2012届高考物理热点预测备战(七)光学近代物理初步(非课改地区)

用心爱心专心1光学近代物理初步(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.每小题至少一个选项正确)1.卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型.如图所示的平面示意图中，①、③两条线表示某两个α粒子运动的轨迹，则沿轨迹②射向原子核的α粒子经过原子核后可能的运动轨迹为()A.轨迹aB.轨迹bC.轨迹cD.轨迹d2.(2011·安徽高考)实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长λ的变化符合科西经验公式：24BCnA，其中A、B、C是正的常量.太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图所示.则()A.屏上c处是紫光B.屏上d处是红光C.屏上b处是紫光D.屏上a处是红光3.(2011·天津高考)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲Δx乙，则下列说法正确的是()A.甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B.真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C.甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D.在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光用心爱心专心24.在空气中，一条光线以60°的入射角射到一平行玻璃板的上表面ab上，已知该玻璃的折射率为3，下列说法正确的是()A.光线可能在ab面上发生全反射而不能进入玻璃板B.光线肯定能从ab面进入玻璃板且折射角为30°C.光线可能在cd面上发生全反射而不能射出玻璃板D.光线肯定能从cd面射出玻璃板且折射角为30°5.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E1＝-54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A.42.8eV(光子)B.43.2eV(电子)C.41.0eV(电子)D.54.4eV(光子)6.下列说法中正确的是()A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为42He+147N→178O+11HB.铀核裂变的核反应是：23592U→14156Ba+9236Kr+210nC.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为1212的光子D.处于基态的氢原子在某单色光束照射下，能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1ν2ν3，则该照射光的光子能量为hν1+hν2+hν37.如图所示,水下光源S向水面A点发射一束光线,折射光线分别为a、b两束,则()A.a、b两束光相比较,a光的波动性较强B.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验,a光干涉条纹间距小于b光的条纹间距用心爱心专心3C.在水中a光的速度比b光的小D.若保持入射点A位置不变,将入射光线顺时针旋转,从水面上方观察,b光先消失8.如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零.把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子到达阳极的最大动能为()A.1.5eV0.6eVB.1.7eV1.9eVC.1.9eV2.6eVD.3.1eV4.5eV二、计算题(本题共3小题，共52分，需写出规范的解题步骤)9.(16分)一个具有Ek0=13.6eV动能、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原子发生对心碰撞(正碰)，试确定碰撞的性质(是弹性还是非弹性的).已知氢原子的能级公式为n213.6EeV,nn=1,2,3,….10.(18分)如图所示，厚度不计的平面镜MN放在水平地面上，标杆OO′、人SD都竖直立在地面上.SD=1.8m，OM=4m，MN=1m，ND=2m.标杆零刻度在地面且足够长.试确定人通过平面镜看到的刻度范围.11.(18分)一个钚的同位素23994Pu的原子核静止在匀强磁场中.某时刻该原子核垂直于磁场方向放射出一个α粒子变成铀的同位素，同时辐射能量为E=0.09MeV的光子.已知钚原子核的质量M0=238.999655u,α粒子的质量mα=4.001509u，反冲核的质量M=234.993470u.取1u·c2=931MeV.(1)写出衰变的核反应方程；(2)α粒子和铀核的动能各是多少MeV?