（江蘇選考）物理第一部分六選考模塊學(xué)案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE專題六選考模塊二十六、熱學(xué)[思維腦圖]學(xué)前串一串，平時(shí)翻一翻，考前憶一憶［學(xué)前先做高考題］高考題最經(jīng)典，每做一次都有新發(fā)現(xiàn)1．（2015·江蘇高考)（1)對下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，正確的有__________。A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變,說明食鹽是晶體B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體C．天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同,是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同（2）在裝有食品的包裝袋中充入氮?dú)?，可以起到保質(zhì)作用。某廠家為檢測包裝袋的密封性，在包裝袋中充滿一定量的氮?dú)?，然后密封進(jìn)行加壓測試。測試時(shí)，對包裝袋緩慢地施加壓力.將袋內(nèi)的氮?dú)庖暈槔硐霘怏w，則加壓測試過程中，包裝袋內(nèi)壁單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力________（選填“增大"、“減小”或“不變”)，包裝袋內(nèi)氮?dú)獾膬?nèi)能________（選填“增大"、“減小”或“不變"）。(3)給某包裝袋充入氮?dú)夂竺芊?在室溫下，袋中氣體壓強(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、體積為1L。將其緩慢壓縮到壓強(qiáng)為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，氣體的體積變?yōu)?.45L.請通過計(jì)算判斷該包裝袋是否漏氣.解析:(1）晶體在熔化過程中溫度保持不變，食鹽具有這樣的特點(diǎn)，則說明食鹽是晶體，選項(xiàng)A正確；蜂蠟的導(dǎo)熱特點(diǎn)是各向同性的，燒熱的針尖使蜂蠟熔化后呈橢圓形,說明云母片的導(dǎo)熱特點(diǎn)是各向異性的，故云母片是晶體，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；天然石英表現(xiàn)為各向異性，則該物質(zhì)微粒在空間的排列是規(guī)則的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;石墨與金剛石皆由碳原子組成，但它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)是不同的，選項(xiàng)D正確。（2）對氮?dú)饧訅汉?，氣體內(nèi)部的壓強(qiáng)增大，由F＝pS知,單位面積上所受氣體分子撞擊的作用力增大。由于加壓過程是緩慢的，氮?dú)獾臏囟缺３植蛔儯缘獨(dú)獾膬?nèi)能不變。（3)若不漏氣，設(shè)加壓后的體積為V1，由玻意耳定律知：p0V0＝p1V1，代入數(shù)據(jù)得V1＝0。5L，因?yàn)?。45L〈0.5L,說明包裝袋漏氣。答案：(1)AD(2）增大不變（3）見解析2．（2016·江蘇高考)（1）在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后，鍋內(nèi)水面上方充滿飽和汽。停止加熱,高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻。在冷卻過程中，鍋內(nèi)水蒸氣的變化情況為________。A．壓強(qiáng)變小 B．壓強(qiáng)不變C．一直是飽和汽 D．變?yōu)槲达柡推?)如圖1所示，在斯特林循環(huán)的p。V圖像中，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個(gè)過程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過程組成。B→C的過程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目________(選填“增大”“減小"或“不變")。狀態(tài)A和狀態(tài)D的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖像如圖2所示，則狀態(tài)A對應(yīng)的是________（選填“①”或“②”).(3)如圖1所示，在A→B和D→A的過程中,氣體放出的熱量分別為4J和20J。在B→C和C→D的過程中，氣體吸收的熱量分別為20J和12J。求氣體完成一次循環(huán)對外界所做的功。解析：(1）高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻過程中，鍋內(nèi)水蒸氣體積不變，溫度降低，則壓強(qiáng)變小，但鍋內(nèi)水蒸氣發(fā)生的是動(dòng)態(tài)變化過程,一定是飽和汽。故選項(xiàng)A、C正確.（2）B→C過程為等容過程，單位體積中的氣體分子數(shù)目不變。氣體狀態(tài)A的溫度低于狀態(tài)D的溫度，則狀態(tài)A對應(yīng)的氣體分子的平均動(dòng)能小，對應(yīng)著圖像①。(3）完成一次循環(huán)氣體內(nèi)能不變,ΔU＝0，吸收的熱量Q＝(20＋12－4－20)J＝8J，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W得，W＝－8J，氣體對外界所做的功為8J.答案：（1)AC（2）不變①(3)8J3．（2017·江蘇高考)(1）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變化到狀態(tài)C，其V。T圖像如圖1所示.下列說法正確的有________。A．A→B的過程中，氣體對外界做功B．A→B的過程中，氣體放出熱量C．B→C的過程中，氣體壓強(qiáng)不變D．A→B→C的過程中,氣體內(nèi)能增加(2）圖2甲和乙是某同學(xué)從資料中查到的兩張記錄水中炭粒運(yùn)動(dòng)位置連線的圖片,記錄炭粒位置的時(shí)間間隔均為30s，兩方格紙每格表示的長度相同。比較兩張圖片可知:若水溫相同,________（選填“甲”或“乙”)中炭粒的顆粒較大；若炭粒大小相同,________(選填“甲"或“乙”)中水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈。(3)科學(xué)家可以運(yùn)用無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究生物蛋白分子。資料顯示,某種蛋白的摩爾質(zhì)量為66kg/mol，其分子可視為半徑為3×10－9m的球，已知阿伏加德羅常數(shù)為6。0×1023mol－1。請估算該蛋白的密度。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）解析：（1)由題圖1可知,A→B過程氣體的體積減小，外界對氣體做功，A項(xiàng)錯(cuò)誤;A→B過程氣體的溫度不變，內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體放出熱量，B項(xiàng)正確；B→C過程中，eq\f(V，T)是一個(gè)常數(shù)，氣體發(fā)生的是等壓變化，氣體的溫度降低，內(nèi)能減少，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.(2)影響布朗運(yùn)動(dòng)快慢的因素有兩個(gè),即懸浮顆粒的大小和液體溫度,顆粒越小布朗運(yùn)動(dòng)越明顯，液體溫度越高布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,從題圖2可以看出，乙中炭粒的布朗運(yùn)動(dòng)明顯，因此溫度相同時(shí)，甲中炭粒的顆粒大；顆粒相同時(shí)，乙中水的溫度高，水分子的熱運(yùn)動(dòng)較劇烈。(3）摩爾體積V＝eq\f(4,3）πr3NA[或V＝(2r）3NA]由密度ρ＝eq\f（M，V),解得ρ＝eq\f（3M，4πr3NA)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或ρ＝\f(M,8r3NA))）代入數(shù)據(jù)得ρ≈1×103kg/m3(或ρ≈5×102kg/m3,5×102～1×103kg/m3均可）.答案：（1)BC（2)甲乙（3）1×103kg/m3(或5×102kg/m3，5×102～1×103kg/m3均可）［研透?？碱}根]對熱學(xué)基本知識(shí)的考查1．分子動(dòng)理論(1)分子大?、侔⒎拥铝_常數(shù)：NA＝6.02×1023mol－1。②分子體積:V0＝eq\f（Vmol,NA)（占有空間的體積）。③分子質(zhì)量：m0＝eq\f（Mmol,NA)。④油膜法估測分子的直徑：d＝eq\f（V，S).(2）分子熱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)。①擴(kuò)散現(xiàn)象特點(diǎn)：溫度越高,擴(kuò)散越快。②布朗運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：液體內(nèi)固體小顆粒做永不停息、無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),顆粒越小、溫度越高，運(yùn)動(dòng)越劇烈。（3）分子間的相互作用力和分子勢能①分子力:分子間引力與斥力的合力.分子間距離增大,引力和斥力均減??；分子間距離減小,引力和斥力均增大,但斥力總比引力變化得快。②分子勢能:分子力做正功，分子勢能減小；分子力做負(fù)功，分子勢能增大；當(dāng)分子間距為r0（分子間的距離為r0時(shí)，分子間作用的合力為0)時(shí)，分子勢能最小。2．固體和液體(1）晶體和非晶體的分子結(jié)構(gòu)不同,表現(xiàn)出的物理性質(zhì)不同。晶體具有確定的熔點(diǎn).單晶體表現(xiàn)出各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性。晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下可以相互轉(zhuǎn)化。(2)液晶是一種特殊的物質(zhì)狀態(tài)，所處的狀態(tài)介于固態(tài)和液態(tài)之間。液晶具有流動(dòng)性，在光學(xué)、電學(xué)物理性質(zhì)上表現(xiàn)出各向異性.(3)液體的表面張力使液體表面具有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切。[即時(shí)訓(xùn)練]1．判斷正誤（1）布朗運(yùn)動(dòng)并不是液體分子的運(yùn)動(dòng)，但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。（√)(2）液體溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)越激烈。（√)（3）顯微鏡下觀察到墨水中的小炭粒在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這反映了液體分子運(yùn)動(dòng)的無規(guī)則性.