃中的速度比B光小B透镜玻璃对A光的折射率比B光小C在真空中B光的波长比A光小DB光的光子能量比A光小19如图所示，MN为透镜L的主轴，图中AB为一条入射光线从左边射向透镜L后的折射光线。由此可判定以下说法正确的是【 】A若L是凸透镜，B一定是L的焦点。B若B是L的焦点，L一定不是凹透镜。C若B是L的焦点，AB的入射光线一定平行于主轴。D若AB的入射光线平行于主轴，L一定不是凹透镜。20如图所示为发生月食时，太阳光照射光线的示意图，当月球进入图中哪个区域时，在地球上处于夜晚地区的观察者可以看到月食【 】A全部进入区域B全部进入区域和C全部进入区域D部分进入区域21.中子和质子结合成氘核，同时放出光子，核反应方程是，以下说法中正确的是【 】A反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的总质量B反应前后质量数不变，因而质量不变C由核子组成原子核一定向外释放能量D光子所具有的能量为mc2，m为反应中的质量亏损，c为光速22如图所示，是两个同种玻璃制成的棱镜，顶角1略大于2，两束单色光A和B分别垂直入射于三棱镜后，出射光线与第二界面的夹角1=2，则【 】AA光束的频率比B光束高B在棱镜中A光束的波长比B光束的短C在棱镜中B光束的传镜速度比A光束的大D把两束光由水中射向空气，产生全反射，A光的临界角比B的临界角大（二）填空题1人类梦寐已求的愿望：“应用海洋中储有大量的氘核以及氚核进行可控热核反应，从而获得巨大的能量”，正在成为现实。其核反应方程为。设氘核的质量为m1，氚核的质量为m2，中子的质量为m3，聚变生成核的质量为m4，则该核反应放出的能量为_。2已知每秒钟从太阳射到地球的辐射能为1.4103J/m2，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长约为5500，太阳向各个方向的辐射是均匀的，日地间距离R=1.51011m，普朗克常量h=6.6310-34Js，由此可估算出太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数约为_个。(取一位有效数字)3如图所示，一束阳光经三棱镜折射后在白色纸带上形成AG的彩色光带，问：(1)若在M处置一绿色滤光片，则只可在_点处看到光斑。(2)若在M处置一盆绿藻，则可在_点处变暗，其原因是_。4某同学在做测定玻璃折射率的实验，将玻璃砖放在白纸上，然后用笔直接贴着玻璃砖画出了两个界面，由于笔头较粗，使得画出的两个界面都向外出现了一小段距离，如图所示。之后，他没有移动玻璃砖，直接插针做完了实验，他实验结果测得的折射率将_。(填偏大，偏小，不变)5在测定凸透镜焦距的实验中，试说明发生以下现象的原因(1)在光具座上无论怎样移动小灯，光屏与透镜都找不到像，而且光屏上只有在靠近透镜时有光，原因是_。(2)在光具座上固定好灯与透镜位置后，无论怎样移动光屏，屏上始终有光，但不能成像，原因是_。(3)在光具座上固定好灯与透镜位置后，把光屏移到最远时，屏上才能出现非常模糊的像，原因是_。6在磁感强度为B的匀强磁场中，某时刻一质量为M的原子核由静止状态发生衰变，衰变后的粒子在磁场中作半径为R的匀速圆周运动，设粒子的质量为m、电量为q，衰变过程中释放的能量全部转化为粒子和新核的动能，粒子和新核的重力均忽略不计，C表示真空中的光速，则衰变过程中的质量亏损m=_。（三）解答题1在广口瓶中盛满水，如图那样把直尺AB紧挨着广口瓶瓶口的C点竖直插入瓶内，这时，在直尺对面的P点观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面的部分在水中的像，读出你看到的直尺水下部分最低点的刻度S1以及跟这个刻度相重合的水上部分的刻度S2的像S2，量出广口瓶的瓶口内径d，就能算出水的折射率。这是为什么？请列出计算折射率的公式。2某金属在一束黄光的照射下正好有电子逸出，则在下述情况下逸出电子的多少和电子的最大初动能有什么变化?(1)增大光强而不改变光的频率；(2)用一束强度更大的红光代替黄光；(3)用一束强度比黄光小得多的紫光代替黄光。3如图所示，平行玻璃砖折射率为n=，下表面镀有银，一束单色光与界面成角=45射到玻璃砖表面上，最后在玻璃砖右边竖直光屏上出现相距h=2.0cm的两光点A和B，求玻璃砖的厚度d。4如图所示，游泳池宽度L=15m，左岸边一标杆上装有一A灯，A灯高0.5m，在右岸边站立着一人，E点为人眼的位置，人的眼高为1.5m，水面离岸边的高度为0.5m，此人发现A灯经水面反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合，已知水的折射率为1.3，试求B灯在水面下多深处？