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专题06 光、波、原子物理
原子物理
1.【2024.1·江西】在恒星演化末期会发生俗称“烧石头”的核聚变反应,其核反应方程为
,下列选项正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
【详解】由核电荷数守恒和质量数守恒得
解得
,
故选D。
2.【2024.1·贵州】我国科研人员及合作者首次合成了新原子核
。原子核存在一种衰
变链,其中第1 次由
衰变成原子核
,第2 次由
衰变成原子核
。下列
说法正确的是( )
A. 两次均为
衰变
B. 两次均为
衰变
C. 第1 次为
衰变,第2 次为
衰变
1
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D. 第1 次为
衰变,第2 次为
衰变
【答案】A
【解析】
【详解】电荷数守恒和质量数守恒可知,第一次衰变
第二次衰变
可知两次均为
衰变,故选A。
3.【2024.1·安徽】核能是蕴藏在原子核内部的能量,合理利用核能,可以有效缓解常规能
源短缺问题。在铀核裂变实验中,核反应方程是
,
核
的结合能为
,
核的结合能为
,
核的结合能为
.则( )
A. 该核反应过程动量不守恒
B. 该核反应方程中的X 为
C. 该核反应中释放的核能为
D. 该核反应中电荷数守恒,质量数不守恒
【答案】B
【解析】
【详解】A.在铀核裂变
过程中,动量守恒,故A 错误;
BD.设X 为
,由核电荷数守恒可知
可得
由质量数守恒得
解得
2
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所以该核反应方程中的X 为
,故B 正确,D 错误;
C.由能量守恒定律可知,该核反应中释放的核能为
故C 错误。
故选B。
4.【2024.1·广西】锝
在医疗诊断中被广泛用作显像剂或示踪剂,质量为
的锝
经过
后剩余锝
的质量为
,它的半衰期为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】质量为
的锝
经过
后剩余锝
的质量为
,有
解得
故选B。
5.【2024.1·甘肃】1906 年,赖曼发现了氢原子的赖曼系谱线,其波长满足公式:
为里德堡常量。氢原子从
和
的激发态跃迁到
基态时,辐射光子的能量之比为( )
A.
B.
C.
D.
3
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【答案】B
【解析】
【详解】氢原子从
的激发态跃迁到基态时
氢原子从
的激发态跃迁到基态时
又
联立得,辐射光子的能量之比为
故选B。
6.【2024.1·河南】某光源包含不同频率的光,光的强度与频率的关系如图所示。表中给出
了一些金属的截止频率
,用该光源照射这些金属。则( )
金
属
铯
4.69
钠
5.53
锌
8.06
4
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钨
10.95
A. 仅铯能产生光电子
B. 仅铯、钠能产生光电子
C. 仅铯、钠、锌能产生光电子
D. 都能产生光电子
【答案】C
【解析】
【详解】根据光电效应方程
金属的逸出功为
由图可知光源中光的频率范围为
则仅铯、钠、锌能产生光电子。
故选C。
波
7.【2024.1·江西】如图(a)所示,一列简谐横波以速度u 沿x 轴正方向传播,在波的传播
方向上有P、Q 两点,
且小于波长。P、Q 两处质点的振动图像分别如图(b)
中实线和虚线所示。波速u 和Q 处质点在
内的位移大小d 是( )
A.
B.
5
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C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】因为简谐横波沿x 轴正方向传播,且P、Q 两点距离小于波长,所以
所以
由图(b)可知,周期为
所以这列简谐横波的速度为
由图(b)可知Q 处质点在
内的位移大小为
故选A。
8.【2024.1·贵州】一水平软绳右端固定,取绳左端质点O 为坐标原点,以绳所在直线为x
轴、竖直方向为y 轴建立坐标系,在绳上每隔
选取一个质点。
时刻质点O 开始沿y
轴振动,产生一列沿x 轴传播的横波(可视为简谐波)。已知
时刻的波形如图所示,
下列说法正确的是( )
A. 该波的周期为
6
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B. 该波的波长为
C.
时刻,质点O 振动方向沿y 轴正方向
D.
时刻,
处的质点位移为零
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由图可知,
时刻波源完成半个全振动,向右传播半个波长,则该波的周
期为
选项A 错误;
B.由图可知,该波的波长为
选项B 正确;
C.因
时刻质点刚传到x=4l0处,此时该质点沿y 轴负向振动,可知
时刻,质点
O 振动方向沿y 轴负方向,选项C 错误;
D.
