高考届高考物理第二轮综合专题复习题2
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2023届山东省高三下学期二轮复习联考(二)物理高频考点试题一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分,在每小题给出的答案中,只有一个符合题目要求。
(共8题)第(1)题某人所受重力为G,穿着平底鞋起跳,竖直着地过程中,双脚与地面间的作用时间为t,地面对他的平均冲击力大小为4G,若他穿上带有减震气垫的鞋起跳,以与第一次相同的速度着地时,双脚与地面间的作用时间变为2.5t,则地面对他的平均冲击力变为()A.1.2G B.1.6G C.2.2G D.2.6G第(2)题下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是()A.B.C.D.第(3)题用单色光去照射光电管中某种金属电极,发生光电效应,该金属逸出的光电子的最大初动能与单色光的频率v间关系图像如图所示。
已知光电子的电荷量大小为e,图中a、b、c为已知量,则下列说法正确的是( )A.该金属的截止频率为a B.普朗克常量C.该金属的光电子逸出功为D.当光照频率为a时,该金属光电效应的遏止电压为第(4)题随着技术的不断进步和成本的不断降低,无人机快递物流将会逐渐普及,无人机配送将在未来重塑物流行业。
某次无人机载重测试,无人机在8个相同旋转叶片的带动下竖直上升,其动能E k随位移x变化的关系如图所示。
已知无人机及其载重总质量为m=10kg,重力加速度大小为10m/s2,不计空气阻力,此过中无人机( )A.0~5m加速阶段,每个叶片提供的升力大小为8NB.5m~10m减速阶段,每个叶片提供的升力大小为6NC.0~10m的上升过程中,无人机及其载重的机械能增加了320JD.5m~10m的上升过程中,无人机受到的升力的平均功率为144W第(5)题如图为车库出入口采用的曲杆道闸,道闸由转动杆OP与横杆PQ链接而成,P、Q为横杆的两个端点。
在道闸抬起过程中,杆PQ始终保持水平,则在抬起过程中P和Q两点( )A.线速度相同,角速度相同B.线速度相同,角速度不同C.线速度不同,角速度相同D.线速度不同,角速度不同第(6)题如图,两端开口的玻璃管竖直插入瓶中,玻璃管和瓶口间密封,瓶中的水面上方封闭一定质量的空气,玻璃管中的水面低于瓶中水面。
综合模拟卷(二)一、选择题Ⅰ(本题共13小题,每小题3分,满分39分.每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确.选对的得3分,不选或错选得0分)1.飞机着地后还要在跑道上滑行一段距离,机舱内的乘客透过窗户看到树木向后运动,乘客选择的参考系是( )A.停在机场的飞机B.候机大楼C.乘客乘坐的飞机D.飞机跑道答案C解析乘客看到树木向后运动是因为他(她)与飞机相对树木向前滑行,他(她)选的参考系显然是他(她)乘坐的飞机,其余选项中的参照物均与树木相对静止.2.(2016·杭州学考模拟)在力学范围内,国际单位制中规定的三个基本单位对应的物理量是( )A.长度、时间、速度B.长度、力、时间C.长度、质量、时间D.时间、力、加速度答案C解析在力学范围内,国际单位制中规定的三个基本单位是米、千克、秒,它们对应的物理量分别是长度、质量、时间,选项C正确.3.如图1所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放一球,球与水平面的接触点为a,与斜面的接触点为b.当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是( )图1A.球在a、b两点处一定都受到支持力B.球在a点处一定受到支持力,在b点处一定不受支持力C.球在a点处一定受到支持力,在b点处不一定受到支持力D.球在a点处不一定受到支持力,在b点处也不一定受到支持力答案D解析若球与车一起水平匀速运动,则球在b处不受支持力作用,若球与车一起水平向左匀加速运动,则球在a处的支持力可能为零,D正确.4.如图2所示,小明玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是( )图2A.重力势能减少,弹性势能增大B.重力势能增大,弹性势能减少C.重力势能减少,弹性势能减少D.重力势能不变,弹性势能增大答案A解析弹簧向下压缩的过程中,弹簧压缩量增大,弹性势能增大;重力做正功,重力势能减少,故A正确.5.拍苍蝇与物理有关.如图3所示,市场出售的苍蝇拍,拍把长约30 cm,拍头是长12 cm、宽10 cm的长方形.这种拍的使用效果往往不好,拍头打向苍蝇,尚未打到,苍蝇就飞了.有人将拍把增长到60 cm ,结果一打一个准.其原因是( )图3A .拍头打苍蝇的力变大了B .拍头的向心加速度变大了C .拍头的角速度变大了D .拍头的线速度变大了 答案 D解析 根据v =ωr 知,ω相同时,r 越大,则v 越大,相同弧长用时越短,越容易打到苍蝇,故选D 项.6.(2015·浙江9月选考样题)质量为m 的物体从高为h 处自由下落,开始的h3用时为t ,则( )A .物体落地所用的时间为3tB .物体落地所用的时间为3tC .物体落地时的速度为6gtD .物体落地时的速度为3gt 答案 A解析 设物体落地所用的时间为t ′,速度为v ,由下落高度和所用时间的关系即位移公式得:h h3=12gt ′212gt 2,所以t ′=3t ,选项A 正确,B 错误;由速度公式得:v =3gt ,选项C 、D 错误.7.物体做平抛运动时,描述物体在竖直方向上的分速度v y随时间t变化规律的图线是图中的(取竖直向下为正方向)( )答案D解析平抛运动可分解水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动.8.某静电除尘器工作时内部电场线分布的俯视图如图4,带负电的粉尘被吸附时由b点运动到a点,以下说法正确的是( )图4A.该电场是匀强电场B.a点电势低于b点电势C.电场力对粉尘做正功D.粉尘的电势能增大答案C解析该电场是非匀强电场,a点电势高于b点电势,电场力对粉尘做正功,粉尘的电势能减小,选项C正确.9.欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律.有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻阻值最小的是( )答案A解析根据电阻定律R=ρlS,电阻阻值最小的应该是截面积最大,长度最短;A图中,截面积最大,长度最短,故A图电阻阻值最小,选A.10.(2015·浙江9月学考预测·6)如图5所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图.实验时,先保持导线通电部分的长度不变,改变电流的大小;然后保持电流不变,改变导线通电部分的长度.对该实验,下列说法正确的是( )图5A.当导线中的电流反向时,导线受到的安培力方向不变B.保持电流不变,接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的3倍C.保持电流不变,接通“1、4”时导线受到的安培力是接通“2、3”时的2倍D.接通“1、4”,当电流增加为原来的2倍时,通电导线受到的安培力减半答案B解析接触“1、4”时导线的长度是接触“2、3”时导线长度的3倍,根据安培力公式F=BIL知,只有B项正确.11.(2016·台州市8月选考)扫地机器人是智能家用电器的一种,它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫,如图6为“iRobot”扫地机器人,已知其电池容量2 000 mAh,额定工作电压15 V,额定功率30 W,则下列说法正确的是( )图6A.扫地机器人的电阻是10 ΩB.题中“mAh”是能量的单位C .扫地机器人正常工作时的电流是2 AD .扫地机器人充满电后一次工作时间约为4 h 答案 C解析 扫地机器人不是纯电阻,无法求出其电阻,A 不正确;mAh 是电荷量单位,不是能量单位,B 不正确;由P =UI 可得I =P U=2 A ,C 正确;工作时间t =Q I=1小时,D 不正确.12.某星球与地球的质量比为a ,半径比为b ,则该行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为( ) A.abB.ab 2C .ab 2D .ab答案 B解析 设地球的质量为M ,则星球的质量为aM ,地球的半径为R ,则星球的半径为bR ,根据黄金代换公式mg =G Mm R 2得出行星表面的重力加速度g ′=GaMbR2,地球表面的重力加速度g =GM R 2,行星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比g ′g=GaMR 2b 2R 2GM =ab 2,所以B 项正确,A 、C 、D 项错误.13.(2015·浙江10月选考·11)如图7所示,一质量为m 、带电荷量为Q 的小球A 系在长为l 的绝缘轻绳下端,另一带电荷量也为Q 的小球B 固定于悬挂点的正下方(A 、B 均可视为点电荷),轻绳与竖直方向成30°角,小球A 、B 静止于同一高度.已知重力加速度为g ,静电力常量为k ,则两球间的静电力大小为( )图7A.4kQ 2l 2B.kQ 2l2 C .mg D.3mg答案 A解析 带电小球A 处于静止状态,对小球A 受力分析,则F 库mg=tan 30°,得F 库=33mg ;或者,根据库仑定律F =kQ 2l22=k 4Q 2l2,因此答案为A.二、选择题Ⅱ(本题共3小题,每小题2分,满分6分.在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项符合题意,全部选对的得2分,选不全的得1分,有选错或不答的得0分) 14.(加试题)下列说法正确的是( ) A .光导纤维是利用光的干涉原理传输信息的B .