高中物理教案

高考物理振動(dòng)與波、光學(xué)、原子物理沖刺專題復(fù)習(xí)。

20xx屆高考黃岡中學(xué)物理沖刺講解、練習(xí)題、預(yù)測題11：第6專題振動(dòng)與波、光學(xué)、原子物理(1)
(一)振動(dòng)與波、光學(xué)
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

考點(diǎn)預(yù)測
振動(dòng)與波是歷年高考的必考內(nèi)容，其中命題率最高的知識(shí)點(diǎn)為波的圖象、波長、頻率、波速及其相互關(guān)系，特別是波的圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)系，如2009年高考北京理綜卷第17題、全國理綜卷Ⅰ第20題、福建理綜卷第17題，一般以選擇題的形式出現(xiàn)，試題信息量大、綜合性強(qiáng)，一道題往往考查多個(gè)概念和規(guī)律．其中波的圖象，可以綜合考查對波的理解能力、推理能力和空間想象能力．
高考對光學(xué)部分的考查主要有：①光的折射現(xiàn)象，全反射；②光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象；③平面鏡成像的作圖方法；④雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測定光的波長；⑤光電效應(yīng)現(xiàn)象．
要點(diǎn)歸納
一、振動(dòng)與波
單擺
(1)特點(diǎn)：①單擺是理想模型；②單擺的回復(fù)力由重力沿圓弧方向的分力提供，當(dāng)最大擺角α＜10°時(shí)，單擺的振動(dòng)可看做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期T＝2πLg．
(2)應(yīng)用：①計(jì)時(shí)器；②測定重力加速度g，g＝4π2LT2．
二、振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的區(qū)別與聯(lián)系
振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象
圖象
研究對象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)所有質(zhì)點(diǎn)
物理意義橫軸上各點(diǎn)表示各個(gè)時(shí)刻，圖象表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移情況橫軸上各點(diǎn)表示質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，圖象表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移情況
圖象形成的物理過程相當(dāng)于順序“掃描”的結(jié)果相當(dāng)一次“拍照”的結(jié)果
所能提供的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波長
可以算出頻率據(jù)波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系求其中一個(gè)量
可以判斷出位移、加速度、回復(fù)力間的變化關(guān)系振動(dòng)方向和傳播方向的關(guān)系
三、機(jī)械波與電磁波
機(jī)械波電磁波
對象研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象
周期性變化的物理量位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場E和磁場B隨時(shí)間和空間做周期性變化
傳播傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)，分橫波和縱波兩種，傳播機(jī)械能傳播不需要介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系．電磁波都是橫波，傳播電磁能
特性v＝λT，都會(huì)發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)

