2020年高考物理备考冲刺之易错点点睛系列 专题14 光的波动性 量子论初步光的干涉（教师版） 26页

‎2020年高考物理备考冲刺之易错点点睛系列 专题14 光的波动性 量子论初步光的干涉（教师版） ‎ ‎【高考预测】‎ ‎1、了解光电效应现象，知道光电效应的实质和发生的条件及应用。‎ ‎2、了解光电效应的基本规律和光子说，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，能对宏观事实进行解释和计算。‎ ‎3、了解光的波粒二象性，能区分光的波动性与粒子性和宏观概念中的波和粒子。‎ 本章考查的重点是双缝干涉、光的衍射、光电效应。在现在大综合的考试中本章知识更显得重要，因为它与现代科学技术有着紧密的联系，能与其它学科形成横向联系。应是出题的热点。‎ ‎【知识导学】‎ 一、光的波动性 ‎1、光的干涉 ‎（1）双缝干涉实验 ‎①装置：如图包括光源、单缝、双缝和屏 双缝的作用是将一束光分为两束 ‎②现象：‎ ‎③产生明暗条纹的条件：‎ 如图两列完全相同的光波, 射到屏上一点时,到两缝的路程差等于波长的整数倍(即半波长的偶数倍),则该点产生明条纹;‎ 到两缝的路程差等于半波长的奇数倍, 则该点产生暗条纹。‎ 即= ‎ ‎④ 光的干涉现象说明了光具有波动性。‎ 由于红光入射双缝时，条纹间距较宽，所以红光波长较长，频率较小 紫光入射双缝时，条纹间距较窄，所以紫光波长较短，频率较大 ‎⑤ 光的传播速度，折射率与光的波长，频率的关系。‎ a）v与n的关系：v=‎ b）v,和f的关系：v=‎ ‎（3）薄膜干涉 ‎①现象：‎ 单色光照射薄膜，出现明暗相等距条纹 白色光照射薄膜，出现彩色条纹 实例：动膜、肥皂泡出现五颜六色 ‎②发生干涉的原因：是由于前表面的反射光线和反表面的反射光线叠加而成 ‎③应用：a) 利用空气膜的干涉，检验工作是否平整（图2）‎ ‎ （图1） （图2）‎ 若工作平整则出现等间距明暗相同条纹 若工作某一点凹陷则在该点条纹将发生弯曲 若工作某一点有凸起，则在该点条纹将变为 b) 增透膜 ‎2、光的衍射 ‎（1）现象：‎ ‎①单缝衍射 a) 单色光入射单缝时，出现明暗相同不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮两边亮 条纹较窄、较暗 b) 白光入射单缝时，出现彩色条纹 ‎② 园孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹 ‎③ 泊松亮斑 光入射圆屏时，在园屏后的影区内有一亮斑 ‎（2）光发生衍射的条件 障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多，甚至此光波波长还小时，出现明显的衍射现象 ‎3、光的电磁说 ‎（1）麦克斯伟计算出电磁波传播速度与光速相同，说明光具有电磁本质 ‎（2）电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 ‎ n射线 组成频率波 ‎ 增大 减小 产生机理 在振荡电路中，自由电子作周期性运动产生 原子的外层电子受到激发产生的 原子的内层电子受到激发后产生的 原子核受到激发后产生的 ‎（3）光谱 ‎①观察光谱的仪器，分光镜 ②光谱的分类，产生和特征 ‎ 产生 特征 连续光谱 发射光谱 由炽热的固体、液体和高压气体发光产生的 由连续分布的，一切波长的光组成 明线光谱 由稀薄气体发光产生的 由不连续的一些亮线组成 吸收光谱 高温物体发出的白光，通过物质后某些波长的光被吸收而产生的 在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成的光谱 ‎③ 光谱分析：‎ 一种元素，在高温下发出一些特点波长的光，在低温下，也吸收这些波长的光，所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线，用来进行光谱分析。‎ 二、光的核子性 ‎1、光电效应 ‎（1）光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电 效应。‎ ‎①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。‎ ‎②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。‎ ‎③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。‎ ‎④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。‎ ‎2、波动说在光电效应上遇到的困难 波动说认为：光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。所以波动说对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难 ‎3、光子说 ‎（1）量子论：1900年德国物理学家普郎克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E=hv ‎（2）光子论：1905年受因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。‎ 即：E=hv 其中h为普郎克恒量 h=6.63×10－34JS ‎4、光子论对光电效应的解释 金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。