PAGEPAGE1專(zhuān)題13機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光原子結(jié)構(gòu)與原子核【2024年高考考綱解讀】(1)機(jī)械波的形成和產(chǎn)生、機(jī)械波的特點(diǎn)．(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象和波的圖象及二者的關(guān)系．(3)波速、波長(zhǎng)、周期之間的關(guān)系：λ＝vT(4)光的折射和全反射的理解與應(yīng)用(5)光的干涉、衍射及雙縫干涉試驗(yàn)．(6)電磁波的有關(guān)性質(zhì)(7)玻爾理論的三個(gè)要點(diǎn)．(8)光電效應(yīng)方程．(9)核反應(yīng)方程及核反應(yīng)類(lèi)型．(10)質(zhì)量虧損及核能．【命題趨勢(shì)】1．以圖象為主，考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和波傳播的空間關(guān)系，題型仍為選擇題．2．以幾何光學(xué)中的光的折射率和光的全反射為重點(diǎn)進(jìn)行考查．考查形式有兩種：一種是以常規(guī)模型為背景，如平行玻璃板、三棱鏡、玻璃磚等；一種是以實(shí)際生活材料為情景，考查折射率、全反射等基本規(guī)律的應(yīng)用，題型為選擇題或計(jì)算題．3．電磁波部分內(nèi)容是近幾年課標(biāo)卷的冷考點(diǎn)，今后也應(yīng)當(dāng)重視．4.結(jié)合經(jīng)典物理理論和最新科技成果對(duì)原子結(jié)構(gòu)和原子核這部分內(nèi)容進(jìn)行考查．【重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析】一、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波與光的折射、全反射的組合1.簡(jiǎn)諧振動(dòng)(1)函數(shù)關(guān)系：x＝Asinωt(2)圖象2．機(jī)械波(1)波的傳播特點(diǎn)(2)圖象(3)波速v＝eq\f(Δx,Δt)v＝eq\f(λ,T)3．光的折射、全反射(1)折射率n＝eq\f(sini,sinr)n＝eq\f(c,v)(2)全反射sinC＝eq\f(1,n)二、光的干涉、衍射1.雙縫干涉．①形成明、暗相間的間距相等的條紋．②相鄰條紋間距Δx＝eq\f(L,d)λ.2．光的衍射：①產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸與光的波長(zhǎng)差不多或比光的波長(zhǎng)?。谛纬擅鳌迪嚅g的間距不相等的條紋．三、玻爾理論與動(dòng)量守恒定律的組合1.玻爾理論的基本內(nèi)容能級(jí)假設(shè)：氫原子En＝eq\f(E1,n2)，n為量子數(shù)．躍遷假設(shè)：hν＝E末－E初．軌道量子化假設(shè)：氫原子rn＝n2r1，n為量子數(shù)．2.四、光電效應(yīng)現(xiàn)象與動(dòng)量守恒定律的組合1.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0.圖6－14－52．用圖象表示光電效應(yīng)方程①極限頻率：圖線與ν軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)ν0.②逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0＝E.③普朗克常量：圖線的斜率k＝h.【題型示例】題型一、機(jī)械振動(dòng)及圖像例1．【2024·天津卷】手持較長(zhǎng)軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡(jiǎn)諧波沿繩水平傳播，示意如圖。繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P，且O、P的平衡位置間距為L(zhǎng)。t=0時(shí)，O位于最高點(diǎn)，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列推斷正確的是A．該簡(jiǎn)諧波是縱波B．該簡(jiǎn)諧波的最大波長(zhǎng)為2LC．時(shí)，P在平衡位置上方D．時(shí)，P的速度方向豎直向上【答案】C【變式探究】【2024·北京卷】某彈簧振子沿x軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示，下列描述正確的是A．t=1s時(shí)，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值B．t=2s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值C．t=3s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零D．t=4s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值【答案】A【解析】在t=1s和t=3s時(shí)，振子偏離平衡位置最遠(yuǎn)，速度為零，回復(fù)力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正確，C錯(cuò)誤；在t=2s和t=4s時(shí)，振子位于平衡位置，速度最大，回復(fù)力和加速度均為零，BD錯(cuò)誤。【2024·北京卷】如圖1-所示，彈簧振子在M、N之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．以平衡位置O為原點(diǎn)，建立Ox軸．向右為x軸正方向．若振子位于N點(diǎn)時(shí)起先計(jì)時(shí)，則其振動(dòng)圖像為()圖1-圖1-【答案】A【舉一反三】[2015·山東理綜，38(1)]如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．以豎直向上為正方向，物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.1sin(2.5πt)m.t＝0時(shí)刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t＝0.6s時(shí)，小球恰好與物塊處于同一高度．取重力加速度的大小g＝10m/s2.以下推斷正確的是()a．h＝1.7mb．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8sc．0.6s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2md．t＝0.4s時(shí)，物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反【答案】ab【變式探究】在科學(xué)探討中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較，找出其共同點(diǎn)，進(jìn)一步推想未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律．法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈谔接懏惙N電荷的吸引力問(wèn)題時(shí)，曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類(lèi)比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系．已知單擺擺長(zhǎng)為l，引力常量為G，地球質(zhì)量為M，擺球到地心的距離為r，則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為()A．T＝2πreq\r(\f(GM,l))B．T＝2πreq\r(\f(l,GM))C．T＝eq\f(2π,r)eq\r(\f(GM,l))D．