太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于光的折射造成的C .无线网络信号绕过障碍物传递到接收终端,利用了偏振原理D .铁路、民航等安检口使用“X 射线”对行李箱内物品进行检测 答案 BD解析 光导纤维是利用光的全反射传输信息的,A 不正确;太阳光通过三棱镜产生彩色条纹是由于光的折射造成的,B 正确;无线网络信号绕过障碍物传递到接收终端,利用了波的衍射,C 不正确;由于“X 射线”穿透能力强,铁路、民航等安检口常使用“X 射线”对行李箱内物品进行检测,D 正确.故应选B 、D.15.(加试题)一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,原线圈输入电压的变化规律如图甲所示,副线圈所接电路如图乙所示,P 为滑动变阻器的触头,则( )A .副线圈输出电压的频率为50 HzB .副线圈输出电压的有效值约为22 VC .P 向右移动时,副线圈两端的电压变大D .P 向右移动时,变压器的输入功率变小 答案 AB解析 由甲图知T =0.02 s ,所以f =1T=50 Hz ,变压器不改变频率,所以副线圈输出电压的频率为50 Hz ,A 正确;由交流电峰值与有效值关系u 有效=u m2得u 有效≈220 V,再由变压器原、副线圈变压比n 1n 2=u 1u 2得u 2=22 V ,B 正确;P 向右移动时,不改变电压,但负载电阻R 副减小,变压器输出功率变大,理想变压器P 出=P 入,所以变压器输入功率变大,C 、D均不正确.16.(加试题)能源是社会发展的基础,发展核能是解决能源问题的途径之一.下列释放核能的反应方程,表述正确的有( )A.31H +21H→42He +10n 是核聚变反应B.31H +21H→42He +10n 是β衰变C.235 92U +10n→144 56Ba +8936Kr +310n 是核裂变反应D.235 92U +10n→140 54Xe +9438Sr +210n 是α衰变答案 AC解析 β衰变时释放出电子( 0-1e),α衰变时释放出氦原子核(42He),可知选项B 、D 错误;选项A 中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子,是典型的核聚变反应;选项C 中一个U 原子核吸收一个中子,生成一个Ba 原子核和一个Kr 原子核并释放出三个中子,是核裂变反应,选项A、C正确.三、非选择题(本题共7小题,共55分)17.(5分)实验中,如图9所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.图9(1)根据纸带可判定小车做________运动.(2)根据纸带计算各点瞬时速度:v D=________ m/s,v C=__________ m/s,v B=__________ m/s.在如图10所示坐标中作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=________.图10(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度的物理意义是________________________________________________________________________.答案(1)匀加速直线(2)3.90 2.64 1.38 见解析图12.60 m/s2(3)零时刻小车经过A点的速度解析(1)根据纸带提供的数据可知x BC-x AB=x CD-x BC=x DE-x CD=12.60 cm,故小车做匀加速直线运动.(2)根据v t2=v可知v D=105.60-27.60×10-20.2m/s=3.90 m/sv C =60.30-7.50×10-20.2m/s =2.64 m/sv B =27.60×10-20.2m/s =1.38 m/s描点连线得如图所示的v -t 图线,根据图线斜率知a =12.60 m/s 2.(3)图线与纵轴交点的速度的物理意义是零时刻小车经过A 点的速度.18.(5分)(2016·浙江第一学期名校协作体试卷)小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,为了更准确选取电压表和电流表的合适量程,决定先用多用电表测量小灯泡的阻值. (1)在使用前发现电表指针位置如图11甲所示,该同学应该调节哪个位置________(选“①”或“②”);(2)小明使用多用电表欧姆挡的“×10”挡测量小灯泡电阻阻值,读数如图乙所示,为了更准确地进行测量,小明应该旋转开关至欧姆挡________(填“×100”挡或“×1”挡),两表笔短接并调节________(选“①”或“②”).(3)按正确步骤测量时,指针指在如图丙位置,则小灯泡阻值的测量值为________Ω.图11答案(1)①(2)“×1”挡②(3)28解析(1)使用前指针不指零,应调机械调零旋钮①,(2)示数太小,应换小倍率,所以小明应旋转开关至欧姆挡“×1”,两表笔短接,欧姆调零,应调欧姆调零旋钮②,(3)电阻表读数规则是“示数×倍率”,读数应为28×1 Ω=28 Ω.19.(9分)如图12甲所示,质量为1 kg的物体置于倾角为37°的固定斜面上,对物体施加平行于斜面向上的拉力F,使物体由静止开始沿斜面向上运动.t=1 s时撤去拉力.已知斜面足够长,物体运动的部分v-t图象如图乙所示,g=10 m/s2,求:图12(1)物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F大小.(2)t=6 s时物体的速度.答案 (1)0.5 30 N (2)6 m/s ,方向沿斜面向下解析 (1)设力F 作用时物体的加速度为a 1由牛顿第二定律可知F -mg sin θ-μmg cos θ=ma 1撤去力后,由牛顿第二定律有mg sin θ+μmg cos θ=ma 2根据图象可知:a 1=Δv 1Δt 1=201m/s 2=20 m/s 2 a 2=101m/s 2=10 m/s 2 解得μ=0.5拉力F =30 N(2)设撤去力后物体运动到最高点时间为t 2,v 1=a 2t 2,解得t 2=2010s =2 s 则物体沿着斜面下滑的时间为t 3=t -t 1-t 2=(6-1-2) s =3 s设下滑加速度为a 3,由牛顿第二定律可得mg sin θ-μmg cos θ=ma 3解得a 3=2 m/s 2t =6 s 时速度v =a 3t 3=6 m/s ,方向沿斜面向下.20.(12分)(2014·浙江1月学考·38)“猴子荡秋千”是某马戏团的经典表演项目.如图13所示,离地高H =5.4 m 的O 点固定一根长L =3.6 m 且不可伸长的轻质绳,在绳的一侧有一平台,拉直绳子,其末端正好位于平台边缘A 点,绳子与竖直方向成60°角.有一质量m =5 kg 的猴子在A 点抓住绳子末端无初速度地离开平台.在运动过程中猴子可视为质点,空气阻力不计.求:(g 取10 m/s 2)图13(1)猴子经过O 点正下方B 点时的速度大小;(2)猴子经过O 点正下方B 点时受到绳子的拉力大小;(3)若猴子在B 点放开绳子,则其落地点C 与悬点O 间的水平距离多大?(4)若猴子沿绳向上爬行一定距离后(在训练员的帮助下绳仍与竖直方向成60°角),再抓紧绳子无初速度向下摆动,当摆至O 点正下方时放开绳子,可能落得比C 点更远吗?试判断并简要说明理由.答案 (1)6 m/s (2)100 N (3)3.6 m (4)见解析解析 (1)猴子从A 到B 过程中由机械能守恒定律得mgL (1-cos 60°)=12mv 2 v =2gL 1-cos 60°代入数据得v =6 m/s(2)设猴子经过B 点时受到绳子的拉力大小为F T ,由牛顿第二定律得F T -mg =m v 2L则F T =mg +m v 2L代入数据得F T =100 N (3)猴子从B 到C 过程做平抛运动H -L =12gt 2则t = 2H -Lg代入数据得t =0.6 s落地点C 与悬点O 间的水平距离x =vt代入数据得x =3.6 m(4)设猴子沿绳向上爬行到距O 点L 1处向下摆动,到达O 点正下方时速度记为v 1mgL 1(1-cos 60°)=12mv 12 H -L 1=12gt 12 落地点与O 点间的水平距离x 1=v 1t 1=2H -L 1L 1解得当L 1=12H =2.7 m 时最远 因此,猴子可能落得比C 点更远.21.(加试题)(4分)(2016·浙江10月学考·21)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,测量单摆的周期时,图14中________(填“甲”“乙”或“丙”)作为计时开始与终止的位置更好些.图14图15(2)如图15所示,在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,下列说法正确的是________(填字母).A.用可拆变压器,能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B.测量原、副线圈的电压,可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表C.原线圈接0、8接线柱,副线圈接0、4接线柱、副线圈电压大于原线圈电压D.为便于探究,先保持原线圈匝数和电压不变,改变副线圈的匝数,研究其对副线圈电压的影响答案(1)乙(2)AD解析(2)变压器的输出电压跟输入电压以及原副线圈匝数之比都有关,因此需要用可拆卸的变压器研究,选项A、D正确.变压器只能对交变电流的电压有作用,不能用直流电压表,所以选项B错误.根据原、副线圈匝数之比等于输入、输出电压之比可知,原线圈接0、8,副线圈接0、4,那么副线圈的电压小于原线圈电压,所以C错误.22.