2012届高三物理第一轮复习 实验课堂练习 新人教版

人教版新课标2012届高考物理一轮复习第二章相互作用力与物体平衡第1课时力、重力与弹力一、选择题1.如图1所示，一重为8 N的球固定在AB杆的上端，今用测力计水平拉球，使杆发生弯曲，此时测力计的示数为6 N，则AB杆对球作用力的大小为()图1A．6 N B．8 NC．10 N D．12 N2．物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F 垂直于斜面向上，B中F平行于斜面向上，C中F竖直向上，D中F竖直向下．施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力不变的是()3．(2009·广东)某缓冲装置可抽象成如图2所示的简单模型．图中k1、k2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧．下列表述正确的是()图2A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能不改变4．如图3所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以L1、L2、L3、L4依次表示四个弹簧的伸长量，则有()图3A．L2>L1B．L4>L3C．L1>L3D．L2＝L45．如图4中a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于平衡状态，则()图4A．有可能N处于拉伸状态，M也处于拉伸状态B．有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C．有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D．有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态6．下列说法正确的是()A．力是物体对物体的作用B．只有直接接触的物体间才有力的作用C．用脚踢出去的足球，在向前飞行的过程中，始终受到向前的力来维持它向前运动D．甲用力把乙推倒，说明甲对乙的作用力在先，乙对甲的作用力在后7．如图5所示，一个被吊着的均匀球壳，其内部注满了水，在球的底部有一带阀门的细出水口．在打开阀门让水慢慢流出的过程中，球壳与其中水的共同重心将会()图5A．一直下降B．一直不变C．先下降后上升D．先上升后下降8.如图6所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计，物重G＝1 N，则弹簧测力计A和B的示数分别为()图6A．1 N,0 B．0,1 NC．2 N,1 N D．1 N,1 N9.如图7所示，A、B两物体的重力分别是G A＝3 N、G B＝4 N，A用悬绳挂在天花板上，B放在水平地面上，A、B间的轻弹簧上的弹力F＝2 N，则绳中张力F1和B对地面的压力F2的可能值分别为()图7①7 N和10 N②5 N和2 N③1 N和6 N④2 N和5 NA．①②B．②④C．②③D．①③二、非选择题10．如图8所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的重物，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A，用力F拉绳，开始时∠BCA＞90°.现使∠BCA缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC.此过程中，杆BC所受的弹力如何变化？图811．如图9所示，一个重为G的小环套在竖直放置的半径为R的光滑大圆环上，一个劲度系数为k，原长为L(L<2R)的轻弹簧，一端固定在大圆环顶点A，另一端与小环相连，小环在大圆环上可无摩擦滑动，环静止于B点，则弹簧与竖直方向的夹角θ为多少？图9答案1．C2．A 3．B4．D5．D6．A7．C8．D9．C 10．不变11．θ＝arccos kL2(kR－G)。

2012届高考一轮物理复习（人教版）课时训练第五章机械能守恒定律第4讲实验五探究动能定理1．如图5－4－7所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．图5－4－7除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有() A．交流电源B．天平C．秒表D．刻度尺答案：AD2．在“探究动能定理”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板上的小车，由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器．关于这一实验，下列说法中正确的是() A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力B．重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算解析：在本题的实验中，由于小车在运动中受到阻力(摩擦力和纸带的阻力)，所以要使长木板适当倾斜，以平衡小车运动过程中受到的阻力，重复实验时，为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比，所以用到橡皮筋的条数虽然不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同，利用纸带上的点计算小车的速度时，由于要计算的是小车脱离橡皮筋后匀速运动的速度，所以应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算，故A，B，D选项是正确的．