- 原子物理学与相对论
- 共457题
12.【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答，若多做，则按A、B两小题评分.
材料A.[选修3−3]（
（1）在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸汽的变化情况为 ▲ .[来源:Zxxk.Com]A.压强变小B.压强不变C.一直是饱和汽D.变为未饱和汽[来源:学科网]（2）如题12A−1图所示，在斯特林循环的p−V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温和两个等容过程组成
（3）如题12A-1图所示，在A→B和D→A的过程中，气体放出的热量分别为4J和30J.在B→C和C→D的过程中，气体吸收的热量分别为20J和12J.求气体完成一次循环对外界所做的功.
材料B.[选修3—4]
（1）一艘太空飞船静止时的长度为30m，他以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是__△___.A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30mB.地球上的观测者测得该飞船的长度小于30mC.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于cD.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
（2）杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束
（3）在上述杨氏干涉试验中，若单色光的波长λ=5.89×10-7m，双缝间的距离d=1mm，双缝到屏的距
材料C.[选修3-5]
（1）贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是▲ .A.
（2）已知光速为c,普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为▲ .用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为▲.
（3）几种金属的溢出功W0见下表：
由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长的范围为4.0×10-7~7.6×10-6 m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s.
正确答案
AC 不变① 8J B 频率 C 1.178×10–2 m A 
知识点
【物理—选修3-4】（15分）
20.（6分）以下说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得分为0分）A．地面附近有一高速（接近光速）水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要
比火箭上的人观察到的短一些B．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇，波峰与波峰相遇处
质点离开平衡位置的位移始终为
的波长为
21.（9分）如图所示，在MN的下方足够大的空间是玻璃介质，其折射率n＝
正确答案
ACE
解析
A.根据相对论可知，地面附近有一高速水平飞过的火箭，地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的要短一些,故A正确;
B.波峰与波峰相遇处质点，离开平衡位置的振幅始终为A1+A2，而位移小于等于振幅，故B错误；
C.分别用黄光和绿光在同一装置上做双缝干涉实验，黄光的波长较大，根据条纹间距
D.当敌机靠近时，战机携带的雷达接收到的反射波的频率大于发射频率，故D错误；
E.根据
考查方向
长度的相对性；波的干涉和衍射现象；双缝干涉的条纹间距与波长的关系；多普勒效应
解题思路
根据相对论分析火箭的长度的变化；两列波的叠加：当波峰与波峰、或者波谷与波谷相遇时振动是加强的；当波峰与波谷相遇时振动是减弱的；根据双缝干涉条纹间距公式
易错点
关键正确理解振幅与位移概念.
正确答案
①40 cm ② 80 cm
解析
①画出光路图如图所示．在界面AC，入射角i＝60°，
解得折射角 r＝30°,由光的反射定律得反射角θ＝60°
由几何关系得，△ODC是边长为
②作出入射点在A、B两点的光线的光路图，如图所示，由图可得屏幕上相距最远的两个光斑之间的距离
L ＝PQ＝2
考查方向
光的折射定律
解题思路
①激光a垂直于AB边射向AC边的中点O时，由于光的反射和折射，在屏幕MN上出现两个光斑，由折射定律和折射定律作出光路图，由几何知识求出a光的入射角，由折射定律求出折射角，根据反射定律求出反射角．由几何知识求解两个光斑之间的距离x．②据上题分析可知，当光线从A、B入射时在屏幕上形成相距最远的两个光斑，由几何知识求解.
易错点
关键正确作出光路图，根据几何关系求解.
24.选做题二
下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对多个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现像，露珠呈现的彩色是光的色散现像，通过狭
B光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C向人体人发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率编号就能知道血流的速度，这种方法熟称“彩超”
D相对论认为：竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了
E在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短
正确答案
解析
A、肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象,露珠呈现的彩色是光的色散现象,通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象,故A正确；
B、全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，故B错误 ;
C、向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“B超”，是声波的多普勒效应的应用，故C正确；
D、相对论认为:竖直向上高速运动的球在水平方向上没有变扁,因为在高速运动方向上,长度才会变短的,故D错误；
E、在真空中传播的电磁波,它的传播速度不变,由
考查方向
多普勒效应;颜色及光的色散;；光的干涉；光的衍射；长度的相对性
解题思路
根据光的衍射、全反射及干涉产生原理，结合相对论原理：在运动方向，长度变短；根据公式
易错点
本题关键理解光的衍射、干涉的区别，注意相对论认为在高速运动下，沿着运动方向长度才变短.
知识点
【选修3—4】B.