(B灯在图中未画出)5氢原子的核外电子质量为m，电量为-e，在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r1，试回答下列问题：(1)电子运动的动能EK是多少?(2)电子绕核运动的频率是多少?(3)电子绕核在如图所示xy平面上，沿ABCD方向转动，电子转动相当于环形电流，则此电流的方向如何？电流强度多大？6如图所示，一个三棱镜的横截面是直角三角形，且A=30，把此棱镜放在真空中，一束平行单色光斜射向AC面的DC部分，经棱镜后垂直于AB面射出，棱镜材料的折射率为。(1)求光线从棱镜内射向真空时的临界角。(2)在图中画出从DC部分射入，最后垂直于AB面射出的一条光线的光路图(不要求画出此光线在AB面的反射线)，并计算此光线在DC面上的入射角。7静止的轴核进行衰变，为了测定粒子的动能，让它垂直飞入B=1T的匀强磁场，测得粒子的轨道半径r1=0.31m，已知粒子的质量m1=6.6410-27kg，试求：粒子的动能Ek1等于多少?反冲核的动能Ek2等于多少?假定衰变时能量全部能动能形式释放，求衰变过程中总质量亏损。（四）创新试题1如图所示，x为未知放射源，将强力磁场M移开，计数器所测得的计数率保持不变，其后将铝薄片移开，则见计数器计数率大幅度上升，则x为【 】A纯放射源 B纯放射源C、混合放射源 D、混合放射源2激光散斑测速是一种崭新的技术，它应用了光的干涉原理，用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光的时间间隔的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏之距离以及相邻亮纹间距，若所用的激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式为？解析答案(一)选择题1D 2B3D4B5D6A7B8B9BD10BD11BC12BD13BCD14D15D16D17B18AD19D20AD21ACD22D(二)填空题1；(m1+m2-m3-m4)c2；2.51044个3(1)D (2)A、E、G，光合作用主要吸收红光、蓝光、紫光4偏小 5。(1)灯、屏、透镜三者不同轴；(2)uf；(3)灯虽位于1倍焦距之外，但太靠近焦点，成像太远6B2q2R2M/2m(M-m)c2(三)论述和计算1解：这个问题需要将光的反射与折射知识结合起来，在本题中，S2是S2经水面反射后所成的像，而看到的直尺在水面下最低点的刻度实际上已经是最低点S1经水面折射后所成的像。两刻度重合，实际上是S2发出的光线经D点反射后的反射光线与S1发出的光线在D点折射后的折射光线重合，因此眼睛看起来就会觉得这两个刻度重合。设S1与S0之间的距离为L1，S2与S0之间的距离为L2。sini=，sinr=，。2正好有电子逸出，说明此种黄光的频率恰好为该种金属的极限频率。(1)增大光强而不改变光的频率，意味着单位时间内入射光子数增加而每个光子的能量不变，因此光电子的最大初动能不变，但逸出的光电子数目增加。(2)用一束强度更大的红光来代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极限频率，所以无光电子逸出。(3)用强度比黄光小得多的紫光代替黄光，虽然单位时间里射向金属的光子数比原来减少，但每个紫光光子的能量比黄光光子的能量大，因此，光电子的最大初动能增大，但是单位时间里逸出的光电子的数目减少(注意：即使紫光的强度与黄光的强度相同，单位时间里射向金属的光子数应是黄光多，紫光少，因为每个紫光光子的能量比每个黄光光子的能量大)。3解：作出如左图所示的光路，i=45，由n=可得r=30，所以CDE为等边三角形，四边形ABEC为梯形，CE=AB=h，玻璃的厚d就是为h的等边三角形的高，故d=cm。5(1)根据牛顿第二定律电子的动能EK=(2)电子绕核运动的频率f=(3)此环形电流的方向为顺时针电流强度I=6(1)45 (2)457Ek=、E=k、a=（四）创新试题1D2(由得)五、复习建议“获取知识的能力”是考试说明对考生提出的五个要求中的一个。随着命题向能力立意方向的转化，要注意近代物理知识的考查以信息题的形式出现。如xx年理科综合试卷的压轴题，试题本身知识对大多数考生讲并不难，但较大阅读量和一些全新的名词给考生正确获取解题信息设置了障碍，估计这类题在以后的综合试卷中还会出现。