时刻,波向前传播24l0,
处的质点在平衡位置,位移为零,选项D 正确。
故选BD。
9.【2024.1·安徽】“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧,舞者通过手把有
规律的抖动传导至袖子上,营造出一种“行云流水”的美感.这一过程其实就是机械波的
传播。下列关于机械波中横波的说法正确的是( )
A. 介质中质点沿波的传播方向移动
B. 介质中质点的振动速度等于波速
C. 横波是传递能量的一种方式
D. 横波由一种介质进入另一种介质时频率发生变化
【答案】C
7
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【解析】
【详解】A.质中质点不会沿波的传播方向移动,只在自己平衡位置附近振动,故A 错误;
B.介质中质点的振动速度不等于波速,波速与介质有关,振动的速度与距平衡位置的远
近有关,故B 错误;
C.横波和纵波都能传递能量,故横波是传递能量的一种方式,故C 正确;
D.频率由波源决定,与介质无关,故横波由一种介质进入另一种介质时频率不发生变化,
故D 错误。
故选C。
10.【2024.1·吉林、黑龙江】一列简谐横波沿x 轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,则
从此刻开始,介质中质点P 的加速度a 随时间t 变化的图像为( )
A.
B.
C
D.
【答案】B
【解析】
【详解】简谐横波沿x 轴正方向传播,根据上下坡法可知,质点P 处于平衡位置,向上振
动,质点P 的加速度为
故选B。
8
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11.【2024.1·甘肃】图为两单摆
振动图像,
为摆线偏离竖直方向的角度
。两单
摆的摆球质量相同,则( )
A 摆长之比
B. 摆长之比
C. 摆球的最大动能之比
D. 摆球的最大动能之比
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据两单摆的振动图像知,两单摆的周期之比为
,根据单摆周期公式
可得
故有摆长之比
故AB 错误;
CD.甲、乙两个单摆的摆球完全相同,摆线的最大摆角相同,从最高点到最低点,由动能
定理有
故摆球的最大动能之比
9
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故C 错误,D 正确。
故选D。
12.【2024.1·河南】如图,在同一根软绳上先后激发出
两段同向传播的简谐波,则它
们( )
A. 波长相同
B. 振幅相同
C. 波速相同
D. 频率相
同
【答案】C
【解析】
【详解】波在相同介质中传播的速度相同,由图可知,两列波的波长不同,振幅不同,根
据
可知两列波的频率不同。故选项C 正确,ABD 错误。
故选C。
13.【2024.1·广西】 如图甲,弹簧振子的平衡位置O 点为坐标原点,小球在M、N 两点间
做振幅为A 的简谐运动,小球经过O 点时开始计时,其
图像如图乙,小球的速度
,加速度为a,质量为m,动能为
,弹簧劲度系数为k,弹簧振子的
弹性势能为
,弹簧对小球做功的功率为P,下列描述该运动的图像正确的是( )
10
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A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球做简谐运动,速度
可知在t=0 时速度最大,小球位于平衡位置,此时加速度为0,位移为0,动能最大,弹性
势能为0,弹簧的弹力为0,对小球做功的功率为0,故A 错误;
BC.由
可知
则小球速度变化周期为
所以动能和势能的周期为
小球的最大速度
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则最大动能
根据机械能守恒可知最大弹性势能
故B 错误,C 正确;
D.由
图像可知小球的位移
弹簧对小球做功的功率
可见功率的最大值为
故D 错误。
故选C。
光学
14.【2024.1·吉林、黑龙江】波长不同的a、b 两束单色平行光,分别照射到同一双缝干涉
装置上,在屏上得到干涉条纹如图所示。下列说法正确的是( )
A. 在真空中,a 光的波长比b 光的长
B. 在真空中,a 光的传播速度比b 光的小
C. 若只减小双缝到屏的距离,两光产生的条纹间距均变小
12
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D. 两光分别照射同一单缝衍射装置,若只减小缝宽,中央亮纹宽度均变小
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.根据
在屏上得到干涉条纹可知,a 光对应的条纹间距大于b 光对应的条纹间距,则在真空中,a
光的波长比b 光的长;在真空中,a 光的传播速度与b 光的传播速度相等,均为
,故A 正
确,B 错误;
C.根据
若只减小双缝到屏的距离,两光产生的条纹间距均变小,故C 正确;
D.两光分别照射同一单缝衍射装置,若只减小缝宽,中央亮纹宽度均变大,故D 错误。
故选AC。
15.【2024.1·河南】如图,将一平面镜置于某透明液体中,光线以入射角
进入液体,
经平面镜反射后恰好不能从液面射出。此时,平面镜与水平面(液面)夹角为
,光线在
平面镜上的入射角为
。已知该液体的折射率为
,下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 若略微增大
,则光线可以从液面射出
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D. 若略微减小i,则光线可以从液面射出
【答案】BD
【解析】
【详解】AB.根据
解得光线在射入液面时的折射角为
光线经平面镜反射后,恰好不能从液面射出,光路图如图