(加试题)(10分)如图16所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上,导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板.R和R x分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻.图16(1)调节R x=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v;(2)改变R x ,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m 、带电量为+q 的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的R x .答案 (1)Mg sin θBl 2MgR sin θB 2l 2 (2)mBldqM sin θ解析 (1)导体棒匀速下滑时Mg sin θ=BIl ①I =Mg sin θBl ②设导体棒产生的感应电动势为E 0E 0=Blv ③由闭合电路欧姆定律得I =E 0R +R x④ 又R x =R ⑤联立②③④⑤得 v =2MgR sin θB 2l 2⑥ (2)改变R x ,由②式可知电流不变.设带电微粒在金属板间匀速通过时,板间电压为U ,电场强度大小为EU =IR x ⑦E =U d⑧ mg =qE ⑨联立②⑦⑧⑨得 R x =mBldqM sin θ23.(加试题)(10分)(2016·绍兴市9月选考)为研究某种材料的荧光特性,兴趣小组的同学设计了图示装置:让质子经过MN 两金属板之间的电场加速后,进入有界匀强磁场,磁场的宽度L =0.25 m ,磁感应强度大小B =0.01 T ,以出射小孔O 为原点,水平向右建立x 轴,在0.4 m≤x ≤0.6 m 区域的荧光屏上涂有荧光材料,(已知质子的质量m =1.6×10-27 kg ,电量q =1.6×10-19 C ,进入电场时的初速度可忽略)图17(1)要使质子能打在荧光屏上,加速电压的最小值是多少?(2)当质子打中荧光屏时的动能超过288 eV ,可使荧光材料发光.对于不同的加速电压,荧光屏上能够发光的区域长度是多少?答案 见解析解析 (1)质子经电场加速,由动能定理qU =12mv 2-0 进入磁场后做匀速圆周运动,有qvB =m v 2r联立解得U =qr 2B 22m从点O 运动到x =0.4 m 处,圆周运动半径r =0.2 m代入数据得U 1=200 V.(2)由题意, 当E kmin =288 eV 时对应电场力做功最小值qU min ,则U min =288 V根据U =qr 2B 22m 得r min =0.24 m对应x 1=2r min =0.48 m ,x 2=0.6 m经检验:此时质子已经穿出磁场边界线,不能打到荧光屏上了.以磁场边界计算,有r max =L =0.25 m ,即x 2=2r max =0.5 m能够发光的区域长度Δx=x2-x1=0.02 m.。
选择题专项练(二)一、单项选择题:每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2023山东菏泽二模)铝26是天体物理研究中最为重要的放射性核素之一,银河系中存在大量铝26,铝26可以通过放射性衰变提供足够的能量,以产生具有内部分层的行星体,其衰变方程为1326AlX++10e。
下列说法正确的是()A.Z A X中的中子数为12B.衰变前1326Al的质量与衰变后Z A X和+10e的总质量相等C.10个1326Al经过一个半衰期可能还剩6个没衰变D.1326Al在高温环境中的衰变会加快2.(2023辽宁丹东二模)我国航天员在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象如图甲所示。
液体呈球状,往其中央注入空气,可以在液体球内部形成一个同心球形气泡,如图乙所示。
假设此液体球其内外半径之比为1∶3,当由A、B、C三种颜色的光组成的细光束从P点以i=45°的入射角射入球中,其中B光的折射光线刚好与液体球内壁相切,则下列说法正确的是()A.该液体对A光的折射率小于对C光的折射率B.若继续增大入射角i,B光可能因发生全反射而无法射出液体球C.该液体对B光的折射率为3√22D.C光在液体球中的传播速度最小3.水平墙上a、d两点连接一多功能挂物绳,绳子上b、c两点分别悬挂物体A、B后,其静置状态如图所示,墙上两点e、f分别在b、c两点正上方,且ae=ef=fd,eb∶fc=10∶11,绳子质量忽略不计,则物体A、B的质量之比为()A.1∶2B.2∶3C.3∶4D.4∶54.(2023山东烟台二模)两个电荷量相等的点电荷固定在x轴上的A、B两点,A、B与坐标原点O的距离相等,以无穷远处为电势零点,x轴上各点电势φ随坐标x分布的图像如图所示,M、N是x轴上两点,其中M点比N点距离O点远,将一带负电的试探电荷沿x轴从M点移动到N点的过程中,下列说法正确的是()A.静电力始终对试探电荷做正功B.试探电荷在M点具有的电势能比在N点的少C.试探电荷在M点受到的静电力比在N点的小D.试探电荷在M、N两点受到的静电力方向相同5.(2023安徽马鞍山三模)一种演示气体定律的仪器——哈勃瓶如图所示,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的大圆瓶,在瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个橡皮塞。
能量守恒定律综合计算专题复习1.如图,光滑水平面上静止一质量m1=1.0kg、长L=0.3m的木板,木板右端有质量m2=1.0kg的小滑块,在滑块正上方的O点用长r=0.4m的轻质细绳悬挂质量m=0.5kg的小球。
将小球向右上方拉至细绳与竖直方向成θ=60°的位置由静止释放,小球摆到最低点与滑块发生正碰并被反弹,碰撞时间极短,碰撞前后瞬间细绳对小球的拉力减小了4.8N,最终小滑块恰好不会从木板上滑下。
不计空气阻力,滑块、小球均可视为质点,重力加速度g取10m/s2。
求:(1)小球碰前瞬间的速度大小;(2)小球碰后瞬间的速度大小;(3)小滑块与木板之间的动摩擦因数。
2.如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,其中ABC为光滑半圆形轨道,半径为R,CD为水平粗糙轨道,一质量为m的小滑块(可视为质点)从圆轨道中点B由静止释放,滑至D点恰好静止,CD 间距为4R。
已知重力加速度为g。
(1)求小滑块与水平面间的动摩擦因数(2)求小滑块到达C点时,小滑块对圆轨道压力的大小(3)现使小滑块在D点获得一初动能,使它向左运动冲上圆轨道,恰好能通过最高点A,求小滑块在D点获得的初动能3.如图甲,倾角α=37︒的光滑斜面有一轻质弹簧下端固定在O点,上端可自由伸长到A点。
在A点放一个物体,在力F的作用下向下缓慢压缩弹簧到B点(图中未画出),该过程中力F随压缩距离x的变化如图乙所示。
重力加速度g取10m/s2,sin37︒=0.6,cos37︒=0.8,求:(1)物体的质量m;(2)弹簧的最大弹性势能;(3)在B点撤去力F,物体被弹回到A点时的速度。
4.如图所示,长为L的轻质木板放在水平面上,左端用光滑的铰链固定,木板中央放着质量为m的小物块,物块与板间的动摩擦因数为μ.用力将木板右端抬起,直至物块刚好沿木板下滑.最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
(1)若缓慢抬起木板,则木板与水平面间夹角θ的正切值为多大时物块开始下滑;(2)若将木板由静止开始迅速向上加速转动,短时间内角速度增大至ω后匀速转动,当木板转至与水平面间夹角为45°时,物块开始下滑,则ω应为多大;(3)在(2)的情况下,求木板转至45°的过程中拉力做的功W。
全册教案导学案说课稿试题高三物理二轮总复习全册教学案高三物理第二轮总复习目录第1专题力与运动 (1)第2专题动量和能量 (46)第3专题圆周运动、航天与星体问题 (76)第4专题带电粒子在电场和磁场中的运动 (94)第5专题电磁感应与电路的分析 (120)第6专题振动与波、光学、执掌、原子物理 (150)第7专题高考物理实验 (177)第8专题 (202)第9专题高中物理常见的物理模型 (221)第10专题计算题的答题规范与解析技巧 (240)第1专题 力与运动知识网络考点预测本专题复习三个模块的内容:运动的描述、受力分析与平衡、牛顿运动定律的运用.运动的描述与受力分析是两个相互独立的内容,它们通过牛顿运动定律才能连成一个有机的整体.虽然运动的描述、受力平衡在近几年都有独立的命题出现在高考中但由于理综考试题量的局限以及课改趋势,独立考查前两模块的命题在2013年高考中出现的概率很小,大部分高考卷中应该都会出现同时考查三个模块知识的试题,而且占不少分值.在综合复习这三个模块内容的时候,应该把握以下几点:1.运动的描述是物理学的重要基础,其理论体系为用数学函数或图象的方法来描述、推断质点的运动规律,公式和推论众多.其中,平抛运动、追及问题、实际运动的描述应为复习的重点和难点.2.无论是平衡问题,还是动力学问题,一般都需要进行受力分析,而正交分解法、隔离法与整体法相结合是最常用、最重要的思想方法,每年高考都会对其进行考查.3.牛顿运动定律的应用是高中物理的重要内容之一,与此有关的高考试题每年都有,题型有选择题、计算题等,趋向于运用牛顿运动定律解决生产、生活和科技中的实际问题.此外,它还经常与电场、磁场结合,构成难度较大的综合性试题.一、运动的描述 要点归纳(一)匀变速直线运动的几个重要推论和解题方法1.某段时间内的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度,即v -t =v t 2. 2.在连续相等的时间间隔T 内的位移之差Δs 为恒量,且Δs =aT 2.3.在初速度为零的匀变速直线运动中,相等的时间T 内连续通过的位移之比为:s1∶s2∶s3∶…∶s n=1∶3∶5∶…∶(2n-1)通过连续相等的位移所用的时间之比为:t1∶t2∶t3∶…∶t n=1∶(2-1)∶(3-2)∶…∶(n-n-1).4.