答案：ABD3．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图5－4－8所示，实验主要过程如下：图5－4－8(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3…；(3)作出W－v草图；(4)分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系．以下关于该实验的说法中正确的是________．A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、….所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、….B．小车运动中会受到阻力，用补偿的方法，可以使木板适当倾斜．C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小．D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算解析：由于选用同样的橡皮筋，并且每次实验中橡皮筋拉伸的长度相同，因此每条橡皮筋对小车做的功都相同，故A正确；小车在运动中受到的阻力，采取平衡摩擦力的方法补偿，让木板固定在有打点计时器的一端适当抬高，使重力的下滑分力与摩擦力平衡，故B正确；纸带上的点两端密、中间疏，说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速，后在阻力作用下减速，故C正确；由于橡皮筋松弛后，小车做匀速运动，此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度，故求速度应用匀速的那一段的数据，而不应该使用从第一点到最后一点的数据来计算，故D项错，A、B、C正确．答案：ABC4．用图5－4－9甲所示的装置进行探究动能定理的实验，实验时测得小车的质量为m，木板的倾角为θ.实验过程中，选出一条比较清晰的纸带，用直尺测得各点与A点间的距离如图5－4－9乙所示．已知打点计时器打点的周期为T，重力加速度为g，小车与斜面间摩擦可忽略不计．图5－4－9若取BD 段研究小车的动能变化，求动能的变化正确的表达式是 ( )A ．mg (d 3－d 1)sin θB ．mg (d 3－d 1)C.12m ⎝⎛⎭⎫d 4－d 22T 2 D ．md 4(d 4－2d 2)/8T 2 答案：D5.探究能力是进行物理学研究的重要能力之一．物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能，转动动能的大小与物体转动的角速度有关．为了研究某一砂轮的转动动能E k 与角速度ω的关系，某同学采用了下述实验方法进行探索：如图5－4－10所示，先让砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，由于克服转轴间 图5－4－10 摩擦力做功，砂轮最后停下，测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n ，通过分析实验数据， 得出结论．经实验测得的几组ω和n 如下表所示：另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm ，转轴间的摩擦力为10πN. (1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能，并填入上表中．(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能E k 与角速度ω的关系式为________________． 解析：(1)从脱离动力到最后停止转动，由动能定理得－F f ·n ·πD ＝0－E k0，即E k0＝nF f πD ＝0.1n 将n 的不同数值代入可得到相应的转动动能如下表：答案：(1)(2)E k ＝2ω26．某实验小组采用如图5－4－11所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码．实 验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．打点计时器工作频率为50 Hz.图5－4－11(1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码； ②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸 带上打下一列点，________；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．(2)图5－4－12是钩码质量为0.03 kg ，砝码质量为0.02 kg 时得到的一条纸带，在纸带上 选择起始点O 及A 、B 、C 、D 和E 五个计数点，可获得各计数点到O 的距离x 及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．图5－4－12图5－4－13(3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，________做正功，________ 做负功．(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv2＝v2－v20)．根据图线5－4－13可获得的结论是______________________________________________________________．要验证“动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和________．答案：(1)②接通打点计时器电源，释放小车，关闭打点计时器电源(2)5.05～5.100.48～0.50(3)重力(钩码的重力)摩擦力(阻力)(4)Δv2∝x(速度平方的变化与位移成正比)小车的质量。

