一、本题共10小题;每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.请将答案填入答题栏内.
1.太阳光从与水平面成40°角射来,为了反射光能照到竖井的底部,那么在井口安置的平面镜跟水平方向的夹角是
A.15° B.25° C.45° D.65°
解析:考查光的反射定律在平面镜控制光路中的运用.按题意作出入射光及反射光,再作出两者构成的角的平分线,垂直角平分线就是平面镜的位置.
答案:D
2.用平面镜来观察身后的一个物体,要能看到物体完整的像,则镜面的长度至少应为物体高度的
A.倍 B.倍 C.1倍 D.上述答案都不对
解析:易误点:容易受思维定势的影响而选A项.本题并非观察者看其自身,而是看身后的物体.作图可知镜面的长度与物体长度、物体和观察者与平面镜的位置有关.
答案:D
3.天然放射性元素Th(钍)经过一系列衰变和衰变之后,变成Pb(铅).下列论断中正确的是
A.铅核比钍核少24个中子B.铅核比钍核少8个质子
C.衰变过程中共有4次衰变和8次衰变D.衰变过程中共有6次衰变和4次衰变
解析:考查和衰变的特点及核衰变方程的平衡.先考虑衰变的次数再考虑衰变的次数.
答案:BD
4.关于、、三种射线,下列说法中正确的是
A.射线是原子核自发放射出的氦核,它的穿透能力最强
B.射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透能力C.射线一般伴随着或射线产生,它的穿透能力最强D.射线是电磁波,它的穿透能力最弱解析:考查三种射线的性质.答案:C
5.关于电磁波谱,下列说法正确的是
A.电磁波中最容易表现干涉、衍射现象的是无线电波
B.红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发以后产生的C.射线是原子内层电子受激发产生的
D.红外线的波长比红光长,它具有显著的化学作用解析:考查电磁波不同波段的产生机理及各自的特点.答案:AB
6.如图22—1为x射线管的结构示意图, E为灯丝电源.要使射线管发出x射线,须在K、A两极间加上几万伏的直流高电压
图22—1
A.高压电源正极应接在P点, x射线从k极发出B.高压电源正极应接在P点, x射线从A极发出C.高压电源正极应接在Q点, x射线从k极发出D.高压电源正极应接在Q点, x射线从A极发出解析:考查伦琴射线管的工作原理.答案:D
7.在下列四个方程中,x1、x2、x3和x4各代表某种粒子①U＋n→Sr＋Xe＋3x1②H＋x2→He＋n③U→Th＋x3
④Mg＋He→AL＋x4以下判断中正确的是
A.x1是中子 B.x2是质子C.x3是粒子 D.x4是氘核
解析: 考查核反应方程的书写规律及基本粒子特点答案: AC
8.氢原子的基态能量为E 1,下列四个能级图,正确代表氢原子能级的
是
图22—2
解析: 考查对氢原子能级规律的认识.由E n=可知,随着量子数n的增大,两相邻能级间的能级差减小,故选C.
答案: C
9.关于光电效应规律,下面哪些说法是正确的
①当某种光照射金属表面时,能发生光电效应,则入射光强度越大,单位时间内逸出的光电子数也越多②当某种光照射金属表面时,能发生光电效应,则入射光的波长越小,产生的光电子的最大初动能越大③同一频率的光照射不同金属,如果都能发生光电效应,则逸出功大的金属产生的光电子的初动能也越大④不同强度的某种色光照射同一金属,强光能发生光电效应现象,弱光也一定能发生光电效应现象
A.①②③ B.①②④ C.①③ D.②③解析: 考查对光电效应规律的理解.答案: Ｂ
图22—3
10.图22—3①,为实验室所用的双缝干涉实验装置示意图,图22—3②为用某种单色光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,其中O为中央亮
纹,图中乙和丙图为把整个装置放入水中,可能观察到的条纹情况,O'、O''为对应的中央亮纹,则以下说法中正确的是
A.该单色光在水中频率不变,丙图为水中实验时产生的条纹B.该单色光在水中波长变长,丙图为水中实验时产生的条纹C.该单色光在水中频率不变,乙图为水中实验时产生的条纹D.该单色光在水中波长变长,乙图为水中实验时产生的条纹
解析: 考查光的干涉特点、折射规律.进入水中时,单色光的频率不变,波长变短,故干涉条纹间距变小.
