2006高考物理第二轮专题复习测试题(光学、原子物理专题)[下学期]

2005-2006高三物理第二轮复习测试题
光学、原子物理专题
一.选择题(4×10;每题至少有一个正确答案,不选或错选得0分;漏选得2分)
1．把一个具有球面的平凸透镜平放在平行透明玻璃板上(如图)。现用单色光垂直于平面照射,在装置的上方向下观察,可以看到干涉条纹,那么关于两束干涉光及干涉条纹的说法正确的是： （ ）
　　A．两束干涉光是a,b面反射形成的；
　　B．干涉条纹是中央疏边缘密的同心圆；
　　C．两束干涉光是b,c面反射形成的；
　　D．干涉条纹中是中央密边缘疏的同心圆。
2．如图所示是伦琴射线管的装置示意图，关于该装置，下列说法中正确的是（ ）
A．E1是低压交流电源，E2是高压直流电源，且E2的
右端为电源的正极
B．射线E、F均是电子流
C．射线E是电子流、射线F是X射线
D．射线E是X射线、射线F是电子流
3．在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（ ）
A．很小的不透明圆板 B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板
C．很大的不透明圆板 D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板
4．abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三角形，如图所示，一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置保持不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线）（　 　 ）
A．使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光首先射出
B．使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光首先射出
C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
5．如图所示，x为未知放射源，将强力磁场M移开，计数器所测得的计数率保持不变，其后将铝薄片移开，则见计数器计数率大幅度上升，则x为 （ ）
A．纯β放射源 B．纯γ放射源
C．α、β混合放射源 D．α、γ混合放射源
6．如图所示，一细白光通过三棱镜折射后分为各种单光，取其中的三种单色光，并同时做如下实验：
①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验，装置在光屏上产生干涉条纹（双缝间距和缝屏间距均不变）
②让这三种单色光分别照射锌板
③让这三种单色光分别垂直投射到一条长直光纤维的端面上，
下列说法中正确的是（ ）
Ａ．如果种色光能产生光电效应，则种色光一定能产生光电效应
Ｂ．种色光的波动性最显著
Ｃ．种色光穿过光纤的时间最长
Ｄ．种色光形成的干涉条纹间距最小
7．发出白光的细线光源，长度为L，竖直放置，上端恰好在水面以下，如图所示，现考虑线光源发出的靠近水面法线（图中虚线）的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以表示红光成的像长度，表示蓝光成的像的长度，则（ ）
A、 B、
C、 D、
8．一个质子以1.0×10７ｍ/ｓ的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是( )
A．核反应方程为Al＋H →Si
B．核反应方程为Al＋n →Si
C．硅原子核速度的数量级为10７ｍ/ｓ，方向跟质子的初速度方向一致
D．硅原子核速度的数量级为10５ｍ/ｓ，方向跟质子的初速度方向一致
9．一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，只发射波长为(1、(2、(3的三种单色光光子，且(1〉(2〉(3，则被氢原子吸收的光子的波长为 （ ）
A、(3 B、(1+(2+(3 C、 D、
10．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（ ）
A、C e + B
B、C He + Be
C、C H+B
D、C e + N
二.填空
11．(5分)图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有
12．(5分)激光散斑测速是一种崭新的技术，它应用了光的干涉原理，用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光的时间间隔的
乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏之距离以及相邻亮纹间距，若所用的激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式为
三．实验（20分）
13．（16分）如图，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标的原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线， P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3 是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角， β是直线OP3与y轴负方向的夹角，只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测得角α和β，便可求得玻璃得折射率。某学生在用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的直线OA上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，
1、他应该采取的措施是
_________________________________
2、若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定位置的方法是________________________
3、若他已正确地测得了的的值，则玻璃的折射率n=__________________________
4、若他在实验中不小心将玻璃砖绕Ｏ点逆时针转动了一个很小的角度，则该同学的测量值比真实值 （填“大”或“小”或“不变”）
14．(4分)在利用插针法测玻璃的折射率时,透过玻璃砖看大头针以确定光线是实验中的基本步骤,如图所示，若已知长方形玻璃的折射率为，在靠近面的一侧固定一枚大头针P，用眼睛在另外三个侧面分别观察大头针P的像，下列说法中正确的是（ ）
A．在面一侧偏下的位置可以看到P的像
B．在面一侧偏上的位置看不到P的像
C．在面一侧偏右的位置可以看到P的像
D．在以上的三个位置都可以看到P的像
四．计算题
15．(14分)1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)．
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜．试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域．
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹．写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式．
16．(14分)等腰直角棱镜放在真空中，如图所示，，一束单色光以60o的入射角从AB侧面的中点射入，折射后再从AC侧面射出，出射光线偏离入射光线的角度为30o，（已知单色光在真空中的光速为C），（1）请作出光路图；（2）求此单色光通过三棱镜的时间是多少？
17．(16分)如图所示，折射率为的液体表面上方有一点光源S，发出一条光线，垂直地射到水平放置于液体中且距液面深度为h的平面镜M的O点上，当平面镜绕垂直于纸面的轴O以角速度ω逆时针方向匀速转动，液面上的观察者跟踪观察，发现液面上有一光斑掠过，且光斑到P点后立即消失，求：
(1)光斑在这一过程中的平均速度
(2)光斑在P点即将消失时的瞬时速度。
18．(16分)静止在匀强磁场中的核俘获一个速度为v0=7.7×104m/s的中子发生核反应。若已知的速度为，其方向与反应前中子的速度方向相同。求（1）的速度多大？（2）求出轨道半径之比。（3）当粒子旋转3周时，粒子旋转几周？
19．(20分)太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。
（1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R＝6.4×106 m，地球质量m＝6.0×1024 kg，日地中心的距离r＝1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度 g＝10 m/s2 ，1年约为3.2×107 秒，试估算目前太阳的质量M。
（2）已知质子质量mp＝1.6726×1027 kg，质量mα＝6.6458×1027 kg，电子质量 me＝0.9×1030 kg，光速c＝3×108 m/s。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
（3）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能w＝1.35×103 W/m2。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。（估算结果只要求一位有效数字。）
答案：1、BC2、AC3、D4、A5、D6、C7、D8、AD9、AD10、D11、四种 12、13、(1)减小α的角度；（2）P3挡住P1P2的像（3）sinβ/sinα 14、C
15．(14分) 参考答案：
（1）如右图所示
（2）
因为，所以
16． (14分)解析：光路图如图所示，已知，
解得，，，所以
所以
17．(16分)解析：反射光的旋转速度为，转过的角度为
, P点为全反射的发生点，
所以，所以运动时间为，
从A到P的平均速度
在P点光斑的瞬时速度
18．(16分) （1）中子撞击锂核生成氘核和氦核过程中动量守恒，
代入数据解得，方向与v0相同。
（2）氘核、氦核在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为
（3）氘核、氦核做圆周运动的周期之比为所以它们旋转的周数之比为当氦核旋转3周时，氘核旋转2周。
19．(20分)（1）要估算太阳的质量M，研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可，现取地球为研究对象。设T为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知
①
地球表面处的重力加速度 ②
得 ③
以题给数值代入，得 M＝2×1030 kg ④
（2）根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为
△E＝（4mp＋2me－mα）c2 ⑤
代入数值，得
△E＝4.2×10-12 J ⑥
（3）根据题给假设，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为 ⑦
因此，太阳总共辐射出的能量为 E＝N·△E
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为
ε＝4πr2w ⑧
所以太阳继续保持在主星序的时间为 ⑨
由以上各式解得
以题给数据代入，并以年为单位，可得
t＝1×1010年＝1百亿年 ⑩