19.两束不同频率的平行单色光a、b分别由水射入空气发生如图所示的折射现象(
20.如图a所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者A观测到钟的面积为S，另一观察者B以0.8c(c为光速)平行y轴正方向运动，观察到钟的面积为S′，则S ▲ S′(选填“大于”、“等于，，或‘‘小于’’)．时钟与观察者有不同相对速度的情况下，时钟的频率也是不同的，它们之间的关系如图b所示．A观察者观察到时钟的周期是2.0s，则B观察者观察到时钟的周期约为 ▲ s．
21.一列简谐波沿x轴传播，已知x轴上x1=0m和x2=lm两处质点的振动图像分别如图a、b所示．若波长
正确答案
解析
A、由图可知，α＜β，所以随着a、b入射角度的逐渐增加，折射角均增大，b光的折射角先达到90°，即b光先发生全反射，故A错误；
B、由于α＜β，由折射定律知，折射率na小于nb，故B正确；
C、由
D、当a、b入射角为0°时，光线不发生偏折进入空气中，故D错误．
考查方向
光的折射定律
解题思路
两光束从水射入空气中，入射角相等，折射角α＜β，根据折射定律分析折射率的大小，根据
易错点
理解折射率与光在介质中的速度、频率、波长、临界角等量之间的关系是解题的关键.
正确答案
解析
观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，根据爱因斯坦的相对论尺缩效应可知，B观察到的钟沿y轴方向的直径将减小，而沿z轴方向的直径不变，钟的面积将与静止的观察者看到的面积要小，即S大于S′．
由图b可以对应看出，当时钟和观察者的相对速度达到0.8C（C为光速）时，时钟的频率是0.3Hz，所以时钟的周期大约为
考查方向
时间间隔的相对性; 长度的相对性
解题思路
钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了.
尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．观察者B以0.8倍光速平行y轴正方向运动，根据爱因斯坦的相对论可知，B观察到的钟沿y轴方向的直径减小
易错点
理解相对论的尺缩效应，即观察者B观察到的时钟表面是椭圆，即沿着运动方向的直径减小了 .
正确答案
解析
当简谐波沿x轴正方向传播时，由图可知，t=0时刻，x1=0处质点位于波峰，x2=1m处质点通过平衡位置向下，结合波形得到：
得到波长为：
当简谐波沿x轴负方向传播时，结合波形得到：
得到波长为：
考查方向
波长、频率和波速的关系
解题思路
简谐波分别沿x轴正方向传播或负方向传播时，根据x1=0和x2=1m两处质点的振动图象，分析同一时刻两个质点的状态，结合波形，得到两质点间的距离与波长关系的通项，再根据波的波长大于1m，确定波长.
易错点
本题关键是由两个质点的振动状态，运用数学知识找出物理量的通项，再求解特殊值.
下列说法正确的是（选对一个得3分，选对两个得4分，选对3个得6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）（ ）
Ａ．伽利略发现了单摆的等时性，并通过实验确定了单摆做简谐运动的周期公式
Ｂ．单摆的回复力是重力沿摆球运动轨迹切线方向的分力
Ｃ．麦克斯韦预言了电磁波的存在并通过实验进行了验证
Ｄ．根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短
Ｅ．为了司机在夜间安全行驶，汽车前窗玻璃通常采用偏振玻璃
（2）如图所示，用折射率 的玻璃做成内径为 、外径为 的半球形空心球壳，一束平行光射向此半球的外表面，与中心对称轴 平行，试求：
①入射角 满足什么条件的光线可以射出内球面（不考虑多次反射）；
②如果要使球壳内表面没有光线射出，在球壳左边至少用多大的遮光板，如何放置才行？
正确答案
见解析
解析
（1）BDE
（2）解①设光线
刚好发生全反射，则
在
即
则
又 
得 
当射向外球面的入射光线的入射角 
②由图中可知，
即至少用一个半径为R的遮光板，圆心过
知识点
（1）按照现代的粒子理论，可以将粒子分为三大类：媒介子、轻子和强子，质子和中子属于强子。强子是由更基本的粒子——夸克组成。根据夸克理论，夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇夸克、璨夸克、底夸克和顶夸克。它们的带电量分别为±
A，上夸克的电荷量为＋
B，下夸克的电荷量为－
C，上夸克的电荷量为－
D，下夸克的电荷量为＋
E，上夸克的电荷量为＋
（2）如图所示，两块厚度相同的木块A、B，紧靠着放在光滑的水平面上静止不动，其质量分别为mA=2kg、mB=1kg，它们的下表面光滑，上表面粗糙。另有质量为mC=1kg的铁块C（长度不计）以v0=10m/s的速度从木块A的上表面左端开始运动。由于摩擦，铁块C最终停在木块B上，此时木块B和铁块C的共同速度为v=3m/s。设铁块C与木块A、B上表面之间的动摩擦因数均为μ=0.5。重力加速度g=10m/s2。则：①铁块C离开木块A时的速度为多少？②木块A 的最终速度为多少？③木块A的长度为多少？④铁块C在木块B上相对B滑行的距离为多少？
正确答案
答案：
（1）CDE
解析
铁块C在木块A上滑动的过程：设A的长度为LA，C离开A时，A的速度为v1，C的速度为v2，
对C和A、B组成的系统，有：
mCv0=(mA+mB)v1+mC v2 （1分）
μmCgLA=
铁块C在木块B上滑动的过程：设C在B上相对B滑动的距离为LB，
对B和C组成的系统，有：
mBv1+mCv2=( mB+ mC)v （1分）
μmCgLB=
联立以上求解得：v1=2m/s；v2=4m/s；LA=7.2m；LB=0.2m（4分）
知识点
1.下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解析已在路上飞奔，马上就到！
知识点
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