產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生無線電波由振蕩電路產(chǎn)生
光也是電磁波的一種，由原子能級躍遷發(fā)出
四、平面鏡成像
1．平面鏡改變光的傳播方向，而不改變光的性質(zhì)．
2．平面鏡成像的特點(diǎn)：等大、正立、虛像，物、像關(guān)于鏡面對稱．
3．成像作圖要規(guī)范化．
射向平面鏡的入射光線和反射光線要用實(shí)線，并且要用箭頭標(biāo)出光的傳播方向．反射光線的反向延長線只能用虛線，虛線上不能標(biāo)箭頭．
鏡中的虛像是物體射到平面鏡上所有光線的反射光線反向延長后相交形成的．在成像作圖中，可以只畫兩條光線來確定像點(diǎn)．
法線既與界面垂直，又是入射光線與反射光線夾角的平分線．
平面鏡轉(zhuǎn)過一個(gè)微小的角度α，法線也隨之轉(zhuǎn)過角度α，當(dāng)入射光線的方向不變時(shí)，反射光線則偏轉(zhuǎn)2α．
五、光的折射定律
1．折射率：光從真空射入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角θ1的正弦與折射角θ2的正弦之比為定值n，叫做這種介質(zhì)的折射率，表示為n＝sinθ1sinθ2．實(shí)驗(yàn)和研究證明，某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝cv．
2．折射現(xiàn)象中光路是可逆的．
六、全反射和臨界角
1．全反射的條件：(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；(2)入射角大于或等于臨界角．
2．臨界角：使折射角等于90°時(shí)的入射角，某種介質(zhì)的臨界角C用sinC＝1n計(jì)算．
七、用折射定律分析光的色散現(xiàn)象
在分析、計(jì)算光的色散時(shí)，要掌握好折射率n的應(yīng)用及有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，著重理解兩點(diǎn)：①光的頻率(顏色)由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)；②在同一介質(zhì)中，頻率越大的光的折射率越大，再應(yīng)用n＝cv＝λ0λ等知識(shí)，就能準(zhǔn)確而迅速地判斷有關(guān)色光在介質(zhì)中的傳播速度、波長、入射光線與折射光線的偏折程度等問題．
八、光的波動(dòng)性
1．光的干涉
(1)干涉條件：兩束光的頻率相同，并有穩(wěn)定的相位差．
(2)雙縫干涉：兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差為波長的整數(shù)倍時(shí)，該處的光互相加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，該處的光互相削弱，出現(xiàn)暗條紋．相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距Δx＝Ldλ．
(3)薄膜干涉：從薄膜前后表面反射的兩列波疊加產(chǎn)生的干涉．應(yīng)用：檢查平面的平整度、增透膜等．
2．光的衍射
發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物的尺寸跟光的波長相近或比光的波長還?。?br> 光的衍射條紋和干涉條紋不同．泊松亮斑是光的衍射引起的．
3．光的電磁說
麥克斯韋提出“光是一種電磁波”的假設(shè)，赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁說的正確性．
九、光的粒子性
1．光電效應(yīng)
(1)現(xiàn)象：在光的照射下物體發(fā)射電子(光電子)的現(xiàn)象．
(2)規(guī)律：任何金屬都存在極限頻率，只有用高于極限頻率的光照射金屬時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)．在入射光的頻率大于金屬的極限頻率的情況下，從光照射到金屬上到金屬逸出光電子的過程，幾乎是瞬時(shí)的．光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，與光的強(qiáng)度無關(guān)．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比．
2．光電效應(yīng)方程：12mvm2＝hν－W．
3．光子說：即空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份的能量等于hν(ν為光子的頻率)，每一份叫做一個(gè)光子．
4．光的波粒二象性：光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性．
5．物質(zhì)波：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體(小到電子大到行星)都有一個(gè)波與它對應(yīng)，波長λ＝hp(p為物體的動(dòng)量)．
熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)
一、簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題
圖6－1
●例1如圖6－1所示，一個(gè)彈簧振子在光滑水平面上的A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)．當(dāng)振子經(jīng)過最大位移處(B點(diǎn))時(shí)，有塊膠泥落在它的上面，并隨其一起振動(dòng)，那么后來的振動(dòng)與原來相比較()
A．振幅的大小不變B．加速度的最大值不變
C．速度的最大值變小D．彈性勢能的最大值不變
【解析】當(dāng)振子經(jīng)過最大位移處(B點(diǎn))時(shí)，膠泥落在它的上面，在此過程中，膠泥減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，振子(含膠泥)在B點(diǎn)的速度仍為零，則其仍以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動(dòng)，且振幅的大小不變．于是，最大回復(fù)力和最大彈性勢能不變．由于質(zhì)量增大，則其最大加速度變小，在平衡位置的速度(即最大速度)變?。C上可知，選項(xiàng)A、C、D正確．
[答案]ACD
【點(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵在于正確理解簡諧運(yùn)動(dòng)的特征，了解簡諧運(yùn)動(dòng)中各個(gè)物理量的變化，找到“振幅的大小不變”這一突破口，進(jìn)而分析求解．簡諧運(yùn)動(dòng)具有以下規(guī)律．
①在平衡位置：速度最大、動(dòng)能最大、動(dòng)量最大，位移最小、回復(fù)力最小、加速度最小、勢能最?。?br> ②在位移大小等于振幅處：速度最小、動(dòng)能最小、動(dòng)量最小，位移最大、回復(fù)力最大、加速度最大、勢能最大．
③振動(dòng)中的位移x都是以平衡位置為起點(diǎn)的，方向從平衡位置指向末位置，大小為這兩位置間的直線距離．加速度與回復(fù)力的變化一致，在兩個(gè)“端點(diǎn)”最大，在平衡位置為零，方向總是指向平衡位置．
二、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象、波的圖象
●例2一列簡諧橫波以1m/s的速度沿繩子由A向B傳播，質(zhì)點(diǎn)A、B間的水平距離為3m，如圖6－2甲所示．若t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)A剛從平衡位置開始向上振動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖6－2乙所示，則B點(diǎn)的振動(dòng)圖象為圖6－2丙中的()
圖6－2
【解析】由題意知，λ＝vT＝4m
故lAB＝34λ，經(jīng)過t＝34T＝3s時(shí)間B點(diǎn)開始振動(dòng)．
又由波的傳播特性可知，每點(diǎn)開始振動(dòng)的方向與振源的起振方向相同，故知B點(diǎn)的振動(dòng)圖象為B．
[答案]B
【點(diǎn)評】本例雖然只要求B的振動(dòng)圖象，但解析過程必須弄清楚波的傳播過程，可畫出t＝3s時(shí)刻以及t′＝3s＋Δt時(shí)刻AB方向波的圖象圖6－2丁所示．
圖6－2丁
●例3兩列振幅、波長均相同的簡諧橫波，以相同的速率沿相反方向在同一介質(zhì)中傳播．圖6－3所示為某一時(shí)刻兩波的波形圖，其中實(shí)線為向右傳播的波，虛線為向左傳播的波，a、b、c、d、e為五個(gè)等距離的質(zhì)點(diǎn)．則在兩列波傳播的過程中，下列說法中正確的是()
圖6－3
A．質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e始終靜止不動(dòng)
B．質(zhì)點(diǎn)b、d始終靜止不動(dòng)
C．質(zhì)點(diǎn)a、c、e始終靜止不動(dòng)
D．質(zhì)點(diǎn)a、c、e以振幅2A做簡諧運(yùn)動(dòng)
【解析】由波的疊加原理可知，圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e的位移都為零．其中兩列波在a、c、e上引起的振動(dòng)方向相同，在b、d兩點(diǎn)引起的振動(dòng)方向總是相反，故b、d始終靜止不動(dòng)，a、c、e以振幅2A做簡諧運(yùn)動(dòng)．
[答案]BD
【點(diǎn)評】①兩列波傳播至某點(diǎn)時(shí)，兩列波引起的振動(dòng)“步調(diào)”相同時(shí)，干涉加強(qiáng)；引起的振動(dòng)“步調(diào)”相反時(shí)，干涉減弱，不應(yīng)僅考慮波峰、波谷的相遇．
②振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)與振動(dòng)減弱的點(diǎn)有規(guī)律地相互間隔．
③注：干涉圖樣不是固定不動(dòng)的，加強(qiáng)的點(diǎn)在做更大振幅的振動(dòng)．
三、平面鏡成像問題
●例4某物體左右兩側(cè)各有一豎直放置的平面鏡，兩平面鏡相互平行，物體距離左鏡4m，右鏡8m，如圖6－4甲所示．物體在左鏡所成的像中從右向左數(shù)的第三個(gè)像與物體的距離是[2009年高考全國理綜卷Ⅰ]()
圖6－4甲
A．24mB．32mC．40mD．48m
【解析】物體在左鏡中所成的各像如圖6－4乙所示，可知左鏡中從右向左的第三個(gè)像是第一個(gè)像在右鏡中的像再在左鏡中成的像，即看見像時(shí)為光線在左鏡反射一次后在右鏡反射一次再在左鏡反射一次進(jìn)入眼睛，由平面鏡成像的對稱性可得：d＝32m．
圖6－4乙
[答案]B
【點(diǎn)評】光線經(jīng)過平面鏡反射進(jìn)入眼睛，眼睛逆著光線確定光源，感覺光是從“虛像”發(fā)出．
四、光的折射與全反射
光學(xué)器材是由透明介質(zhì)制成的，當(dāng)光線從空氣照射到這些透明體的表面時(shí)，折射進(jìn)入透明體，然后再發(fā)生其他的光學(xué)現(xiàn)象．解這類問題用到的光學(xué)知識(shí)主要是反射定律、折射定律、全反射知識(shí)和數(shù)學(xué)中的幾何知識(shí)．
1．視深問題
●例5某水池的實(shí)際深度為h，若某人垂直水面往下看時(shí)，水池的視深為多少？(設(shè)水的折射率為n)
【解析】如圖所示，作兩條從水底S發(fā)出的折射光線，一條垂直射出水面，另一條入射角很小(眼睛對光點(diǎn)的張角很小)，這兩條折射光線反向延長線的交點(diǎn)S′就是看到的S的像．
在△AS′O中，tanα＝AOh′
在△ASO中，tanγ＝AOh
則tanαtanγ＝hh′
因?yàn)棣?、γ很小，所以sinα≈tanα，sinγ≈tanγ
得：h′＝sinγsinαh＝hn．
[答案]hn
【點(diǎn)評】本題考查光的折射定律在實(shí)際中的應(yīng)用．正確畫出光路圖，并運(yùn)用近似理論是求解此類問題的關(guān)鍵．
2．巧妙運(yùn)用光路圖解題和光學(xué)作圖問題
(1)解決幾何光學(xué)的基本方法是：畫出光路圖，理解有關(guān)概念，靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)求解．在反射和折射現(xiàn)象中，“光路可逆”是解決較復(fù)雜問題常用的思想方法．注意：光路圖的作法必須遵循反射和折射定律．
(2)由于同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，導(dǎo)致光的色散現(xiàn)象．利用光的折射定律解決的問題主要有“視深”和棱鏡等．正確畫出光路圖是求解此類問題的關(guān)鍵．
(3)作圖法是解決幾何光學(xué)問題的主要方法之一．完成光路圖的依據(jù)是光的傳播規(guī)律，作圖時(shí)常常要運(yùn)用逆向思維——先由像確定反射光線，再確定入射光線．解題中常常要巧用光路可逆規(guī)律分析問題，在實(shí)像的位置換上物點(diǎn)，必定在原來物點(diǎn)處成像，即像、物互換．另外，涉及有關(guān)范圍的問題，確定有關(guān)邊界光線是解決問題的關(guān)鍵．
●例6圖6－5甲所示為一個(gè)儲(chǔ)油圓柱桶，其底面直徑與桶高相等．當(dāng)桶中無油時(shí)，貼著桶的上邊緣上的A點(diǎn)恰能看到桶底邊緣上的B處；當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高的一半時(shí)，眼所處的位置不變，在桶外沿AB方向看去，恰能看到桶底上的C點(diǎn)，且BC的距離是桶底直徑的四分之一(A、B、C三點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)，且BC在同一條直徑線上)．據(jù)此可估算出該油的折射率n和光在這種油中的傳播速度v分別為(已知真空中的光速c＝3×108m/s)()
圖6－5甲
A．1.6、1.9×108m/sB．2.0、1.6×108m/s
C．2.2、2.2×108m/sD．1.6、1.6×108m/s
【解析】當(dāng)油的深度為桶高的一半時(shí)，眼睛看見C點(diǎn)的光路圖如圖6－5乙所示，可得：
圖6－5乙
n＝sinisinr＝1.6
又因?yàn)閚＝cv
可得v＝1.9×108m/s．
[答案]A
【點(diǎn)評】準(zhǔn)確地畫出光路圖是解決幾何光學(xué)問題的關(guān)鍵．
●例7一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出，出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離．在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是[2008年高考全國理綜卷Ⅱ]()
A．紅光以30°的入射角入射
B．紅光以45°的入射角入射
C．紫光以30°的入射角入射
D．紫光以45°的入射角入射
【解析】如圖所示，由題意可知，O2A為偏移距離Δx，有：
Δx＝dcosrsin(i－r)
n＝sinisinr
若為同一單色光，即n值相同．當(dāng)i增大時(shí)，r也增大，但i比r增大得快，sin(i－r)＞0且增大，dcosr＞0且增大，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤．
若入射角相同，則：
Δx＝dsini(1－cosin2－sin2i)
即當(dāng)n增大，Δx也增大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤、D正確．
[答案]D
【點(diǎn)評】①某束單色光照到介質(zhì)表面，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也增大，但入射角比折射角增大得快．
②一束復(fù)色光經(jīng)過平板玻璃也會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象，即射出光的邊緣出現(xiàn)彩色，只是當(dāng)玻璃較薄時(shí)這個(gè)現(xiàn)象不太明顯．
●例8一足夠大的水池內(nèi)盛有某種透明液體，液體的深度為H，在水池的底部中央放一點(diǎn)光源，其中一條光線以30°的入射角射到液體與空氣的界面上，它的反射光線與折射光線的夾角為105°，如圖6－6甲所示，則可知()
圖6－6甲
A．液體的折射率為2
B．液體的折射率為22
C．整個(gè)水池表面都有光射出
D．液體表面亮斑的面積為πH2
【解析】由題意知i＋r＝180°－105°＝75°
r＝75°－30°＝45°
故折射率n＝sinrsini＝2
該液體的臨界角C＝arcsin1n＝45°
可得液體表面亮斑的半徑如圖6－6乙所示，r＝H
圖6－6乙
故亮斑面積為：
S＝πH2．
[答案]AD
【點(diǎn)評】利用反射定律、折射定律和幾何知識(shí)，解出折射角是解本題的關(guān)鍵．
五、干涉、衍射與偏振
1．干涉與衍射的比較
光的干涉與衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的表現(xiàn)，也是光具有波動(dòng)性的證據(jù)．兩者的區(qū)別是：光的干涉現(xiàn)象只有在符合一定條件下才發(fā)生；而光的衍射現(xiàn)象卻總是存在的，只有明顯與不明顯之分．
光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象在屏上出現(xiàn)的都是明暗相間的條紋，但雙縫干涉時(shí)條紋間隔均勻，從中央到兩側(cè)的明紋亮度不變化；而單縫衍射的條紋間隔不均勻，中央明紋又寬又亮，從中央向兩側(cè)，條紋寬度減小，明紋亮度顯著減弱．
2．光的偏振
橫波的振動(dòng)矢量垂直于波的傳播方向振動(dòng)時(shí)，偏于某個(gè)特定方向的現(xiàn)象叫偏振．縱波只能沿著波的傳播方向振動(dòng)，所以不可能有偏振，光的偏振現(xiàn)象證明光是橫波．光的偏振現(xiàn)象在科技、生活中的應(yīng)用有：照相機(jī)鏡頭上的偏振片、立體電影等．
●例9圖6－7所示為一豎直的肥皂膜的橫截面，用單色光照射薄膜，在薄膜上產(chǎn)生明暗相間的條紋，下列說法正確的是()
圖6－7
A．薄膜上的干涉條紋是豎直的
B．薄膜上的干涉條紋是水平的
C．用藍(lán)光照射薄膜所產(chǎn)生的干涉條紋的間距比用紅光照射時(shí)的小
D．干涉條紋是由于光線在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果
【解析】光從肥皂膜的前后表面反射形成相干光，其路程差與薄膜厚度有關(guān)；在重力作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形，在同一水平面上厚度相等，形成亮紋(或暗紋)．因此，干涉條紋應(yīng)是水平的．又因藍(lán)光的波長小于紅光的波長，所以用藍(lán)光照射薄膜所產(chǎn)生的干涉條紋的間距較紅光的?。C上所述，選項(xiàng)B、C、D正確．
[答案]BCD
【點(diǎn)評】本題主要考查的是薄膜干涉形成的原因，以及干涉條紋與入射光波長之間的關(guān)系．
六、光電效應(yīng)的規(guī)律與應(yīng)用
●例10如圖6－8所示，用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗(yàn)電器指示歸零．用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板帶________(填“正”或“負(fù)”)電；若改用紅外線重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針根本不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明金屬鋅的極限頻率________(填“大于”或“小于”)紅外線的頻率．[2008年高考上海物理卷]
圖6－8
【解析】因鋅板被紫外線照射后發(fā)生光電效應(yīng)，驗(yàn)電器指針帶正電荷而偏轉(zhuǎn)；毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，與鋅板接觸時(shí)，電子與驗(yàn)電器指針上的正電荷中和，而使張角減??；用紅外線照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器指針的偏角不變，鋅板未發(fā)生光電效應(yīng)，說明鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率．
[答案]正大于
【點(diǎn)評】光電效應(yīng)在物理學(xué)史上具有較重要的意義，需要熟記其現(xiàn)象、清楚地理解其產(chǎn)生的機(jī)制．
(二)熱學(xué)
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
考點(diǎn)預(yù)測
從近幾年的高考來看，熱學(xué)部分多以選擇題的形式出現(xiàn)，試題難度屬于容易或中等．命題熱點(diǎn)集中在下列兩個(gè)方面．
1．分子動(dòng)理論、估算分子的大小和數(shù)目、物體內(nèi)能的改變和熱力學(xué)第二定律，題型多為選擇題，且絕大多數(shù)選擇題只要求定性分析．
2．能源的開發(fā)和利用，這是當(dāng)今的熱門話題，應(yīng)給予關(guān)注．
要點(diǎn)歸納
一、理解并識(shí)記分子動(dòng)理論的三個(gè)觀點(diǎn)
描述熱現(xiàn)象的一個(gè)基本概念是溫度．凡是跟溫度有關(guān)的現(xiàn)象都叫做熱現(xiàn)象．分子動(dòng)理論是從物質(zhì)的微觀狀態(tài)來研究熱現(xiàn)象的理論．它的基本內(nèi)容是：物體是由大量分子組成的；構(gòu)成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間存在著相互作用力．
二、了解分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)
組成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)跟溫度有關(guān)，所以通常把分子的這種運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)．
1．?dāng)U散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都可以很好地證明分子的熱運(yùn)動(dòng)．
2．布朗運(yùn)動(dòng)是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)．關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，要注意以下幾點(diǎn)：
