2011届高考物理二轮总复习 回归基础提综合检测：：第13章 光的传播 光的波动性第十五章 量子论初步 原

2011年高考物理二轮总复习回归基础提分综合检测第十四章光的传播光的波动性第十五章量子论初步原子核综合检测一、选择题(本题共12小题，共48分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．(·上海综合能力)二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图是()A．卢瑟福的α粒子散射实验装置B．卢瑟福发现质子的实验装置C．汤姆逊发现电子的实验装置D．查德威克发现中子的实验装置【解析】由图知是粒子轰击金箔，故选项A对．【答案】 A2．(2010·武汉部分学校调研测试)23892U放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成21083Bi，而21083Bi可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成b81Ti，210a X和b81Ti最后都衰变变成20682Pb，衰变路径如图所示，则可知图中()A．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变Bi衰变变成210a X的过程中质量数不变，过程①是β衰变；210a X衰变变【解析】在21083成20682Pb过程中质量数减少4，过程③是α衰变；21083Bi衰变变成b81Ti，核电荷数减少2，过程②是α衰变；b81Ti衰变变成20682Pb，核电荷数增加1，过程④是β衰变，所以选项A正确．【答案】 A3．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于()[来A．h(ν3－ν1)B．h(ν5＋ν6)C．hν3D．hν4【解析】由能级跃迁知识及题意可知，处于n＝2能级的μ氢原子吸收能量为E的光子后，发出6种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级跃迁的，而ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6频率依次增大，说明从n＝4跃迁到n＝2时，辐射能量为hν3的光子，综上可知E＝hν3，C 正确，A、B、D错误．【答案】 C4．如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断()A．原子核发生β衰变B．原子核发生α衰变C．大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹D．大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹【解析】由于两圆内切，可知原子核发生的是β衰变，衰变时动量守恒，在磁场中做圆周运动的半径r ＝m v qB ，r ∝1q，可见大圆是β粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹．【答案】 AC5．太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波(场)的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到 3.8×1026W.根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量的数量级最接近于 ( )A ．1018kgB ．109kgC ．10－10kgD ．10－17kg【解析】 太阳每秒钟辐射的总能量ΔE ＝P ·t ＝3.8×1026J ，由质能方程ΔE ＝Δmc 2，每秒钟减少的量Δm ＝ΔE c 2＝3.8×10269×1016kg ≈4×109kg ，故选B. 【答案】 B6．(·江苏省宿迁)在以下各种说法中，正确的是 ( )A ．年5月12日四川汶川县发生8.0级强烈地震，地震波是机械波，其中即有横波也有纵波B ．地震波只有纵波C ．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去D ．照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的衍射原理【解析】 地震波既有纵波，故选项A 对、B 错；选项C 与多普勒效应类似，是对的；选项D 是利用了光的干涉原理，故选项D 错．【答案】 AC7．一束复色光由空气射向一块平行的平面玻璃砖，经折射后分为两束单色光a 和b ，已知a 光是红光，b 光是蓝光，则如图中光路图可能正确的是 (【解析】 当光射入平行平面玻璃砖后，出射光线应与入射光线平行，故CD 错；出射光线相对入射光线发生侧移，折射率越大则侧移量越大，而玻璃对蓝光的折射率比红光的折射率大，侧移量大，故B 正确，A 错误．【答案】 B8．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx .下列说法正确的有 ( )A ．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大B ．如果增大单缝之间的距离，Δx 将增大C ．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大D ．