答案: C
第Ⅱ卷(共110分)
二、本题共三小题,共18分.把答案直接填在题中的横线上或按要求作图.
11.要使伦琴射线管产生波长为5.00×10－11m的伦琴射线,则伦琴射线管的灯丝和靶间的电压至少应为________V.
解析:波长为=5.00×10－11m的x射线光子能量E=h.若电子经电场加速后获得的动能全部转化为光子的能量,有eU=h
解得U=2.49×104V.答案:2.49×104
12.空中有一只小鸟, 距水面3m, 其正下方距离水面4m深处的水中有一条鱼,已知水的折射率为4/3,则鸟看水中鱼离它________m, 鱼看鸟离它________m.
解析:根据结论:在正上方观察透明体中的物体的视深h' = (h为实际深度)可得鸟看水中鱼的视深h'==3m
距鸟为3＋3=6(m).再根据光路可逆性质,鱼看岸上鸟的视深h'=nh=×3=4m.距鱼为4＋4=8m.
答案: 6; 8
13.两个放射性元素的样品A和B, 当A有的原子核发生了衰变时,B恰好有的原子核发生了衰变.可知A和B的半衰期之比A∶B=________∶________.
解析:衰变的定量规律为m=m0其中m0为原放射性物质质量,m为经t时间衰变后剩下的放射性物质的质量, 为该放射性物质的半衰期.同时间内A衰变了,剩,B衰变了,剩,故4A=6B A∶B=3∶2.
答案: 3:2
三、本题共三小题,共22分.把答案直接填在题中的横线上或按要求作图.
图22—4
14.如图22—4所示MN是暗室墙上的一根直尺,手电筒射出一束光与MN垂直,直尺上被照亮的宽度是a,现将一横截面是直角三角形的玻璃三棱镜放在图中虚线所示位置,截面的直角边AB与MN平行,顶角∠A=30°,试说明放上三棱镜后,在直尺上被照亮的部分有什么变化:________
答案:被照亮的部分下移,且上边缘为红色,下边缘为紫色.
●
图22—5
15.如图22—5所示,有一长方形容器,高为30cm, 宽为40cm,在容器的底部平放着一把长40cm的刻度尺.眼睛在OA延长线上的E点观察,视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度.现保持眼睛的位置不变, 向容器内倒入某种液体且满至容器口,这时眼睛仍沿EA方向观察,恰能看到尺上20cm的刻度,则此液体的折射率为________.
解析:画出光的折射光路图,如解图21—1所示,有n==1.44答案:1.44图22—1
图22—6
16.A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图象,其中图A是光的__________(填干涉或衍射)图象.由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径____________(填大于或小于)图B所对应的圆孔的孔径.
答案: 衍射; 小于
四、本题共5小题,共70分,解答应写明必要的文字说明、方程式和重
要的演算步骤.只写出答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
17.(1)1791年,米被定义为: 在经过巴黎的子午线上,取从赤道到北极长度的一千万分之一,请由此估算地球的半径R(结果保留两位有效数字).
(2)太阳与地球的距离为1.5×1011m,太阳光以平行光束入射到地面,地球表面2/3的面积被水面所覆盖,太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024 J,设水面对太阳辐射的平均反射率为7%,而且将吸收到的35%的能量重新辐射出来,太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2×106 J的能量),而后凝结成雨滴降落到地面.
①估算整个地球表面的年平均降雨量.
②太阳辐射到地球的能量只有约50%到达地面,W只是其中的一部分.太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面,这是为什么？请说明两个理由.