(1)形成條件是固體微粒足夠??；
(2)溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越激烈；
(3)觀察到的是固體微粒(不是液體分子，也不是固體分子)的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映的是液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性；
(4)課本中描繪出的圖象是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，并不是該微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡．
三、了解分子力的特點(diǎn)
分子力有如下三個(gè)特點(diǎn)：
①分子間同時(shí)存在引力和斥力；
②引力和斥力都隨著距離的增大而減??；
③斥力比引力隨距離變化得快．
四、深刻理解物體內(nèi)能的概念
1．由于分子做熱運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能叫分子動(dòng)能．溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志．溫度越高，分子做熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就越大．
2．由分子間相對位置決定的勢能叫分子勢能．分子力做正功時(shí)分子勢能減?。环肿恿ψ鲐?fù)功時(shí)分子勢能增大．(所有勢能都有同樣的結(jié)論．例如：重力做正功時(shí)重力勢能減小，電場力做正功時(shí)電勢能減小)
由上面的分析可以得出：當(dāng)r＝r0(即分子處于平衡位置)時(shí)，分子勢能最?。徽搑從r0開始增大還是減小，分子勢能都將增大．固體和液體的分子勢能與物體的體積有關(guān)，體積變化，分子勢能也變化．注意：當(dāng)物體的體積增大時(shí)，其分子勢能不一定增加．
3．物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能．
五、掌握熱力學(xué)第一定律
外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加量ΔU，即ΔU＝Q＋W，這叫做熱力學(xué)第一定律．在這個(gè)表達(dá)式中，當(dāng)外界對物體做功(氣體被壓縮)時(shí)W取正，物體克服外力做功(氣體膨脹)時(shí)W取負(fù)；當(dāng)物體從外界吸熱時(shí)Q取正，物體向外界放熱時(shí)Q取負(fù)；ΔU為正表示物體的內(nèi)能增加，ΔU為負(fù)表示物體的內(nèi)能減少．
六、掌握熱力學(xué)第二定律
1．熱傳導(dǎo)的方向性：熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的．這個(gè)過程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行(熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體)，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行．
2．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成：我們把沒有冷凝器，只有單一熱源，從單一熱源吸收熱量，全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)稱為第二類永動(dòng)機(jī)．這表明機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性——機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，而不引起其他變化．
3．熱力學(xué)第二定律的表述：(1)不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化(按熱傳導(dǎo)的方向性表述)；(2)不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化(按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述)；(3)第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的．
熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中各種進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律．
七、掌握氣體的狀態(tài)參量
1．溫度：溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．
熱力學(xué)溫度是國際單位制中的基本量之一，符號(hào)是T，單位：K(開爾文)；攝氏溫度是導(dǎo)出量，符號(hào)是t，單位：℃(攝氏度)．
兩種溫度間的關(guān)系可以表示為：T＝(t＋273.15)K和ΔT＝Δt，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的．0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運(yùn)動(dòng)．可以無限接近，但永遠(yuǎn)不能達(dá)到．
2．體積：氣體總是充滿它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體的容器的容積．
3．壓強(qiáng)：氣體的壓強(qiáng)是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產(chǎn)生的．(絕不能用氣體分子間的斥力解釋)
一般情況下不考慮氣體本身的重力，所以同一容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)處處相等．但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產(chǎn)生的重力引起的．
熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)
一、與阿伏加德羅常數(shù)有關(guān)的估算問題
阿伏加德羅常數(shù)是一個(gè)重要的物理量，它是聯(lián)系微觀物理量(如：分子質(zhì)量、分子體積或直徑等)與宏觀物理量(如：摩爾質(zhì)量、摩爾體積、密度、體積等)的橋梁，常常被用來解答一些有關(guān)分子大小、分子間距和分子質(zhì)量等方面的估算問題．
解決這類問題的基本思路和方法是：首先要熟練掌握微觀量與宏觀量之間的聯(lián)系，如：分子的質(zhì)量m0＝MNA、摩爾體積V＝Mρ、分子占的體積V0＝MρNA、分子的個(gè)數(shù)N＝NAmM，式中NA、m、ρ、M、mM分別為阿伏加德羅常數(shù)、物體的質(zhì)量、密度、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量；其次是善于從問題中找出與所要估算的微觀量有關(guān)的宏觀量．此外，還要合理構(gòu)建體積模型，如：在估算固體和液體的分子大小時(shí)，一般采用分子球體模型；而估算氣體分子間距(不是分子的大小)時(shí)，一般采用立方體模型．靈活運(yùn)用上述關(guān)系式并合理構(gòu)建體積模型是分析、解決與阿伏加德羅常數(shù)相關(guān)問題的關(guān)鍵．
●例1假如全世界60億人同時(shí)數(shù)1g水的分子個(gè)數(shù)，每人每小時(shí)可以數(shù)5000個(gè)，不間斷地?cái)?shù)，則完成任務(wù)所需時(shí)間最接近(阿伏加德羅常數(shù)NA取6×1023mol－1)[2008年高考北京理綜卷]()
A．10年B．1千年C．10萬年D．1千萬年
【解析】1g水的分子數(shù)N＝118×NA＝3.3×1022，則完成任務(wù)所需時(shí)間t＝N60×108×5000×365×24年＝1×105年，選項(xiàng)C正確．
[答案]C
【點(diǎn)評】此題是估算題，關(guān)鍵是求出1g水的分子數(shù)，對數(shù)學(xué)運(yùn)算能力的要求較高．
二、擴(kuò)散現(xiàn)象、布朗運(yùn)動(dòng)和分子的熱運(yùn)動(dòng)
●例2做布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到某個(gè)觀測記錄如圖6－9所示．圖中記錄的是[2009年高考北京理綜卷]()
圖6－9
A．分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的情況
B．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的軌跡
C．某個(gè)微粒做布朗運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖線
D．按等時(shí)間間隔依次記錄的某個(gè)運(yùn)動(dòng)微粒位置的連線
【解析】布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，非分子的運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；圖中折線為每隔一定時(shí)間微粒位置的連線，并非軌跡，B錯(cuò)誤、D正確；對于某微粒而言，在不同的時(shí)刻速度的大小和方向都是不確定的，故無法描繪其v－t圖線，C錯(cuò)誤．
[答案]D
三、分子動(dòng)能、分子勢能及其變化、物體的內(nèi)能及其變化、能量守恒定律、熱力學(xué)定律
●例3對一定量的氣體，下列說法正確的是[2008年高考全國理綜卷Ⅱ]()
A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和
B．氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體的溫度就越高
C．氣體對器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的
D．當(dāng)氣體膨脹時(shí)，氣體分子之間的勢能減小，因而氣體的內(nèi)能減少
【解析】氣體分子間的距離遠(yuǎn)大于分子大小，所以氣體的體積遠(yuǎn)大于所有氣體分子的體積之和，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，是表示分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的物理量，B選項(xiàng)正確；氣體壓強(qiáng)的微觀解釋是大量氣體分子頻繁撞擊產(chǎn)生的，C選項(xiàng)正確；氣體膨脹，說明氣體對外做功，但不能確定吸、放熱情況，故不能確定內(nèi)能變化情況，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．
[答案]BC
【點(diǎn)評】在每年各地的高考題中，一般都會(huì)出現(xiàn)一道關(guān)于熱學(xué)的題目，而且常綜合考查本單元的較多的基本原理．
四、氣體的壓強(qiáng)
從微觀角度看，氣體的壓強(qiáng)與氣體分子的平均動(dòng)能和氣體分子的密集程度(單位體積內(nèi)的分子數(shù))有關(guān)．氣體分子的平均動(dòng)能越大，分子撞擊器壁時(shí)對器壁產(chǎn)生的作用力越大，氣體的壓強(qiáng)就越大；氣體分子越密集(單位體積內(nèi)的分子數(shù)越多)，每秒撞擊器壁單位面積的分子數(shù)越多，氣體的壓強(qiáng)就越大．從宏觀角度看，氣體的壓強(qiáng)跟溫度和體積有關(guān)．
●例4下列說法正確的是[2009年高考全國理綜卷Ⅰ]()
A．氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力
B．氣體對器壁的壓強(qiáng)就是大量氣體分子單位時(shí)間作用在器壁上的平均沖量
C．氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，氣體的壓強(qiáng)一定減小
D．單位體積的氣體分子數(shù)增加，氣體的壓強(qiáng)一定增大
【解析】根據(jù)壓強(qiáng)的定義，氣體的壓強(qiáng)等于氣體分子作用在器壁單位面積上的平均沖力，等于單位面積上單位時(shí)間受到的平均沖量，故A正確、B錯(cuò)誤．氣體的壓強(qiáng)與溫度和體積有關(guān)，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大時(shí)，若分子密度變大，氣體的壓強(qiáng)也有可能增大；當(dāng)分子密度增大時(shí)，若分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，氣體的壓強(qiáng)也可能減小，故C、D錯(cuò)誤．
[答案]A
(三)原子物理
知識(shí)網(wǎng)絡(luò)
考點(diǎn)預(yù)測
近代物理部分相對獨(dú)立，主干知識(shí)是原子的量子化結(jié)構(gòu)和核能，復(fù)習(xí)時(shí)要圍繞玻爾理論、衰變規(guī)律和愛因斯坦質(zhì)能方程等重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行．模塊內(nèi)的綜合主要是近代物理知識(shí)與動(dòng)量守恒定律的綜合．利用碰撞探究微觀粒子的規(guī)律是高能物理常用的研究手段，如α粒子散射實(shí)驗(yàn)．α粒子與氮、鈹、鋁的碰撞分別發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子、中子和放射性同位素，加速器、對撞機(jī)等都是研究核物理的常用工具．
近年近代物理試題中出現(xiàn)不少中學(xué)教材中沒有的新知識(shí)背景，如“超重元素”、“雙電荷交換反應(yīng)”、俄歇效應(yīng)、原子內(nèi)層空位產(chǎn)生的內(nèi)轉(zhuǎn)換機(jī)制、μ氫原子等．在訓(xùn)練學(xué)生讀題時(shí)，要引導(dǎo)他們盡力將新情境中的問題與已學(xué)過的知識(shí)聯(lián)系起來，在學(xué)習(xí)心理學(xué)中，就是“圖式”的“同化”與“順應(yīng)”的過程，這類問題其實(shí)是“新瓶裝舊酒”，還是考查課本上的知識(shí)點(diǎn)，只是對學(xué)生的能力要求提高了，要真正理解才能變通．
“聯(lián)系實(shí)際，聯(lián)系生活，聯(lián)系高科技”已成為高考命題的趨勢，考查內(nèi)容體現(xiàn)時(shí)代氣息，用新名詞包裝的試題增加．試題越來越重視知識(shí)的聯(lián)系，體現(xiàn)學(xué)科的綜合性．
要點(diǎn)歸納
一、原子的核式結(jié)構(gòu)
盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推斷出了原子的核式結(jié)構(gòu)．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是：①絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)；②極少數(shù)α粒子則發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)甚至返回．注意，核式結(jié)構(gòu)并沒有指出原子核的組成．
二、波爾原子模型
玻爾理論的主要內(nèi)容：
1．“定態(tài)假設(shè)”：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，電子雖做變速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài)．
定態(tài)假設(shè)實(shí)際上只是給經(jīng)典的電磁理論限制了適用范圍：原子中的電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不受該理論的制約．
2．“躍遷假設(shè)”：電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)處于定態(tài)時(shí)不輻射電磁波，但電子在兩個(gè)不同定態(tài)間發(fā)生躍遷時(shí)，卻要輻射(吸收)電磁波(光子)，其頻率由兩個(gè)定態(tài)的能量差值決定hν＝Em－En．
3．“能量量子化假設(shè)”和“軌道量子化假設(shè)”：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，因此電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑也不能任意取值．
三、原子核的衰變及三種射線的性質(zhì)
1．α衰變與β衰變方程
α衰變：→＋
β衰變：→＋
2．α和β衰變次數(shù)的確定方法
先由質(zhì)量數(shù)確定α衰變的次數(shù)，再由核電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)．
3．半衰期(T)：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間．
4．特征：只由核本身的因素所決定，而與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)．
5．規(guī)律：N＝N0．
6．三種射線
射線α射線β射線γ射線
物質(zhì)微粒氦核
電子
光子γ
帶電情況帶正電(2e)帶負(fù)電(－e)不帶電
速度約為110c
接近c(diǎn)c
貫穿本領(lǐng)小(空氣中飛行幾厘米)中(穿透幾毫米厚的鋁板)大(穿透幾厘米厚的鉛板)
電離作用強(qiáng)次弱
四、核能
1．愛因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2．
2．核能的計(jì)算
(1)若Δm以千克為單位，則：
ΔE＝Δmc2．
(2)若Δm以原子的質(zhì)量單位u為單位，則：
ΔE＝Δm×931.5MeV．
3．核能的獲取途徑
(1)重核裂變：例如＋→＋＋10
(2)輕核聚變：例如＋→＋
聚變的條件：物質(zhì)應(yīng)達(dá)到超高溫(幾百萬度以上)狀態(tài)，故聚變反應(yīng)亦稱熱核反應(yīng)．
熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)
一、玻爾模型能級概念
●例1氫原子的能級如圖6－10所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62eV～3.11eV，下列說法錯(cuò)誤的是()
圖6－10
A．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離
B．大量氫原子從高能級向n＝3能級躍遷時(shí)，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)
C．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可能發(fā)出6種不同頻率的光
D．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可能發(fā)出3種不同頻率的可見光
【解析】處于n＝3能級的氫原子吸收光子而發(fā)生電離的最小能量是1.51eV，又因紫外線的頻率大于可見光的頻率，所以紫外線的光子能量E≥3.11eV，故A正確．
由能級躍遷理論知，氫原子由高能級向n＝3能級躍遷時(shí)，發(fā)出光子的能量E≤1.51eV，所以發(fā)出光子能量小于可見光的光子能量．由E＝hν知，發(fā)出光子頻率小于可見光的光子頻率，發(fā)出光子為紅外線，具有較強(qiáng)的熱效應(yīng)，故B正確．
由能級躍遷理論知，n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，最多可發(fā)出6種頻率的光子，故C正確．
由能級躍遷理論知，大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，發(fā)出光子的能量分別為：0.66eV(4→3)，2.55eV(4→2),12.75eV(4→1),1.89eV(3→2),12.09eV(3→1)，10.2eV(2→1)，所以只有3→2和4→2躍遷時(shí)發(fā)出的2種頻率的光子屬于可見光，故D錯(cuò)誤．
[答案]D
【點(diǎn)評】①原子由定態(tài)n(n≥2)向低能級躍遷時(shí)可能輻射的光子頻率的種類為(n－1)n2．
②原子躍遷時(shí)，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差．
③原子電離時(shí)，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值．
④計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：因一般取∞遠(yuǎn)處為零電勢參考面，故各能級的能量值均為負(fù)值；能量單位1eV＝1.6×10－19J．
二、考查衰變、裂變、聚變以及人工轉(zhuǎn)變概念
●例2現(xiàn)有三個(gè)核反應(yīng)：
①→＋____；②＋→＋＋____；③＋→＋____．
完成上述核反應(yīng)方程，并判斷下列說法正確的是()
A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變
B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變
C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變
D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變
[答案]①②3③C
【點(diǎn)評】①原子核自發(fā)地放出某種粒子成為新的原子核，叫做衰變；原子序數(shù)較大的重核分裂成原子序數(shù)較小的原子核，叫做重核裂變；原子序數(shù)很小的原子核聚合成原子序數(shù)較大的原子核，叫做輕核聚變．
②所有核反應(yīng)都遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒的規(guī)律，情況復(fù)雜時(shí)可列方程組求解．
三、核能和質(zhì)量虧損
●例3某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為
＋→＋Q1＋→＋X＋Q2
方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：
原子核