（√)(4)懸浮在空氣中做布朗運(yùn)動(dòng)的PM2.5微粒，氣溫越高,運(yùn)動(dòng)越劇烈.（√)（5)擴(kuò)散現(xiàn)象不僅能發(fā)生在氣體和液體中,固體中也可以.(√）（6)“酒香不怕巷子深"與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān).(√）(7)水不容易被壓縮說明分子間存在分子力.(√）（8）用力拉鐵棒的兩端,鐵棒沒有斷，說明此時(shí)分子間只存在引力而不存在斥力.(×)(9)將一個(gè)分子從無窮遠(yuǎn)處無限靠近另一個(gè)分子，則這兩個(gè)分子間的分子力先增大后減小最后再增大。(√）（10)當(dāng)分子間距離增大時(shí)，分子間的引力減少，斥力增大.(×）(11)若兩分子間距離減小,分子間斥力增大，引力減小，合力為斥力.(×）（12）當(dāng)兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時(shí),分子間的距離越大，分子勢能越小。（×）(13)同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn).（√)(14）大顆粒的鹽磨成了細(xì)鹽，就變成了非晶體。（×)（15)單晶體的某些物理性質(zhì)具有各向異性，而多晶體和非晶體是各向同性的。（√)（16)單晶體和多晶體都有確定的熔點(diǎn)，非晶體沒有確定的熔點(diǎn)。（√)(17）晶體在各個(gè)方向上的導(dǎo)熱性能相同時(shí)，表現(xiàn)為各向同性。(√）(18）單晶體的物理性質(zhì)具有各向異性.(√)（19）太空中水滴成球形，是液體表面張力作用的結(jié)果。(√）(20)液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內(nèi)部。(×)（21)液體表面的分子距離大于分子間的平衡距離，使得液面有表面張力。(√)(22）葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用。（√）（23）液晶具有液體的流動(dòng)性，同時(shí)具有晶體的各向異性特征.(√)(24)液晶顯示器是利用了液晶對光具有各向異性的特點(diǎn)。（√)（25）當(dāng)人們感到潮濕時(shí)，空氣的絕對濕度一定較大.(×）（26）空氣相對濕度越大時(shí)，空氣中水蒸氣壓強(qiáng)越接近飽和汽壓，水蒸發(fā)越快.(×)（27）只要知道水的摩爾質(zhì)量和水分子的質(zhì)量，就可以計(jì)算出阿伏加德羅常數(shù)。(√)（28）用阿伏加德羅常數(shù)和某種氣體的密度，就可以求出該種氣體的分子質(zhì)量。（×）(29）只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出該氣體分子的體積。(×）（30)一定質(zhì)量的100℃的水吸收熱量后變成100℃的水蒸氣，則吸收的熱量大于增加的內(nèi)能。(√)(31)給自行車打氣時(shí)氣筒壓下后反彈,是由分子斥力造成的。（×）（32)如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體的平均動(dòng)能一定增大，因此壓強(qiáng)也必然增大.（×)（33)把很多小的單晶體放在一起，就變成了非晶體。(×)(34）用熱針尖接觸金屬表面的石蠟，熔化區(qū)域呈圓形，這是晶體各向異性的表現(xiàn)。（×）（35）漂浮在熱菜湯表面上的油滴,從上面觀察是圓形的,是因?yàn)橛偷我后w呈各向同性的緣故。（×)（36)雨水沒有透過布雨傘是因?yàn)橐后w分子表面張力的原因。（√）（37)在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強(qiáng)為零。（×)(38)壓強(qiáng)變大時(shí),分子間的平均距離必然變小.（×)（39）當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對濕度一定較小。(√）(40)影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距。（√)2．已知50℃時(shí)飽和水汽壓是92.5mmHg,則在以下兩種變化中:①如果溫度不變,汽的體積縮小到原來一半；②體積不變，汽的溫度升高到100℃.其飽和水汽壓變化是(）A．不變，不變 B．變大，不變C．不變，變大 D．變大，變大解析：選C根據(jù)飽和水汽壓與溫度有關(guān)，隨溫度的升高而增大，與體積無關(guān)可知，如果溫度不變,汽的體積縮小到原來一半，其飽和水汽壓不變;如果保持體積不變,當(dāng)汽的溫度升高時(shí)，其飽和水汽壓會(huì)變大.故C正確。熱力學(xué)定律的理解1．物體內(nèi)能變化的判定溫度變化引起分子平均動(dòng)能的變化；體積變化，分子間的分子力做功，引起分子勢能的變化.2．熱力學(xué)第一定律（1)公式：ΔU＝W＋Q。（2）符號(hào)規(guī)定：外界對系統(tǒng)做功,W>0；系統(tǒng)對外界做功，W〈0.系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q>0；系統(tǒng)向外界放出熱量，Q〈0。系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔU>0；系統(tǒng)內(nèi)能減少,ΔU〈0。3．熱力學(xué)第二定律的表述（1）熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體(按熱傳遞的方向性表述）。(2)不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功,而不產(chǎn)生其他影響(按機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性表述)。（3)第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。[即時(shí)訓(xùn)練]1．判斷正誤(1）外界對系統(tǒng)做功，其內(nèi)能一定增加.(×)（2)系統(tǒng)從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加。(×）(3）一定質(zhì)量的理想氣體發(fā)生絕熱膨脹時(shí)，其內(nèi)能不變。（×)(4)一定質(zhì)量的理想氣體，在等壓膨脹過程中，氣體分子的平均動(dòng)能增大.(√)（5）在輪胎爆裂這一短暫過程中，氣體膨脹，溫度下降。（√)(6)密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程外界對其做功，瓶內(nèi)空氣內(nèi)能增加。(×)（7)壓縮處于絕熱容器中的一定質(zhì)量的理想氣體，其內(nèi)能一定增加.（√）(8)“鉆木取火”和“捂熱水袋”都是做功改變物體內(nèi)能的.(×)(9）熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳導(dǎo)到低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳導(dǎo)到高溫物體。（√)（10）利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是可能的。(√）（11)自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的。（√）(12)功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程一定是可逆過程。(×)(13）空調(diào)既能制熱又能制冷,說明熱傳遞不存在方向性.（×)（14)不斷改進(jìn)工藝，熱機(jī)的效率可能達(dá)到100%。(×)（15)熱量不可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體,是因?yàn)檫`背了熱力學(xué)第一定律。（×)（16）“第一類永動(dòng)機(jī)”不可能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律。(√）（17）“第二類永動(dòng)機(jī)”不可能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律。（×)2．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．氣體吸熱后溫度一定升高B．對氣體做功可以改變其內(nèi)能C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體解析：選BD根據(jù)熱力學(xué)定律,氣體吸熱后如果對外做功，則溫度不一定升高，說法A錯(cuò)誤；改變物體內(nèi)能的方式有做功和傳熱,對氣體做功可以改變其內(nèi)能，說法B正確；理想氣體等壓膨脹對外做功，根據(jù)eq\f（pV，T）＝恒量知，膨脹過程一定吸熱，說法C錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，說法D正確。氣體實(shí)驗(yàn)定律的應(yīng)用1．氣體實(shí)驗(yàn)定律(1)等溫變化：pV＝C或p1V1＝p2V2。(2)等容變化：eq\f(p，T）＝C或eq\f(p1，T1)＝eq\f(p2,T2）。(3)等壓變化：eq\f(V,T）＝C或eq\f（V1，T1）＝eq\f(V2,T2).(4）理想氣體狀態(tài)方程：eq\f(pV,T)＝C或eq\f(p1V1,T1）＝eq\f（p2V2，T2)。2．應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的三個(gè)重要環(huán)節(jié)（1）正確選擇研究對象:對于變質(zhì)量問題要保證研究質(zhì)量不變的部分;對于多部分氣體問題，要各部分獨(dú)立研究，各部分之間一般通過壓強(qiáng)找聯(lián)系。（2)列出各狀態(tài)的參量：氣體在初、末狀態(tài)，往往會(huì)有兩個(gè)（或三個(gè))參量發(fā)生變化,把這些狀態(tài)參量羅列出來會(huì)比較準(zhǔn)確、快速地找到規(guī)律。(3）認(rèn)清變化過程：準(zhǔn)確分析變化過程以便正確選用氣體實(shí)驗(yàn)定律.［例1]一定質(zhì)量的理想氣體被質(zhì)量m＝30kg、橫截面積S＝100cm2的活塞封閉在光滑圓筒形的金屬汽缸內(nèi)，活塞與汽缸底之間用一輕彈簧連接.開始時(shí)汽缸水平放置，彈簧恰好處于原長L0＝50cm,如圖(a)所示。將汽缸從水平位置緩慢地豎直立起，穩(wěn)定后活塞下降L1＝10cm,如圖(b)所示.再對汽缸內(nèi)的氣體逐漸加熱,活塞上升L2＝30cm，如圖(c)所示。已知重力加速度g＝10m/s2，外界氣溫t＝27℃，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，不計(jì)一切摩擦,求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k；(2)加熱后，汽缸內(nèi)氣體的溫度T′。［解析］（1）設(shè)汽缸豎直穩(wěn)定后，汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p1,活塞受力平衡p1S＋kL1＝p0S＋mg由玻意耳定律得p0L0S＝p1(L0－L1)S解得k＝500N/m。