竖直上抛运动(1)对称性:上升阶段和下落阶段具有时间和速度等方面的对称性.(2)可逆性:上升过程做匀减速运动,可逆向看做初速度为零的匀加速运动来研究.(3)整体性:整个运动过程实质上是匀变速直线运动.5.解决匀变速直线运动问题的常用方法(1)公式法灵活运用匀变速直线运动的基本公式及一些有用的推导公式直接解决.(2)比例法在初速度为零的匀加速直线运动中,其速度、位移和时间都存在一定的比例关系,灵活利用这些关系可使解题过程简化.(3)逆向过程处理法逆向过程处理法是把运动过程的“末态”作为“初态”,将物体的运动过程倒过来进行研究的方法.(4)速度图象法速度图象法是力学中一种常见的重要方法,它能够将问题中的许多关系,特别是一些隐藏关系,在图象上明显地反映出来,从而得到正确、简捷的解题方法.(二)运动的合成与分解1.小船渡河设水流的速度为v1,船的航行速度为v2,河的宽度为d.(1)过河时间t仅由v2沿垂直于河岸方向的分量v⊥决定,即t=dv⊥,与v1无关,所以当v2垂直于河岸时,渡河所用的时间最短,最短时间t min=dv2.(2)渡河的路程由小船实际运动轨迹的方向决定.当v1<v2时,最短路程s min=d;当v1>v2时,最短路程s min=v1v2 d,如图1-1 所示.图1-12.轻绳、轻杆两末端速度的关系(1)分解法把绳子(包括连杆)两端的速度都沿绳子的方向和垂直于绳子的方向分解,沿绳子方向的分运动相等(垂直方向的分运动不相关),即v 1cos θ1=v 2cos_θ2.(2)功率法通过轻绳(轻杆)连接物体时,往往力拉轻绳(轻杆)做功的功率等于轻绳(轻杆)对物体做功的功率.3.平抛运动如图1-2所示,物体从O 处以水平初速度v 0抛出,经时间t 到达P 点.图1-2(1)加速度⎩⎪⎨⎪⎧ 水平方向:a x =0竖直方向:a y=g (2)速度⎩⎪⎨⎪⎧水平方向:v x =v 0竖直方向:v y =gt合速度的大小v =v 2x +v 2y =v 20+g 2t 2设合速度的方向与水平方向的夹角为θ,有:tan θ=v y v x =gt v 0,即θ=arctan gt v 0. (3)位移⎩⎪⎨⎪⎧ 水平方向:s x =v 0t 竖直方向:s y =12gt2 设合位移的大小s =s 2x +s 2y =(v 0t )2+(12gt 2)2 合位移的方向与水平方向的夹角为α,有: tan α=s y s x =12gt 2v 0t =gt 2v 0,即α=arctan gt 2v 0要注意合速度的方向与水平方向的夹角不是合位移的方向与水平方向的夹角的2倍,即θ≠2α,而是tan θ=2tan α.(4)时间:由s y =12gt 2得,t =2s y g,平抛物体在空中运动的时间t 只由物体抛出时离地的高度s y 决定,而与抛出时的初速度v 0无关.(5)速度变化:平抛运动是匀变速曲线运动,故在相等的时间内,速度的变化量(g =Δv Δt)相等,且必沿竖直方向,如图1-3所示.图1-3任意两时刻的速度与速度的变化量Δv 构成直角三角形,Δv 沿竖直方向.注意:平抛运动的速率随时间并不均匀变化,而速度随时间是均匀变化的.(6)带电粒子(只受电场力的作用)垂直进入匀强电场中的运动与平抛运动相似,出电场后做匀速直线运动,如图1-4所示.图1-4故有:y =(L ′+L 2)·tan α=(L ′+L 2)·qUL dm v 20. 热点、重点、难点(一)直线运动高考中对直线运动规律的考查一般以图象的应用或追及问题出现.这类题目侧重于考查学生应用数学知识处理物理问题的能力.对于追及问题,存在的困难在于选用哪些公式来列方程,作图求解,而熟记和运用好直线运动的重要推论往往是解决问题的捷径.●例1 如图1-5甲所示,A 、B 两辆汽车在笔直的公路上同向行驶.当B 车在A 车前s =84 m 处时,B 车的速度v B =4 m/s ,且正以a =2 m/s 2的加速度做匀加速运动;经过一段时间后,B 车的加速度突然变为零.A 车一直以v A =20 m/s 的速度做匀速运动,从最初相距84 m 时开始计时,经过t 0=12 s 后两车相遇.问B 车加速行驶的时间是多少?图1-5甲【解析】设B 车加速行驶的时间为t ,相遇时A 车的位移为:s A =v A t 0B 车加速阶段的位移为:s B 1=v B t +12at 2 匀速阶段的速度v =v B +at ,匀速阶段的位移为:s B 2=v (t 0-t )相遇时,依题意有:s A =s B 1+s B 2+s联立以上各式得:t 2-2t 0t -2[(v B -v A )t 0+s ]a =0 将题中数据v A =20 m/s ,v B =4 m/s ,a =2 m/s 2,t 0=12 s ,代入上式有:t 2-24t +108=解得:t 1=6 s ,t 2=18 s(不合题意,舍去)因此,B 车加速行驶的时间为6 s .[答案] 6 s【点评】①出现不符合实际的解(t 2=18 s)的原因是方程“s B 2=v (t 0-t )”并不完全描述B 车的位移,还需加一定义域t ≤12 s .②解析后可以作出v A -t 、v B -t 图象加以验证.图1-5乙根据v -t 图象与t 围成的面积等于位移可得,t =12 s 时,Δs =[12×(16+4)×6+4×6] m =84 m .(二)平抛运动平抛运动在高考试题中出现的几率相当高,或出现于力学综合题中,如2008年北京、山东理综卷第24题;或出现于带电粒子在匀强电场中的偏转一类问题中,如2008年宁夏理综卷第24题、天津理综卷第23题;或出现于此知识点的单独命题中,如2009年高考福建理综卷第20题、广东物理卷第17(1)题、2008年全国理综卷Ⅰ第14题.对于这一知识点的复习,除了要熟记两垂直方向上的分速度、分位移公式外,还要特别理解和运用好速度偏转角公式、位移偏转角公式以及两偏转角的关系式(即tan θ=2tan α).●例2 图1-6甲所示,m 为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点),A 为终端皮带轮.已知皮带轮的半径为r ,传送带与皮带轮间不会打滑.当m 可被水平抛出时,A 轮每秒的转数最少为( )图1-6甲A .12πg rB .g rC .grD .12πgr 【解析】解法一 m 到达皮带轮的顶端时,若m v 2r≥mg ,表示m 受到的重力小于(或等于)m 沿皮带轮表面做圆周运动的向心力,m 将离开皮带轮的外表面而做平抛运动又因为转数n =ω2π=v 2πr所以当v ≥gr ,即转数n ≥12πg r时,m 可被水平抛出,故选项A 正确. 解法二 建立如图1-6乙所示的直角坐标系.当m 到达皮带轮的顶端有一速度时,若没有皮带轮在下面,m 将做平抛运动,根据速度的大小可以作出平抛运动的轨迹.若轨迹在皮带轮的下方,说明m 将被皮带轮挡住,先沿皮带轮下滑;若轨迹在皮带轮的上方,说明m 立即离开皮带轮做平抛运动.图1-6乙又因为皮带轮圆弧在坐标系中的函数为:当y 2+x 2=r 2初速度为v 的平抛运动在坐标系中的函数为:y =r -12g (x v )2 平抛运动的轨迹在皮带轮上方的条件为:当x >0时,平抛运动的轨迹上各点与O 点间的距离大于r ,即y 2+x 2>r 即[r -12g (x v )2]2+x 2>r 解得:v ≥gr又因皮带轮的转速n 与v 的关系为:n =v 2πr 可得:当n ≥12πg r时,m 可被水平抛出. [答案] A【点评】“解法一”应用动力学的方法分析求解;“解法二”应用运动学的方法(数学方法)求解,由于加速度的定义式为a =Δv Δt ,而决定式为a =F m,故这两种方法殊途同归. ★同类拓展1 高台滑雪以其惊险刺激而闻名,运动员在空中的飞跃姿势具有很强的观赏性.某滑雪轨道的完整结构可以简化成如图1-7所示的示意图.其中AB 段是助滑雪道,倾角α=30°,BC 段是水平起跳台,CD 段是着陆雪道,AB 段与BC 段圆滑相连,DE 段是一小段圆弧(其长度可忽略),在D 、E 两点分别与CD 、EF 相切,EF 是减速雪道,倾角θ=37°.轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为μ=0.25,图中轨道最高点A 处的起滑台距起跳台BC 的竖直高度h =10 m .A 点与C 点的水平距离L 1=20 m ,C 点与D 点的距离为32.625 m .运动员连同滑雪板的总质量m =60 kg .滑雪运动员从A 点由静止开始起滑,通过起跳台从C 点水平飞出,在落到着陆雪道上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿着陆雪道的分速度而不弹起.除缓冲外运动员均可视为质点,设运动员在全过程中不使用雪杖助滑,忽略空气阻力的影响,取重力加速度g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:图1-7(1)运动员在C 点水平飞出时的速度大小.(2)运动员在着陆雪道CD 上的着陆位置与C 点的距离. (3)运动员滑过D 点时的速度大小.【解析】(1)滑雪运动员从A 到C 的过程中,由动能定理得:mgh -μmg cos αhsin α-μmg (L 1-h cot α)=12m v 2C解得:v C =10 m/s .(2)滑雪运动员从C 点水平飞出到落到着陆雪道的过程中做平抛运动,有: x =v C t y =12gt 2 yx=tan θ 着陆位置与C 点的距离s =x cos θ解得:s =18.75 m ,t =1.5 s .(3)着陆位置到D 点的距离s ′=13.875 m ,滑雪运动员在着陆雪道上做匀加速直线运动.把平抛运动沿雪道和垂直雪道分解,可得着落后的初速度v 0=v C cos θ+gt sin θ加速度为:mg sin θ-μmg cos θ=ma运动到D 点的速度为:v 2D =v 20+2as ′ 解得:v D =20 m/s .