‎ 三、波粒二象性 ‎1、光的干涉和衍射现象，说明光具有波动性，光电效应，说明光具有粒子性，所以光具有波粒二象性。‎ ‎2、个别粒子显示出粒子性，大量光子显示出波动性，频率越低波动性越显著，频率越高粒子性越显著 ‎3、光的波动性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同 ‎（1）光波是几率波，明条纹是光子到达几率较大，暗条纹是光子达几率较小，这与经典波的振动叠加原理有所不同 ‎（2）光的粒了性是指光的能量不连续性，能量是一份一份的光子，没有一定的形状，也不占有一定空间，这与经典粒子概念有所不同 ‎【错解分析】对教材上单色光通过双缝产生的干涉图样，红光和紫光通过同一双缝产生的干涉条纹没有仔细分析和深刻理解，物理光学这部分内容要认真看书．或对相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离公式记忆不牢．‎ ‎【正确解答】A 由教材上千涉图样可知，相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离是相等的，屏与双缝之间距离越小，条纹间的距离就越小．单色光条纹间间距随波长增大而增大，由于红光比蓝光波长长，所以，红光的条纹间距比蓝光大．‎ 或根据公式判断，其中d表示双缝间距离，乙表示缝到屏的距离，入表示光的波长，通过分析确定，选项A正确．‎ ‎2．在双缝干涉试验中，双缝到光屏上P点的距离之差Δx=0．6μm.若分别用频率v1=5． 0×1014Hz为v2=7．5×1014Hz和的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况为 ( )‎ A.用频率为v1的单色光照射时，出现亮条纹 B．用频率为v2，的单色光照射时，出现亮条纹 C.用频率为v1，的单色光照射时，出现暗条纹 D．用频率为v2的单色光照射时，出现暗条纹 ‎【错误答案】 BC ‎【错解分析】对出现亮条纹和暗条纹的条件不清楚．‎ ‎【正确解答】AD 相干光源的两列光波到达某点的路程差等于波长的整数倍时，该处光相互加强，出现亮条纹；当到达某点路程差等于半波长的奇数倍时，该处光相互减弱，出现暗条纹．故双缝干涉的中央条纹为亮条纹．根据c=λγ，求出两种单色光的波长分别为：‎ 故用频率为v1的光照射双缝时，P点出现亮条纹；用频率为v2的光照射双缝时，P点出现暗条纹，故选项AD正确．‎ ‎3．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示此红外线在膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为 ( )‎ ‎【错误答案】 C或A ‎【错解分析】一是没能从题目设置的新情境中抽出物理模型出来，其实是考查对“增透膜”的理解能力和知识的迁移能力．‎ ‎【正确解答】B 红外线最显著特点之一就是热效.应，当光照射物体时，一般都伴随着大量的红外线而致热．在灯泡后面放置的反射镜玻璃表面上镀一层如氟化镁(相当于增透膜)，这种膜要消除不镀膜时从玻璃表面反射回来的红外线，也就是要使从镀膜前后表面反射的两列红外线光波相互抵消，使反射的红外线强度减弱，达到冷光效果；，从前后表面反射回来的光波路程差等于镀膜厚度的两倍，即 ‎2d=(2n+1)(n=0、1、2…)，d为薄膜的厚度．当n=0时，d取最小值，即dmin=‎ 故选项B叶正确．‎ ‎ C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫 ‎【错误答案】A ‎【错解分析】之所以错选A项，根本原因是不清楚波长对同一单缝形成的衍射图样有何影响．‎ ‎【正确解答】B 由干涉图样与衍射图样的特征可知第一组和第三组是干涉图样，第二组和第四组是衍射图样，分析题目的四个选项其实已经告诉我们了．红光比蓝光波长长，故第一组是红光，第三组是蓝光．由光发生明显衍射现象的条件可知，对同一单缝，波长越长，衍射越明显，故第四组衍射要明显些，是波长较长的黄光的衍射图样．故选项B正确．‎ 专家会诊 光的干涉现象和衍射现象是光具有波动性的试验证明．要通过观察试验现象，掌握干涉、衍射现象的一些特点和发生干涉、衍射现象的条件，及干涉、衍射现象的一些应用 易错点2 光电效应 ‎1．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2．21eV，用波长为2．5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3．0×108 m/s，元电荷 为1．6×10—19C，普朗克常量为6．63×10-34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能 应分别是 ( )‎ A．5．3 ×1014HZ，2．2J B．5．3 ×1014 Hz,4．4×10-19J C．3．3 ×1033 Hz，2．2J D．3．3 ×1033 Hz，4．4 ×10-19 J ‎【错误答案】 D ‎【错解分析】错选D项的原因是把eV与J两单位混淆，‎ ‎【正确解答】B 钾的极限频率为v0，逸出功为W，则，光电子的最大初动能为Ekm，由光电效应方程Ekm=hv-W，代入数据得Ekm=4．4×10-19J，故选项B正确．‎ ‎2．下表给出了一些金属材料的逸出功．‎ ‎ 材料 ‎ 铯 ‎ 钙 ‎ 镁 ‎ 铍 ‎ 钛 逸出功(10-19J)‎ ‎3．