（2）設(shè)加熱后汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2,活塞受力平衡p2S＝p0S＋mg＋k（L2－L1）初始溫度：T＝t＋273K由理想氣體狀態(tài)方程eq\f（p0L0S，T)＝eq\f（p2L0＋L2－L1S,T′）解得T′＝588K。[答案]（1）500N/m（2）588K[即時(shí)訓(xùn)練］1．(2016·全國卷Ⅱ）一氧氣瓶的容積為0.08m3,開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓.某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣0.36m3.當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí)，需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天.解析：設(shè)氧氣開始時(shí)的壓強(qiáng)為p1,體積為V1，壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個(gè)大氣壓)時(shí)，體積為V2.根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2①重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為V3＝V2－V1②設(shè)用去的氧氣在p0（1個(gè)大氣壓）壓強(qiáng)下的體積為V0,則有p2V3＝p0V0③設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在p0壓強(qiáng)下的體積為ΔV，則氧氣可用的天數(shù)為N＝eq\f（V0，ΔV)④聯(lián)立①②③④式,并代入數(shù)據(jù)得N＝4（天）。⑤答案：4天2．(2017·江蘇四模)在水平面上有一個(gè)導(dǎo)熱汽缸，如圖甲所示，活塞與汽缸之間密封了一定質(zhì)量的理想氣體。最初密封氣體的溫度為27℃，氣柱長10cm；給氣體加熱后，氣柱長變?yōu)?2cm。已知汽缸內(nèi)橫截面積為0.001m2，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa,重力加速度g取10m/s2,不計(jì)活塞與汽缸之間的摩擦.（1）求加熱后汽缸內(nèi)氣體的溫度；（2）若保持汽缸內(nèi)氣體溫度不變,將汽缸直立后(如圖乙所示），氣柱長度又恢復(fù)為10cm，求活塞質(zhì)量。解析:（1)汽缸內(nèi)的密封氣體溫度升高后，壓強(qiáng)不變，是等壓變化,汽缸內(nèi)橫截面積用S表示，則V1＝0。1Sm3，V2＝0。12Sm3，T1＝（273＋27）K根據(jù)蓋—呂薩克定律，有eq\f(V1,T1）＝eq\f（V2，T2）代入數(shù)據(jù)解得：T2＝360K（或87℃）。（2）將汽缸直立后，氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有p2V2＝p3V3已知V2＝0。12Sm3，V3＝0。1Sm3，p2＝p0＝1。0×105Pa代入數(shù)據(jù)解得p3＝1。2×105Pa因?yàn)棣＝p3－p0＝eq\f(mg,S）代入數(shù)據(jù)解得m＝2kg.答案：（1)360K（或87℃）(2)2kg熱學(xué)綜合問題［例2］(2017·南京一模）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程到達(dá)狀態(tài)B，再經(jīng)等容過程到達(dá)狀態(tài)C，此過程的p。V圖像如圖所示，圖中虛線為等溫線.在B→C的過程中，氣體吸收熱量為12J.（1）比較氣體在A和B狀態(tài)的內(nèi)能EA、EB的大??；(2）求氣體從A→B過程中氣體對外界做的功。[解析］(1）A→B過程絕熱，Q＝0，氣體體積V增大，對外做功，內(nèi)能減小，EA＞EB。(2）A→B→C過程中有：ΔU＝WAB＋WBC＋QAB＋QBCA、C溫度相等，內(nèi)能不變，ΔU＝0A→B過程絕熱，QAB＝0B→C等容變化不做功,WBC＝0在B→C的過程中，氣體吸收熱量QBC＝12J解得WAB＝－12J即A→B過程氣體對外做功12J。［答案](1）EA＞EB(2)12J［即時(shí)訓(xùn)練］1。(2017·許昌二模）如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A。其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程。該循環(huán)過程中，下列說法正確的是(）A．A→B過程中,氣體對外界做功,吸熱B．B→C過程中,氣體分子的平均動(dòng)能增加C．C→D過程中，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)減少D．D→A過程中，氣體吸熱解析:選AA→B過程中，體積增大,氣體對外界做功，W＜0，A→B為等溫過程,內(nèi)能不變，ΔU＝0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知?dú)怏w吸熱，Q＞0，故A正確；B→C過程中，絕熱膨脹,氣體對外做功，內(nèi)能減小,溫度降低，氣體分子的平均動(dòng)能減小,故B錯(cuò)誤；C→D過程中，等溫壓縮，體積變小，分子數(shù)密度變大，單位時(shí)間內(nèi)碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增多，故C錯(cuò)誤；D→A過程中，絕熱壓縮，Q＝0，故D錯(cuò)誤.2.(2017·南通一模)如圖所示，在開口向上、豎直放置的薄壁圓柱形容器內(nèi)，用質(zhì)量m＝2.0kg的活塞密封一部分氣體，活塞在容器內(nèi)能自由滑動(dòng)且保持水平,容器的底面積S＝100cm2，開始時(shí)氣體的溫度T1＝280K，活塞到容器底的距離h1＝20.0cm.在氣體從外界吸收Q＝40J熱量的過程中，活塞緩慢上升的距離Δh＝1。0cm。已知大氣壓強(qiáng)p0＝1。0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。求：(1)活塞停止上升時(shí)容器內(nèi)氣體的溫度T2；（2）密封氣體內(nèi)能的增加量ΔU.解析：（1)活塞上升過程中,由蓋-呂薩克定律有:eq\f(V1,V2）＝eq\f(T1，T2)則有：T2＝eq\f（V2,V1)T1＝eq\f（h1＋Δh,h1）T1代入數(shù)據(jù)解得T2＝294K.(2)活塞上升的過程，外界對系統(tǒng)做的功為：W＝－（mg＋p0S）Δh由熱力學(xué)第一定律有：ΔU＝Q＋W解得：ΔU＝29.8J。答案：（1）294K（2)29。8J［專題跟蹤檢測］一、選擇題1．（2017·泰州三模)下列說法中正確的是（)A．當(dāng)分子間引力大于斥力時(shí),隨著分子間距增加，分子間作用力的合力一定減小B．單晶硅中原子排列成空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，因此其他物質(zhì)分子不能擴(kuò)散到單晶硅中C．液晶具有液體的流動(dòng)性，其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性D．密閉容器中水的飽和汽壓隨溫度和體積的變化而變化解析:選C當(dāng)分子間引力大于斥力時(shí)，分子間距離r＞r0，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，隨著分子間距增加，分子力先增大,后減小，故A錯(cuò)誤;單晶硅中原子排列成空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),但分子之間仍然存在間隙，其他物質(zhì)分子能擴(kuò)散到單晶硅中，故B錯(cuò)誤；液晶是一種特殊的物態(tài)，液晶像液體一樣具有流動(dòng)性,而其光學(xué)性質(zhì)具有各向異性,故C正確；水的飽和汽壓僅僅與溫度有關(guān)，與體積無關(guān),故D錯(cuò)誤。2．在溫度不變的情況下，增大液面上方飽和汽的體積，再次平衡時(shí)，下面有關(guān)說法正確的是（)A．飽和汽的質(zhì)量不變，飽和汽的密度減小B．飽和汽的密度不變，飽和汽的壓強(qiáng)減小C．飽和汽的密度不變，飽和汽的壓強(qiáng)增大D．飽和汽的質(zhì)量增大，飽和汽的壓強(qiáng)不變解析:選D飽和汽壓只與溫度有關(guān)，故在溫度不變的情況下，飽和汽的分子密度是不變的。增大液面上方飽和汽的體積,再次平衡時(shí)，飽和汽的質(zhì)量增大,飽和汽的壓強(qiáng)不變，故D正確。3。如圖所示，縱坐標(biāo)表示兩個(gè)分子間引力、斥力的大小,橫坐標(biāo)表示兩個(gè)分子的距離，圖中兩條曲線分別表示兩分子間引力、斥力的大小隨分子間距離的變化關(guān)系，e為兩曲線的交點(diǎn)，則下列說法正確的是（)A．a(chǎn)b為斥力曲線，cd為引力曲線,e點(diǎn)橫坐標(biāo)的數(shù)量級(jí)為10－10mB．a(chǎn)b為引力曲線，cd為斥力曲線,e點(diǎn)橫坐標(biāo)的數(shù)量級(jí)為10－10mC．若兩個(gè)分子間距離大于e點(diǎn)的橫坐標(biāo)，則分子間作用力表現(xiàn)為引力D．若兩個(gè)分子間距離越來越大,則分子勢能也越來越大解析：選BC在F。r圖像中，隨著距離的增大，斥力比引力變化快，所以ab為引力曲線,cd為斥力曲線，當(dāng)分子間的距離等于分子直徑數(shù)量級(jí)時(shí)，引力等于斥力，所以e點(diǎn)的橫坐標(biāo)為10－10m，故A錯(cuò)誤，B正確；若兩個(gè)分子間距離大于e點(diǎn)的橫坐標(biāo),則分子間作用力表現(xiàn)為引力，故C正確；若兩個(gè)分子間距離越來越大，小于平衡位置距離時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為斥力，斥力做正功；大于平衡位置距離時(shí)，分子間作用力表現(xiàn)為引力，引力做負(fù)功，故分子勢能先減小后增大，故D錯(cuò)誤。4．(2017·南通模擬)下列說法中正確的是（）A．兩分子間的距離從r0處逐漸增大,分子間表現(xiàn)出的引力先增大后減小B．從水里逸出的水分子數(shù)目與撞回水里的水分子數(shù)之差越大,水面上方的空氣越潮濕C.理想氣體向真空中自由膨脹時(shí),壓強(qiáng)減小，同時(shí)從外界吸熱D．液滴在完全失重狀態(tài)下,其形狀可以做如圖所示虛線方向的周期性微小變化，這是表面張力產(chǎn)生的效果解析：選AD根據(jù)分子力的特點(diǎn)可知，兩分子間的距離從r0處逐漸增大，分子間表現(xiàn)出的引力先增大后減小，故A正確；根據(jù)對蒸發(fā)與液化的平衡微觀解釋可知，從水里逸出的水分子數(shù)目與撞回水里的水分子數(shù)之差越大，水面上方的空氣越干燥,故B錯(cuò)誤；理想氣體向真空中自由膨脹時(shí),氣體不對外做功，壓強(qiáng)雖然減小，但不一定會(huì)從外界吸熱，故C錯(cuò)誤；液滴在完全失重狀態(tài)下，由于表面張力的作用，其形狀近似為球體，故D正確。5．（2017·徐州期中)如圖所示，對于圖片中所描述的物理過程，下列分析中正確的是（)A．圖甲，厚玻璃筒內(nèi)的空氣被壓縮，空氣的內(nèi)能增大B．圖乙，瓶子內(nèi)的空氣推動(dòng)塞子跳起時(shí)，空氣的內(nèi)能增大C．圖丙，試管內(nèi)的水蒸氣推動(dòng)了塞子沖出時(shí),水蒸氣的內(nèi)能減小D．