質(zhì)量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001
下列判斷正確的是[2009年高考重慶理綜卷]()
A．X是，Q2Q1
B．X是，Q2Q1
C．X是，Q2Q1
D．X是，Q2Q1
【解析】核反應(yīng)方程：＋→中的質(zhì)量虧損為：
Δm1＝1.0078u＋12.0000u－13.0057u＝0.0021u
根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知：
＋→＋
其質(zhì)量虧損為：Δm2＝1.0078u＋15.0001u－12.0000u－4.0026u＝0.0053u
根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程得：Q1＝Δm1c2，Q2＝Δm2c2
故Q1＜Q2．
[答案]B
【點(diǎn)評】要注意u為質(zhì)量單位，并不是能量單位，其中1u＝1.6606×10－27kg,1uc2＝931.5MeV．
四、近代物理中的前沿科技問題
近幾年來，高考試題中STS(科學(xué)技術(shù)社會(huì))問題(如反物質(zhì)、中微子、介子、夸克、弗蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)等)占有較大的比例，出現(xiàn)了以科技前沿為背景的信息題．解決這類試題的關(guān)鍵在于：認(rèn)真閱讀題目、理解題意，捕獲有效信息、刪除干擾信息；仔細(xì)分析問題所描述的物理狀態(tài)或物理過程，并從中建立起相應(yīng)的物理模型；最后運(yùn)用相關(guān)的物理規(guī)律求解．
●例4K－介子的衰變方程為K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子所帶電荷量為元電荷e，π0介子不帶電．如圖6－11所示，兩勻強(qiáng)磁場方向相同，以虛線MN為理想邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2．今有一個(gè)K－介子沿垂直于磁場的方向射入勻強(qiáng)磁場B1中，其軌跡為圓弧AP，P在MN上，K－在P點(diǎn)時(shí)的速度為v，方向與MN垂直．在P點(diǎn)該介子發(fā)生了上述衰變，衰變后產(chǎn)生的π－介子沿速度v的反方向射出，其運(yùn)動(dòng)軌跡如“心”形圖線所示．則以下說法正確的是()
圖6－11
A．π－介子的運(yùn)行軌跡為PENCMDP
B．π－介子運(yùn)行一周回到P用的時(shí)間T＝2πmB2e
C．B1＝4B2
D．π0介子做勻速直線運(yùn)動(dòng)
【解析】由題意可知，K－介子衰變?yōu)棣校樽雍挺?介子后，π－介子沿速度v的反方向射出，而π－介子帶負(fù)電，根據(jù)左手定則可以判斷，π－介子的運(yùn)行軌跡為PDMCNEP，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)π－介子在左右兩側(cè)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為R1和R2，運(yùn)動(dòng)周期分別為T1和T2，由圖可知：R1R2＝12，又R1＝mveB1、R2＝mveB2，則B1＝2B2，即選項(xiàng)C錯(cuò)誤；而T1＝2πmeB1，T2＝2πmeB2，則π－介子運(yùn)行一周回到P所用的時(shí)間T＝T12＋T22＋T12＝T1＋T22＝2πmeB2，即選項(xiàng)B正確；π0介子由于不帶電而不受洛倫茲力作用，它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即選項(xiàng)D正確．綜上所述，選項(xiàng)B、D正確．
[答案]BD
【點(diǎn)評】本題涉及勻速圓周運(yùn)動(dòng)、線速度、角速度、周期、向心力、洛倫茲力、左手定則、牛頓第二定律等知識(shí)點(diǎn)，考查學(xué)生對上述知識(shí)的理解和掌握程度，以及分析、推理的能力和信息處理的能力．解決本題的關(guān)鍵在于：先利用左手定則判斷π－介子的運(yùn)行軌跡，再運(yùn)用洛倫茲力、牛頓第二定律等知識(shí)分析求解．
★同類拓展2006年3月24日，由中國自行研究、設(shè)計(jì)的世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克EAST核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(又稱“人造太陽”)，如圖6－12所示，已成功完成首次工作調(diào)試．由于它和太陽產(chǎn)生能量的原理相同，都是熱核聚變反應(yīng)，所以被外界稱為“人造太陽”．“人造太陽”的原理就是在這臺(tái)裝置的真空室內(nèi)加入少量氫的同位素氘和氚，使其在一定條件下發(fā)生聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的能量．核聚變的主要原料是氘和氚，在海水中含量極其豐富．則下列說法中錯(cuò)誤的是()
圖6－12
A．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是＋→＋
B．“人造太陽”的核反應(yīng)方程是＋→＋＋3
C．“人造太陽”釋放的能量大小的計(jì)算公式是ΔE＝Δmc2
D．與這種熱核聚變比較，核裂變反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物具有放射性
【解析】“人造太陽”中的核反應(yīng)為輕核的聚變，故A正確、B錯(cuò)誤．核反應(yīng)釋放的能量都遵循質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2，C正確．聚變方程產(chǎn)生的不具有放射性，而裂變反應(yīng)產(chǎn)生的廢物會(huì)衰變放出α或β射線，D正確．
[答案]B