解析: (1)2R×=1.00×107 得 R=6.4×106m
(2)①凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m.有m=W×0.93×=5.14×1017kg
使地球表面覆盖一层水的厚度为hh==1.0×103mm
整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm.②大气层的吸收、散射或反射,云层遮挡等.答案: (1)6.4×106m (2)①1.0×103mm ②略
18.半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O,两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,光线1的入射点A为圆柱面的顶点,光线2的入射点B,∠AOB=60°,已知该玻璃对红光的折射率n=
图22—7
(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d.
(2)若入射光是单色蓝光,则距离d将比上面求得的结果大还是小？解析: (1)光路见图,两条光线中,光线1不发生偏折,光线2入射角i=60°,由
sinr=,所以折射角r=30°.
图中光线2自底面射出时的入射角i'=i-r=30°依据, sinr'=nsini'=, 所以折射角r'=60°.由于∠BOC=30°=∠r, 所以R.由图中可得
d=·tan(90°－r')= R·tan30°, 即d=R·=R.表明两条光线的交点D与O点的距离是圆柱体半径的三分之一.
(2)如果入射的是单色蓝光,由于它的玻璃折射率较红光的大,经分析,光线2在两界面上的两次折射偏折程度都较红光大,因此D点更靠近O点,即d蓝＜d红.
答案: (1)d=R (2)d蓝＜d红
19.光具有波粒二象性,光子的能量E=hv,其中频率表征波的特性,在爱
因斯坦提出光子说之后,法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系: p=.若某激光管以PW=60W的功率发射波长=6.63×10－7m的光束,试根据上述理论计算:
(1)该管在1s内发射出多少个光子;
(2)若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F为多大？
解析:(1)设在时间Δt内发射出的光子数为n,光子频率为,每一个光子的能量E=h,则PW= 又v= 则n=将Δt=1s代入上式得n==2.0×1020(个)
(2)在时间Δt内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收,光子的末动量变为零.据题中信息可知,n个光子的总动量为 p总=np=nh/
据动量定理知FΔt=P总
黑体表面对光子束的作用力为:F==2.0×10－7N.
又据牛顿第三定律,光子束对黑体表面的作用力为F '=F=2.0×10－7N.答案:(1)2.0×1020; (2)F=2.0×10－7N.
图22—8
20.如图22—8所示,透明介质球的半径为R, 光线DC平行于直径AB射到介质球的C点, DC与AB的距离H=0.8R.
(1)试证明:DC光线进入介质球后,第一次再到达介质球的界面时,在界面上不会发生全反射.(要求说明理由)
(2)若DC光线进入介质球后,第二次再到达介质球的界面时,从球内折射出的光线与入射光线DC平行,求介质的折射率.
解图22—3
解析:(1)如解图22—3①所示, DC光线进入介质球内,发生折射,有=n.折射角r一定小于介质的临界角(i＜90°,光线EC再到达球面时的入射角∠OEC=r.因此一定不会发生全反射.
(2)光线第二次到达介质与空气的界面,入射角i' =r.由折射定律可得折射角r' =i.若折射出的光线PQ与入射光线DC平行,则∠POA=∠COA=i,DC光线进入介质球的光路如解图22—3②所示,折射角r=.
sini=0.8 sinr==0.447折射率n==1.79.
答案:(1)见解析 (2) =1.79
21.为了验证爱因斯坦质能方程,设计了如下的实验:用动能
为E1=0.9MeV的质子去轰击静止的锂核Li,生成两个粒子,测得这两个粒子的动能之和E=19.9MeV.(已知mp=1.0073u, mLi=7.0160u, m=4.0015u)
(1)写出核反应方程;
(2)计算核反应过程中释放的能量ΔE;(3)通过计算说明ΔE=Δmc2的正确性.解析: (1)H＋Li→2He
(2)Δm=1.0073u＋7.0160u－2×4.0015u=0.0203u核反应过程释放的能量:
ΔE=Δmc2=0.0203×931.5Mev=18.91MeV.
(3)由实验知反应后系统增加的动能为: 19.9－0.9=19.0MeV.误差为=0.48%得证.
答案: (1) H＋Li→2He (2)E=18.91MeV (3)略
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容