圖丁，汽缸內(nèi)的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體的內(nèi)能增大解析:選AC題圖甲，厚玻璃筒內(nèi)的空氣被壓縮時(shí),活塞對空氣做功，瓶內(nèi)空氣溫度升高，空氣的內(nèi)能增大,故A正確；題圖乙,瓶子內(nèi)的空氣推動(dòng)塞子跳起時(shí)，空氣對活塞做功，空氣的內(nèi)能減小，故B錯(cuò)誤；題圖丙，試管內(nèi)的水蒸氣推動(dòng)了塞子沖出時(shí)，水蒸氣對塞子做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，故C正確；題圖丁，汽缸內(nèi)的氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，內(nèi)能減小，故D錯(cuò)誤。6．(2017·南京四模）下列說法正確的有（)A．天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃)仍然是晶體B．大氣中氫含量較少的原因是氫分子平均速率較大，更容易從地球逃逸C．相同的溫度下，液體的擴(kuò)散速度等于固體的擴(kuò)散速度D．人類使用能量的過程是將髙品質(zhì)的能量最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能解析：選BD天然水晶熔化后再凝固的水晶(石英玻璃）是非晶體，故A錯(cuò)誤;在動(dòng)能一定的情況下，質(zhì)量越小，速率越大,地球大氣中氫含量少，是由于外層氣體中氫分子平均速率大，更容易大于地球的第一宇宙速度，更易從地球逃逸,故B正確;在相同的溫度下,液體的擴(kuò)散速度要比固體的擴(kuò)散速度快，故C錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律，能量在利用過程中,總是由高品質(zhì)的能量最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能，故D正確.7。（2017·徐州二模）一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了如圖ABCDA的循環(huán)過程，其中A→B、C→D是兩個(gè)等壓過程，B→C、D→A是兩個(gè)絕熱過程.關(guān)于氣體狀態(tài)及其能量變化，下列說法中正確的有（)A．A→B過程，氣體對外做功，內(nèi)能增大B．B→C過程,氣體分子平均動(dòng)能增大C．ABCDA循環(huán)過程中,氣體吸熱，對外做功D．ABCDA循環(huán)過程中,A狀態(tài)氣體溫度最低解析：選ACA→B過程，氣體發(fā)生等壓變化，體積增大，氣體對外做功，根據(jù)蓋—呂薩克定律知，體積與熱力學(xué)溫度成正比,體積增大，溫度升高，內(nèi)能增大，故A正確；B→C是絕熱過程,體積增大，氣體對外界做功，W＜0，絕熱過程，Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q＜0，內(nèi)能減小，溫度降低,氣體分子的平均動(dòng)能減小，故B錯(cuò)誤；ABCDA循環(huán)過程中,從A→B→C氣體對外做功，C→D→A外界對氣體做功，氣體對外做功大于外界對氣體做功，所以一個(gè)循環(huán)中表現(xiàn)為氣體對外做功，W＜0；經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，氣體回到初狀態(tài)A，內(nèi)能不變，ΔU＝0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律知Q＞0，氣體吸熱，故C正確；ABCDA循環(huán)過程中，從D→A，體積減小，外界對氣體做功,W＞0，絕熱過程，Q＝0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q知ΔU＞0,內(nèi)能增加，溫度升高，D狀態(tài)溫度比A狀態(tài)溫度低，即A狀態(tài)溫度不是最低，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題8。(2017·徐州模擬)一定質(zhì)量的理想氣體壓強(qiáng)p與攝氏溫度t的關(guān)系如圖所示，氣體從狀態(tài)A變到狀態(tài)B，則氣體在狀態(tài)A的體積______(選填“＞"、“＝”或“＜”）在狀態(tài)B的體積；此過程中，氣體做功的絕對值為W，內(nèi)能變化量的絕對值為ΔU,則氣體與外界之間傳遞的熱量為__________。解析：在p-t圖像中分別作出過A、B兩點(diǎn)的等容線,延長線交于同一點(diǎn)－273。15℃，等容線斜率越大,體積越小，所以氣體在狀態(tài)A的體積小于在狀態(tài)B的體積，氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B，溫度降低，內(nèi)能減小，ΔU＜0，此過程中氣體體積增大，氣體對外做功,W＜0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，代入：－ΔU＝－W＋Q，解得：Q＝W－ΔU。答案：＜W－ΔU9．（2017·蘇錫常二模)我國科技人員用升溫析晶法制出了超大尺寸單晶鈣鈦礦晶體，尺寸超過71mm，這是世界上首次報(bào)道尺寸超過0。5英寸的鈣鈦礦單晶。假設(shè)該單晶體的體積為V,密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)NA,則該晶體所含有的分子數(shù)為________,分子直徑為________。(球的體積公式V＝eq\f（1,6)πD3,D為球的直徑）解析:該單晶體的質(zhì)量m＝ρV，則分子數(shù)為：n＝eq\f（ρV,M)NA，單個(gè)分子體積V0＝eq\f（V,n）＝eq\f（M，ρNA)＝eq\f(πD3,6）解得：D＝eq\r(3,\f（6M，πρNA）)。答案：eq\f(ρV，M)NAeq\r(3，\f（6M,πρNA）)10.(2017·徐州模擬)如圖所示,豎直放置的內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的汽缸中封閉了一定質(zhì)量的理想氣體，活塞到缸底的距離h＝0.5m.已知活塞質(zhì)量m＝2kg，橫截面積S＝1×10－2m2，環(huán)境溫度t＝0℃且保持不變，外界大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6×1023mol－1,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的摩爾體積Vmol＝22。4L/mol，g＝10m/s2?，F(xiàn)將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)至水平，求:(1）汽缸水平放置時(shí)，被封閉氣體的體積V；（2）汽缸內(nèi)空氣分子的個(gè)數(shù)（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）。解析：(1)根據(jù)平衡條件得，封閉氣體的壓強(qiáng):p1＝p0＋eq\f（mg，S)＝1.2×105Pa體積V1＝Sh＝5×10－3m3由玻意耳定律有：p1V1＝p0V解得V＝6×10－3m3。（2)汽缸內(nèi)空氣分子的個(gè)數(shù)N＝eq\f（V，Vmol）×NA＝eq\f(6×10－3，22。4×10－3）×6×1023≈2×1023（個(gè)).答案:(1）6×10－3m3(2）2×1023個(gè)11．(2017·宿遷三模)成年人在正常狀態(tài)下1分鐘呼吸18次，每次吸入的空氣約為500mL,空氣中氧氣的含量約為21％，氧氣的密度約為1.4kg/m3、摩爾質(zhì)量為3。2×10－2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA取6.0×1023mol－1.求一個(gè)成年人在一晝夜的時(shí)間內(nèi)：（1)吸入氧氣的質(zhì)量；(2)吸入氧氣的分子數(shù)。（結(jié)果均保留一位有效數(shù)字）解析：(1)吸入氧氣的體積V＝eq\f（T,t)n0V0η＝eq\f(24×60，1)×18×500×10－6×21％m3≈2.72m3,吸入氧氣的質(zhì)量m＝ρV＝1.4×2.72kg≈4kg.(2）吸入的氧氣分子數(shù)N＝eq\f(m，M)NA解得N＝eq\f（4,3.2×10－2)×6.0×1023≈8×1025（個(gè)）.答案:（1）4kg（2）8×1025個(gè)12.(2017·淮安一模)如圖所示，在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為m的活塞密封一部分氣體,活塞與容器壁間能無摩擦滑動(dòng)，容器的橫截面積為S。開始時(shí)氣體的溫度為T0，活塞與容器底的距離為h0.將整個(gè)裝置放在大氣壓恒為p0的空氣中后，當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q，活塞緩慢上升d后再次平衡。求：(1)外界空氣的溫度;(2)在此過程中密封氣體的內(nèi)能增加了多少。解析：（1)取密封氣體為研究對象，活塞上升過程為等壓變化，由蓋—呂薩克定律得：eq\f(h0S,T0)＝eq\f（h0＋dS，T）解得：外界空氣的溫度為T＝eq\f(h0＋d，h0）T0。(2)活塞上升的過程，密封氣體克服大氣壓力和活塞的重力做功,所以外界對系統(tǒng)做的功W＝－（mg＋p0S)d。根據(jù)熱力學(xué)第一定律得密閉氣體增加的內(nèi)能ΔU＝Q＋W＝Q－(mg＋p0S)d。答案：(1)eq\f（h0＋d,h0)T0(2)Q－(mg＋p0S）d13.如圖，在水平固定放置的汽缸內(nèi)，用不漏氣的輕質(zhì)活塞封閉有一定量的理想氣體，開有小孔的薄隔板將氣體分為A、B兩部分.活塞的橫截面積為S，與汽缸壁之間無摩擦。初始時(shí)A、B兩部分體積相同，溫度為T,大氣壓強(qiáng)為p0。（1)加熱氣體，使A、B兩部分體積之比達(dá)到1∶2，求此時(shí)的溫度T′；(2）將氣體溫度加熱至2T，然后在活塞上施加一向左的水平恒力F＝5p0S，推動(dòng)活塞，直至最終達(dá)到平衡，推動(dòng)活塞過程中溫度始終維持2T不變，求最終氣體壓強(qiáng)p′。解析:(1)設(shè)A的體積為V,則初狀態(tài)A、B總體積為2V，末狀態(tài)總體積為3V由蓋—呂薩克定律得：eq\f(2V，T）＝eq\f(3V,T′)解得T′＝1。5T。(2）假設(shè)活塞被推至隔板時(shí)氣體壓強(qiáng)為p臨eq\f(p0×2V，T)＝eq\f（p臨V，2T)解得p臨＝4p0＜eq\f(F，S)由此可以判斷，活塞一直被推至隔板，此后氣體體積、溫度均不變,則壓強(qiáng)不再改變，p′＝4p0.答案:(1)1.5T(2)4p014．（2017·蘇州模擬）冬天天氣寒冷，有時(shí)室內(nèi)需要加溫.如果有一房間室內(nèi)面積為22.4m2，高為3。0m，室內(nèi)空氣通過房間縫隙與外界大氣相通，開始時(shí)室內(nèi)溫度為0℃，通過加熱使室內(nèi)溫度升為20℃.若上述過程中大氣壓強(qiáng)不變，已知?dú)怏w在0℃的摩爾體積為22.4L/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1,試估算這個(gè)過程中有多少空氣分子從室內(nèi)跑出.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）解析：0℃時(shí)室內(nèi)氣體分子總數(shù)N＝eq\f(Sh,Vmol)NA＝eq\f（22。