[答案] (1)10 m/s (2)18.75 m (3)20 m/s 互动辨析 在斜面上的平抛问题较为常见,“位移与水平面的夹角等于倾角”为着落条件.同学们还要能总结出距斜面最远的时刻以及这一距离.二、受力分析要点归纳(一)常见的五种性质的力(二)力的运算、物体的平衡1.力的合成与分解遵循力的平行四边形定则(或力的三角形定则).2.平衡状态是指物体处于匀速直线运动或静止状态,物体处于平衡状态的动力学条件是:F合=0或F x=0、F y=0、F z=0.注意:静止状态是指速度和加速度都为零的状态,如做竖直上抛运动的物体到达最高点时速度为零,但加速度等于重力加速度,不为零,因此不是平衡状态.3.平衡条件的推论(1)物体处于平衡状态时,它所受的任何一个力与它所受的其余力的合力等大、反向.(2)物体在同一平面上的三个不平行的力的作用下处于平衡状态时,这三个力必为共点力.物体在三个共点力的作用下而处于平衡状态时,表示这三个力的有向线段组成一封闭的矢量三角形,如图1-8所示.图1-84.共点力作用下物体的平衡分析热点、重点、难点(一)正交分解法、平行四边形法则的应用1.正交分解法是分析平衡状态物体受力时最常用、最主要的方法.即当F合=0时有:F x合=0,F y合=0,F z合=0.2.平行四边形法有时可巧妙用于定性分析物体受力的变化或确定相关几个力之比.●例3举重运动员在抓举比赛中为了减小杠铃上升的高度和发力,抓杠铃的两手间要有较大的距离.某运动员成功抓举杠铃时,测得两手臂间的夹角为120°,运动员的质量为75 kg,举起的杠铃的质量为125 kg,如图1-9甲所示.求该运动员每只手臂对杠铃的作用力的大小.(取g=10 m/s2)图1-9甲【分析】由手臂的肌肉、骨骼构造以及平时的用力习惯可知,伸直的手臂主要沿手臂方向发力.取手腕、手掌为研究对象,握杠的手掌对杠有竖直向上的弹力和沿杠向外的静摩擦力,其合力沿手臂方向,如图1-9乙所示.图1-9乙【解析】手臂对杠铃的作用力的方向沿手臂的方向,设该作用力的大小为F,则杠铃的受力情况如图1-9丙所示图1-9丙由平衡条件得:2F cos 60°=mg解得:F=1250 N.[答案] 1250 N●例4两个可视为质点的小球a和b,用质量可忽略的刚性细杆相连放置在一个光滑的半球面内,如图1-10甲所示.已知小球a和b的质量之比为3,细杆长度是球面半径的 2 倍.两球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角θ是[2008年高考·四川延考区理综卷]()图1-10甲A.45°B.30°C.22.5°D.15°【解析】解法一设细杆对两球的弹力大小为T,小球a、b的受力情况如图1-10乙所示图1-10乙其中球面对两球的弹力方向指向圆心,即有: cos α=22R R =22解得:α=45°故F N a 的方向为向上偏右,即β1=π2-45°-θ=45°-θF N b 的方向为向上偏左,即β2=π2-(45°-θ)=45°+θ两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用,过O 作竖直线交ab 于c 点,设球面的半径为R ,由几何关系可得:m a g Oc =F N aR m b g Oc =F N bR解得:F N a =3F N b取a 、b 及细杆组成的整体为研究对象,由平衡条件得: F N a ·sin β1=F N b ·sin β2 即 3F N b ·sin(45°-θ)=F N b ·sin(45°+θ) 解得:θ=15°.解法二 由几何关系及细杆的长度知,平衡时有: sin ∠Oab =22R R =22故∠Oab =∠Oba =45°再设两小球及细杆组成的整体重心位于c 点,由悬挂法的原理知c 点位于O 点的正下方,且ac bc =m am b= 3即R ·sin(45°-θ)∶R ·sin(45°+θ)=1∶ 3解得:θ=15°. [答案] D【点评】①利用平行四边形(三角形)定则分析物体的受力情况在各类教辅中较常见.掌握好这种方法的关键在于深刻地理解好“在力的图示中,有向线段替代了力的矢量”.②在理论上,本题也可用隔离法分析小球a 、b 的受力情况,根据正交分解法分别列平衡方程进行求解,但是求解三角函数方程组时难度很大.③解法二较简便,但确定重心的公式ac bc =m am b=3超纲.(二)带电粒子在复合场中的平衡问题 在高考试题中,也常出现带电粒子在复合场中受力平衡的物理情境,出现概率较大的是在正交的电场和磁场中的平衡问题及在电场和重力场中的平衡问题.在如图1-11所示的速度选择器中,选择的速度v =EB ;在如图1-12所示的电磁流量计中,流速v =u Bd ,流量Q =πdu 4B.图1-11 图1-12●例5 在地面附近的空间中有水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场的方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN 运动,如图1-13所示.由此可判断下列说法正确的是( )图1-13A .如果油滴带正电,则油滴从M 点运动到N 点B .如果油滴带正电,则油滴从N 点运动到M 点C .如果电场方向水平向右,则油滴从N 点运动到M 点D .如果电场方向水平向左,则油滴从N 点运动到M 点【解析】油滴在运动过程中受到重力、电场力及洛伦兹力的作用,因洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,大小随速度的改变而改变,而电场力与重力的合力是恒力,所以物体做匀速直线运动;又因电场力一定在水平方向上,故洛伦兹力的方向是斜向上方的,因而当油滴带正电时,应该由M 点向N 点运动,故选项A 正确、B 错误.若电场方向水平向右,则油滴需带负电,此时斜向右上方与MN 垂直的洛伦兹力对应粒子从N 点运动到M 点,即选项C 正确.同理,电场方向水平向左时,油滴需带正电,油滴是从M 点运动到N 点的,故选项D 错误.[答案] AC 【点评】对于带电粒子在复合场中做直线运动的问题要注意受力分析.因为洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,而且与磁场的方向、带电粒子的电性都有关,分析时更要注意.本题中重力和电场力均为恒力,要保证油滴做直线运动,两力的合力必须与洛伦兹力平衡,粒子的运动就只能是匀速直线运动.★同类拓展2 如图1-14甲所示,悬挂在O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端挂有一个带电荷量不变的小球A .在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B .当B 到达悬点O 的正下方并与A 在同一水平线上,A 处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B 的电荷量分别为q 1和q 2,θ分别为30°和45°,则q 2q 1为 [2007年高考·重庆理综卷]( )图1-14甲A.2B.3C.23D.3 3【解析】对A球进行受力分析,如图1-14 乙所示,图1-14乙由于绳子的拉力和点电荷间的斥力的合力与A球的重力平衡,故有:F电=mg tan θ,又F电=k qQ Ar2.设绳子的长度为L,则A、B两球之间的距离r=L sin θ,联立可得:q=mL2g tan θsin2θkQ A,由此可见,q与tan θsin 2θ成正比,即q2q1=tan 45°sin245°tan 30°sin230°=23,故选项C正确.[答案] C互动辨析本题为带电体在重力场和电场中的平衡问题,解题的关键在于:先根据小球的受力情况画出平衡状态下的受力分析示意图;然后根据平衡条件和几何关系列式,得出电荷量的通解表达式,进而分析求解.本题体现了新课标在知识考查中重视方法渗透的思想.三、牛顿运动定律的应用要点归纳(一)深刻理解牛顿第一、第三定律1.牛顿第一定律(惯性定律)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.(1)理解要点①运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持.②它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因.③牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例.牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,第二定律定量地给出力与运动的关系.(2)惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性.①惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关.②质量是物体惯性大小的量度.2.牛顿第三定律(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,可用公式表示为F=-F′.(2)作用力与反作用力一定是同种性质的力,作用效果不能抵消.(3)牛顿第三定律的应用非常广泛,凡是涉及两个或两个以上物体的物理情境、过程的解答,往往都需要应用这一定律.(二)牛顿第二定律1.定律内容物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比,跟物体的质量m成反比.2.公式:F合=ma理解要点①因果性:F合是产生加速度a的原因,它们同时产生,同时变化,同时存在,同时消失.②方向性:a与F合都是矢量,方向严格相同.③瞬时性和对应性:a为某时刻某物体的加速度,F合是该时刻作用在该物体上的合外力.3.应用牛顿第二定律解题的一般步骤:(1)确定研究对象;(2)分析研究对象的受力情况,画出受力分析图并找出加速度的方向;(3)建立直角坐标系,使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上,并将其余的力或加速度分解到两坐标轴上;(4)分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程;(5)统一单位,计算数值.