用心爱心专心4(3)画出α粒子和铀核在垂直纸面向里的匀强磁场中运动轨迹的示意图.答案解析1.【解析】选A.根据α粒子散射实验现象，沿轨迹②射向原子核的α粒子经原子核后在库仑斥力作用下将发生大角度的偏转.故其轨迹应为轨迹a.2.【解析】选D．太阳光中红光波长最长，紫光波长最短，则紫光折射率最大,红光折射率最小,所以紫光偏折程度最大,对应屏上d处，红光偏折程度最小,对应屏上a处.3.【解析】选B、D．根据公式Lxd，结合已知条件Δx甲Δx乙，可知λ甲λ乙，选项B正确；光是横波，不论什么光都能发生偏振，选项A错误；由关系式c=λν可知甲光的频率小于乙光的频率，根据公式E=hν可知，甲光子的能量一定小于乙光子的能量，选项C错误；由于光的波长λ甲λ乙，则n甲n乙，由cvn知v甲v乙，选项D正确.4.【解析】选B.光线从空气进入玻璃是从光疏介质进入光密介质，因此光线肯定能进入玻璃，由折射率公式sininsinr可以求得折射角为30°,A项错误，B项正确；根据对称性和光路可逆性可知，光线经过平行玻璃板时，光的传播方向不变，但光线发生侧移，因此光线不可能在cd边发生全反射，从cd边射出时折射角为60°，C、D项错误.5.【解析】选A.由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故A项中光子不能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收，故B、C两项中电子均能被吸收.D项中的光子被吸收后可使氦离子电离，故D可被吸收.6.【解析】选A、C.卢瑟福用α粒子轰击氮核发现了质子，A正确.铀235的裂变核反应，必须是在受到中子轰击时才能发生,B错.对于C项有：Ea-Eb=1ch,cb2cEEh，所以ca1212cEEh.即从a到c吸收光子的波长为1212,C正确.氢原子吸收光子的频率等于发射光子的最大频率即为hν3，D错.7.【解析】选A、D.由折射定律知a光折射率较小,在电磁波谱中:折射率较小,则频率较小,波长较长,波动性就较强,A正确;由公式xdl得a光干涉条纹间距大于b光的条纹间距,B错误;由cnv得在水中a光的速度比b光的大,C错误;D正确.用心爱心专心58.【解析】选C.用光子能量hν=2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极.2m1eUmv2由动能定理知，最大初动能Ek=eU=0.6eV，由光电效应方程hν=Ek+W0知W0=1.9eV，对图乙当电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能Ek′=Ek+eU′=0.6eV+2eV=2.6eV，故C正确.9.【解析】两个处于基态的氢原子发生正碰，若是有动能损失，则由能量守恒可知，损失的动能转化为原子的结合能(就是原子的能量，原子的能级跃迁可能吸收光子，也可能是在原子碰撞中获得能量，从而发生跃迁).在碰撞中，动能损失最大的碰撞是完全非弹性碰撞，也就是当两个氢原子获得共同速度.由动量守恒定律可得：k00k0tktktEp2mEp2mmEE2即(6分)此过程损失的动能为ΔEk=Ek0-Ekt=6.8eV.(5分)这两个氢原子在碰撞过程中损失的最大动能为ΔEk＝6.8eV，这个能量不足以使处于基态的氢原子向激发态跃迁，因为基态的氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为10.2eV,所以这两个氢原子碰撞不会失去动能，只能是弹性碰撞.(5分)答案：见解析10.【解析】作出几何光路图.方法一：①据对称性作出标杆OO′的虚像OO″.(4分)②由眼睛S及镜的两边缘M、N画两边缘光线，并反向延长交至F′、E′.(4分)③据对称性找出F′、E′的物点F、E.EF即为所求.根据相似三角形的特点SDOENDON用心爱心专心6所以SD1.8OEON5mND2=4.5m(4分)SDOFMDOMOF′=SD1.8OM4mMD3=2.4m.(4分)即看到的刻度范围为2.4～4.5m.(2分)方法二：设眼睛为一小灯泡.其所照范围即为所求.①据对称性作出眼S的像S′.②由镜两边缘M、N作光路图.③补画相关光线.(5分)由几何关系得：OFOMSDDM解得OF=2.4m(5分)同理OEONSDDN解得OE=4.5m(5分)即看到的是2.4～4.5m间的范围(3分)答案：2.4～4.5m11.【解析】(1)由题意根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为23994Pu→23592U+42He.(4分)(2)设衰变后α粒子的速度为v,反冲核的速度为v′，根据动量守恒和能量守恒，有20kkUmvMv(2)(MMm)cEEE4.26MeV分由2kpE2m，可整理得kkUEMEm(2分)所以kM235E4.26MeV4.26MeVMm2354=4.19MeV(3分)kUm4E4.26MeV4.26MeVMm2354=0.07MeV.(3分)用心爱心专心7(3)根据带电粒子在磁场中的运动规律，判断粒子的偏转方向，如图所示.(4分)答案：(1)23994Pu→23592U+42He(2)4.19MeV0.07MeV(3)见解析