T＝2πl(wèi)eq\r(\f(r,GM))【答案】B【解析】由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))及黃金代換式GM＝gr2，得T＝2πreq\r(\f(l,GM)).【變式探究】一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動(dòng)．可把游船浮動(dòng)簡(jiǎn)化成豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅為20cm，周期為3.0s．當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲板剛好與碼頭地面平齊．地面與甲板的高度差不超過(guò)10cm時(shí)，游客能舒適地登船．在一個(gè)周期內(nèi)，游客能舒適登船的時(shí)間是()A．0.5sB．0.75sC．1.0sD．1.5s【答案】C【解析】解法一由題意知，游客舒適登船時(shí)間t＝eq\f(2,3)×eq\f(T,4)×2＝1.0s.解法二設(shè)振動(dòng)圖象表達(dá)式為y＝Asinωt，由題意可知ωt1＝eq\f(π,6)或ωt2＝eq\f(5,6)π，其中ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(2,3)πrad/s，解得t1＝0.25s或t2＝1.25s，則游客舒適登船時(shí)間Δt＝t2－t1＝1.0s.題型二機(jī)械波例2．(2024·高考全國(guó)卷Ⅰ)一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝eq\f(1,3)s時(shí)的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象．求①波速及波的傳播方向；②質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo).【解析】①由圖(a)可以看出，該波的波長(zhǎng)為λ＝36cm①②設(shè)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ.由圖(a)知，x＝0處y＝－eq\f(A,2)＝Asin(－30°)，因此xP＝eq\f(30°,360°)λ＝3cm④由圖(b)知，在t＝0時(shí)Q點(diǎn)處于平衡位置，經(jīng)Δt＝eq\f(1,3)s，其振動(dòng)狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6cm⑤由④⑤式得，質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)為xQ＝9cm.⑥【變式探究】【2024·新課標(biāo)Ⅲ卷】（5分）如圖，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖，虛線為t=0.5s時(shí)的波形圖。已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5s。關(guān)于該簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)法正確的是_______（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）。A．波長(zhǎng)為2mB．波速為6m/sC．頻率為1.5HzD．t=1s時(shí)，x=1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰E．t=2s時(shí)，x=2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置【答案】BCE【變式探究】【2024·全國(guó)卷Ⅰ】【物理——選修3-4】(1)某同學(xué)漂移在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近．該同學(xué)發(fā)覺(jué)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為15s．下列說(shuō)法正確的是________．A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長(zhǎng)為3mD．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去E．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移【答案】（1）ACE【解析】水面波是一種機(jī)械波，故A正確；該同學(xué)發(fā)覺(jué)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身上的時(shí)間間隔為15s，所以周期T＝eq\f(t,n)＝eq\f(15,9)s＝eq\f(5,3)s，該水面波的頻率f＝0.6Hz，故B錯(cuò)誤；該水面波的波長(zhǎng)λ＝vT＝3m，故C正確；水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，只能說(shuō)是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，不能說(shuō)是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去，波的傳播過(guò)程也是能量傳遞的過(guò)程，故D錯(cuò)誤，E正確．【舉一反三】(2015·北京理綜，15,6分)周期為2.0s的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，該波在某時(shí)刻的圖象如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則該波()A．沿x軸正方向傳播，波速v＝20m/sB．沿x軸正方向傳播，波速v＝10m/sC．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v＝20m/sD．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v＝10m/s【答案】B【變式探究】(2015·四川理綜，2，6分)安靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng)，測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次,甲在波谷時(shí)，乙在波峰，且兩木塊之間有一個(gè)波峰．這列水面波()A．頻率是30HzB．波長(zhǎng)是3mC．波速是1m/sD．周期是0.1s【答案】C【解析】由題意知T＝eq\f(60,30)s＝2s，f＝eq\f(1,T)＝0.5Hz，A、D錯(cuò)誤；eq\f(3,2)λ＝3m，則λ＝2m，B錯(cuò)誤；由v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,2)m/s＝1m/s，所以C正確．【變式探究】(2015·天津理綜,3，6分)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa＝2m和xb＝6m，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻起先計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象．下列說(shuō)法正確的是()A．該波沿＋x方向傳播，波速為1m/sB．質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4s振動(dòng)的路程為4mC．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿＋y方向D．