4×3。0，22.4×10－3）×6。0×1023＝1.8×1027（個(gè))設(shè)20℃時(shí)室內(nèi)氣體體積與氣體總體積分別為V1和V2,根據(jù)蓋—呂薩克定律得eq\f(V1,T1)＝eq\f（V2,T2)，T1＝273K，T2＝（273＋20）K＝293K解得eq\f（V1，V2)＝eq\f（273,293）則室內(nèi)氣體分子數(shù)與總分子數(shù)之比為eq\f(N1，N)＝eq\f(V1,V2）從室內(nèi)跑出的氣體分子數(shù)為ΔN＝N－N1聯(lián)立解得ΔN＝eq\f（20，293)N≈1.2×1026(個(gè)）.答案：1.2×1026個(gè)二十七、振動(dòng)和波動(dòng)、光與電磁波[思維腦圖]學(xué)前串一串，平時(shí)翻一翻，考前憶一憶[學(xué)前先做高考題]高考題最經(jīng)典，每做一次都有新發(fā)現(xiàn)1．(2015·江蘇高考）（1)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近,則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比________。A．波速變大 B．波速不變C．頻率變高 D．頻率不變（2）用2×106Hz的超聲波檢查膽結(jié)石,該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2250m/s和1500m/s，則該超聲波在結(jié)石中的波長是膽汁中的________倍。用超聲波檢查膽結(jié)石是因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL較短，遇到結(jié)石時(shí)________（選填“容易”或“不容易”）發(fā)生衍射。（3)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料.如圖所示,光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點(diǎn)。已知光線的入射角為30°，OA＝5cm，AB＝20cm，BP＝12cm，求該人造樹脂材料的折射率n.解析：（1）漁船與魚群發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，被魚群反射回來的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應(yīng)知,反射回來的超聲波的頻率變高，故選項(xiàng)B、C正確。(2）由v＝λf知，超聲波在結(jié)石中的波長λ1＝eq\f（v1,f),在膽汁中的波長λ2＝eq\f（v2，f)，則波長之比：eq\f(λ1,λ2）＝eq\f（v1,v2)＝1.5。超聲波遇到結(jié)石時(shí)，其波長遠(yuǎn)小于結(jié)石的線度，則超聲波遇到結(jié)石時(shí)不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象.(3)設(shè)折射角為γ，由折射定律知：eq\f（sin30°，sinγ）＝n由幾何關(guān)系知：sinγ＝eq\f(BP－OA，OP)且OP＝eq\r（BP－OA2＋AB2)代入數(shù)據(jù)得n＝eq\f(\r（449),14）≈1。5.答案:(1）BC（2）1。5不容易（3)eq\f（\r（449)，14）(或n≈1.5）2．(2016·江蘇高考）(1)一艘太空飛船靜止時(shí)的長度為30m,它以0。6c(c為光速）的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是________.A．飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30mB．地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30mC．飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號(hào)速度小于cD．地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號(hào)速度小于c（2)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波。一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個(gè)光源,它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件，即兩列光的________相同。如圖所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)暗條紋.（3）在上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光的波長λ＝5.89×10－7m，雙縫間的距離d＝1mm，雙縫到屏的距離l＝2m.求第1個(gè)亮條紋到第11個(gè)亮條紋的中心間距。解析：(1）飛船上的觀測者相對飛船靜止，測得飛船的長度為飛船靜止時(shí)的長度l0＝30m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；地球上的觀測者與飛船有相對運(yùn)動(dòng)，測得飛船的長度l＝l0eq\r（1－\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f(0.6c，c))）2）＜l0，故應(yīng)小于30m，選項(xiàng)B正確；狹義相對論的一個(gè)基本假設(shè)是光速不變原理，即飛船上和地球上的觀測者測得的光信號(hào)速度都等于c，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。(2)當(dāng)一束光投射到兩條相距很近的狹縫上，狹縫成了兩個(gè)光源，兩列光的頻率、相位、振動(dòng)方向相同。A、B兩點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮條紋,C點(diǎn)是波峰與波谷的疊加，為振動(dòng)減弱點(diǎn),出現(xiàn)暗條紋。(3)相鄰亮條紋的中心間距Δx＝eq\f(l，d）λ由題意知，亮條紋的數(shù)目n＝10所以L＝eq\f(nlλ，d)，代入數(shù)據(jù)解得L＝1。178×10－2m。答案：(1)B（2）頻率C（3)1.178×10－2m3．(2017·江蘇高考）（1）接近光速飛行的飛船和地球上各有一只相同的銫原子鐘,飛船和地球上的人觀測這兩只鐘的快慢,下列說法正確的有________。A．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較快B．飛船上的人觀測到飛船上的鐘較慢C．地球上的人觀測到地球上的鐘較快D．地球上的人觀測到地球上的鐘較慢（2)野生大象群也有自己的“語言”。研究人員錄下象群“語言”交流時(shí)發(fā)出的聲音,發(fā)現(xiàn)以2倍速度快速播放錄音時(shí)，能聽到比正常播放時(shí)更多的聲音。播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，播出聲波的________(選填“周期"或“頻率")也變?yōu)樵瓉淼?倍,聲波傳播速度________（選填“變大”“變小”或“不變”）。（3)人的眼球可簡化為如圖所示的模型.折射率相同、半徑不同的兩個(gè)球體共軸.平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球,會(huì)聚在軸線上的P點(diǎn)。取球體的折射率為eq\r（2），且D＝eq\r(2)R.求光線的會(huì)聚角α。（示意圖未按比例畫出)解析:(1)相對論告訴我們，運(yùn)動(dòng)的鐘會(huì)變慢，由于飛船上的人相對飛船上的鐘是靜止的，而觀測到地球上的鐘是高速運(yùn)動(dòng)的，因此飛船上的人觀測到飛船上的鐘相對于地球上的鐘快，A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤；同理，地球上的人觀測到飛船上的鐘是高速運(yùn)動(dòng)的,因此地球上的人觀測到地球上的鐘比飛船上的鐘快，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則聲波的頻率也變?yōu)樵瓉淼?倍，但在同一均勻介質(zhì)中聲波的傳播速度不變。(3)由幾何關(guān)系sini＝eq\f（D,2R)，解得i＝45°則由折射定律eq\f(sini,sinr）＝n,解得r＝30°且i＝r＋eq\f（α，2)，解得α＝30°。答案:(1）AC（2）頻率不變(3)30°［研透?？碱}根］機(jī)械振動(dòng)1．簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等,其中回復(fù)力F、加速度a與位移x的方向相反，而v與x的方向可能相同，也可能相反。振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來回通過相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間相等，即tBC＝tCB。振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過關(guān)于平衡位置對稱的等長的兩線段的時(shí)間相等，即tBC＝tB′C′.如圖所示。2．簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體,其位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時(shí)間按“正弦”或“余弦”規(guī)律變化，它們的周期均相同。其位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式為：x＝Asin(ωt＋φ）或x＝Acos(ωt＋φ)。［例1](2017·鹽城期中)一個(gè)在水平面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，從第一次以不等于零的速度經(jīng)過非平衡位置的某點(diǎn)a時(shí)開始計(jì)時(shí),下列說法中正確的是（)A．到它第二次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)，所需時(shí)間為半個(gè)周期B．到它第二次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)，所需時(shí)間為一個(gè)周期C．到它第三次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí),所需時(shí)間為一個(gè)周期D．到它第三次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí),所需時(shí)間為二個(gè)周期［解析]振子從第一次以不等于零的速度經(jīng)過非平衡位置的某點(diǎn)a時(shí)開始計(jì)時(shí),當(dāng)振子第二次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)，速度的方向一定與開始時(shí)的方向相反，所需要的時(shí)間可能大于半個(gè)周期,也可能小于半個(gè)周期，但一定不等于半個(gè)周期或一個(gè)周期，故A、B錯(cuò)誤；振子從第一次以不等于零的速度經(jīng)過非平衡位置的某點(diǎn)a時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)振子第三次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)，速度的方向一定與開始時(shí)的方向相同,所需要的時(shí)間一定是一個(gè)周期,故C正確，D錯(cuò)誤。