热点、重点、难点一、正交分解法在动力学问题中的应用当物体受到多个方向的外力作用产生加速度时,常要用到正交分解法.1.在适当的方向建立直角坐标系,使需要分解的矢量尽可能少.2.F x合=ma x合,F y合=ma y合,F z合=ma z合.3.正交分解法对本章各类问题,甚至对整个高中物理来说都是一重要的思想方法.●例6如图1-15甲所示,在风洞实验室里,一根足够长的细杆与水平面成θ=37°固定,质量m=1 kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O点.现有水平向右的风力F作用于小球上,经时间t 1=2 s 后停止,小球沿细杆运动的部分v -t 图象如图1-15乙所示.试求:(取g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)图1-15(1)小球在0~2 s 内的加速度a 1和2~4 s 内的加速度a 2.(2)风对小球的作用力F 的大小.【解析】(1)由图象可知,在0~2 s 内小球的加速度为:a 1=v 2-v 1t 1=20 m/s 2,方向沿杆向上 在2~4 s 内小球的加速度为:a 2=v 3-v 2t 2=-10 m/s 2,负号表示方向沿杆向下. (2)有风力时的上升过程,小球的受力情况如图1-15丙所示图1-15丙在y 方向,由平衡条件得:F N1=F sin θ+mg cos θ在x 方向,由牛顿第二定律得:F cos θ-mg sin θ-μF N1=ma1停风后上升阶段,小球的受力情况如图1-15丁所示图1-15丁在y方向,由平衡条件得:F N2=mg cos θ在x方向,由牛顿第二定律得:-mg sin θ-μF N2=ma2联立以上各式可得:F=60 N.【点评】①斜面(或类斜面)问题是高中最常出现的物理模型.②正交分解法是求解高中物理题最重要的思想方法之一.二、连接体问题(整体法与隔离法)高考卷中常出现涉及两个研究对象的动力学问题,其中又包含两种情况:一是两对象的速度相同需分析它们之间的相互作用,二是两对象的加速度不同需分析各自的运动或受力.隔离(或与整体法相结合)的思想方法是处理这类问题的重要手段.1.整体法是指当连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时,可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑,分析其受力情况,运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法.2.隔离法是指当研究对象涉及由多个物体组成的系统时,若要求连接体内物体间的相互作用力,则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来,分析其受力情况及运动情况,再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法.3.当连接体中各物体运动的加速度相同或要求合外力时,优先考虑整体法;当连接体中各物体运动的加速度不相同或要求物体间的作用力时,优先考虑隔离法.有时一个问题要两种方法结合起来使用才能解决.●例7如图1-16所示,在光滑的水平地面上有两个质量相等的物体,中间用劲度系数为k的轻质弹簧相连,在外力F1、F2的作用下运动.已知F1>F2,当运动达到稳定时,弹簧的伸长量为()图1-16A .F 1-F 2kB .F 1-F 22kC .F 1+F 22kD .F 1+F 2k【解析】取A 、B 及弹簧整体为研究对象,由牛顿第二定律得:F 1-F 2=2ma取B 为研究对象:kx -F 2=ma(或取A 为研究对象:F 1-kx =ma )可解得:x =F 1+F 22k. [答案] C【点评】①解析中的三个方程任取两个求解都可以.②当地面粗糙时,只要两物体与地面的动摩擦因数相同,则A 、B 之间的拉力与地面光滑时相同.★同类拓展3 如图1-17所示,质量为m 的小物块A 放在质量为M 的木板B 的左端,B 在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动,且A 、B 相对静止.某时刻撤去水平拉力,经过一段时间,B 在地面上滑行了一段距离x ,A 在B 上相对于B 向右滑行了一段距离L (设木板B 足够长)后A 和B 都停了下来.已知A 、B 间的动摩擦因数为μ1,B 与地面间的动摩擦因数为μ2,且μ2>μ1,则x 的表达式应为( )图1-17A .x =M m LB .x =(M +m )L mC .x =μ1ML (μ2-μ1)(m +M )D .x =μ1ML (μ2+μ1)(m +M ) 【解析】设A 、B 相对静止一起向右匀速运动时的速度为v ,撤去外力后至停止的过程中,A 受到的滑动摩擦力为:f 1=μ1mg其加速度大小a 1=f 1m=μ1g B 做减速运动的加速度大小a 2=μ2(m +M )g -μ1mg M由于μ2>μ1,所以a 2>μ2g >μ1g =a 1即木板B 先停止后,A 在木板上继续做匀减速运动,且其加速度大小不变对A 应用动能定理得:-f 1(L +x )=0-12m v 2 对B 应用动能定理得:μ1mgx -μ2(m +M )gx =0-12M v 2 解得:x =μ1ML (μ2-μ1)(m +M ). [答案] C【点评】①虽然使A 产生加速度的力由B 施加,但产生的加速度a 1=μ1g 是取大地为参照系的.加速度是相对速度而言的,所以加速度一定和速度取相同的参照系,与施力物体的速度无关.②动能定理可由牛顿第二定律推导,特别对于匀变速直线运动,两表达式很容易相互转换.三、临界问题●例8 如图1-18甲所示,滑块A 置于光滑的水平面上,一细线的一端固定于倾角为45°、质量为M 的光滑楔形滑块A 的顶端P 处,细线另一端拴一质量为m 的小球B .现对滑。
2023届山东省高三下学期二轮复习联考(二)物理高频考点试题一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分,在每小题给出的答案中,只有一个符合题目要求。
(共8题)第(1)题正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接,,交流电压表的示数是,图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图像。
则( )A.通过R的电流随时间t变化的规律是B.通过R的电流最大值是C.R两端的电压随时间t变化的规律是D.R两端的电压有效值是第(2)题云南具有文化内涵的地方特色小吃——小锅米线,采用特制的小铜锅放在小灶上烹饪,配上各种秘制的调味酱料,出锅的米线热气腾腾,色泽清爽红润,清香扑鼻。
下列与其相关的物理知识描述错误的是( )A.“清香扑鼻”是因为分子在永不停息地运动B.刚出锅的米线温度很高,是因为米线含有的热量多C.“热气腾腾”中的“热气”是水蒸气放热液化形成的D.小灶加热米线,是通过热传递的方式改变米线的内能第(3)题如图甲所示为研究光电效应规律的实验装置,同一入射光照射到不同金属材料表面,发生光电效应时的遏止电压与金属材料的逸出功的关系如图乙所示,已知普朗克常量为h,则入射光的频率为( )A.B.C.D.第(4)题两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为E的匀强电场中,小球1和2均带正电,电量分别为q1和q2(q1>q2),将细线拉直并使之与电场方向平行,如图所示,若将两小球同时从静止状态释放,则释放后细线中的张力T为(不计重力及两小球间的库仑力)()A.B.C.D.第(5)题在如图所示的核反应堆中,用中子轰击生成更稳定的、和粒子X,可实现可控的链式反应以释放核能,镉棒能很好地吸收热中子。
下列说法正确的是( )A.柆子X为质子B.该核反应与太阳上主要进行的核反应相同C.该核反应为重核的裂变D.的质量比与的总质量小第(6)题在空间技术发展过程中,喷气背包曾经作为宇航员舱外活动的主要动力装置,它能让宇航员保持较高的机动性。
电磁感应之电容模型模型1无外力充电式(电容器+单棒)例1 两条相互平行的光滑水平金属导轨,电阻不计,匀强磁场垂直导轨平面向上,磁感应强度为B 。
电容器的电容为C ,击穿电压足够大,开始时电容器不带电。
棒ab 长为L ,质量为m ,电阻为R , 初速度为v 0,金属棒运动时,金属棒与导轨始终垂直且接触良好。
(1) 请分析电容器的工作状态,导体棒的运动情况,若导轨足够长,求导体棒最终的速度。
(2) 若电容器储存的电能满足 212E CU ,忽略电磁辐射损失,求导体棒ab 在整个过程中产生的焦耳热。
模型2.放电式(电容器+单棒)例2 两条相互平行的光滑水平金属导轨,电阻不计,匀强磁场垂直导轨平面向上,磁感应强度为B 。
棒ab 长为L ,质量为m ,电阻为R ,静止在导轨上。
电容器的电容为C ,先给电容器充电,带电量为Q ,再接通电容器与导体棒。
金属棒运动时,金属棒与导轨始终垂直且接触良好。
请分析电容器的工作状态,导体棒的运动情况,若导轨足够长,求导体棒最终的速度。
模型3.有恒力的充电式电容器例3. 水平金属导轨光滑,电阻不计,匀强磁场与导轨垂直,磁感应强度为B 。
棒ab 长为L ,质量为m ,电阻为R ,初速度为零,在恒力F 作用下向右运动。
电容器的电容为C ,击穿电压足够大,开始时电容器不带电。
请分析导体棒的运动情况。
4.模型迁移:(分析方法完全相同,尝试分析吧!)(1)导轨不光滑(2)恒力的提供方式不同,如导轨变成竖直放置或倾斜放置等(3) 电路结构变化1. ( 2017年天津卷12题)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。