0‎ ‎4．3‎ ‎5．9‎ ‎6．2‎ ‎6．6‎ 现用波长为400am的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种? (普朗克常量h=6．6×10-34J·s，光速c=3．00×108 m/s) ( )‎ A．2种 B．3种， C．4种 D．5种 ‎【错误答案】 B或C或D ‎【错解分析】一可能是对逸出功的物理意义不清楚，二可能是计算错了．‎ ‎ A.当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 D.某单色光照射一金属时不能发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应 ‎【错误答案】BC ‎【错解分析】错选B选项是对光电效应方程理解不透：错选C选项是没有用光量子的理论，而是用经典的电磁理论来理解光电效应现象．‎ ‎【正确解答】AD极限频率是刚好发生光电效应的入射光的频率，故入射光的频率低于极限频率时，是不能发生光电效应，选项A正确．由光电效应方程Ekm=kv-W可知光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大，但不成正比，与入射光的强度无关，故选项BC错误．某单色光照射一金属时不能发生光电效应，改用波长较短的光，由c=λv可知，波长变短，频率增加，故可能超过极限频率，也就是可能发生光电效应，选项D正确．‎ ‎4．入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么以下说法正确的是 ( )‎ A.从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 B．逸出的光电子的最大初动能减小 C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D.有可能不再产生光电效应 ‎【错误答案】ABD ‎【错解分析】错选ABD三选项的原因只有一个，仍然是没有用光量子的理论，而是用经典的电磁理论来理解 ‎ 【正确解答】C由光电效应规律可知：只要入射光的频率大于或等于被照射金属的极限频率，产生光电效应的时间就不会有变化，也就是电子吸收光予的时间一定，且是瞬时的．同一光电效应中，频率不变，光电子飞出的最大初动能不变，故选项B错误，入射光的强度减弱，而频率不变，则单位时间内吸收光子的电子数减少，相应地从金属表面选出的光电子数也减少，故只有选项C正确．‎ 专家会诊解决这类问题关键是要从受因斯坦光量子说理解光电效应的四条规律：存在极限频率；光电子的最大初动能只与久射光频率有关；瞬时性；在入射光频率一定条件下，逸出的光电子数与入射光的’强度成正比，并能用这四条规律判断有关的现象．‎ 易错点3 玻尔模型、能级、原子发光 ‎1．如图14—2所示为氢原子的能级图，用光子能量为13．eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长有多少 种 ( )‎ A．15‎ B．10‎ C．4‎ D．1‎ ‎【错误答案】A或C或D ‎【错解分析】一是对原子吸收光子的特点没掌握，二是没区别“一群”氢原子和“一个”氢原子．‎ ‎【正确解答】B 光子能量为13．07eV刚好是n =1、n=5两能级差值，原子吸收光子的特点是只有当光子的能量刚好等于某两个能级的差值才吸收，多了少了都不吸收，故本题处于基态的氢原子只能从n=1能级跃迁到n=5能级，不能跃迁到n=4或n=3或n=2能级．如果光予的能量大于氢原予基态的能量的绝对值，则氢原子被电离成氢离子，这种情况下光子的能量不管比氢原子基态的能量的绝对值大多少，都吸收，这种特殊情况要特别注意．既然是一群处于n=5能级的氢原子，则它向较低能级跃迁时各种可能性都可以实现，由于氢原子任意两个能级级差值都不相等，故一共发射种不同波长或频率的光，故选项B正确．‎ ‎2．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发氢原子都回到到基态，则此过程中发出的光子总数是多少?假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 ( )‎ A．2200 B．2000‎ C．1200 D．2400‎ ‎【错误答案】B或C或D ‎400个氢原子向n=2、n=1能级跃迁原子数分别为400=200个，则辐射的光子数为200×2= 400个，而处于n=2的原子总数为400+200=600个，向基态跃迁则辐射光子数为600个．因此在此过程中发出的光子总数为1200+400+600=2200个，故选项A正确．‎ ‎3．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=l能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为En=，式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数．上述俄歇电子的动能是 ( )‎ ‎【错误答案】D ‎【错解分析】‎ 本题属于一道信息题，虽然题目告诉的是铬原子的能级公式，但我们学过了氢原予跃迁，处理方法其实是一样的，本质上是考查能的转化和守恒定律的．