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高考物理高考物理實(shí)驗(yàn)沖刺專題復(fù)習(xí)

高考物理沖刺專題復(fù)習(xí)

20xx屆高考黃岡中學(xué)物理沖刺講解、練習(xí)題、預(yù)測題18:第9專題高中物理常見的物理模型(2)能力演練

一、選擇題(10×4分)
1．圖示是原子核的核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)Z的關(guān)系圖象，下列說法正確的是()
A．若D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程中一定會(huì)吸收核能
B．若D和E結(jié)合成F，結(jié)合過程中一定會(huì)釋放核能
C．若A分裂成B和C，分裂過程中一定會(huì)吸收核能
D．若A分裂成B和C，分裂過程中一定會(huì)釋放核能
【解析】D、E結(jié)合成F粒子時(shí)總質(zhì)量減小，核反應(yīng)釋放核能；A分裂成B、C粒子時(shí)，總質(zhì)量減小，核反應(yīng)釋放核能．
[答案]BD
2．單冷型空調(diào)器一般用來降低室內(nèi)溫度，其制冷系統(tǒng)與電冰箱的制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本相同．某單冷型空調(diào)器的制冷機(jī)從低溫物體吸收熱量Q2，向高溫物體放出熱量Q1，而外界(壓縮機(jī))必須對工作物質(zhì)做功W，制冷系數(shù)ε＝Q2W．設(shè)某一空調(diào)的制冷系數(shù)為4，若制冷機(jī)每天從房間內(nèi)部吸收2.0×107J的熱量，則下列說法正確的是()
A．Q1一定等于Q2
B．空調(diào)的制冷系數(shù)越大越耗能
C．制冷機(jī)每天放出的熱量Q1＝2.5×107J
D．制冷機(jī)每天放出的熱量Q1＝5.0×106J
【解析】Q1＝Q2＋W＞Q2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ε越大，從室內(nèi)向外傳遞相同熱量時(shí)壓縮機(jī)所需做的功(耗電)越小，越節(jié)省能量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；又Q1＝Q2＋Q2ε＝2.5×107J，故選項(xiàng)C正確．
[答案]C
3．圖示為一列簡諧橫波的波形圖象，其中實(shí)線是t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是t2＝1.5s時(shí)的波形，且(t2－t1)小于一個(gè)周期．由此可判斷()
A．波長一定是60cm
B．波一定向x軸正方向傳播
C．波的周期一定是6s
D．波速可能是0.1m/s，也可能是0.3m/s
【解析】由題圖知λ＝60cm
若波向x軸正方向傳播，則可知：
波傳播的時(shí)間t1＝T4，傳播的位移s1＝15cm＝λ4
故知T＝6s，v＝0.1m/s
若波向x軸負(fù)方向傳播，可知：
波傳播的時(shí)間t2＝34T，傳播的位移s2＝45cm＝3λ4
故知T＝2s，v＝0.3m/s．
[答案]AD
4．如圖所示，在水平桌面上疊放著質(zhì)量均為M的A、B兩塊木板，在木板A的上面放著一個(gè)質(zhì)量為m的物塊C，木板和物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．A、B、C之間以及B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ．若用水平恒力F向右拉動(dòng)木板A，使之從C、B之間抽出來，已知重力加速度為g，則拉力F的大小應(yīng)該滿足的條件是(已知最大靜摩擦力的大小等于滑動(dòng)摩擦力)()
A．F＞μ(2m＋M)gB．F＞μ(m＋2M)g
C．F＞2μ(m＋M)gD．F＞2μmg
【解析】無論F多大，摩擦力都不能使B向右滑動(dòng)，而滑動(dòng)摩擦力能使C產(chǎn)生的最大加速度為μg，故F－μmg－μ(m＋M)gM＞μg時(shí)，即F＞2μ(m＋M)g時(shí)A可從B、C之間抽出．
[答案]C
5．如圖所示，一束單色光a射向半球形玻璃磚的球心，在玻璃與空氣的界面MN上同時(shí)發(fā)生反射和折射，b為反射光，c為折射光，它們與法線間的夾角分別為β和θ．逐漸增大入射角α，下列說法中正確的是()
A．β和θ兩角同時(shí)增大，θ始終大于β
B．b光束的能量逐漸減弱，c光束的能量逐漸加強(qiáng)
C．b光在玻璃中的波長小于b光在空氣中的波長
D．b光光子的能量大于c光光子的能量
【解析】三個(gè)角度之間的關(guān)系有：θ＝α，sinβsinα＝n＞1，故隨著α的增大，β、θ都增大，但是θ＜β，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，且在全反射前，c光束的能量逐漸減弱，b光束的能量逐漸加強(qiáng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；又由n＝sinβsinα＝cv＝λλ′，b光在玻璃中的波長小于在空氣中的波長，但光子的能量不變，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤．
[答案]C
6．如圖所示，水平傳送帶以v＝2m/s的速度勻速前進(jìn)，上方漏斗中以每秒50kg的速度把煤粉豎直抖落到傳送帶上，然后一起隨傳送帶運(yùn)動(dòng)．如果要使傳送帶保持原來的速度勻速前進(jìn)，則傳送帶的電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加的功率為()
A．100WB．200WC．500WD．無法確定
【解析】漏斗均勻持續(xù)將煤粉抖落在傳送帶上，每秒鐘有50kg的煤粉被加速至2m/s，故每秒鐘傳送帶的電動(dòng)機(jī)應(yīng)多做的功為：
ΔW＝ΔEk＋Q＝12mv2＋fΔs＝mv2＝200J
故傳送帶的電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加的功率ΔP＝ΔWt＝200W．
[答案]B
7．如圖所示，一根用絕緣材料制成的輕彈簧，勁度系數(shù)為k，一端固定，另一端與質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球相連，靜止在光滑絕緣水平面上．當(dāng)施加水平向右的勻強(qiáng)電場E后，小球開始做簡諧運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說法中正確的是()
A．小球的速度為零時(shí)，彈簧的伸長量為qEk
B．小球的速度為零時(shí)，彈簧的伸長量為2qEk
C．運(yùn)動(dòng)過程中，小球和彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒
D．運(yùn)動(dòng)過程中，小球動(dòng)能變化量、彈性勢能變化量以及電勢能的變化量之和保持為零
【解析】由題意知，小球位于平衡位置時(shí)彈簧的伸長量x0＝qEk，小球速度為零時(shí)彈簧處于原長或伸長了2x0＝2qEk，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確．
小球做簡諧運(yùn)動(dòng)的過程中彈簧彈力和電場力都做功，機(jī)械能不守恒，動(dòng)能、彈性勢能、電勢能的總和保持不變，選項(xiàng)D正確．
[答案]BD
8．如圖所示，將質(zhì)量為m的滑塊放在傾角為θ的固定斜面上．滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．若滑塊與斜面之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度為g，則[2009年高考北京理綜卷]()
A．將滑塊由靜止釋放，如果μ＞tanθ，滑塊將下滑
B．給滑塊沿斜面向下的初速度，如果μ＜tanθ，滑塊將減速下滑
C．用平行于斜面向上的力拉滑塊向上勻速滑動(dòng)，如果μ＝tanθ，則拉力大小應(yīng)是2mgsinθ
D．用平行于斜面向下的力拉滑塊向下勻速滑動(dòng)，如果μ＝tanθ，則拉力大小應(yīng)是mgsinθ
【解析】對于靜止置于斜面上的滑塊，可沿斜面下滑的條件為mgsinθ＞μmgcosθ；同理，當(dāng)mgsinθ＜μmgcosθ時(shí)，具有初速度下滑的滑塊將做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)μ＝tanθ時(shí)，滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦力f＝mgsinθ，由平衡條件知，使滑塊勻速上滑的拉力F＝2mgsinθ，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤．
[答案]C
9．國產(chǎn)“水刀”——超高壓數(shù)控萬能水切割機(jī)，以其神奇的切割性能在北京國際展覽中心舉行的第五屆國際機(jī)床展覽會(huì)上引起轟動(dòng)，它能切割40mm厚的鋼板、50mm厚的大理石等材料．
將普通的水加壓，使其從口徑為0.2mm的噴嘴中以800m/s～1000m/s的速度射出，這種水射流就是“水刀”．我們知道，任何材料承受的壓強(qiáng)都有一定限度，下表列出了一些材料所能承受的壓強(qiáng)的限度．