質(zhì)點(diǎn)a在t＝2s時(shí)速度為零【答案】D【變式探究】[2015·江蘇單科，12B(1)](多選)一漁船向魚(yú)群發(fā)出超聲波，若魚(yú)群正向漁船靠近，則被魚(yú)群反射回來(lái)的超聲波與發(fā)出的超聲波相比()A．波速變大B．波速不變C．頻率變高D．頻率不變【答案】BC【解析】在同種介質(zhì)中，超聲波的傳播速度保持不變，依據(jù)多普勒效應(yīng)可知，頻率變高，所以B、C正確．【變式探究】[2015·海南單科，16(1)，4分](多選)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3m．已知隨意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4s．下列說(shuō)法正確的是()A．波速為4m/sB．波的頻率為1.25HzC．x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.6s時(shí)恰好位于波谷D．x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.2s時(shí)恰好位于波峰E．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí)，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷【答案】BDE【解析】隨意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4s，則eq\f(1,2)T＝0.4s，解得T＝0.8s．從圖象中可知λ＝4m，所以波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.8)＝5m/s，故A錯(cuò)誤；依據(jù)公式f＝eq\f(1,T)可得波的頻率為1.25Hz,B正確；x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)距波源Δx＝3λ＋eq\f(3,4)λ，此時(shí)在波谷位置經(jīng)t＝0.6s即t＝eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到平衡位置,C錯(cuò)誤；x的坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)距波源Δx＝5λ＋eq\f(λ,2)，此時(shí)在平衡位置向上運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)t＝0.2s即四分之一周期恰好位于波峰，D正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí)，x坐標(biāo)為17m的質(zhì)點(diǎn)距P的距離Δx＝14m即Δx＝3λ＋eq\f(λ,2)，此時(shí)坐標(biāo)為17m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷，E正確．題型三綜合應(yīng)用例3．(2024·高考全國(guó)卷Ⅲ)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝0和t＝0.20s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示．已知該波的周期T＞0.20s．下列說(shuō)法正確的是()A．波速為0.40m/sB．波長(zhǎng)為0.08mC．x＝0.08m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.70s時(shí)位于波谷D．x＝0.08m的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.12s時(shí)位于波谷E．若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80m/s，則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0.32m【答案】ACE【變式探究】(2024·高考全國(guó)卷Ⅲ)如圖，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，實(shí)線為t＝0時(shí)的波形圖，虛線為t＝0.5s時(shí)的波形圖．已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5s．關(guān)于該簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)法正確的是()A．波長(zhǎng)為2mB．波速為6m/sC．頻率為1.5HzD．t＝1s時(shí)，x＝1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰E．t＝2s時(shí)，x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置【答案】BCE【變式探究】【2024·全國(guó)卷Ⅱ】【物理——選修3-4】(2)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波長(zhǎng)不小于10cm.O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．t＝0時(shí)起先觀測(cè)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y＝4cm，質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置，t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置．求：(i)簡(jiǎn)諧波的周期、波速和波長(zhǎng)；(ii)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變更的關(guān)系式．【答案】(i)4s7.5cm/s30cm【解析】(i)設(shè)振動(dòng)周期為T(mén).由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，經(jīng)驗(yàn)的是eq\f(1,4)個(gè)周期，由此可知T＝4s①由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離5cm小于半個(gè)波長(zhǎng)，且波沿x軸正向傳播，O在t＝eq\f(1,3)s時(shí)回到平衡位置，而A在t＝1s時(shí)回到平衡位置，時(shí)間相差eq\f(2,3)s．兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的距離除以傳播時(shí)間，可得波的速度v＝7.5cm/s②利用波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系得，簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)λ＝30cm③(ii)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變更的關(guān)系為y＝Acoseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2πt,T)＋φ0))④將①式及題給條件代入上式得eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(4＝Acosφ0,0＝Acos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)＋φ0))))⑤解得φ0＝eq\f(π,3)，A＝8cm⑥質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變更的關(guān)系式為y＝0.08coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(π,3)))(國(guó)際單位制)或y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5π,6)))(國(guó)際單位制)．