课时规范练19 动量和动量定理一、基础对点练1.(动量的变化、冲量)右图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图,运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ,运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ,忽略空气阻力,则运动员( )A.过程Ⅰ的动量改变量等于零B.过程Ⅱ的动量改变量等于零C.过程Ⅰ的动量改变量等于重力的冲量D.过程Ⅱ的动量改变量等于重力的冲量2.(动量定理)(广西钦州综测)“飞针穿玻璃”是一项高难度的绝技表演,曾引起质疑。

为了研究该问题,以下测量能够得出飞针在穿越玻璃的过程中,对玻璃平均冲击力大小的是( )A.测出玻璃厚度和飞针穿越玻璃前后的速度B.测出玻璃厚度和飞针穿越玻璃所用的时间C.测出飞针质量、玻璃厚度和飞针穿越玻璃所用的时间D.测出飞针质量、飞针穿越玻璃所用时间和穿越玻璃前后的速度3.(多选)(动量和冲量)(四川攀枝花高三一模)如图所示,将一质量为m的小球从O点以速度v水平抛出,过A点时速度大小为2v,重力加速度为g,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )A.小球过A点时动量大小为2mvB.小球过A点时重力做功的功率为2mgvC.从O点到A点的过程中重力做功为32mv2D.从O点到A点的过程中重力冲量大小为mv4.(动量定理)(江西崇义中学模拟)一质量为m的铁锤,以速度v,竖直打在木桩上,经过Δt时间后停止,则在打击时间内,铁锤对木桩的平均冲力的大小是( )A.mgΔtB.mvΔt C.mvΔt+mg D.mvΔt-mg5.(动量定理)(河北张家口第一中学月考)为估算雨水对伞面产生的平均撞击力,小明在大雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得10分钟内杯中水位上升了60 mm,当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s。

设雨滴撞击伞面后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1×103 kg/m3,伞面的面积约为0.8 m2,据此估算当时雨水对伞面的平均撞击力约为( )A.0.1 NB.1.0 NC.10 ND.15 N6.(多选)(功和功率、冲量)(广西桂林高三一模)一个质量为5 kg静止在水平地面上的物体,某时刻受到一个水平方向的恒力F作用,3秒末撤去恒力F,物体继续滑行一段时间停下,物体的运动图象如图所示。

山东省新人教版物理2012届高三复习课堂练习第二章第3节受力分析、共点力的平衡【例1】(2011·潍坊模拟)如图所示，小车M在恒力F作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断( )A.若地面光滑，则小车一定受三个力作用B.若地面粗糙，则小车可能受三个力作用C.若小车做匀速运动，则小车一定受四个力的作用D.若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用【答案】选C、D.【详解】先分析重力和已知力F，再分析弹力，由于F的竖直分力可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作用，则A错；F的竖直分力可能小于重力，则一定有地面对物体的弹力存在，若地面粗糙，小车受摩擦力作用，共四个力作用，B错；若小车做匀速运动，那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用，则C对；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车受重力和力F作用或受重力、力F、地面支持力作用，选项D正确.【例2】(2011·深圳模拟)如图所示,小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上,有一细线一端拴在小圆环A上,另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊着一个质量为m1的物块.如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计,绳子又不可伸长,若平衡时弦AB所对应的圆心角为α,则两物块的质量比m1∶m2应为( )【答案】选C.【详解】解法一：采取相似三角形法对小圆环A受力分析，如图所示，FT2与FN的合力与FT1平衡，由矢量三角形与几何三角形相似，可知得解法二：采用正交分解法建立如解法一中图所示的坐标系，可知：FT2=FN=m2g解得解法三：采用三力平衡的推论法FT2与FN的合力与FT1平衡，则FT2与FN所构成的平行四边形为菱形，有FT2=m2g,FT1=m1g解得【巩固练习】1.（2011.安徽高考·T14）一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。