电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E ,电容器的电容为C 。
两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ,电阻不计。
炮弹可视为一质量为m 、电阻为R 的金属棒MN ,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。
首先开关S 接1,使电容器完全充电。
2023届山东省高三下学期二轮复习联考(二)物理核心考点试题(基础必刷)学校:_______ 班级:__________姓名:_______ 考号:__________(满分:100分时间:75分钟)总分栏题号一二三四五六七总分得分评卷人得分一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题2023年9月25日“05后”中国选手余依婷以2分07秒75的绝对优势,夺得亚运会女子200米个人混合泳金牌,成为亚运三金王。
下列判断正确的是( )A.“200米”指的位移大小B.“2分07秒75”表示时刻C.全程的平均速度是D.研究余依婷的触壁动作时不能将她看作质点第(2)题氚在自然界中存量极少,工业上一般用中子轰击锂获取氚,其核反应方程为,已知氚的半衰期为12.5年,下列说法正确的是()A.X与互为同位素B.X的质子数是3,中子数是2C.10个氚核,经过12.5年一定还剩5个D.上述获取氚的核反应是裂变反应第(3)题“日心说”以太阳为参考系,金星和地球运动的轨迹可以视为共面的同心圆;“地心说”以地球为参考系,金星的运动轨迹(实线)和太阳的运动轨迹(虚线)如图所示。
观测得每隔1.6年金星离地球最近一次,则下列判断正确的是( )A.在8年内太阳、地球、金星有5次在一条直线上B.在8年内太阳、地球、金星有10次在一条直线上C.地球和金星绕太阳公转的周期之比为8∶5D.地球和金星绕太阳公转的半径之比为第(4)题静电喷涂是利用高压静电场使带电涂料微粒发生定向运动,并最终吸附在工件表面上的一种喷涂方法,其工作原理如图所示,图中虚线为涂料微粒的运动轨迹。
若不计涂料微粒的重力、微粒间的相互作用力及一切阻力,下列说法正确的是( )A.涂料微粒带正电B.涂料微粒所受电场力方向为轨迹切线的方向C.减小喷枪枪口与工件之间的距离,各个涂料微粒运动过程中电场力所做的功不变D.涂料微粒运动过程中电势能逐渐增加第(5)题有两种透明物质甲、乙,知道其中一种为玻璃,另一种为水晶。
2023年高考物理二轮复习综合训练(广东适用)一、单项选择题1.中国运动员谷爱凌在2022年北京冬奥会中获得“自由式滑雪女子U型场地技巧”金牌.不计空气阻力且把其视为质点,则谷爱凌在空中运动过程()A.可能处于超重状态B.速度、加速度均可能为零C.速度改变量的方向总是竖直向下D.只要有速度,重力的功率就不可能为零2.如图甲所示,直立的轻弹簧一端固定在地面上,另一端拴住一个铁块,现让铁块在竖直方向做往复运动,从铁块所受合力为零开始计时,取向上为正方向,其运动的位移-时间图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.t=0.25 s时铁块对弹簧的压力最大B.t=0.25 s和t=0.75 s两时刻弹簧的弹力相等C.t=0.25 s至t=0.50 s这段时间铁块做加速度逐渐增大的加速运动D.t=0.25 s至t=0.50 s这段时间内铁块的动能和弹簧的弹性势能之和在增大3.如图,甲、乙两电路中电源电动势相同,内电阻r1>r2,外电阻R相同.两电路中分别流过相等电荷量的过程中,下列说法正确的是()A.甲电路电源内部产生的热量较多B.乙电路外电阻R产生的热量较少C.乙电路电源做功较多D.甲电路电源效率较高4.238 92U(铀核)经过一系列的α衰变和β衰变变为222 86Rn(氡核),已知238 92U的比结合能为E1,222 86 Rn的比结合能为E2,α粒子的比结合能为E3,每次β衰变释放的能量为E4(计算结果不计E4),则238 92U(铀核)衰变为222 86Rn(氡核)共释放的能量为()A .E 1-E 2-E 3B .E 2+E 3-2E 1C .238E 1-222E 2-16E 3D .222E 2+16E 3-238E 15.如图所示,质量为m 、电荷量为e 的一价正离子从A 点射入水平方向的匀强电场,初速度方向与水平方向的夹角θ=60°.当离子运动到电场中的P 点时速度最小(P 点未画出),且最小速度为v .不计离子重力,下列说法正确的是( )A .电场方向水平向左,U AP =-3mv 22eB .电场方向水平向左,U AP =-mv 26eC .电场方向水平向右,U AP =mv 26eD .电场方向水平向右,U AP =3mv 22e6.在如图所示的电路中,变压器为理想变压器,三个定值电阻的阻值相同,变压器原、副线圈的匝数之比为2∶a 、b 两端加上交变电压U ,开关S 断开时,电流表的示数为I ,则下列说法正确的是( )A .开关S 断开时,变压器的输入功率为UIB .定值电阻的阻值均为U 4IC .开关S 断开时,原、副线圈电路中电阻消耗的功率之比为1∶5D .开关S 闭合后,电流表的示数为53I 7. 2021年10月,我国发射了首颗用于太阳Hα波段光谱成像探测的试验卫星“羲和号”,标志着中国将正式进入“探日时代”.该卫星轨道为圆轨道,通过地球南北两极上方,离地高度517千米,如图所示,则该卫星( )A.运行周期可能小于1小时B.发射速度可能大于第二宇宙速度C.运行速度可能小于地球同步卫星的运行速度D.运行的轨道平面与地球同步卫星的轨道平面垂直8.如图所示,等量异种点电荷放置在正四面体顶点A、B处,O点为底面ABD的中心,则()A.O、C、D三点电势相等B.C、D两点电场强度不同C.O点电势大于D点电势D.O点电场强度是D点电场强度的2倍二、多项选择题9.如图所示,内壁光滑的圆轨道竖直固定,小球(视为质点)静止在轨道的最低点A.现用小锤沿水平方向击打(击打后迅速移开小锤)小球,第一次击打小球后,小球未能到达圆轨道的最高点,当小球回到A点时,再次用小锤沿水平方向击打小球,第二次击打后,小球才通过圆轨道的最高点.已知小球在运动过程中始终未脱离轨道,第一次击打过程中小锤对小球做的功为W,两次击打过程中小锤对小球做的功全部用来增加小球的动能,则第二次击打过程中小锤对小球做的功可能为()A.W B.2W C.3W D.4W10.如图所示,磁感应强度大小为B的匀强磁场方向垂直纸面向里,图中虚线为磁场的边界,其中bc段是半径为R的四分之一圆弧,ab、cd的延长线通过圆弧的圆心,Ob长为R.一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子,在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场,已知所有粒子均从圆弧边界射出,其中M、N是圆弧边界上的两点,不计粒子间的相互作用和重力.则下列分析中正确的是()A .从M 点射出粒子的速率一定小于从N 点射出粒子的速率B .从M 点射出粒子在磁场中的运动时间一定小于从N 点射出粒子在磁场中的运动时间C .所有粒子所用最短时间为πm 6qBD .所有粒子所用最短时间为2πm 3qB11.如图甲所示,大量处于n =4能级的氢原子受激,发出不同频率的光,照射光电管阴极K ,发现只有a 、b 两种频率的光可以产生光电流.测得光电流随电压变化的图像如图乙所示.已知光子能量在1.63~3.10 eV 的光为可见光,则( )A .氢原子能发出6种频率的光B .b 光的光照强度比a 光大C .a 光属于可见光的范畴D .a 、b 光通过相同双缝产生的条纹间距,a 比b 大三、实验题12.用如图9所示的装置验证小球做自由落体运动过程中机械能守恒,图中O 为静止释放小球的位置,A 、B 、C 、D 为固定速度传感器的位置且与O 在同一条竖直线上。
高考综合复习——光学专题复习总体感知知识网络考纲要求考点要求光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象ⅡⅠⅠⅠ实验:测定玻璃的折射率实验:用双缝干涉测量光的波长命题规律1.从近几年的高考试题来看,命题频率最高的知识点是几何光学中不同色光的折射率问题和光的全反射问题,而且大多将光的本性和几何光学的知识结合起来进行考查,题型多以选择题为主。
2.在新课标教材中,此部分内容位于选考系列,在今后的高考中出题的可能性很大,重点应是几何光学和物理光学的综合应用。
预计在今后的高考中,对本专题内容的考查将会以定性为主,试题难度不会太大,且重点考查光的折射定律,折射率和光速、频率的关系,光的干涉(尤其是薄膜干涉)。
复习中应注意对全反射、临界角、光的衍射等基本规律、概念的理解和掌握以及通过做光路图、综合几何关系的计算来掌握对基本规律的应用。
复习策略1.在复习光时,注意该部分问题高中阶段要求虽不太高,但该部分知识比较琐碎,概念较多,应在理解概念和规律上多下功夫。
重点是光的折射、光的干涉及光的衍射现象以及利用它们分析解决实际问题。
2.干涉和衍射的图样有相似之处,都是明暗相间的条纹。
只是干涉条纹中条纹宽度和亮度基本相同,衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等,中央亮纹最宽最亮,应注意二者的区别。
3.光的衍射现象表明,光的直线传播是一种近似规律。
实际上,在任何条件下;光通过孔或障碍物时都会产生衍射,但只有满足一定的条件,才会发生明显的衍射现象。
往往错误理解为只有孔或障碍物的尺寸比光的波长小或者跟光的波长相差不多时,才会发生衍射现象。
第一部分光的折射全反射知识要点梳理知识点一——折射定律▲知识梳理1.光的折射光射到两种介质的界面处,一部分进入到另一种介质中,并且改变原来的传播方向的现象叫做光的折射。
2.折射定律折射光线跟入射光线和法线在同一平面上,并且分别位于法线两侧,入射角i的正弦跟折射角r的正弦成正比,即常数。