【舉一反三】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ,34(2)，10分]平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在勻稱(chēng)介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間．已知波源自t＝0時(shí)由平衡位置起先向上振動(dòng)，周期T＝1s，振幅A＝5cm.當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí),波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過(guò)5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置．求：(ⅰ)P、Q間的距離；(ⅱ)從t＝0起先到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源在振動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的路程．【答案】(ⅰ)133cm(ⅱ)125cm【變式探究】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，34(2)，10分]甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播,波速均為v＝25cm/s.兩列波在t＝0時(shí)的波形曲線如圖所示．求：(ⅰ)t＝0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的全部質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；(ⅱ)從t＝0起先,介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間．【答案】(ⅰ)x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(ⅱ)0.1s【解析】(ⅰ)兩列波的振幅均為8cm，故偏離平衡位置位移為16cm的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)．依據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長(zhǎng)分別為λ乙＝60cm，λ甲＝50cm則甲、乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為x甲＝(50＋k1×50)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x乙＝(50＋k2×60)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)綜上分析，全部波峰和波峰相遇的質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)應(yīng)為x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)【變式探究】[2015·重慶理綜，11(2)，6分]下圖為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期為0.4s．求該波的波速并推斷P點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向．【答案】2.5m/s沿y軸正方向【解析】由波形圖可知，波長(zhǎng)λ＝1.0m，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝2.5m/s由波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可知，P點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正方向．題型四光的折射和全反射例4．(2024·高考全國(guó)卷Ⅰ)如圖，△ABC為一玻璃三棱鏡的橫截面，∠A＝30°.一束紅光垂直AB邊射入，從AC邊上的D點(diǎn)射出，其折射角為60°，則玻璃對(duì)紅光的折射率為_(kāi)_______．若改用藍(lán)光沿同一路徑入射，則光線在D點(diǎn)射出時(shí)的折射角________(填“小于”“等于”或“大于”)60°.【變式探究】(2024·高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖，△ABC是始終角三棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一細(xì)光束從BC邊的D點(diǎn)折射后，射到AC邊的E點(diǎn)，發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點(diǎn)射出．EG垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中點(diǎn)．不計(jì)多次反射．(1)求出射光相對(duì)于D點(diǎn)的入射光的偏角；(2)為實(shí)現(xiàn)上述光路，棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍？【解析】(1)光線在BC面上折射，由折射定律有sini1＝nsinr1①式中，n為棱鏡的折射率，i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角．光線在AC面上發(fā)生全反射，由反射定律有i2＝r2②式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角(2)光線在AC面上發(fā)生全反射，光線在AB面上不發(fā)生全反射，有nsini2≥nsinC>nsini3⑦式中C是全反射臨界角，滿(mǎn)意nsinC＝1⑧由④⑦⑧式知，棱鏡的折射率n的取值范圍應(yīng)為eq\f(2\r(3),3)≤n<2.⑨【變式探究】(2024·高考全國(guó)卷Ⅲ)如圖，某同學(xué)在一張水平放置的白紙上畫(huà)了一個(gè)小標(biāo)記“?”(圖中O點(diǎn))，然后用橫截面為等邊三角形ABC的三棱鏡壓在這個(gè)標(biāo)記上，小標(biāo)記位于AC邊上．D位于AB邊上，過(guò)D點(diǎn)做AC邊的垂線交AC于F.該同學(xué)在D點(diǎn)正上方向下順著直線DF的方向視察，恰好可以看到小標(biāo)記的像；過(guò)O點(diǎn)做AB邊的垂線交直線DF于E；DE＝2cm，EF＝1cm.求三棱鏡的折射率．(不考慮光線在三棱鏡中的反射)【答案】見(jiàn)解析【解析】過(guò)D點(diǎn)作AB邊的法線NN′，連接OD，則∠ODN＝α為O點(diǎn)發(fā)出的光線在D點(diǎn)的入射角；設(shè)該光線在D點(diǎn)的折射角為β，如圖所示．依據(jù)折射定律有nsinα＝sinβ①式中n為三棱鏡的折射率【變式探究】【2024·北京卷】A．紅光B．黃光C．綠光D．紫光【答案】D【解析】依據(jù)題意作出完整光路圖，如圖所示，a光進(jìn)入玻璃磚時(shí)間線偏折角較大，依據(jù)光的折射定律可知玻璃磚對(duì)a光的折射率較大，因此a光的頻率應(yīng)高于b光，故選D?！咀兪教骄俊俊?024·天津卷】明代學(xué)者方以智在《陽(yáng)燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過(guò)多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復(fù)色光通過(guò)三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說(shuō)法正確的是A．