选修3-4 第5讲一、选择题1．用单色光做双缝干涉实验，下述说法正确的是( )A ．相邻干涉条纹之间的距离相等B ．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍C ．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大D ．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 [答案] A[解析] 因为相邻两条亮线(或暗线)间的距离Δx ＝Ld λ，其中d 为两个缝间的距离，L 为缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻干涉条纹之间的距离相等．A 正确，B 错误，C 错误．因为λ红>λ蓝，所以Δx 红>Δx 蓝，故D 也错误．2．分别使红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻的条纹间的距离分别为Δx 1和Δx 2，则 ( ) A ．Δx 1<Δx 2 B ．Δx 1>Δx 2C ．若双缝间距d 减小，而其他条件保持不变，则Δx 1增大D ．若双缝间距d 减小，而其他条件保持不变，则Δx 1不变 [答案] BC[解析] 由公式Δx ＝ld λ，因为λ红>λ紫，故红光的条纹间距大于紫光的，B 正确；当双缝间距d 减小，其他条件不变时，条纹间距应增大，故C 正确．3．某同学做测定玻璃折射率的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sin θ1－sin θ2图象如图所示，下列判断正确的是 ( )A ．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B ．玻璃的折射率为0.67C ．玻璃的折射率为1.5D ．玻璃临界角的正弦值为0.67 [答案] ACD [解析]sin θ1sin θ2＝10.67＝1.5＝n ，所以选项C 对，B 错．又θ1>θ2，所以，光线从空气射入介质，A 对．由sin C ＝1n＝0.67，可知D 正确．4．在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h ，双缝距离为d ，双缝与屏距离为l ，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹 ( ) A ．h ＝1cm d ＝0.1mm l ＝1m B ．h ＝1cm d ＝0.1mm l ＝10m C ．h ＝1cm d ＝10mm l ＝1m D ．h ＝1mm d ＝0.1mm l ＝1m [答案] D[解析] 在双缝干涉实验中，要得到清晰的干涉条纹，由Δx ＝ld λ可知，必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小，双缝到屏的距离足够大，故正确选项为D.5．用单摆测定重力加速度时，某同学测得的数值大于当地重力加速度的真实值，引起这一误差的可能原因是 ( ) A ．摆球在水平面内做圆周运动 B ．测量摆长时，漏测摆球直径C ．测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表并数下“1”，直到第30次通过平衡位置时制动秒表，读出经历时间t ，得周期T ＝t /30，来进行计算D ．单摆的最大摆角远大于10° [答案] AC[解析] 摆球在水平面内做圆锥摆动时，周期T ＝2πl cos θg，说明摆球做圆锥摆动时，它的周期小于同样摆长的单摆的周期，代入公式g ＝4π2l /T 2，因为T 减小，g 增大，故A 正确．漏测摆球直径和摆角偏大时，都会使得g 的测量值偏小，故B 、D 不对．而C 的周期算错了，按C 中方法T ＝t /15，所以测量的周期偏小，也使g 值偏大，C 也正确． 二、非选择题6．在用单摆测定重力加速度的实验中，单摆的摆角φ应________，从摆球经过________开始计时，测出n 次全振动的时间为t ，用毫米刻度尺测出摆线长为L ，用游标卡尺测出摆球的直径为d .(1)用上述物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式为g ＝________. (2)实验中某同学发现他测出的重力加速度值总是偏大，其原因可能是 ( ) A ．实验室处在高山上，离海平面太高 B ．单摆所用的摆球太重C ．测出n 次全振动的时间为t ，误作为(n ＋1)次全振动的时间进行计算D ．以摆球直径和摆线之和作为摆长来计算[答案] 小于10° 平衡位置 (1)4π2(L ＋d2)n 2t 2(2)CD[解析] 根据单摆做简谐运动条件知φ<10°；因平衡位置易判断，且经平衡位置速度大，用时少，误差小． (1)根据T ＝2πl g又T ＝t n l ＝L ＋d 2得g ＝4π2(L ＋d 2)n 2t2(2)由(1)知g 偏大的原因可能是T 偏小，l 偏大．7．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d 的大小恰好是下图中游标卡尺的读数如图丁，双缝到毛玻璃屏间距离l 的大小也由下图中毫米刻度尺读出，如图丙．实验时先移动测量头如图甲上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条明条纹如图乙所示，并记下螺旋测微器的读数x 1如图戊所示，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x 7如图己所示，由以上测量数据求得该单色光的波长为________．