［答案］C［即時(shí)訓(xùn)練］1．（2016·北京高考)如圖所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運(yùn)動(dòng)。以平衡位置O為原點(diǎn)，建立Ox軸，向右為x軸正方向。若振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，則其振動(dòng)圖像為()解析：選A從振子位于N點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，則在0時(shí)刻,振子位于正向最大位移處，分析振動(dòng)圖像可知選項(xiàng)A正確.2．如圖所示,彈簧振子在BC間振動(dòng)，O為平衡位置，BO＝OC＝5cm，若振子從B經(jīng)O到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1s，則下列說法中正確的是（）A．振子從B經(jīng)O到C完成一次全振動(dòng)B．振動(dòng)周期是1s，振幅是10cmC．經(jīng)過兩次全振動(dòng)，振子通過的路程是20cmD．從B開始經(jīng)過3s，振子通過的路程是30cm解析：選D振子在BC間振動(dòng)，振子從B經(jīng)O到C經(jīng)歷的時(shí)間為半個(gè)周期，即半次全振動(dòng),故A錯(cuò)誤;振子從B經(jīng)O到C經(jīng)歷的時(shí)間為半個(gè)周期，所以振動(dòng)周期為2s，振子在B、C兩點(diǎn)間做機(jī)械振動(dòng)，BO＝OC＝5cm，O是平衡位置，則該振子的振幅為5cm，故B錯(cuò)誤；結(jié)合A的分析可知，經(jīng)過兩次全振動(dòng),振子通過的路程為40cm，故C錯(cuò)誤;從B開始經(jīng)過3s，振子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是1。5個(gè)周期，振子通過的路程是:1.5×4×5cm＝30cm，故D正確.機(jī)械波1．波動(dòng)圖像描述的是在同一時(shí)刻，沿波的傳播方向上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移.在時(shí)間上具有周期性、空間上具有重復(fù)性和雙向性的特點(diǎn).2．深刻理解波動(dòng)中的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期（頻率）＝波源的周期(頻率)＝波的傳播周期（頻率）。3．要畫好、用好振動(dòng)圖像，并正確地與實(shí)際情景相對應(yīng)。要正確畫出波形圖，準(zhǔn)確寫出波形平移距離、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間與波長、周期的單一解或多解表達(dá)式。4．分析簡諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況時(shí),一定要以位移為橋梁，位移增大時(shí)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度、勢能均增大，速度、動(dòng)能均減??；反之，則產(chǎn)生相反的變化。另外,各矢量均在其值為零時(shí)改變方向。5．“一分、一看、二找"巧解波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像的綜合問題.（1)分清振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像。只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖像，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖像。（2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)。(3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖像對應(yīng)的時(shí)刻。(4）找準(zhǔn)振動(dòng)圖像對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。［例2]圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x＝4m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像，則（)A．t＝0.15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到負(fù)向最大B．從t＝0.10s到t＝0。25s，質(zhì)點(diǎn)Q沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)了6mC．t＝0。15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30cm［解析］t＝0。15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的位移達(dá)到負(fù)向最大,則知其加速度達(dá)到正向最大，故A錯(cuò)誤；由題圖乙知：t＝0。10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q的速度方向沿y軸負(fù)方向，則由波形的平移法判斷得知，該波沿x軸負(fù)方向傳播，t＝0.10s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，則t＝0。15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,故C正確；從t＝0.10s到t＝0.25s，所經(jīng)歷的時(shí)間為Δt＝0.15s＝eq\f（3，4)T,該波沿x軸負(fù)方向傳播了eq\f(3,4)λ＝6m,而質(zhì)點(diǎn)Q只會(huì)在其平衡位置來回振動(dòng)，故B錯(cuò)誤；從t＝0.10s到t＝0。25s，所經(jīng)歷的時(shí)間為Δt＝0.15s＝eq\f（3,4)T，由于質(zhì)點(diǎn)P向上接近波峰與向下接近波谷時(shí)速度較小，在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程小于其從平衡位置起在0。15s內(nèi)通過的路程3A＝30cm，即路程s＜3A＝30cm，故D錯(cuò)誤.［答案]C［即時(shí)訓(xùn)練］1.(2017·上海一模)一列沿x軸正方向傳播的簡諧波t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，t＝0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)C開始振動(dòng)，則()A．t＝0.3s時(shí)，波向前傳播了3m,質(zhì)點(diǎn)B將到達(dá)質(zhì)點(diǎn)C的位置B．t＝0.05s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A的速度方向向下C．0～0.6s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)B的平均速度為2m/sD．若同時(shí)存在一列振幅為10cm、頻率為2。5Hz的沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧波，則兩列波相遇疊加的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象解析:選D由題:t＝0。2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)C開始振動(dòng)，波傳播了2m，由波形平移法得：t＝0。3s時(shí)，波向前傳播了3m，但B點(diǎn)只在自己的平衡位置附近上下振動(dòng),沒有向前遷移，不會(huì)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)C的位置,故A錯(cuò)誤；由題可得波的周期為T＝0。4s，t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A的速度方向向上，在t＝0.05s，質(zhì)點(diǎn)A正向波峰運(yùn)動(dòng)，速度方向也向上，故B錯(cuò)誤；0~0.6s內(nèi)，時(shí)間經(jīng)過了1。5個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)B到達(dá)波峰，通過的位移大小為Δy＝20cm，平均速度大小為eq\x\to（v）＝eq\f（Δy，Δt）＝eq\f(0。2，0.6)m/s≈0。33m/s，故C錯(cuò)誤;該波的頻率為f＝eq\f(1,T）＝2.5Hz，若同時(shí)存在另一列振幅為10cm，頻率為2.5Hz,沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧波,則兩列波相遇疊加的區(qū)域，由于頻率相同，會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，故D正確.2.如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t1＝0時(shí)刻波傳播到x＝2。0m處的質(zhì)點(diǎn)C。在t2＝0.1s時(shí)刻，x＝1。0m處的質(zhì)點(diǎn)B第一次運(yùn)動(dòng)到負(fù)方向最大位移處，則（）A．質(zhì)點(diǎn)C開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向B．該簡諧橫波的波速等于5m/sC．在t1～t2時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)B通過的路程為4.0cmD．在t2時(shí)刻,這列波剛好傳播到位于x＝3.0m處的質(zhì)點(diǎn)D解析：選B簡諧橫波沿x軸正方向傳播，由“上下坡法”知，質(zhì)點(diǎn)C開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，故A錯(cuò)誤；在t1＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)B正向下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)在t2＝0.1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)B第一次運(yùn)動(dòng)到負(fù)方向最大位移處，有eq\f(T，4）＝0。1s,得T＝0.4s,由題圖知波長λ＝2m，所以波速為v＝eq\f（λ，T)＝eq\f（2,0.4)m/s＝5m/s,故B正確；因?yàn)閠2－t1＝0。