错选D选项的根本原因是铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级，将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，处于n=4能级上的电子电离时要损失一部分能量，损失的能量等于n=∞和n=4能级的差值，即等于n=4能级的绝对值．‎ ‎1．验钞机发出的光“能使钞票上的荧光物质发光；家用电器上的遥控器发出的“光”用来控制电视机、空调器，对于它们发出的“光”，下列判断正确的是 ( )‎ A.验钞机发出的“光”是红外线 B．遥控器发生的“光”是红外线 C．红外线是由原子的内层电子受到激发后产生的 D．红外线是由原子的外层电子受到激发后产生的 ‎【错误答案】AC ‎【错解分析】选错的主要原因对红外线、紫外线、x射线的显著特点没记住，电磁波谱的顺序以及产生机制要通过看书记住．‎ 的传播速度变大，光的波长增大．故AB选项正确．‎ ‎【典型习题导练】‎ 一、选择题 ‎1．下面是四种与光有关的事实：‎ ‎①用光导纤维传播信号；　②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度；　③一束白光通过三棱镜形成彩色光带；　④水面上的油膜呈现彩色．‎ 其中，与光的干涉有关的是 (　　)‎ A．①④　　　B．②④　　　C．①③　　　D．②③‎ ‎【答案】　B ‎2．下列有关光现象的说法中正确的是 (　　)‎ A．在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是光的色散现象 B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽 C．光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大 D．光的偏振现象说明光是一种纵波 ‎【解析】　在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是光的薄膜干涉现象，选项A错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，波长增大，根据Δx＝可知，条纹间距变宽，选项B正确；光导纤维是利用光的全反射传递光信号的，所以其内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C正确；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误．‎ ‎【答案】　BC ‎3．如图所示为竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行白光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是 (　　)‎ A．在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液膜左右两个表面反射的两列光波叠加产生的 B．观察到的干涉条纹可能是水平的，也可能是竖直的 C．在左侧也能观察到类似的条纹 D．观察到的条纹可能是黑白的，也可能是彩色的 ‎【答案】　AC ‎4．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是 (　　)‎ A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象 D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 ‎【解析】　本题考查反映光的波动性特征的光学现象及其在科学技术、生产和生活中的应用；意在考查考生对基本知识的识记和应用．A项是利用薄膜干涉的原理，错误；B项，用三棱镜观察白光看到的彩色图样，是由于三棱镜对不同频率的光折射率不同而形成的色散现象，错误；C项，在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，错误；D项，光学镜头上的增透膜是利用了薄膜干涉的原理，正确．‎ ‎【答案】　D ‎5．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分别为a、b两束，则 (　　)‎ A．在水中a光的速度比b光的小 B．a、b两束光相比较，a光的波动性较强 C．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光先消失 D．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距小于b光干涉条纹间距 ‎【解析】　a光的折射角小于b光，说明a光在水中的折射率小于b光，根据n＝c/v，在水中a光的速率比b光的大，选项A错误；根据折射率小，则光的频率相应小，a、b两束光相比较，a光的频率较小，波长较长，波动性较强，选项B正确；若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b光折射角先达到90°，b光先消失，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与波长成正比，a光的波长较长，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光干涉条纹间距大于b光干涉条纹间距，选项D错误．‎ ‎【答案】　BC ‎6．