[答案] 8.01×10－7m[解析] 根据条纹宽度公式Δx ＝l d λ可知：波长λ＝dl Δx .只要根据题目提供的数据就可求解，据图丁可直接读出d ＝0.25mm ，双缝到屏的距离由图丙读出l ＝749.0mm.条纹宽度可先读出7条条纹间距为(14.700－0.300)mm ，注意此为6个条纹宽度，即6Δx ＝14.400mm ，每条条纹宽度Δx ＝2.400mm.将以上数据代入得： λ＝d Δx l ＝0.25×2.400749.0mm ＝8.01×10－7m8．某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃柱的折射率时，先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的圆，圆心为O ，将玻璃圆柱平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃柱一侧竖直插两枚大头针P 1和P 2，在另一侧再先后插两个大头针P 3和P 4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P 3、P 4和P 2、P 1的像恰在一直线上，移去玻璃圆柱和大头针后，在白纸上得到图示，在上图中画出：(1)沿P 1、P 2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向． (2)光线在玻璃内的传播方向(3)在光线的入射点作法线，标出入射角i 和折射角r . (4)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)． [答案] (1)(2)(3)略 (4)n ＝sin isin r[解析] 根据实验过程可知连结P 3、P 4点画直线，即光线P 1P 2经圆形玻璃后的传播光线．连结圆心O 和入射点作直线即入射点处的法线．根据折射定律可写出n ＝sin i sin r.9．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示．双缝间的距离d ＝3mm.(1)若测定红光的波长，应选用______色的滤光片．实验时需要测定的物理量有：______和________．(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70m ，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm)观察到第1条亮纹的位置如图(a)所示，观察第5条亮纹的位置如图(b)所示．则可求出红光的波长λ＝________m ．(保留一位有效数字)[答案] (1)红 双缝到屏的距离L n 条亮(或暗)纹间距离a(2)7×10－7[解析] (1)测红光波长选红色滤光片，因为红色滤光片只能透过红光．(2)据Δx ＝Ld λ知，需测双缝到屏的距离L 和n 条亮(或暗)纹间距离a ，从而计算出条纹间距离Δx ，最后算出λ.10．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O 为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P 1、P 2、P 3和P 4是四个学生实验插针的结果(1)在这四个图中肯定把针插错了的是________．(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________，计算玻璃的折射率的公式是________．[答案] (1)A (2)D n ＝sin θ1sin θ2[解析] (1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行(除过圆心的光线)，A 错．(2)测量较准确的是图D ，因B 图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C 图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差．测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n ＝sin θ1sin θ2.11．单摆测定重力加速度的实验中(1)实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径d ＝________mm.(2)接着测量了摆线的长度为l 0，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F 随时间t 变化的图象如图乙所示，则重力加速度的表达式g ＝________(用题目中的物理量表示)．(3)某小组改变摆线长度l 0，测量了多组数据．在进行数据处理时，甲同学把摆线长l 0作为摆长，直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值；乙同学作出T 2－l 0图象后求出斜率，然后算出重力加速度．两同学处理数据的方法对结果的影响是：甲________，乙________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)． [答案] (1)14.15mm (2)π2(l 0＋12d )4t 20 (3)无影响 [解析] (1)从游标卡尺上读出摆球直径d ＝14.15mm (2)由F －t 图象，单摆周期T ＝4t 0，摆长l ＝l 0＋d2根据T ＝2πlg ，g ＝π2(l 0＋12d )4t 20(3)实验摆长为l 0＋12d ，故甲同学测量结果偏小，而乙同学处理数据的方法对测量结果无影响．