题目列表(包括答案和解析)
[例题选讲]
[例1]某三棱镜的横截面为一直角三角形,如图所示,∠A = 90°,∠B = 30°,∠C = 60°,棱镜材料的折射率为n,底面BC涂黑,入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面,经AB面和AC面折射后出射。
(1)求出出射光线和入射光线延长线的夹角δ。
(2)为使上述入射光线能从AC面出射,折射率n的最大值为多少?
解析:
(1)设光在AB面上入射角为,折射角为,在AC面上入射角为α,折射角为β。由光的折射定律有
而,可得
又,故
由光的折射定律,得
∴夹角
(2)要使光从AC面出射,应有<1
即<1
解得<
[解题关键]光的反射和折射俗称几何光学,此题的解题过程充分体现了这一点:如:的推算,的来由,的得出,无一不是几何知识的应用。
[例2]一群处于基态的氢原子受激发后,可发射出6种频率的光子。那么这些氢原子受激
发后可跃迁到最高能级为 ;其中最易发生干涉的是 的能级跃迁到 的能级的光子;而能使某种金属发生光电效应的有三种光子,其中最接近这种金属极限频率的光子能量为 J。(氢原子的基态能量,电子电量)
解析:根据如图所示的能级图可分析,可发射6种光子的最高能级为;根据,可知由能级跃迁到能级发生的光子的频率γ最低,则最易发生干涉现象。
而三种能使某金属发射光电效应的光子中,频率最低即最接近该金属极限频率的是由能级跃迁到基态的光子。其能量为。
故答案为: 4 ; 4 3 ; 。
[例3]太阳现在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,这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演变的理论,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变阶段。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,地球质量,日地中心的距离,地球表面处的重力加速度,1年约为。试估算太阳的质量M。
(2)已知质子的质量,的质量,电子质量,光速。求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能。
(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能。试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命。(题中,光速,估算结果只要求一位有效数字。)
解析:(1)根据题目提供的数据,可以地球绕太阳公转(视为匀速圆周运动)来推算太阳的质量M。根据万有引力定律和匀速圆周运动公式,
可得 ①
在地球表面处,有
则 ②
由①②可得太阳的质量
(2)根据爱因斯坦质能方程
(3)太阳每秒钟辐射的能量
太阳中的核数减少10%可辐射的能量
那么太阳保持在主序星的时间
(即100亿年)
[解后评析]本题是一道估算题,应注意一些计算技巧,如、可约略取10;位数的取法可根据题目中所给数据的有效数字最少者而定,若题目有规定,就按规定取有效数字。
[练习题]
1、 关于红外线、紫外线和伦琴射线的产生及其特性的下列说法正确的是
A、一切物质都能发出红外线,一切高温物体都能发出紫外线,受激发的原子核能发出伦琴射线
B、红外线有显著的化学作用,紫外线有显著的热作用,伦琴射线有很强的贯穿性
C、红外线、紫外线和伦琴射线都是由原子的外层电子跃迁产生的
D、高速电子流打击到固体物质上能产生伦琴射线
15.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律。先从斜面高处静止释放小车,随后才开启位移传感器(一种测量物体离开传感器距离的工具,以开启瞬间记为t=0)测量小车与传感器间距S与时间t的关系。但是由于操作失误,本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为图象,实验结果如图b所示。根据此图象。
1)t=0.4s末,物体与传感器间距S= 。
2)传感器开启瞬间物体运动的速度v0= 。
3)物体的加速度大小约为 。
16.某同学通过实验测定一段坡路的倾角,该坡路通过小圆弧过渡与水平路面相接。他将一小物体从坡路上某点由静止释放,物体到达坡底后又在水平路面上滑行一段距离后停下,该同学测得物体在坡路及水平路面上滑行的距离分别为s1=4m和s2=1.6m,所用总时间t=2.8s。该坡路及水平地面与物体间动摩擦因数相同,g取10m/s2。请你根据这些数据,计算该坡路的倾角。
17如图所示,光滑水平面上静放一上表面粗糙的长木板,质量为M=20kg,另一质量为m=5kg的物块,可看成质点,以大小为m/s、方向水平向右的初速度从木板的左端滑上木板,由于摩擦最后刚好停在板的右端(g取10m/s2)。问:
(1)木板最终获得的速度为多大?
(2)改变物块滑上木板的初速度,可使木板最终获得的速度发生变化。为使木板最后的速度是(1)中的的一半,则物块滑上木板的初速度应为多大?
18如图所示,粗糙绝缘水平面上静放带正电小物块,小物块的比荷为k,与水平面间动摩擦因数为。在物块右侧距物块L处有一范围足够大的匀强场区,场区内同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,已知匀强电场的方向竖直向上,场强大小恰好等于当地重力加速度的1/k,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度为B。现给物块一水平向右的初速度,使其沿水平面运动并进入右侧场区,当物块从场区飞出后恰好能落到出发点。设运动过程中物块带电量保持不变,重力加速度为g。
(1)定性画出小物块从开始运动到落回出发点的运动轨迹;
(2)求出物块刚进入场区时的速度;
(3)计算物块从开始运动到刚好进入场区所用的时间。
14。某同学在用单摆测定重力加速度的实验中,测出了几组周期T和摆长L的值,经数据处理后填在下表中
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
L(m) |
0.5000 |
0.8000 |
0.9000 |
1.0000 |
1.2000 |
T(s) |
1.42 |
1.89 |
1.90 |
2.00 |
2.20 |
T2(s2) |
2.02 |
3.57 |
3.61 |
4.00 |
4.84 |
(1)为了用图象法求重力加速度的值,请依据上表信息,在下面坐标纸上建立坐标系并作出合理的图象;
(2)由所作图象求得重力加速度为 ___m/s2.
(取π2=10)
|
|
||||
17.
16.
15.
12.(1)
(2)
11.(1)
(2)
13. 11.(1) 、 、
(2)
10.(1) 、 、 (2) 、
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