有
解得
由几何关系可得
解得
故A 错误;B 正确;
C.若略微增大
,则光线在平面镜上的入射角
将变大,根据上面分析的各角度关系可知
光线射出液面的入射角变大,将大于临界角,所以不可以从液面射出。故C 错误;
D.同理,若略微减小i,则r 减小,导致光线在平面镜上的入射角
减小,可知光线射出
液面的入射角变小,将小于临界角,可以从液面射出。故D 正确。
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故选BD。
16.【2024.1·江西】用图(a)装置测量玻璃的折射率时,俯视图如图(b)所示。在水平木
板上插大头针P、Q,透过玻璃砖观察,使Q 把P 挡住,再插大头针M 和N,使N 挡住M
同时挡住玻璃砖中的P 和Q,这样就可以确定玻璃砖的入射光线及其出射光线,从而可以
测量玻璃的折射率。下列关于该实验时眼睛所看到大头针的情形,可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知
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在N 处对准PQM 的过程中,假设MN 位置如图所示,则PQ 必须按如图所示的光线才能射
入人的眼睛,根据像在光线反向延长线上可知,像P 在最左,其次Q,最右为MN。
故选A。
【2024.1·贵州】某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中,足够长的光屏
与半圆形玻璃砖的直边平行,O 点为玻璃砖圆心,
为法线。当激光沿AO 方向入射时
光屏上未出现光斑;当激光沿BO 方向入射时光屏上C 点出现光斑,如图所示。
(1)激光沿AO 方向入射时光屏上未出现光斑的原因是_______。
(2)过B 点作
的垂线,垂足为D。测得
和
,则
该玻璃砖的折射率
______(用
和
表示)。
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【答案】 ①. 全反射 ②.
【解析】
【详解】(1)[1]激光沿AO 方向入射时光屏上未出现光斑的原因是激光未发生折射,发生
全反射;
(2)[2]由图标出折射角和入射角
由图可知
由折射定律可知,该玻璃砖的折射率为
17.【2024.1·安徽】某同学通过双缝干涉实验测量光的波长,实验装置如图(a)所示。
(1)一毛玻璃屏上相邻亮条纹的间距可利用测量头测出,如图(b)所示。先将测量头分
17
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划板中心刻线与一明条纹中心P 重合,其读数为
,然后沿同一方向转动手轮,
使分划板中心刻线移过4 条暗条纹,与另一明条纹中心
重合,相应的读数如图(c)所
示,该读数为_______
。
(2)已知双缝间的距离为
,双缝到屏的距离为
,此单色光波长是________
。(保留三位有效数字)
【答案】 ①. 21.002
.
②
【解析】
【详解】(1)[1]该读数为
(2)[2]已知条纹
间还有3 条亮条纹,则相邻两亮条纹的间距为
由干涉条纹的间距公式
解得
18.【2024.1·甘肃】如图,波长为
单色光,照射到间距为d 的双缝上,双缝到屏的距离
为
,屏上观察到明暗相间的条纹。现将屏向右平移
,则移动前和移动后,屏
18
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上两相邻亮条纹中心的间距之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】移动前屏上两相邻亮条纹中心的间距
移动后屏上两相邻亮条纹中心的间距
屏上两相邻亮条纹中心的间距之比为
故选C。
19.【2024.1·甘肃】图为一透明均匀介质球的横截面,
为圆心,
为直径。一束光以
从A 点入射,
弧面出射的光与
平行。下列说法正确的是( )
A. 介质球的折射率约为
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B. 介质球的折射率约为
C.
在
变化时,
弧面上观察不到全反射现象
D. 若入射光为白光,
弧面上出射光形成彩色光带
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB.根据题意,由折射定律画出光路图,如图所示
由几何关系有
可知
则有
折射率
故A 错误,B 正确;
C.由AB 分析可知,光线在
弧面上的入射角等于在
点的折射角,则
在
变化时,不可能在
弧面上发生全反射,故C 正确;
D.若入射光为白光,由于各种颜射的光的折射率不同,则各种颜射的光在
弧面上的
出射点不一样,将形成彩色光带,故D 正确。
故选BCD。
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20.【2024.1·广西】光学反射棱镜被广泛应用于摄像、校准等领域,其中一种棱镜的截面如
图,eh 边为镀膜反射面,
,棱镜的折射率为
,
光在真空中的传播速度为
,若细光束从O 点以
的入射角从真空射入棱镜,
求:
(1)光在上述棱镜中传播速度的大小;
(2)光束从棱镜中射出的折射角,并完成光路图。
【
答
案
】
(
1
)
;
(
2
)
,
【解析】
21
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【详解】(1)由光的折射定律
可得光在上述棱镜中传播速度的大小为
(2)作出光路图如图所示
由光的折射定律
其中
解得
由图可知
22
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根据
可得,临界角为
故光线在处发生全反射,根据几何关系可知,光线垂直射到eh 边,根据光路的可逆性,则
光线沿着原路返回,故光线在处发生折射,根据几何关系,光束从棱镜中射出的折射角为。
23