12．(2009·江苏南京模拟)如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P 1、P 2、P 3、P 4四枚大头针时，P 3、P 4恰可挡住P 1、P 2所成的像，则该玻璃砖的折射率n ＝________.有一同学把大头针插在P 1′和P 2′位置时，沿着P 4、P 3的方向看不到大头针的像，其原因是________________________________________________________________________． [答案] 1.73 经过P 1′P 2′的光线在MN 处发生全反射． [解析] (1)由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角θ1＝60°， 折射角θ2＝30°.所以n ＝sin θ1sin θ2＝3＝1.73.(2)当光由玻璃射入空气时，若θ1≥C ，则发生全反射，而sin C ＝1n ＝33，当针插在P 1′P 2′时，入射角θ＝60°>C ，已发生全反射． 13．(2009·广东珠海模拟)如图所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的一次实验光路图，PQ 为玻璃砖入射面的法线，MN 、EF 均垂直于法线PQ 并分别交于N 和E 点，入射点为O ，取OM ＝OF ，用刻度尺量出MN 、EF 的长度，则折射率n ＝MN /EF .改变入射角θ1的大小，重复以上实验，可量出MN 、EF 的多组数据．现有两位同学各设计了一个记录数据表格，而且都已完成了计算．乙同学设计的表格是：上述两位同学处理数据的方法正确的是________(填“甲”或“乙”或“都正确”)． [答案] 乙[解析] 本题测的是折射率n ，应对每一次求得的折射率求平均值，而不是对长度或入射角、折射角的正 弦取平均值．14．某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中，先测得摆线长78.50cm ，摆球直径2.0cm.然后将一个力电传感器接到计算机上，实验中测量快速变化的力，悬线上拉力F 的大小随时间t 的变化曲线如图所示．(1)该摆摆长为________cm. (2)该摆摆动周期为________s.(3)测得当地重力加速度g 的值为________m/s 2. (4)如果测得g 值偏小，可能原因是 ( ) A ．测摆线长时摆线拉得过紧B ．摆线上端悬点未固定好，摆动中出现松动C ．计算摆长时，忘记了加小球半径D ．读单摆周期时，读数偏大[答案] (1)79.50 (2)1.8 (3)9.68 (4)BCD [解析] (1)摆长＝摆线长＋小球半径 ＝78.50cm ＋1.0cm ＝79.50cm(2)由F －t 变化图线可知，T ＝1.8s(3)g ＝4π2l T 2＝4×3.142×79.501.82cm/s 2＝9.68m/s 2 (4)由g ＝4π2lT 2可知g 值偏小的可能原因是：l 的测量值偏小，B 、C 正确，A 错误，也可能是T 值偏大，D 对．高$考$试∵题库。

2012届高三物理一轮复习学案：第十六章《近代物理》专题四 核能 核的裂变和聚变［考点透析］一、本专题考点 核能、质量亏损、爱因斯坦质能方程、重核裂变、轻核聚变、可控热核反应均为Ⅰ类要求。

二、理解和掌握内容１.核能①核力：质子与质子之间、中子与中子之间、中子与质子之间的一种强相互作用．核力发生作用的距离很短，范围约为2×10-15ｍ，所以每个核子几乎只跟它相邻的核子发生相互作用．②核能：由于核子间存在强大的核力，所以要把原子核拆成一个个核子要提供巨大的能量，同样，当由核子结合成原子核时也要释放巨大的能量．核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的结合能，简称核能．③质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损．但需注意：核反应中质量数是守恒的，要区分原子核的质量与质量数．④质能方程：Ｅ＝ｍＣ2 物体的能量与它的质量成正比,当核反应发生质量亏损时要释放能量,上式可写成:ΔＥ＝ΔｍＣ2. （或写成1μ＝931.5ＭeV ）２.重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为两个(或几个)中等质量的核的反应过程称为重核的裂变．核裂变发生时，往往是伴随释放大量能量的同时放出几个中子，而这些中子又会引起其它重核的裂变，这样就会形成链式反应．例如Ｕ235的一种裂变反应方程为:原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没碰到铀核时就跑到铀块外面去了．能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积．３.轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应叫轻核的聚变．例如氢核的一种聚变反应方程为:聚变反应往往会比裂变反应释放更多的核能，但反应条件却很苛刻，一般要在几百万度的高温下进行，所以聚变反应也称为热核反应.正因为如此，和平利用聚变反应释放的核能还处于研究试验阶段．