光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是(　　)‎ A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化 B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光 C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰 D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹 B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹 C．双缝间距离越小，对应条纹间距越大 D．照射双缝的单色光波长越小，对应条纹间距越大 ‎【解析】　单缝衍射产生的条纹是中央明纹最宽，两侧分布着明、暗相间的条纹，且宽度比中央明纹窄，而双缝干涉条纹是等间距的分布在中央明纹两侧且各条纹宽度相等．由公式Δx＝λ知d越小时，Δx越大；λ越小时，d越小．‎ ‎【答案】　C ‎8．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，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v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔Δt，双缝到屏之间距离l以及相邻两条亮纹间距离Δx，若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是 (　　)‎ A．v＝ B．v＝ C．v＝ D．v＝ ‎【解析】　依题意，双缝间距d＝v·Δt，因为双缝干涉实验中，相邻两条亮纹间距满足：Δx＝λ，即Δx＝λ，所以v＝，B正确．‎ C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定 D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹 ‎【解析】　光经过两容器时，由于折射率不同，光速不同，会形成“等效路程差”，到达正中央的路程差是波长整数倍，也可能是半波长奇数倍，正中央可能是亮条纹，也可能是暗条纹．如果正中央出现亮条纹，容器B中可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，因此A错误．如果正中央出现暗条纹，必有路程差，容器B中必含有瓦斯，因此B正确．如果屏上干涉条纹不停移动说明路程差在不停变化，B中的气体瓦斯含量不稳定，C正确．无论单色光照射单缝还是白光照射单缝，都会出现干涉条纹．正确答案为B、C.‎ ‎【答案】　BC ‎10．下列有关光现象的说法正确的是(　　)‎ A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 B．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射 C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射 D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 电势能减少，又因氢原子放出光子，所以原子的总能量减少，故A错，α射线的电离能力在α、β、γ三种射线中是最强的，所以B错．据爱因斯坦质能方程可知，原子核反应过程中的质量亏损现象并不违背能量守恒定律，故C错．放射性元素的半衰期不因其物理、化学状态的变化而变化，故D正确．‎ ‎【答案】D ‎12．人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是 (　　)‎ A．2.3×10－18W B．3.8×10－19W C．7.0×10－48W D．1.2×10－48W ‎【解析】　本题考查光子的能量．每秒有6个绿光光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到的最小功率为 P＝＝W≈2.3×10－18W.‎ ‎【答案】　A ‎13．有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度为v0与它发生碰撞．已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后此原子向低能级跃迁，并放出光子．若氢原子碰撞后放出一个光子，已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)．则速度v0至少为 (　　)‎ A.　　B.　　C.　　D. ‎【解析】由动量守恒定律有mv0＝2mv，碰撞过程损失的动能为ΔE＝mv－·2mv2，由能级跃迁知识有ΔE至少为由n＝2的能级跃迁至基态时的能量变化，则ΔE＝E2－E1＝－E1，联立解得v0＝，故C正确．‎ ‎【答案】　C ‎14．如图所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级．用以下能量的光子照射基态的氢原子时，能使氢原子跃迁到激发态的是(　　)‎ A．1.51eV　　　　 B．3.4eV C．10.2eV D．10.3eV ‎【解析】　由于10.2eV的能量刚好是氢原子中1、2能级的能量差，所以用10.2eV的光子照射基态的氢原子能使氢原子跃迁到激发态．故C正确．‎ ‎【答案】　C ‎15．