1s＝eq\f（T,4)，所以在t1~t2時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)B通過的路程為一個(gè)振幅,為2.0cm，故C錯(cuò)誤；在t1~t2時(shí)間內(nèi)波傳播的距離x＝vt2＝5×0.1m＝0。5m，所以在t2時(shí)刻，這列波剛好傳播到C、D的中間位置，故D錯(cuò)誤。光的折射和全反射1．折射率光從真空射入某種介質(zhì),入射角的正弦與折射角的正弦之比叫做介質(zhì)的折射率，公式為n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).實(shí)驗(yàn)和研究證明,某種介質(zhì)的折射率等于光在真空中的傳播速度c跟光在這種介質(zhì)中的傳播速度v之比，即n＝eq\f(c，v）。2．臨界角折射角等于90°時(shí)的入射角,稱為臨界角。當(dāng)光從折射率為n的某種介質(zhì)射向真空(空氣)時(shí)發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)。3．全反射的條件（1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。(2）入射角大于或等于臨界角。4．綜合問題光的幾何計(jì)算題往往是光路現(xiàn)象與光的反射、折射、全反射及幾何圖形關(guān)系的綜合問題.解決此類問題應(yīng)注意以下四個(gè)方面：(1)依據(jù)題目條件,正確分析可能的全反射及臨界角.（2)通過分析、計(jì)算確定光傳播過程中可能的折射、反射，把握光的“多過程”現(xiàn)象。(3)準(zhǔn)確作出光路圖。(4）充分考慮三角形、圓的特點(diǎn),運(yùn)用幾何圖形中的角關(guān)系、三角函數(shù)、相似形、全等形等，仔細(xì)分析光傳播過程中產(chǎn)生的幾何關(guān)系。[例3]（2017·江蘇四模)某同學(xué)用下述方法測玻璃的折射率：先將平行玻璃磚固定在水平桌面的白紙上，畫出兩界面MN、PQ，在玻璃磚的一側(cè)用激光照射，在光源同側(cè)且與MN平行的光屏上得到兩光點(diǎn)A、B，兩光線的位置如圖所示.測得入射光線與界面的夾角α＝30°，光屏上兩光點(diǎn)之間的距離L＝3.0cm，玻璃磚的厚度h＝2。0cm，求玻璃的折射率。[解析］畫出光路圖如圖所示?？芍狾O′＝AB，由幾何知識(shí)得：sinβ＝eq\f(\f(L，2),\r（h2＋\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(\f(L，2)））2)）＝eq\f（L，\r（4h2＋L2)）＝eq\f（3,\r（4×22＋32）)＝eq\f（3,5)則玻璃的折射率n＝eq\f（sin90°－α，sinβ）＝eq\f(sin90°－30°,\f（3,5))≈1.44。［答案］1。44［即時(shí)訓(xùn)練］1。如圖，玻璃球冠的折射率為eq\r（3),其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的eq\f（\r(3）,2)倍；在過球心O且垂直于底面的平面（紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點(diǎn)，該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點(diǎn),求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角。解析：設(shè)球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，則OO′⊥AB。令∠OAO′＝α，有cosα＝eq\f(O′A，OA）＝eq\f(\f（\r（3)，2）R，R)①即α＝30°②由題意知MA⊥AB所以∠OAM＝60°③設(shè)圖中N點(diǎn)為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點(diǎn)，則光線的光路圖如圖所示。設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，在N點(diǎn)的入射角為i′，反射角為i″，玻璃的折射率為n。由于△OAM為等邊三角形，有i＝60°④由折射定律有sini＝nsinr⑤代入題給條件n＝eq\r(3）得r＝30°⑥作底面在N點(diǎn)的法線NE，由NE∥AM，有i′＝30°⑦根據(jù)反射定律，有i″＝30°⑧連接ON，由幾何關(guān)系知△MAN≌△MON，故有∠MNO＝60°⑨由⑦⑨式得∠ENO＝30°⑩于是∠ENO為反射角，ON為反射光線。這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以,射出玻璃球冠的光線相對于入射光線的偏角β為β＝180°－∠ENO＝150°。?答案：150°2．(2016·海南高考）如圖,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上，半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點(diǎn)。一細(xì)束單色光經(jīng)球心O從空氣中射入玻璃體內(nèi)（入射面即紙面）,入射角為45°，出射光線射在桌面上B點(diǎn)處。測得AB之間的距離為eq\f（R,2)。現(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移,求射入玻璃體的光線在球面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，光束在上表面的入射點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。不考慮光線在玻璃體內(nèi)的多次反射。解析：當(dāng)光線經(jīng)球心O入射時(shí)，光路圖如圖(a)所示。設(shè)玻璃的折射率為n，由折射定律有n＝eq\f（sini，sinr)式中，入射角i＝45°，r為折射角.ΔOAB為直角三角形，因此sinr＝eq\f(AB，\r（OA2＋AB2））發(fā)生全反射時(shí)，臨界角C滿足sinC＝eq\f(1，n）在玻璃體球面上光線恰好發(fā)生全反射時(shí)，光路圖如圖（b)所示。設(shè)此時(shí)光線入射點(diǎn)為E，折射光線射到玻璃體球面的D點(diǎn)。由題意有∠EDO＝C在ΔEDO內(nèi)，根據(jù)正弦定理有eq\f（OD,sin90°－r）＝eq\f(OE,sinC）聯(lián)立以上各式并利用題給條件得OE＝eq\f（\r（2),2）R。答案：eq\f(\r(2)，2)R光的幾種特有現(xiàn)象1．機(jī)械波和光波都能發(fā)生干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，是波特有的現(xiàn)象。偏振現(xiàn)象是橫波的特有現(xiàn)象。要觀察到穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象和明顯的衍射現(xiàn)象需要一定的條件。2．機(jī)械波的干涉圖樣中，實(shí)線和實(shí)線的交點(diǎn)、虛線和虛線的交點(diǎn)及其連線為振動(dòng)加強(qiáng)處;實(shí)線和虛線的交點(diǎn)及其連線處為振動(dòng)減弱處。振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)有時(shí)位移也為零,只是振幅為兩列波的振幅之和，顯得振動(dòng)劇烈.3．光的雙縫干涉條紋間距Δx＝eq\f（l,d）λ:（1）l、d相同時(shí)，Δx∝λ，可見光中的紅光條紋間距最大，紫光最小。(2）間隔均勻，亮度均勻，中央為亮條紋.（3）如用白光做實(shí)驗(yàn)，中間為白色，兩邊為由紫到紅的彩色。4．光的干涉現(xiàn)象：薄膜干涉（油膜、空氣膜、增透膜、牛頓環(huán)）;光的衍射現(xiàn)象：圓孔衍射、泊松亮斑。［即時(shí)訓(xùn)練］1．判斷正誤（1）向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法俗稱“彩超”,是多普勒效應(yīng)的應(yīng)用。(√)（2）含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫作光的色散，光在干涉、衍射及折射時(shí)都可能發(fā)生色散。（√）(3）攝影機(jī)鏡頭鍍膜增透是利用了光的衍射特性。（×)（4）拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度.（×）（5）彩虹現(xiàn)象與光的全反射有關(guān)。(×）（6)全息照相利用了激光的干涉原理。（√）(7）半徑較大的凸透鏡的彎曲表面向下放在另一塊平板玻璃上，讓光從上方射入,能看到亮暗相間的同心圓,這是光的干涉現(xiàn)象。(√)（8)在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移總比減弱點(diǎn)的位移要大。(×)（9)泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象.(√)(10)肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，主要體現(xiàn)了光的波動(dòng)性。(√)（11)太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同。（×）（12)無線電波的發(fā)射能力與頻率有關(guān)，頻率越高發(fā)射能力越弱。(×）（13）為了從高頻電流中取出所攜帶的聲音信號(hào)就要進(jìn)行調(diào)制。（×)（14）在高速運(yùn)動(dòng)的火箭外的人認(rèn)為火箭本身變短了。(√）（15)不管光源與觀察者是否存在相對運(yùn)動(dòng)，觀察者觀察到的光速是不變的.（√）2．關(guān)于電磁波,下列說法正確的是()A．周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波B．電磁波在真空中自由傳播時(shí)，其傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直C．利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸D．電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失解析：選AB周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波，選項(xiàng)A正確；電磁波傳播方向與電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度均垂直，選項(xiàng)B正確；電磁波可以通過光纜傳輸，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電磁波波源的電磁振蕩停止，波源不再產(chǎn)生新的電磁波，但空間中已產(chǎn)生的電磁波仍可繼續(xù)傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．（2017·揚(yáng)州模擬）下列說法中正確的是(）A．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度B．X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用來檢查人體內(nèi)部器官C．當(dāng)波源與觀察者互相靠近時(shí)，觀察者接收到的波的頻率會(huì)變小D．