若增大入射角i，則b光先消逝B．在該三棱鏡中a光波長(zhǎng)小于b光C．a(chǎn)光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生D．若a、b光分別照耀同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低【答案】D【變式探究】(2024·四川理綜，5，6分)某同學(xué)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測(cè)量時(shí)間線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑．該同學(xué)測(cè)得多組入射角i和折射角r，作出sini－sinr圖象如圖乙所示，則()A．光由A經(jīng)O到B，n＝1.5B．光由B經(jīng)O到A，n＝1.5C．光由A經(jīng)O到B，n＝0.67D．光由B經(jīng)O到A，n＝0.67【答案】B【解析】在題圖乙中任取一點(diǎn)，對(duì)應(yīng)sinr>sini，即折射角大于入射角，可知光由B經(jīng)O到A，A、C錯(cuò)誤．由折射定律和題圖乙可知，n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(1,k)，當(dāng)sinr＝0.9時(shí)，sini＝0.6，代入數(shù)據(jù)得n＝1.5，B正確，D錯(cuò)誤．【舉一反三】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，34(1)，5分](多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚,在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線．則()A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D．若變更光束的入射方向使θ角漸漸變大，則折射光線a首先消逝E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉試驗(yàn)裝置上做試驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距【答案】ABD【變式探究】(2015·安徽理綜，18，6分)如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣．當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ.已知棱鏡頂角為α，則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為()A.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(α,2))B.eq\f(sin\f(α＋θ,2),sin\f(θ,2))C.eq\f(sinθ,sin（θ－\f(α,2)）)D.eq\f(sinα,sin（α－\f(θ,2)）)【答案】A【變式探究】(2015·福建理綜，13，6分)如圖，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長(zhǎng)分別為λa、λb，該玻璃對(duì)單色光a、b的折射率分別為na、nb，則()A．λa＜λb，na＞nbB．λa＞λb，na＜nbC．λa＜λb，na＜nbD．λa＞λb，na＞nb【答案】B【解析】由題圖知，三棱鏡對(duì)b光的折射率較大，所以na＜nb.又因?yàn)楣獾念l率越大，介質(zhì)對(duì)光的折射率就越大，故b光的頻率大于a光的頻率，又依據(jù)c＝λν，所以b光的波長(zhǎng)小于a光的波長(zhǎng)，即λa＞λb，所以B正確，A、C、D錯(cuò)誤．【變式探究】(2015·天津理綜,2，6分)中國(guó)古人對(duì)很多自然現(xiàn)象有深刻相識(shí)，唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫(xiě)道：“雨色映日而為虹”．從物理學(xué)角度看，虹是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)雨滴的兩次折射和一次反射形成的．右圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光()A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度肯定大于b光B．以相同角度斜射到同一玻璃板透過(guò)平行表面后，b光側(cè)移量大C．分別照耀同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也肯定能D．以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí)，肯定是a光【答案】C【解析】由題圖可知，a光的折射率大于b光的折射率，即na＞nb，有fa＞fb，B錯(cuò)誤，C正確；由v＝eq\f(c,n)知a光在玻璃中的傳播速度小于b光，A錯(cuò)誤；由sinC＝eq\f(1,n)知a光的全反射臨界角小于b光，D錯(cuò)誤．【變式探究】(2015·四川理綜，3，6分)直線P1P2過(guò)勻稱(chēng)玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱(chēng)，由空氣射入玻璃球的光路如圖．a(chǎn)、b光相比()A．玻璃對(duì)a光的折射率較大B．玻璃對(duì)a光的臨界角較小C．b光在玻璃中的傳播速度較小D．b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短【答案】C【變式探究】[2015·山東理綜，38(2)]半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透亮圓柱體，過(guò)其軸線OO′的截面如圖所示．位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射,折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出．當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點(diǎn)間的距離．【答案】R(eq\f(1,\r(n2－1))－eq\f(\r(n2－sin2i0),sini0))【解析】光路如圖；【變式探究】[2015·海南單科，16(2)，8分]一半徑為R的半圓柱形玻璃磚，橫截面如圖所示．已知玻璃的全反射臨界角γ(γ＜eq\f(π,3))．與玻璃磚的底平面成(eq\f(π,2)－γ)角度、且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上．經(jīng)柱面折射后，有部分光(包括與柱面相切的入射光)能干脆從玻璃磚底面射出．若忽視經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光．求底面透光部分的寬度．【答案】Rsinγ【解析】光路圖如圖所示，沿半徑方向射入玻璃磚的光線，即光線①射到MN上時(shí)，依據(jù)幾何學(xué)問(wèn)，入射角恰好等于臨界角，即恰好在圓心O處發(fā)生全反射，光線①左側(cè)的光線，經(jīng)球面折射后，射到MN上的角肯定大于臨界角，即在MN上發(fā)生全反射，不能射出，光線①右側(cè)的光線射到MN上的角小于臨界角，可以射出，如圖光線③與球面相切，入射角θ1＝90°，折射角即為γ，從MN上垂直射出．依據(jù)幾何學(xué)問(wèn)，底面透光部分的寬度OE＝Rsinγ題型五光的干涉、衍射和偏振例5．(2024·高考北京卷)用雙縫干涉試驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后()A．干涉條紋消逝B．彩色條紋中的紅色條紋消逝C．中心條紋變成暗條紋D．