真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为λ1和λ2)制成，板面积为S，间距为d.现用波长为λ(λ1<λ<λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于 (　　)‎ A.() B.()‎ C.() D.()‎ ‎【解析】　当电容器极板所带为最终电荷量时，两板间电压为截止电压，即此时最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为0.则有：hν－hν2＝eU，‎ 又ν＝，C＝，U＝，‎ 解得Q＝(－)＝··()，‎ 由于为常数，故D项正确．‎ ‎【答案】D ‎16．如图所示，只含两种单色光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱体后，被分成OA和OB两束，沿图示方向射出．若用光束OA照射某金属，能使该金属产生光电效应现象，并测得光电子的最大初动能Ek.如果改用光束OB照射同一金属，则下列 ‎ D．能产生光电效应现象，并且光电子的最大初动能大于Ek ‎【解析】当复色光束PO沿半径方向射到界面时，OA发生折射进入空气，而OB在界面处发生反射，说明玻璃对光线OB的折射率大于对光线OA的折射率，所以光线OB的频率大于光线OA的频率，因为Ek＝hν－W，所以当OA照射金属发生光电效应时，光线OB一定能发生光电效应，且光电子最大初动能大于光线OA照射时的最大初动能．‎ ‎【答案】D 二、论述、计算题(解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)‎ ‎17．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25mm，在距离双缝1.2m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5mm，试求所用单色光的波长．‎ ‎【解析】　已知Δx＝＝×10－3m，l＝1.20m.‎ d＝0.25×10－3m，根据公式Δx＝λ，得 波长λ＝Δx＝m ‎≈3.906×10－7m.‎ ‎【答案】　3.906×10－7m ‎18．一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真 正单一的．激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)．如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，当甲、乙两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δtm与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．‎ 已知某红宝石激光器发出的激光频率ν＝4.32×1014Hz，它的频率宽度Δν＝8.0×109Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n＝的液膜表面，入射时与液膜表面成45°角，如下图所示．‎ ‎【解析】　(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有：n＝，即sinr＝＝ 所以r＝30°.‎ 光在薄膜中的传播速度v＝c/n≈2.12×108m/s.‎ ‎(2)乙光在薄膜中经历的路程s＝2d/cosr 乙光通过薄膜所用时间Δt＝s/v＝2d/vcosr 当Δt取最大值Δtm时，对应的薄膜厚度最大，‎ 又因Δtm·Δν≈1，所以≈.‎ 解得：dm≈1.15×10－2m ‎【答案】　(1)折射角为30°，速度大小为2.12×108m/s ‎(2)1.15×10－2m ‎19．(1)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线的波长λ(电子质量me＝9.11×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s,1eV＝1.60×10－19J)．‎ ‎(2)风力发电是一种环保的电能获取方式．设计每台风力发电机的功率为40kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是1.29kg/m3，当地水平风速约为10m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？‎ ‎【解析】　本题考查的知识点比较浅，但知识的跨度大，涉及了力学、近代物理等多方面知识，把近代物理与力学、电学结合考查是高考的热点，也是中学物理教学的薄弱环节．‎ ‎【答案】　(1)爱因斯坦于1905年提出的光子说成功解释了光电效应现象 mev2＝hν－W　λ＝　λ＝0.2μm ‎(2)＝mv2＝ρSvt×v2，即＝ρSv3　S＝πR2　R＝9.94m.‎ ‎20．图所示为伦琴射线管的示意图，K为阴极钨丝，发射的电子的初速度为零，A为对阴极(阳极)，当AK之间加直流电压U＝30kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出伦【解析】　(1)mv2＝eU ‎∴v＝＝m/s ‎≈1.0×108m/s ‎(2)∵mv2＝eU，hν＝h ‎∴λ＝＝m≈4.1×1011m ‎(3)光子数最多与电子数相等，‎ ‎∴n＝＝·λ＝·＝＝个＝6.25×1016个