到目前为止，世界上所有的核电站利用的全是裂变反应释放的核能. ［例题精析］例题1 云室处在磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，一静止的原子核Ａ在云室中发生一次α衰变而变成一质量为Ｍ的新核，同时辐射出一频率为ν的γ光子．已知α粒子的质量为ｍ，电量为ｑ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径为Ｒ，试求衰变前原子核Ａ的质量．（已知普朗克常数为ｈ，不计光子的动量）解析：本题主要考查综合运用力学规律解决微观粒子问题的能力．考查的知识点有：①带电粒子在磁场中的圆周运动问题；②动量守恒定律的应用；③爱因斯坦质能方程．根据题意，Ａ核在衰变过程中释放的核能表现在两个方面：新核及α粒子的动能；另外同时辐射出一个γ光子，这样就会导致衰变过程中发生质量亏损Δｍ．如果算出了Δｍ，问题也就迎刃而解了，为此我们可先计算α粒子和新核的动能．用v 表示衰变后α粒子的速度，根据题意：nXe Sr n U 10136549038102359210++→+nHe H H 10423121+→+R v m Bqv 2= ⑴ 用αE 表示α粒子的动能，则有：221mv E =α ⑵ 由以上两式可解得： mBqR E 2)(2=α ⑶ 用1v 表示剩余核的速度，用M E 表示新核的动能，在考虑衰变过程中系统的动量守恒时，因γ光子的动量很小可不予考虑，由动量守恒和动能的定义式可知：mv Mv =1 ⑷ 2121Mv E M =⑸ 由⑶ ⑷ ⑸三式可解得：mBqR M m E M 2)(2⋅= ⑹ 用m ∆表示衰变过程中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程可得： 22222))(()(ch mMc BqR m M c h E E m M ννα++=++=∆ 如果用A M 表示衰变前Ａ核的质量，所以有 2222))((ch mMc BqR m M m M m m M M A ν++++=∆++= 例题２ 太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和氢核、氦核等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是+→+He H e 421142核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化理论，若由于聚变反应使太阳中氢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阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和氢核组成．⑴为了研究太阳的演化进程，需知道目前太阳的质量Ｍ，已知地球半径Ｒ＝6.4×106ｍ，地球质量ｍ＝6.0×1024kg ，日地中心的距离ｒ＝1.5×1011ｍ，地球表面处的重力加速度ｇ＝10ｍ/ｓ2，１年约为3.2×107秒，试估算目前太阳的质量．⑵已知质子质量ｍp ＝1.6726×10-27kg ，He 42核的质量ｍα＝6.6458×10-27kg ，电子质量ｍe ＝0.9×10-30kg ，光速ｃ＝３×10８ｍ/ｓ，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．⑶又已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒钟通过的太阳辐射能ω＝1.35×10８Ｗ/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）解析：本题的功能主要考查对物理思想、物理方法的掌握程度，同时也考查了分析能力、运算能力等各方面的素质，涉及到的知识点有：“牛顿运动定律”、“万有引力定律”、“圆周运动”及爱因斯坦“质能方程”等，是一道学科内综合题．⑴估算太阳的质量Ｍ设Ｔ为地球绕太阳运动的周期，则有万有引力定律和牛顿运动定律可知：r T m r Mm G 22)2(π= 地球表面处的重力加速度 2R m Gg = 由以上两式联立解得： gR r T m M 232)2(π= 将题中给出数据代入上式得：Ｍ＝２×1030Kg⑵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：ΔＥ＝(4ｍP ＋２ｍe －ｍα)c2 代入数值解得：ΔＥ＝4.2×10-12Ｊ⑶据题中给出的假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核反 应的次数为：%104⨯=pm M N 因此太阳在转入红巨星阶段之前总共能辐射出的能量为: Ｅ＝ＮΔＥ设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外辐射的总能量为:Ｅ0＝4πr 2ω 所以，太阳继续保持在主序星的时间为：0E E t = 由以上各式解得： ()ωπα2244241.0r m c m m m M t p e p ⨯-+=将题中所给数据代入，并以年为单位，可得ｔ＝１×1010年＝100亿年．例题３ 原来静止的质量为m 0的原子核Ａ，放出一个α粒子后转变成质量为m 1的原子核Ｂ，该原子核在运动方向上又放出α粒子，而衰变成静止的另一原子核Ｃ．已知α粒子的质量为m α，且假设在全部核反应过程中，没有辐射γ射线，求两个α粒子的动能及最后新核的质量ｍ2．解析：本题的考点主要表现在两个方面，动量守恒定律在微观粒子中的应用；爱因斯坦质能方程．因为原子核Ａ原来处于静止状态，且发生两次α衰变后新核仍处于静止，因此根据动量守恒定律可判断出，先后发生衰变的两个α粒子应具有大小相同、方向相反的动量，因而具有相等的动能．