中心條紋變成紅色【答案】D【解析】在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只透過(guò)紅光，屏上出現(xiàn)紅光(單色光)的干涉條紋，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確．【變式探究】【2024·新課標(biāo)Ⅱ卷】（5分）在雙縫干涉試驗(yàn)中，用綠色激光照耀在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是________（選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分；每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）。A．改用紅色激光B．改用藍(lán)色激光C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E．將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)【答案】ACD【變式探究】(2024·天津理綜，2，6分)如圖所示是a、b兩光分別經(jīng)過(guò)同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A．在同種勻稱(chēng)介質(zhì)中，a光的傳播速度比b光的大B．從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)a光臨界角大C．照耀在同一金屬板上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a光的飽和電流大D．若兩光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大【答案】D【舉一反三】[2015·重慶理綜，11(1)，6分]虹和霓是太陽(yáng)光在水珠內(nèi)分別經(jīng)過(guò)一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照耀玻璃球來(lái)說(shuō)明．兩束平行白光照耀到透亮玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示．M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為()A．紫、紅、紅、紫B．紅、紫、紅、紫C．紅、紫、紫、紅D．紫、紅、紫、紅【答案】A【解析】玻璃對(duì)紅光的折射率最小，對(duì)紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M點(diǎn)為紫色、N點(diǎn)為紅色，P點(diǎn)為紅色，Q點(diǎn)為紫色，故A項(xiàng)正確．【變式探究】一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，出射光分成a、b兩束，如圖所示，則a、b兩束光()A．垂直穿過(guò)同一塊平板玻璃，a光所用的時(shí)間比b光長(zhǎng)B．從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)，a光臨界角比b光的小C．分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距小D．若照耀同一金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)，b光照耀時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大【答案】AB【變式探究】在雙縫干涉試驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589nm的光，在距雙縫1.00m的屏上形成干涉圖樣．圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350cm，則雙縫的間距為()A．2.06×10－7mB．2.06×10－4mC．1.68×10－4mD．1.68×10－3m【答案】C【解析】由Δx＝eq\f(l,d)λ可得雙縫間距d＝eq\f(l,Δx)·λ＝eq\f(1.00×589×10－9,0.350×10－2)m＝1.68×10－4m，選項(xiàng)C正確．【變式探究】某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，在屏上視察到題(甲)圖所示的條紋，僅變更一個(gè)試驗(yàn)條件后，視察到的條紋如題(乙)圖所示．他變更的試驗(yàn)條件可能是()A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源【答案】B【解析】由(甲)和(乙)兩圖可知變更條件以后條紋變寬，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，只有B正確．題型六光電效應(yīng)波粒二象性例6．(2024·高考全國(guó)卷Ⅱ)用波長(zhǎng)為300nm的光照耀鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10－19J．已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為()A.1×1014HzB.8×1014HzC.2×1015HzD.8×1015Hz【答案】B?！窘馕觥恳罁?jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)ν0，代入數(shù)據(jù)解得ν0≈8×1014Hz，B正確.【變式探究】【2024·新課標(biāo)Ⅲ卷】在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照耀到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是A．若νa>νb，則肯定有Ua<UbB．若νa>νb，則肯定有Eka>EkbC．若Ua<Ub，則肯定有Eka<EkbD．若νa>νb，則肯定有hνa–Eka>hνb–Ekb【答案】BC【變式探究】[2024·全國(guó)Ⅰ，35(1)，5分](多選)現(xiàn)用一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說(shuō)法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無(wú)關(guān)【答案】ACE【解析】飽和光電流與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)，A正確，B錯(cuò)誤．依據(jù)hν－Wc＝eq\f(1,2)mv2，入射光頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大，C正確．當(dāng)入射光頻率減小到截止頻率時(shí)，就不會(huì)再有光電流產(chǎn)生，D錯(cuò)誤．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，E正確．【舉一反三】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，35(1)，5分](多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性．下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A．電子束通過(guò)雙縫試驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過(guò)會(huì)留下清楚的徑跡C．人們利用慢中子衍射來(lái)探討晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)E．