A．橡膠5×107Pa
B．花崗石1.2×108Pa～2.6×108Pa
C．鑄鐵8.8×108Pa
D．工具鋼6.7×108Pa
設(shè)想一“水刀”的水射流橫截面積為S，垂直入射的速度v＝800m/s，水射流與材料接觸后，速度為零，且不附著在材料上，水的密度ρ＝1×103kg/m3，則此水刀不能切割上述材料中的()
【解析】以射到材料上的水量Δm為研究對象，以其運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理得：
－pSΔt＝－ρSvΔtv
得：p＝ρv2＝6.4×108Pa
由表中數(shù)據(jù)可知：此“水刀”不能切割材料C和D．
[答案]CD
10．如圖甲所示，質(zhì)量為2m的長木板靜止地放在光滑的水平面上，另一質(zhì)量為m的小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0滑上木板的左端，恰能滑至木板的右端且與木板保持相對靜止，鉛塊在運(yùn)動(dòng)過程中所受到的摩擦力始終不變．若將木板分成長度與質(zhì)量均相等(即m1＝m2＝m)的兩段1、2后，將它們緊挨著放在同一水平面上，讓小鉛塊以相同的初速度v0由木板1的左端開始運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，則下列說法正確的是()
A．小鉛塊滑到木板2的右端前就與之保持相對靜止
B．小鉛塊滑到木板2的右端后與之保持相對靜止
C．甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等
D．圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量
【解析】長木板分兩段前，鉛塊和木板的最終速度為：
vt＝mv03m＝13v0
且有Q＝fL＝12mv02－12×3m(v03)2＝13mv02
長木板分兩段后，可定量計(jì)算出木板1、2和鉛塊的最終速度，從而可比較摩擦生熱和相對滑動(dòng)的距離；也可用圖象法定性分析(如圖丙所示)比較得到小鉛塊到達(dá)右端之前已與木板2保持相對靜止，故圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量．
丙
[答案]AD
二、非選擇題(共60分)
11．(5分)圖示為伏安法測電阻的部分電路，電路其他部分不變，當(dāng)開關(guān)S接a點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)U1＝11V，電流表的示數(shù)I1＝0.2A；當(dāng)開關(guān)S接b點(diǎn)時(shí)，U2＝12V，I2＝0.15A．那么，為了提高測量的準(zhǔn)確性，開關(guān)S應(yīng)接______點(diǎn)(填“a”或“b”)，Rx的測量值為________Ω．
[答案]b(2分)80(3分)
12．(10分)如圖所示，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在水平軌道的左端，OP是可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，且擺到某處就能停在該處；另有一小鋼球．現(xiàn)在利用這些器材測定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢能．
(1)還需要的器材是________、________．
(2)以上測量實(shí)際上是把對彈性勢能的測量轉(zhuǎn)化為對________能的測量，需要直接測量________和________．
(3)為了研究彈簧的彈性勢能與勁度系數(shù)和形變量間的關(guān)系，除以上器材外，還準(zhǔn)備了幾個(gè)輕彈簧，所有彈簧的勁度系數(shù)均不相同．試設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格．
[答案](1)天平刻度尺(每空1分)
(2)重力勢質(zhì)量上升高度(每空1分)
(3)設(shè)計(jì)表格如下(5分)
小球的質(zhì)量m＝________kg，彈簧A
壓縮量x(m)
上升高度h(m)
E＝mgh(J)
壓縮量x＝________cm，小球的質(zhì)量m＝________kg
彈簧ABC
勁度系數(shù)k(N/m)
上升高度h(m)
E＝mgh(J)
13．(10分)如圖所示，一勁度系數(shù)k＝800N/m的輕彈簧的兩端各焊接著兩個(gè)質(zhì)量均為m＝12kg的物體A、B，A、B和輕彈簧靜止豎立在水平地面上．現(xiàn)加一豎直向上的力F在上面的物體A上，使物體A開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.4s物體B剛要離開地面，設(shè)整個(gè)過程中彈簧都處于彈性限度內(nèi)，取g＝10m/s2．求：
(1)此過程中所加外力F的最大值和最小值．
(2)此過程中外力F所做的功．
【解析】(1)A原來靜止時(shí)有：kx1＝mg(1分)
當(dāng)物體A剛開始做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F最小，設(shè)為F1．
對物體A有：F1＋kx1－mg＝ma(1分)
當(dāng)物體B剛要離開地面時(shí)，拉力F最大，設(shè)為F2．
對物體A有：F2－kx2－mg＝ma(1分)
對物體B有：kx2＝mg(1分)
對物體A有：x1＋x2＝12at2(1分)
解得：a＝3.75m/s2
聯(lián)立解得：F1＝45N(1分)，F(xiàn)2＝285N．(1分)
(2)在力F作用的0.4s內(nèi)，初末狀態(tài)的彈性勢能相等(1分)
由功能關(guān)系得：
WF＝mg(x1＋x2)＋12m(at)2＝49.5J．(2分)
[答案](1)285N45N(2)49.5J
14．(12分)如圖甲所示，傾角為θ、足夠長的兩光滑金屬導(dǎo)軌位于同一傾斜的平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，與電阻R1、R2及電容器相連，電阻R1、R2的阻值均為R，電容器的電容為C，空間存在方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一個(gè)質(zhì)量為m、阻值也為R、長度為l的導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，將其由靜止釋放，下滑距離s時(shí)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度，這一過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則：
甲
(1)導(dǎo)體棒穩(wěn)定下滑的最大速度為多少？
(2)導(dǎo)體棒從釋放開始到穩(wěn)定下滑的過程中流過R1的電荷量為多少？
【解析】(1)當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，電容器中沒有電流，設(shè)導(dǎo)體棒穩(wěn)定下滑的最大速度為v，有：
E＝Blv(1分)
I＝ER2＋R(1分)
所以F安＝BIl＝B2l2v2R(2分)
導(dǎo)體棒的受力情況如圖乙所示，根據(jù)受力平衡條件有：
乙
F安＝mgsinθ(1分)
解得：v＝2mgRsinθB2l2．(2分)
(2)棒加速運(yùn)動(dòng)時(shí)電容器上的電壓增大，電容器充電；當(dāng)棒達(dá)到最大速度后，電容器上的電荷量最大并保持不變，所以流過R1的電荷量就是電容器所帶的電荷量，則：
U＝IR2＝E2RR＝E2＝Blv2＝mgRsinθBl(3分)
QR1＝CU＝mgRCsinθBl．(2分)
[答案](1)2mgRsinθB2l2(2)mgRCsinθBl
15．(13分)如圖甲所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，在D處沿圖示方向以一定的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，此磁場方向垂直紙面向里．結(jié)果離子正好從距A點(diǎn)為d的小孔C沿垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，此電場方向與AC平行且向上，最后離子打在G處，而G處到A點(diǎn)的距離為2d(直線DAG與電場方向垂直)．不計(jì)離子重力，離子運(yùn)動(dòng)軌跡在紙面內(nèi)．求：
甲
(1)正離子從D處運(yùn)動(dòng)到G處所需時(shí)間．
(2)正離子到達(dá)G處時(shí)的動(dòng)能．
【解析】(1)正離子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：
乙
t1＝13T＝2πm3Bq(1分)
圓周運(yùn)動(dòng)半徑r滿足：r＋rcos60°＝d(1分)
解得：r＝23d(1分)
設(shè)離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v0，則有：r＝mv0Bq(1分)
解得：v0＝2Bqd3m(1分)
離子從C運(yùn)動(dòng)到G所需的時(shí)間t2＝2dv0＝3mBq(2分)
離子從D→C→G的總時(shí)間為：
t＝t1＋t2＝(9＋2π)m3Bq．(2分)
(2)設(shè)電場強(qiáng)度為E，對離子在電場中的運(yùn)動(dòng)過程，有：
qE＝ma，d＝12at22(1分)
由動(dòng)能定理得：Eqd＝EkG－12mv02(1分)
解得：EkG＝4B2q2d29m．(2分)
[答案](1)(9＋2π)m3Bq(2)4B2q2d29m
16．(15分)如圖甲所示，質(zhì)量m1＝2.0kg的物塊A隨足夠長的水平傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶的速度大小v帶＝3.0m/s，方向如圖所示；在A的右側(cè)L＝2.5m處將質(zhì)量m2＝3.0kg的物塊B無初速度放上傳送帶．已知在A、B碰后瞬間B相對傳送帶的速度大小為1.0m/s，之后當(dāng)其中某一物塊相對傳送帶的速度為零時(shí)，傳送帶立即以大小為2.0m/s2的加速度制動(dòng)，最后停止運(yùn)動(dòng)．傳送帶的運(yùn)動(dòng)情況不受物塊A、B的影響，且A、B碰撞的時(shí)間極短．設(shè)兩物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.10．求：
甲
(1)物塊B剛開始滑動(dòng)時(shí)的加速度．
(2)碰撞后兩物塊的速度．
(3)兩物塊間的最大距離．
【解析】(1)物塊B剛開始滑動(dòng)時(shí)，加速度為：
a＝μm2gm2＝μg＝1m/s2，方向向右．(2分)
(2)設(shè)經(jīng)t1時(shí)間，A、B兩物塊相碰，有：
12at21＋L＝v帶t1
解得：t1＝1s，t1′＝5s(由上述分析可知，t1′不合題意，舍去)
碰前B的速度v2＝at1＝1m/s(2分)
由題意可知：碰后B的速度v2′＝2m/s或v2″＝4m/s
由動(dòng)量守恒定律得：
m1v帶＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
m1v帶＋m2v2＝m1v1″＋m2v2″
解得：碰后A的速度v1′＝1.5m/s或v1″＝－1.5m/s
檢驗(yàn)：由于12m1v2帶＋12m2v22＜12m1v1′2＋12m2v2″2
故v1″＝－1.5m/s、v2″＝4m/s這組數(shù)據(jù)舍去
所以碰后A的速度v1′＝1.5m/s，方向向右；B的速度v2′＝2m/s，方向向右．(3分)
(3)因碰后兩物塊均做加速度運(yùn)動(dòng)，加速度都為a＝1m/s2，所以B的速度先達(dá)到與傳送帶相同速度，設(shè)B達(dá)到與傳送帶速度相同的時(shí)間為t2．
乙
有：v帶＝v2′＋at2，t2＝1s
此時(shí)A的速度v3＝v1′＋at2＝2.5m/s＜v帶
故從t2之后A繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng)，B和傳送帶開始減速運(yùn)動(dòng)，直到A和傳送達(dá)到某個(gè)共同速度v4后，A所受的摩擦力換向，才開始減速運(yùn)動(dòng)．設(shè)A繼續(xù)加速度的時(shí)間為t3，則：
v4＝v3＋at3＝v帶－a帶t3，t3＝16s
A的速度v4＝v3＋at3＝83m/s(2分)
此時(shí)B的速度v5＝v帶－at3＝176m/s，之后A、B均做減速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵谡麄€(gè)過程中B的速度始終大于A的速度，所以當(dāng)A、B都靜止時(shí)兩物塊間的距離最大．(1分)
B碰后運(yùn)動(dòng)的總位移s2＝v2帶－v2′22a＋0－v2帶2×(－a)＝7m
或s2＝v2′＋v帶2t2＋v帶2×v帶a＝7m(2分)
A碰后運(yùn)動(dòng)的總位移s1＝v24－v1′22×a＋0－v242×(－a)≈6m(2分)
兩物塊間的最大距離sm＝s2－s1＝1m．(1分)
[答案](1)1m/s2，方向向左
(2)A的速度為1.5m/s，方向向右；B的速度為2m/s，方向向右
(3)1m