3.折射率光从真空射入某种介质发生折射时,入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比,叫做这种介质的折射率,即。
它还等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比,即。
特别提醒:(1)任何介质的折射率均大于1。
(2)相比较而言,折射率大的物质叫光密介质,折射率小的物质叫光疏介质,因此光疏介质或光密介质是相对的。
(3)介质的折射率表明了介质的折光能力,是由介质的属性决定的,不同的介质有不同的折射率,所以光在不同的介质中的速度不同。
(4)光的折射现象中,光路是可逆的。
▲疑难导析1.怎样认识折射定律折射定律给出了入射光线、法线、折射光线三线的空间分布,即三线在同一个垂直于界面的平面内,分别位于两种介质中,且位于法线两侧;给出了两角的数量关系,即两角正弦值之比是一个常数,不是两角之比是一个常数。
入射角和折射角分别是入射线和法线、折射线和法线的夹角,而不是跟界面的夹角。
2.如何理解折射率(1)当光从真空射入某一介质中时,入射角、折射角都可以发生变化,但它们的正弦值之比却是不变的,是一个常数,例如,当介质是水时,这个常数是1.33。
(2)对于不同介质,这个常数不同。
例如光从真空射入玻璃时这个常数是1.5。
介质不同n不同,说明n反映了介质的光学性质,这个常数叫介质的绝对折射率,简称折射率。
光在介质中的传播速度与介质的折射率n有关,即,对此公式要求能熟练运用,但不要求知道公式是怎么来的。
由知道介质的折射率n>1,即,就是说光由真空射入介质时,都是入射角大于折射角,折射光线向法线偏折;反之当光由介质射入真空时,入射角小于折射角,折射光线远离法线偏折。
折射率n是反映介质光学性质的物理量,它的大小只能由介质本身的物质结构及光的频率决定,与入射角、折射角的大小无关,“折射率n与入射角的正弦成正比,与折射角的正弦成反比”的说法是错误的。
例如:入射角正弦值变为原来的2倍,折射角的正弦亦变为原来的2倍,但n不变。
:空中有一只小鸟,距水面3m,其正下方距水面4m深处的水中有一条鱼。
已知水的折射率为4/3。
(1)鸟从空中看到水中的鱼离它的距离是多少?(2)鱼在水中看空中的鸟离它的距离是多少?解析:(1)首先作出鸟看鱼的光路图,如图所示:由于是在竖直方向上看,所以入射角很小,即图中的i和r均很小,故有。
由图可得m=3m则鸟看水中的鱼离它m=6m(2)同理可得鱼看鸟时:m=4m则m=8m。
知识点二——全反射▲知识梳理1.全反射光从光密介质射入光疏介质时,在界面处,一部分光被反射,另一部分光被折射到另一种介质中,随着入射角的增大,折射角增大,且折射光线能量减弱,反射光线能量增强,当入射角增大到某一角度时,使折射角等于,折射光线消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射。
2.临界角在全反射中,当折射角等于时的入射角叫临界角。
临界角C的计算:当光线由某种折射率为n的介质射入真空(或空气)时,。
3.发生全反射的条件光从光密介质射向光疏介质;入射角大于或等于临界角。
4.全反射现象的应用在理解并掌握了全反射现象及其产生的条件后,可以举出一些现象,运用全反射的知识进行分析解释。
例如:(1)草叶上的露珠在阳光照射下晶莹透亮,空试管放在盛水的烧杯中,会看到试管壁很明亮,等等。
(2)光导纤维是全反射的实际应用,与现代科学技术的发展关系密切。
光导纤维,简称光纤,如图所示。
光导纤维是利用全反射的原理来传播光信号的,通常光纤是由内芯和外套两层组成的,内芯的折射率比外套大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射,利用光纤可实现光纤通信,而光纤通信的主要优点是容量大、衰减小、抗干扰。
▲疑难导析对全反射现象的理解全反射现象在生活中常会遇到,在学习中要认识并掌握全反射现象产生的条件:一是光由光密介质进入光疏介质,二是入射角大于(或等于)临界角。
首先要正确理解“光密”和“光疏”的概念,不但要了解“密”与“疏”是相对而言的,还不能把光密与光疏跟介质密度的大小混同起来,例如酒精对水来说是光密介质,它的密度却比水小。
其次,要正确理解临界角的概念。
为此,要清楚地认识到在全反射现象中折射角随入射角的增大而增大,入射角增大到某一角度时,折射角达到最大值(),再增大入射角,光疏介质中就没有折射光了,还要注意,随着入射角和折射角的增大,反射光不断增强,折射光不断减弱,当折射角接近时,折射光急剧减弱(直到为零),反射光急剧增强(直到跟入射光强度相等)。
:光导纤维的结构如图所示,其内芯和外套材料不同,光在内芯中传播。
以下关于光导纤维的说法正确的是()A.内芯的折射率比外套大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B.内芯的折射率比外套小,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C.内芯的折射率比外套小,光传播时在内芯与外套的界面发生折射D.内芯的折射率与外套相同,外套的材料有韧性,可以起保护作用答案:A解析:发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于临界角。
光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝,直径只有几微米到一百微米之间,由内芯和外套组成,内芯的折射率比外套大,光从一端进入,经内芯与外套的界面多次全反射从另一端射出,从而使载有声音、图像以及各种数字信号的激光在光纤中随全反射远距离传播,实现光纤通信。
所以选项A正确。
知识点三——棱镜、光的色散▲知识梳理1.棱镜棱柱形的透明体为棱镜,而横截面为三角形的棱镜即为三棱镜。
折射率大于周围介质的棱镜具有使光线向底面偏折的作用,一个物体通过它所成的虚像则向顶角偏移。
而折射率小于周围介质的棱镜对光线的作用则正好相反。
需注意的是光在通过三棱镜时,光线要经过两次折射。
2.一束白光经棱镜折射后会发生色散现象。
复色光在介质中由于折射率不同而分解成单色光的现象,叫做光的色散。
一束白光通过三棱镜后产生色散,在屏上形成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩色光谱,说明白光是复色光。
3.不同色光在介质中的速度是不同的红光在玻璃中的光速最大,故红光在玻璃中的折射率最小,偏向角也最小,而紫光在玻璃中的光速最小,故紫光在玻璃中的折射率最大,偏向角也最大,因此白光由于各色光通过棱镜后偏向角不同而产生色散现象(如图)。
特别提醒:(1)白光为复色光。
(2)同一介质对不同色光的折射率不同,频率越大的色光折射率越大。
(3)不同色光在同一介质中传播速度不同。
▲疑难导析正确理解光的频率、折射率、光速等物理量的关系白光通过三棱镜后会发生色散,光从一种介质射入另一种介质时,频率是不变的。
但同一介质对不同频率的入射光,折射率n不同,入射光频率越高,介质的折射率就越大。
红光到紫光的特点如下表所示:物理量红橙黄绿蓝靛紫原理频率波动理论折射率实验测定同种介质中光速同种介质中波长同种介质中折射率:红光和紫光相比()A.红光光子的能量较大;在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小;在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量较大;在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小;在同一种介质中传播时红光的速度较小答案:B解析:在电磁波谱中,紫光的频率比红光高,由爱因斯坦的光子说可知,紫光的能量较大;由于紫光的频率高,故紫光在同介质中的折射率较大,由可知,在同一介质中,紫光传播速度较小,而红光传播速度较大;由以上分析得,正确选项为B。
典型例题透析题型一——光的折射的理解和计算分析解决有关光的折射问题的一般思路:(1)根据题意画出正确的光路图(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系,要注意入射角、折射角均以法线为标准。
(3)利用折射定律、折射率公式(、)求解。
(4)注意在折射现象中,光路是可逆的。
特别提醒:①准确、规范地画出光路图是解决几何光学问题的前提和关键。
②从光路图上找准入射角和折射角,应用数学知识求出它们的正弦值。
必要时可利用光路可逆原理辅助解题。
1、如图所示,巡查员站立于一空的贮液池边,检查池角处出液口的安全情况。
已知池宽为L,照明灯到池底的距离为H。
若保持照明光束方向不变,向贮液池中注入某种液体,当液面高为时,池底的光斑距离出液口。
(1)试求当液面高为时,池底的光斑到出液口的距离x。
(2)控制出液口缓慢地排出液体,使液面以的速率匀速下降,试求池底的光斑移动的速率。
思路点拨:因折射率不变,若保持照明光束方向不变,即入射角不变,则折射角也不变,根据几何关系可求解。
解析:(1)设光斑距离出液口的距离为x,液面高为h,光斑距入射点的水平距离为l,如图:由几何关系知,即将代入解得液面高度变化,折射角不变,所以由得,即所以将代入解得。
(2)由可得,液面速率匀速下降,光斑也做匀速运动。
总结升华:池中没有液体时,光沿直线传播,池中注入液体时会发生折射现象,正确地画出折射光路图是计算折射率的关键。
举一反三【变式】如图所示,游泳池宽度L=15m,水面离岸边的高度为0.5m,在左岸边一标杆上装有一A灯,A灯距地面高0.5m,在右岸边站立着一个人,E点为人眼的位置,人眼距地面离1.5m,若此人发现A灯经水反射所成的像与左岸水面下某处的B灯经折射后所成的像重合,已知水的折射率为1.3,则B灯在水面下多深处?(B灯在图中未画出)解析:如图所示,设水面为CF,A到水面点C的距离为,B灯与水面点C之间的距离为,人眼到水面上点F之间的距离为,点C、D之间的距离为由A灯光的反射得得=5m对B灯光的折射过程,有,解得:=4.35m即灯在水面下4.35m深处。