光電效應(yīng)試驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)【答案】ACD【變式探究】[2015·江蘇單科,12C(1)，5分](多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說(shuō)法正確的有()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明中子具有波動(dòng)性C．黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性說(shuō)明D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等【答案】AB【解析】光電效應(yīng)說(shuō)明光的粒子性，所以A正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說(shuō)明中子具有波動(dòng)性，所以B正確；黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性說(shuō)明，即C錯(cuò)誤；依據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，p2＝2mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波較短，所以D錯(cuò)誤．【變式探究】[2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，35(1)，5分]在某次光電效應(yīng)試驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的肯定值為e,則普朗克常量可表示為_(kāi)_______，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)_______．【答案】ek－eb【解析】光電效應(yīng)中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，反向遏制電壓eU＝hν－W0，整理得U＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，斜率即eq\f(h,e)＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距為b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb.【變式探究】已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長(zhǎng)B．頻率C．能量D．動(dòng)量【答案】A【變式探究】在光電效應(yīng)試驗(yàn)中,用頻率為ν的光照耀光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消逝C．改用頻率小于ν的光照耀，肯定不發(fā)生光電效應(yīng)D．改用頻率大于ν的光照耀，光電子的最大初動(dòng)能變大【答案】AD【解析】增大入射光強(qiáng)度，使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，因此光電流增大,選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)與照耀光的頻率有關(guān)，與強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)照耀光的頻率小于ν，大于極限頻率時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由Ekm＝hν－W，增加照耀光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能變大，選項(xiàng)D正確．題型七原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜原子核的衰變例7．(2024·高考天津卷)氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)有四條譜線Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氫原子中電子從量子數(shù)n>2的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光，它們?cè)谡婵罩械牟ㄩL(zhǎng)由長(zhǎng)到短，可以判定()A．Hα對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小B．同一介質(zhì)對(duì)Hα的折射率最大C．同一介質(zhì)中Hδ的傳播速度最大D．用Hγ照耀某一金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則Hβ也肯定能【答案】A【解析】Hα的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最低，由躍遷規(guī)律可知，它對(duì)應(yīng)的前后能級(jí)之差最小，A項(xiàng)正確；由頻率越低的光的折射率越小知，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由折射率n＝eq\f(c,v)可知，在同一介質(zhì)中，Hα的傳播速度最大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)入射光頻率大于金屬的極限頻率可以使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因νHβ<νHγ，所以Hβ不肯定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【變式探究】(2024·高考全國(guó)卷Ⅱ)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He.下列說(shuō)法正確的是()A．衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B．衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量【答案】B【變式探究】(2024·天津理綜，6，6分)(多選)物理學(xué)家通過(guò)對(duì)試驗(yàn)的深化視察和探討，獲得正確的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，下列說(shuō)法符合事實(shí)的是()A．赫茲通過(guò)一系列試驗(yàn)，證明了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論B．查德威克用α粒子轟擊eq\o\al(14,7)N獲得反沖核eq\o\al(17,8)O，發(fā)覺(jué)了中子C．貝克勒爾發(fā)覺(jué)的自然放射性現(xiàn)象，說(shuō)明原子核有困難結(jié)構(gòu)D．盧瑟福通過(guò)對(duì)陰極射線的探討，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型【答案】AC【舉一反三】[2015·福建理綜，30(1)，6分]下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的相識(shí)，其中正確的是()A．γ射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流B．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能增大C．