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大【解析】 公式Δx ＝l dλ中l 表示双缝到屏的距离，d 表示双缝之间的距离，λ表示光波的波长．因此Δx 与单缝到双缝间的距离无关，A 项错误；双缝之间的距离d 增大时，条纹间距将减小，B 项错误；条纹间距与缝本身的宽度也无关，D 项错误．增大双缝到屏的距离时条纹的宽度增大，故选C 项．【答案】 C9．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪个表面反射光线叠加而成的 ( )A ．a 的上表面和b 的下表面B ．a 的上表面和b 的上表面C ．a 的下表面和b 的上表面D ．a 的下表面和b 的下表面【解析】 下面待查的厚玻璃和上面的标准板之间形成了一个劈型的空气膜，当光照到劈型膜上时，从膜的上表面(a 的下表面)反射的光和从膜的下表面(b 的上表面)反射的光的路程差不相等，于是出现明暗相间的干涉条纹．故选C 项．【答案】 C10．如图所示为一直角棱镜的横截面，∠bac ＝90°，∠abc ＝60°，一平行细光束从O 点沿垂直于bc 面的方向射入棱镜．已知棱镜材料的折射率n ＝2，若不考虑原入射光在bc 面上的反射光，则有光线( )A ．从ab 面射出B ．从ac 面射出[C ．从bc 面射出，且与bc 面斜交D ．从bc 面射出，且与bc 面垂直【解析】 根据折射定律，光从棱镜射向空气，若发生全反射，入射角应大于临界角．先求临界角C ，因sin C ＝1n ，所以C ＝45°，n ＝sin θ1sin θ2，sin θ1＝n sin θ2＝2·sin30°＝22，θ1＝45°，因此光束在棱镜中的光路如图所示，故BD 项正确．【答案】 BD11．一个半径为5m 的圆形蓄水池装满水，水面与地面相平，在池的中心上空离水面3m 处吊着一盏灯，一个身高1.8m 的人离水池边缘多远的距离恰能看到灯在水中的像( ) A ．1.8m B ．2.5m C ．3m D ．5m【解析】 水池面相当于平面镜，作反射光光路图如图所示，若人在某位置时恰能通过水池的边缘看到灯在水中的像，这时光源发出的光恰好通过水池反射入人的眼睛．由反射定律可知α＝β由几何分析得：ΔSBO ∽ΔDCO ，故有h /H ＝x /r故x ＝hr /H ＝1.8×5/3m ＝3m.【答案】 C12．如图所示是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝S 1、S 2，由S 1和S 2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为λ，屏上的P 点到两缝S 1和S 2的距离相等，如果把P 处的亮条纹记作第0号亮纹，由P 向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P 1处的亮纹恰好是10号亮纹．设直线S 1P 1的长度为y 1，S 2P 1的长度为y 2，则y 2－y 1等于 ( ) A ．5λ B ．10λ C ．20λ D ．40λ【解析】 由干涉加强区的点到两光源距离之差为半波长的偶数倍可知，第10号亮纹到两光源距离之差y 2－y 1＝202λ＝10λ，B 项正确． 【答案】 B二、实验题(本题共2小题，共18分) 13．某同学设计了一个测定激光波长的实验装置，如图(甲)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图(乙)中的黑点代表亮点的中心位置．(1)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长．据资料介绍：若双缝的缝间距离为a ，双缝到感光片的距离为L ，感光片相邻两光点间的距离为b ，则光的波长λ＝ab L. 该同学测得L ＝1.0000m ，双缝间距a ＝0.220mm ，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距离时，尺与点的中心位置如图(乙)所示．图(乙)中第1个光点到第4个光点的距离是________mm.实验中激光的波长λ＝________m ．(保留两位有效数字)(2)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________．【解析】 (1)由(乙)图可知第1个光点到第4个光点间的距离b ′＝8.7mm ，b ＝b ′3＝2.9mm由b ＝L aλ得： λ＝a L ·b ＝0.220×10－31.0000×2.9×10－3m ≈6.4×10－7m. (2)如果实验时将红激光换成蓝激光，λ变小了，由b ＝Lλa可得，屏上相邻两光点的间距将变小．【答案】 (1)8.7 (2)6.4×10－7 (2)变小14．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa ′、bb ′与玻璃砖位置的关系分别如图中①、②、③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均与aa ′、bb ′为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)；乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)； 丙同学测得的折射率与真实值相比________．