所以只需计算第一个α粒子的动能即可．⑴设发生第一次α衰变后α粒子的速度为v ，Ｂ核的反冲速度为1v ，根据动量守恒有： 11v m v m =α用αE 表示α粒子的动能，用1E 表示Ｂ核的动能，则有： 221mv E =α 211121v m E = 根据题意及爱因斯坦质能方程可得：2101)(c m m m E E αα--=+由以上各式可解得： 12101)(m m c m m m m E +--=ααα ⑵设两次衰变质量总亏损为Δｍ，则根据质能方程有： αE mc 22=∆ 所以： ααααm m m m m m m m m m m m 2)(221101002-+---=-∆-= 思考与拓宽：上题中先后两次α衰变过程中质量亏损相同吗？如果不相同，哪次衰变质量亏损更多一些？［能力提升］Ⅰ知识与技能１．关于原子核能及其变化，下列说法中正确的是（ ）Ａ．核能是原子的核外电子从高能级态向低能级态跃迁时放出的能量Ｂ．使原子核分解为单个核子时一定从外界吸收能量，核子的总质量将增加 Ｃ．使原子核分解为单个核子时一定向外释放核能，核子的总质量将减少Ｄ．以上说法均不对２．关于原子核能及其应用，下列说法中错误的是（ ）Ａ．原子弹是利用聚变反应制造的核武器Ｂ．氢弹是利用热核反应制造的一种核武器Ｃ．实现铀235的链式反应必须使其达到足够的纯度和临界体积Ｄ．太阳内部的进行的核反应是核聚变反应3.我国已经建成的秦川和大亚湾两座核电站利用的是（ ）Ａ．放射性元素衰变放出的能量 Ｂ．人工放射性同位素衰变放出的能量 Ｃ．重核裂变放出的核能 Ｄ．轻核的聚变放出的核能４．关于原子核及核反应，以下说法中正确的是：（ ）Ａ．在原子核中，任意两个核子之间都有核力的作用Ｂ．核聚变时核力表现为引力，核裂变时核力表现为斥力Ｃ．由于核力的作用，使得核子在组成原子核时一定释放能量Ｄ．所有的核变化，都将向外释放核能５．关于重核的裂变和氢核的聚变，下面说法正确的是（ ）Ａ．裂变和聚变过程都有质量亏损，因而都能释放大量核能Ｂ．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加Ｃ．裂变和聚变都需要在极高的温度下进行Ｄ．裂变释放大量核能，聚变需从外界吸收能量６．下面的四个核反应方程中，都有中子释放出来，其中查德威克研究中子的核反应方程是：（ ）Ａ．n P He Al 103015422713+→+ Ｂ．n C He Be 101264294+→+Ｃ．n He H H 10423121+→+ Ｄ．n B He Li 101054273+→+７．一个锂核Li 73受到一个质子的轰击，变成两个α粒子，这一过程的和反应方程式是-______________________，已知一个氢原子的质量是1.6736×10-27Kg ，一个锂原子的质量是11.6505×10-27Kg ，一个氦原子的质量是 6.6466×10-27Kg, 则上述核反应释放的能量为_____________Ｊ（最后结果取两位有效数字）．Ⅱ能力与素质８．静止的镭Ra22686发生α衰变，释放出的α粒子的动能为Ｅ0，假定衰变时能量全部以动能形式释放出去，则衰变过程中总的质量亏损是（ ）Ａ．20c E Ｂ．202c E Ｃ．202224c E Ｄ．20222226cE 9．1956年李政道和扬振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co 6027放射源进行了实验验证．次年李、杨二人为此获得诺贝尔物理奖，Co 6027的衰变方程是：e Az e Ni Co ν++→-016027 其中e ν是反中微子，它的电荷数为零，静止质量可认为是零．⑴Co 6027的核外电子数为_____，上述衰变方程中，衰变产物Ni Az 的质量数A 等于______，核电荷数Z 是________．⑵在衰变前Co 6027核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物NiA z 和e 01-的运动径迹不在一条直线上．如果认为衰变产物只有Ni A z 和e 01- ，那么衰变过程将违背_______守恒定律．10．同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面的温度变化趋势”的问题中，有下列结论：①太阳内部进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据2mc E ∆=∆可知太阳质量Ｍ在不断减少②根据2r GMm F =和r mv F 2=可知日、地之间距离ｒ将不断增大，地球环绕速度将减小，环绕周期将增大③根据2rGMm F =和r mv F 2=可知日、地之间距离ｒ将不断减小，地球环绕速度将增大，环绕周期将减小④由于太阳质量Ｍ不断减小，辐射光子的功率将不断减小，辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面的温度将逐渐降低上述结论中正确的是：Ａ．只有① Ｂ．只有 ③ Ｃ．只有①②④ Ｄ．只有③④11．某沿海核电站原子反应堆的功率为104ＫＷ，１ｈ消耗核燃料为8.75ｇ，已知每个铀235裂变时释放出的核能为2×108e Ｖ，煤的燃烧热为3.3×107Ｊ／K ｇ．计算核燃料中铀235所占的百分比，并分析1ｇ铀235全部裂变时释放的能量约等于多少千克煤燃烧所释放的热能．（阿伏伽德罗常数Ｎ0＝6.02×1023个/摩尔）专题四 1．B 2．A 3．C 4．C 5．A 6．B 7 He H Li 4211732→+ 2.8 ×10-12 8．D9．⑴ 27 60 28 ⑵动量 10．C11．［提示］⑴百分比ｎ＝(0.44/8.75)×100％＝５％ ⑵2.5×103K ｇ。