太陽(yáng)輻射能量的主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的重核裂變D.eq\o\al(210,83)Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過(guò)10天后還剩下50克【答案】B【解析】γ射線是光子流，故A錯(cuò)誤；氫原子輻射光子后，由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，半徑減小，繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大，故B正確；太陽(yáng)輻射能量主要來(lái)源是太陽(yáng)中發(fā)生的輕核聚變，故C錯(cuò)誤；100克eq\o\al(210,83)Bi經(jīng)過(guò)10天即2個(gè)半衰期還剩下eq\f(1,22)×100克＝25克，故D錯(cuò)誤．【變式探究】(2015·重慶理綜，1，6分)圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡，氣泡室中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面對(duì)里．以下推斷可能正確的是()A．a(chǎn)、b為β粒子的徑跡B．a(chǎn)、b為γ粒子的徑跡C．c、d為α粒子的徑跡D．c、d為β粒子的徑跡【答案】D【解析】γ粒子是不帶電的光子，在磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；α粒子為氦核帶正電，由左手定則知向上偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；β粒子是帶負(fù)電的電子，應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)D正確．【變式探究】下列說(shuō)法正確的是()A．玻爾對(duì)氫原子光譜的探討導(dǎo)致原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立B．可利用某些物質(zhì)在紫外線照耀下發(fā)出熒光來(lái)設(shè)計(jì)防偽措施C．自然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)D．視察者與波源相互遠(yuǎn)離時(shí)接收到波的頻率與波源頻率不同【答案】BD【解析】玻爾對(duì)氫原子光譜的探討完善了核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；紫外線有熒光效應(yīng)，故B選項(xiàng)正確；自然放射現(xiàn)象中的γ射線不帶電，在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；視察者與波源相互遠(yuǎn)離，由多普勒效應(yīng)可知接收到的頻率變小，故選項(xiàng)D正確．【變式探究】氫原子能級(jí)如圖，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm.以下推斷正確的是()A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)大于656nmB．用波長(zhǎng)為325nm的光照耀，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級(jí)C．一群處于n＝3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線D．用波長(zhǎng)為633nm的光照耀，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級(jí)【答案】CD題型八自然放射現(xiàn)象核反應(yīng)核能例8．(2024·高考全國(guó)卷Ⅲ)1934年，約里奧—居里夫婦用α粒子轟擊鋁核eq\o\al(27,13)Al，產(chǎn)生了第一個(gè)人工放射性核素X：α＋eq\o\al(27,13)Al→n＋X.X的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為()A.15和28B．15和30C．16和30D．17和31【答案】B【解析】據(jù)α粒子和中子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)寫(xiě)出核反應(yīng)方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al―→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(A,Z)X，結(jié)合質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得，A＝4＋27－1＝30，Z＝2＋13－0＝15，原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，故B正確.【變式探究】(2024·高考北京卷)在核反應(yīng)方程eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(17,)8O＋X中，X表示的是()A．質(zhì)子B．中子C．電子D．α粒子【答案】A【解析】由核反應(yīng)方程中，電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，X為eq\o\al(1,1)H，選項(xiàng)A正確．【變式探究】(2024·高考天津卷)國(guó)家大科學(xué)工程——中國(guó)散裂中子源(CSNS)于2024年8月28日首次打靶勝利，獲得中子束流，可以為諸多領(lǐng)域的探討和工業(yè)應(yīng)用供應(yīng)先進(jìn)的探討平臺(tái)．下列核反應(yīng)中放出的粒子為中子的是()A.eq\o\al(14,)7N俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(17,)8O并放出一個(gè)粒子B.eq\o\al(27,13)Al俘獲一個(gè)α粒子，產(chǎn)生eq\o\al(30,15)P并放出一個(gè)粒子C.eq\o\al(11,)5B俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(8,4)Be并放出一個(gè)粒子D.eq\o\al(6,3)Li俘獲一個(gè)質(zhì)子，產(chǎn)生eq\o\al(3,2)He并放出一個(gè)粒子【答案】B【變式探究】【2024·天津卷】我國(guó)自主研發(fā)制造的國(guó)際熱核聚變核心部件在國(guó)際上領(lǐng)先通過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證，這是我國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn)。下列核反應(yīng)方程中屬于聚變反應(yīng)的是A．B．C．D．【答案】A【變式探究】【2024·新課標(biāo)Ⅰ卷】大科學(xué)工程“人造太陽(yáng)”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來(lái)發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是。已知的質(zhì)量為2.0136u，的質(zhì)量為3.0150u，的質(zhì)量為1.0087u，1u=931MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為A．3.7MeVB．3.3MeVC．2.7MeVD．0.93MeV【答案】B【解析】依據(jù)質(zhì)能方程，釋放的核能，，則，故B正確，ACD錯(cuò)誤。【變式探究】[2024·全國(guó)Ⅲ，35(1)，5分]一靜止的鋁原子核eq\o\al(27,13)Al俘獲一速度為1.0×107m/s的質(zhì)子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核eq\o\al(28,14)Si*.下列說(shuō)法正確的是()A．核反應(yīng)方程為p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B．核反應(yīng)過(guò)