【解析】 用图①测定折射率，玻璃中折射光线偏转大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，无法确定折射光线偏角偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变．【答案】 偏小 不变 可能偏大、可能偏小、可能不变三、计算题(本题共包括4小题，共54分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．如图所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R ，折射率是3，AB 是一条直径．今有一束平行光沿AB 方向射向圆柱体．若一条入射光线经折射后恰经过B 点，则这条入射光线到AB 的距离是多少？【解析】 光线P 经折射后经过B 点，光路如右图所示根据折射定律n ＝sin αsin β＝ 3在 OBC 中，sin βR ＝sin(2π－α)2R ·cos β可得β＝30°，α＝60°，所以CD ＝R ·sin α＝32R . 【答案】 32R 16．如图所示，AOB 是由某种透明物质制成的14圆柱体横截面(O 为圆心)，折射率为 2.今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB 面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收．求柱体AB 面上能射出光线的部分占AB 表面的几分之几？并在图中用阴影部分标示．【解析】 从O 点射入的光线，折射角为r ，根据折射定律有：n ＝sin45°sin r① 解得r ＝30°从某位置P 点入射的光线，折射到AB 弧面上Q 点时，入射角恰等于临界角C ，有：sin C ＝1n② 代入数据得：C ＝45° PQO 中角α＝180°－90°－r －C ＝15°所以能射出的光线区域对应的圆心角β＝90°－α－r ＝45°能射出光线的部分占AB 面的比例为 45°90°＝12③ 图中阴影部分为能射出光线的区域．【答案】 12，阴影见图 17．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内的氢核聚变反应生成的．(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(11H)聚变成氦核(42He)，同时放出2个正电子(01e)和2个中微子(ν0)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．(2)研究表明，银河系的年龄约为t ＝3.8×1017s ，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J(即P ＝1×1037J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)．(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断．(可能用到的数据：银河系质量约为M ＝3×1041kg ，原子质量单位1u ＝1.66×10－27kg,1u相当于1.5×10－10J 的能量，电子能量m e ＝0.0005u ，氦核质量m a ＝4.0026u ，氢核质量m p ＝1.0078u ，中微子ν0质量为零．)【解析】 (1)411H →42He ＋201e ＋2ν0Δm ＝4m p －m a －2m e ，ΔE ＝Δmc 2＝4.14×10－12J.(2)m ＝Pt ΔEm a ≈6.1×1039kg ，氦的含量k ＝m M ＝6.1×10393×1041≈2%. (3)由估算结果可知，k ≈2%，远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的【答案】 (1)411H →42He ＋201e ＋2ν0 4.14×10－12J (2)2% (3)见解析 18．钍核230 90Th 发生衰变生成镭核226 88Ra 并放出一个粒子．设该粒子的质量为m 、电荷量为q ，它进入电势差为U 的带窄缝的平行平板电极S 1和S 2间电场时，其速率为v 0，经电场加速后，沿Ox 方向进入磁感应强度为B 、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox 垂直平板电极S 2，当粒子从P 点离开磁场时，其速度方向与Ox 方向的夹角θ＝60°，如图所示，整个装置处于真空中．(1)写出钍核衰变方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R ；(3)求粒子在磁场中运动所用时间t .【解析】 (1)钍核衰变方程230 90Th →42He ＋226 88Ra① (2)设粒子离开电场时速度为v ，对加速过程有qU ＝12m v 2－12m v 20② 粒子在磁场中有q v B ＝m v 2R③ 由②、③得R ＝m qB 2qUm ＋v 20④ (3)粒子做圆周运动的回旋周期T ＝2πR v ＝2πmqB⑤ 粒子在磁场中运动时间t ＝16T⑥ 由⑤、⑥得t ＝πm3qB .⑦ 【答案】 (1)230 90Th →42He ＋226 88Ra (2)mqB 2qU m ＋v 20(3)πm3qB。