高考物理機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波復(fù)習(xí)

第十四章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

1.本章主要描述的是機(jī)械振動(dòng)的公式和圖象，波的圖象，波長，頻率，波速關(guān)系。
2.高考中以選擇題形式考查為主，考查對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與理解。復(fù)習(xí)時(shí)要真正搞懂振動(dòng)與波的關(guān)系及兩個(gè)圖象的物理意義，明確振動(dòng)與波的關(guān)系，注意其空間和時(shí)間上的周期性。

第一課時(shí)簡諧振動(dòng)和圖象

【教學(xué)要求】
1．會(huì)用簡諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象描述簡諧運(yùn)動(dòng)
2．掌握簡諧運(yùn)動(dòng)各物理量的變化規(guī)律
【知識(shí)再現(xiàn)】
一．機(jī)械振動(dòng)
1．定義：物體（或物體的一部分）在某一中心位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)．
2．回復(fù)力：使振動(dòng)物體返回平衡位置的力．
①．回復(fù)力是以命名的力，時(shí)刻指向．
②．回復(fù)力可能是幾個(gè)力的合力，可能是某一個(gè)力，還可能是某一個(gè)力的分力．因而回復(fù)力不一定等于物體的合外力．
3．平衡位置：振動(dòng)過程中回復(fù)力為零的位置．
二．簡諧運(yùn)動(dòng)
1．定義：物體在跟成正比，并且總是指向的回復(fù)力作用下的振動(dòng)．
2．簡諧運(yùn)動(dòng)的特征
①受力特征：回復(fù)力滿足F=
②運(yùn)動(dòng)特征：加速度工能力
3．表達(dá)式：x=Asin(ωt+φ),其中表示初相,表示相位。
4．描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理．
①位移：由指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，它是量．
②振幅：振動(dòng)物體離開平衡位置的，它是量．
③周期T和頻率f：物體完成所需的時(shí)間叫周期，單位時(shí)間內(nèi)完成的次數(shù)叫頻率，二者的關(guān)系。
知識(shí)點(diǎn)一簡諧振動(dòng)的平衡位置
平衡位置的特點(diǎn)：
(1)平衡位置的回復(fù)力為零；
(2)平衡位置不一定是合力為零的位置，如單擺當(dāng)擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)受力是不平衡；
(3)同一振子在不同振動(dòng)系統(tǒng)中平衡位置不一定相同：如彈簧振子水平放在光滑靜止地面上的平衡位置，彈簧的平衡位置處于原長，在豎直方向的彈簧振子，平衡位置是其彈力等于重力的位置．
【應(yīng)用1】簡諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置是指（）
A.速度為零的位置B.回復(fù)力為零的位置
C.加速度為零的位置D.位移最大的位置

知識(shí)點(diǎn)二簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對稱性
簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
1．動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：F=-kx，負(fù)號(hào)表示回復(fù)力方向跟位移方向相反，k表示回復(fù)力系數(shù)。
2.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：簡諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)物體的位移、速度、加速度的變化具有周期性和對稱性．
(1)位移：振動(dòng)物體的位移是物體相對平衡位置的位移；它總是由平衡位置指向物體所在位置的有向線段。
注意：區(qū)分振動(dòng)物體的某時(shí)刻的位移跟某段時(shí)間內(nèi)的位移，兩者“起始點(diǎn)”的意義不同．
(2)速度：簡諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)．物體經(jīng)平衡位置時(shí)速度最大，物體在最大位移處時(shí)速度為零，且物體的速度在最大位移處改變方向．
(3)加速度：由力與加速度的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系可知，加速度與回復(fù)力的變化步調(diào)相同，即物體處在最大位移處時(shí)加速度最大，物體處于平衡位里時(shí)加速度最小（為零）．物體經(jīng)平衡位里時(shí)，加速度方向發(fā)生變化．
【應(yīng)用2】一彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)．周期為T，下列說法正確的有（）
A．若t時(shí)刻和（t+△t）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)速度的大小相等、方向相反，則Δt一定等于T/2的整數(shù)倍
B．若t時(shí)刻和（t+△t）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相同，則△t一定等于T的整數(shù)倍
C．若△t＝T／2，則在t時(shí)刻和（t－△t）時(shí)刻彈簧的長度一定相等
D．若△t＝T，則在t時(shí)刻和（t+△t）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度一定相同
導(dǎo)示:若△t＝T／2或△t＝nT－T/2，（n＝1，2，3．．．．），則在t和（t＋△t）兩時(shí)刻振子必在關(guān)于干衡位置對稱的兩位置（包括平衡位置），這兩時(shí)刻振子的位移、回復(fù)力、加速度、速度等均大小相等，方向相反。但在這兩時(shí)刻彈簧的長度并不一定相等（只有當(dāng)振子在這兩時(shí)刻均在平衡位置時(shí)，彈簧長度才相等）．反過來．若在t和（t+△t），兩時(shí)刻振子的位移（回復(fù)力、加速度）和速度（動(dòng)量）均大小相等，方向相反，則△t一定等于△t＝T／2的奇數(shù)倍。如果僅僅是振子的速度在t和（t＋△t），兩時(shí)刻大小相等方向相反，那么不能得出△t與T/2的關(guān)系，根據(jù)以上分析．A、C選項(xiàng)均錯(cuò)．
若t和（t＋△t）時(shí)刻，振子的位移（回復(fù)力、加速度）、速度（動(dòng)量）等均相同，則△t＝nT（n＝1，2，，3…），但僅僅根據(jù)兩時(shí)刻振子的位移相同，不能得出△t＝nT．所以B這項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確。
（1）簡諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過1個(gè)或n個(gè)周期后，能回復(fù)到原來的狀態(tài)，各物理量均又相同．因此，在解題時(shí)要注意到多解的可能性或需要寫出解答結(jié)果的通式．
（2）在關(guān)于平衡位置對稱的兩個(gè)位置，動(dòng)能、勢能對應(yīng)相等，回復(fù)力、加速度大小相等，方向相反；速度大小相等，方向可相同，也可相反，以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的對稱性。

知識(shí)點(diǎn)三簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象
1．物理意義
表示振動(dòng)物體偏離平衡位置的位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律．
注意：振動(dòng)圖象不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡．
2.圖象的特點(diǎn)
簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象是正弦（或余弦）曲線．
3.振動(dòng)圖象的應(yīng)用
(1)可直觀地讀取振幅A、周期T及各時(shí)刻的位移x及各時(shí)刻振動(dòng)速度方向．
(2)判定回復(fù)力、加速度方向（總指向時(shí)間軸）
(3)判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢能的變化情況．
(4)某段時(shí)間內(nèi)振子的路程．

類型一簡諧振動(dòng)的證明問題
【例1】證明豎直方向的彈簧振子所做的運(yùn)動(dòng)是簡諧振動(dòng)。
導(dǎo)示:設(shè)物體的重為G，彈簧的勁度系數(shù)為k，物體處于平衡位置時(shí)彈簧的伸長量為l1，則G=kl1
當(dāng)物體偏離平衡位置的位移為l時(shí)，彈簧的伸長量為l2，則l=l2-l1
取豎直向下為正，此時(shí)彈簧振子的回復(fù)力為
F回=G-kl2=kl1-kl2=-kl
所以，豎直方向的彈簧振子所做的運(yùn)動(dòng)是簡諧振動(dòng)。
判斷某振動(dòng)是否屬于簡諧運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵在于受力分析．先找出回復(fù)力的來源，然后取平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，并規(guī)定正方向，得出回復(fù)力的表達(dá)式；再對照判別式F=一kx作出判斷．在判斷時(shí)要注意，回復(fù)力是指振動(dòng)物體在振動(dòng)方向上的合外力。
類型二振動(dòng)的表達(dá)式及相位考查
【例2】物體沿x軸做簡諧運(yùn)動(dòng)，振幅為8cm，頻率為0．5Hz，在t=0時(shí)，位移是4cm，且向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，試寫出用正弦函數(shù)表示的振動(dòng)方程。
導(dǎo)示:A=0.08m，ω=2πf=πHz，所以x=0.08sin(πt+φ）（m），將t=0時(shí)x＝0.04m代入得0.04=0.08sinφ，初相φ=π/6或5π/6，因?yàn)閠=0時(shí)速度方向沿x軸負(fù)方向，即位移在減小，所以取φ=5π/6。
所以振動(dòng)方程x=0．08sin(πt+5π/6)(m)
同一振動(dòng)用不同函數(shù)表示時(shí)，相位不同，而且相位ωt+φ是隨時(shí)間t變化的一個(gè)變量。
類型三簡諧振動(dòng)的圖象問題
【例3】（山東省沂源一中08高三物理檢測試題）勁度系數(shù)為20N／cm的彈簧振子，它的振動(dòng)圖象如圖所示，在
A．圖中A點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻，振子所受的彈力大小為0．5N，方向指向x軸的負(fù)方向
B．圖中A點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻，振子的速度方向指向x軸的正方向
C．在0～4s內(nèi)振子作了1．75次全振動(dòng)
D．在0～4s內(nèi)振子通過的路程為3cm，位移為0
導(dǎo)示:由圖可知A在t軸上方，位移x＝0．25cm，所以彈力F＝－kx＝－5N，即彈力大小為5N，方向指向x軸負(fù)方向，選項(xiàng)A不正確；由圖可知過A點(diǎn)作圖線的切線，切線斜率為正值，即振子的速度方向指向x軸的正方向，選項(xiàng)B正確．由圖可看出，振子振動(dòng)T=2s，在0～4s內(nèi)完成兩次全振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．同理在0～4s內(nèi)振子的位移為零，又A=0．5cm，所以在這段時(shí)間內(nèi)振子通過的路程為2×4×0．50cm＝4cm，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
綜上所述，該題的正確選項(xiàng)為B．
1．一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，該質(zhì)點(diǎn)在t=3.5s時(shí)刻（）
A．速度為正、加速度為正
B．速度為負(fù)、加速度為負(fù)
C．速度為負(fù)、加速度為正
D．速度為正、加速度為負(fù)
2．(2007年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模)一個(gè)作簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，位移隨時(shí)間的變化規(guī)律x=Asinωt，在1/4周期內(nèi)通過的路程可能是()
A．小于AB．等于A
C．等于2AD．等于1.5A
3．一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體連續(xù)通過某一位置的時(shí)間間隔為1s，緊接著再經(jīng)過0.4s到達(dá)平衡位置，則簡諧運(yùn)動(dòng)的周期為（）
A．1.2sB．2.4sC．3.6sD．4.8s

4．如下圖所示的簡諧運(yùn)動(dòng)圖象中，在t1和t2時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相同的量為（）
A．加速度
B．位移
C．速度
D．回復(fù)力

5．水平放置作簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，質(zhì)量為m，振動(dòng)過程中的最大速率為v，下列正確的有（BC）
A．任半個(gè)周期內(nèi)，彈力做的功可能是0～mv2/2之間的某個(gè)值
B．任半個(gè)周期內(nèi)，彈力做的功一定為零
C．任半個(gè)周期內(nèi)，速度的變化量大小可能為0～2v間的某個(gè)值
D．任半個(gè)周期內(nèi)，速度變化量大小一定為零

5．如圖所示，一個(gè)勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直立在桌面上，下端固定在桌面上，上端與質(zhì)量為M的金屬盤固定連接，金屬盤內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼。先讓砝碼隨金屬盤一起在豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)。⑴為使砝碼不脫離金屬盤，振幅最大不能超過多少？
⑵振動(dòng)過程中砝碼對金屬盤的最大壓力是多少？

參考答案1．D2．ABC3．AC4．C
5．BC6．；2mg

高考物理知識(shí)點(diǎn)：原子物理

古人云，工欲善其事，必先利其器。作為教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓講的知識(shí)能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助授課經(jīng)驗(yàn)少的教師教學(xué)。你知道怎么寫具體的教案內(nèi)容嗎？以下是小編為大家收集的“高考物理知識(shí)點(diǎn)：原子物理”僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。

20xx年高考物理知識(shí)點(diǎn)：原子物理

七、原子物理

59、1858年，德國科學(xué)家普里克發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的射線——陰極射線（高速運(yùn)動(dòng)的電子流）。

60、1906年，英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

61、1913年，美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)精確測定了元電荷e電荷量，獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

62、1897年，湯姆生利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子可分，有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并提出原子的棗糕模型。

63、1909－1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和助手們進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn)，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果估計(jì)原子核直徑數(shù)量級為10-15m。

1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子，被其學(xué)生查德威克于1932年在α粒子轟擊鈹核時(shí)發(fā)現(xiàn)，由此人們認(rèn)識(shí)到原子核由質(zhì)子和中子組成。

64、1885年，瑞士的中學(xué)數(shù)學(xué)教師巴耳末總結(jié)了氫原子光譜的波長規(guī)律——巴耳末系。

65、1913年，丹麥物理學(xué)家波爾最先得出氫原子能級表達(dá)式；

66、1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。天然放射現(xiàn)象：有兩種衰變（α、β），三種射線（α、β、γ），其中γ射線是衰變后新核處于激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時(shí)輻射出的。衰變快慢與原子所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。

67、1896年，在貝克勒爾的建議下，瑪麗-居里夫婦發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素——釙（Po）鐳（Ra）。68、1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子——中子。

69、1932年，盧瑟福學(xué)生查德威克于在α粒子轟擊鈹核時(shí)發(fā)現(xiàn)中子，獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。

70、1934年，約里奧－居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)，發(fā)現(xiàn)正電子和人工放射性同位素。

71、1939年12月，德國物理學(xué)家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變。1942年，在費(fèi)米、西拉德等人領(lǐng)導(dǎo)下，美國建成第一個(gè)裂變反應(yīng)堆（由濃縮鈾棒、控制棒、減速劑、水泥防護(hù)層等組成）。

72、1952年美國爆炸了世界上第一顆氫彈（聚變反應(yīng)、熱核反應(yīng)）。人工控制核聚變的一個(gè)可能途徑是：利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓照射小顆粒核燃料。

73、1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1964年提出夸克模型；粒子分三大類：媒介子－傳遞各種相互作用的粒子，如：光子；輕子－不參與強(qiáng)相互作用的粒子，如：電子、中微子；強(qiáng)子－參與強(qiáng)相互作用的粒子，如：重子（質(zhì)子、中子、超子）和介子，強(qiáng)子由更基本的粒子夸克組成，夸克帶電量可能為元電荷。