第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G）采用1880～2690MHz間的四個(gè)頻段,該電磁波信號(hào)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間是均勻變化的解析：選B拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),玻璃有反光,所以往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度,使照片清晰,但不能增加透射光的強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；X射線能夠穿透物質(zhì),可以用來檢查人體內(nèi)部器官，故B正確；當(dāng)波源與觀察者互相靠近時(shí)，觀察者接收到的波的頻率會(huì)變大，故C錯(cuò)誤；第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）采用1880～2690MHz間的四個(gè)頻段，該電磁波信號(hào)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間是周期性變化的,故D錯(cuò)誤。[專題跟蹤檢測］一、選擇題1．(2017·宿遷期末)下列說法正確的是（)A．相對論認(rèn)為空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)B．光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波C．根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知,變化的電場周圍一定可以產(chǎn)生變化的磁場D．驗(yàn)鈔機(jī)是利用紅外線使鈔票上的熒光物質(zhì)產(chǎn)生發(fā)光效應(yīng)進(jìn)行防偽的解析：選AB相對論認(rèn)為空間和時(shí)間與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，速度增大時(shí)，長度縮短，時(shí)間變長，故A正確；偏振是橫波特有的現(xiàn)象,故B正確;根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，而非均勻變化的電場產(chǎn)生非均勻變化的磁場，恒定的電場不會(huì)產(chǎn)生磁場,故C錯(cuò)誤；驗(yàn)鈔機(jī)是利用紫外線使鈔票上的熒光物質(zhì)產(chǎn)生發(fā)光效應(yīng)進(jìn)行防偽的,故D錯(cuò)誤。2。（2017·徐州二模）利用光的干涉，兩臺(tái)相距很遠(yuǎn)(幾千公里）聯(lián)合動(dòng)作的射電望遠(yuǎn)鏡觀察固體的射電恒星,可以精確測定大陸板塊漂移速度，模型可簡化為如圖所示的雙縫干涉，將射電恒星看成點(diǎn)光源S，分別在地球上不同大陸的兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)于兩個(gè)狹縫S1、S2，它們收到的光滿足相干條件，匯集兩望遠(yuǎn)鏡信號(hào)的接收器相當(dāng)于光屏，設(shè)某時(shí)刻光屏上P點(diǎn)到S1、S2的距離相等,S到S1、S2的距離也相等，當(dāng)S2向上遠(yuǎn)離S1時(shí)，下列說法中正確的有（)A．P點(diǎn)接收到的干涉信號(hào)先變強(qiáng)B．P點(diǎn)接收到的干涉信號(hào)先變?nèi)魿．干涉條紋間距發(fā)生改變D．干涉條紋間距不變解析：選BC在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)S2向上遠(yuǎn)離S1時(shí)，則光經(jīng)過S1、S2到P的路程差不等于0，導(dǎo)致P點(diǎn)接收到的干涉信號(hào)先變?nèi)?，?dāng)移動(dòng)到經(jīng)過S1、S2到P的路程差等于半波長的偶數(shù)倍時(shí)，才能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)公式Δx＝eq\f（L，d)λ，當(dāng)S2向上遠(yuǎn)離S1時(shí)，即d增大,那么干涉條紋間距變小,故C正確，D錯(cuò)誤。3．（2017·南京一模)下列事例哪些應(yīng)用了光的全反射現(xiàn)象（)A．光導(dǎo)纖維通訊B．用三棱鏡觀察太陽光譜C．用白光照肥皂膜看到彩色條紋D．某些光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90°解析：選AD由于光導(dǎo)纖維能發(fā)生全反射，故用來傳輸光信號(hào)、圖像信號(hào)，故A正確；用三棱鏡觀察太陽光譜，是利用光的折射率不同，屬于光的色散現(xiàn)象,故B錯(cuò)誤；用白光照肥皂膜看到彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤；某些光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路，是利用光的全反射現(xiàn)象,故D正確。4．（2017·南通模擬)以下說法中正確的是（）A．水面上的油膜在陽光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色,這是光的干涉現(xiàn)象B．麥克斯韋首先預(yù)言了電磁波的存在，并通過實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)C．某種介質(zhì)中振源振動(dòng)得越快，機(jī)械波傳播得就越快D．運(yùn)動(dòng)物體的速度可以大于真空中的光速解析：選A水面上的油膜在陽光照射下會(huì)呈現(xiàn)彩色，是因?yàn)楣庠谟湍さ纳舷卤砻娴姆瓷涔獐B加形成干涉，故A正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲證實(shí)了電磁波的存在，故B錯(cuò)誤；波的傳播速度與振源的振動(dòng)無關(guān),取決于介質(zhì)的性質(zhì)，故C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)物體的速度不可能大于光速，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題5．在用雙縫干涉測量光的波長時(shí)，激光投射到兩條相距為d的狹縫上，雙縫到屏的距離為l.屏上P點(diǎn)到兩狹縫距離相等，該點(diǎn)出現(xiàn)________（選填“亮”或“暗")條紋。A、B兩點(diǎn)分別為第5條和第10條亮條紋的中心位置，它們間的距離為x，則激光的波長為________.解析:兩狹縫到屏上距離相等的點(diǎn)將出現(xiàn)亮條紋；A、B兩點(diǎn)分別為第5條和第10條亮條紋的中心位置，它們間的距離為x,則相鄰條紋間距為Δx＝eq\f(x，10－5)＝eq\f(x，5）；根據(jù)Δx＝eq\f（l，d)λ知，激光的波長為λ＝eq\f（xd,5l）.答案：亮eq\f（xd,5l)6.（2017·揚(yáng)州模擬)如圖所示，兩束單色光a、b同時(shí)從空氣中斜射入平行玻璃磚的上表面，進(jìn)入玻璃磚后形成復(fù)合光束c,則穿過玻璃磚的過程中,________光所用時(shí)間較長；在相同的條件下，________光更容易發(fā)生衍射。解析：由題圖看出，a光的入射角小于b光的入射角，而折射角相同，根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini，sinr)知，玻璃磚對a光的折射率小于b光的折射率，由v＝eq\f(c，n)分析知，b光在玻璃磚中速度較小，穿過玻璃磚的過程所用時(shí)間較長。a光的折射率較小,則a光的波長較長，波動(dòng)性較強(qiáng)，在相同的條件下更容易發(fā)生衍射.答案：ba7．(2017·泰州三模)我國自主研發(fā)的“海翼”號(hào)深?；铏C(jī)，刷新了下潛深度的世界紀(jì)錄，懸停在深海中某處的滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)(超聲波)的頻率為f，在該處海水中的傳播速度為v,則聲吶信號(hào)在該處海水中的波長為_________;若停在海面上的監(jiān)測船接收到的頻率稍大于滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)的頻率，說明滑翔機(jī)正在________（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）該監(jiān)測船.解析：根據(jù)波速、波長與頻率的關(guān)系,可知該波的波長：λ＝eq\f(v，f)；若停在海面上的監(jiān)測船接收到的頻率稍大于滑翔機(jī)發(fā)出聲吶信號(hào)的頻率，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，滑翔機(jī)正在靠近該監(jiān)測船。答案：eq\f(v，f)靠近8。（2017·揚(yáng)州模擬)如圖是探究單擺共振條件時(shí)得到的圖像，它表示了振幅跟驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系(取π2＝g)。求：（1)這個(gè)單擺的擺長是多少？（保留三位有效數(shù)字)(2)如果擺長變短一些，得到的圖像的高峰將向哪個(gè)方向移動(dòng)?解析：（1）由題圖可知，單擺的固有頻率為0.3Hz，固有周期：T＝eq\f（1,0.3）s＝eq\f(10，3)s由單擺的周期公式T＝2πeq\r（\f（L,g））得：L＝eq\f（T2g，4π2)解得擺長為：L＝eq\f(25，9）m≈2。78m.（2)擺長減小時(shí)，單擺的固有頻率增大，圖像的高峰將向右移動(dòng)。答案：(1）2.78m（2)向右移動(dòng)9．一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播,波源位于坐標(biāo)原點(diǎn)，在t＝0時(shí)刻波源開始振動(dòng)，在t＝3s時(shí)刻的波形如圖所示。求：（1)該波沿x方向傳播的速度；(2)7s內(nèi)x＝2m處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程。解析：(1)根據(jù)題意,結(jié)合題圖得:v＝eq\f(Δx，Δt）＝eq\f(3，3）m/s＝1m/s。（2)由題圖知eq\f(3，4）λ＝3m，得λ＝4m周期T＝eq\f（λ，v）＝eq\f(4,1）s＝4st＝2s時(shí)位于x＝2m處質(zhì)點(diǎn)開始起振，則7s內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振動(dòng)時(shí)間t＝5s＝T＋eq\f(T，4）所以x＝2m處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程：s＝4A＋A＝5A＝50cm.答案:（1)1m/s(2)50cm10.(2017·徐州二模)如圖所示,玻璃磚ABCD的折射率n＝eq\r(3）,左右兩個(gè)側(cè)面AD、BC垂直于上表面AB，∠ADC＝120°，一束光從圖示方向射到AB面上，試通過計(jì)算作出光經(jīng)過玻璃磚的光路圖。解析：射到AB面的光的入射角θ1＝90°－30°＝60°由折射定律有eq\f(sinθ1，sinθ2）＝n解得光從AB面進(jìn)入玻璃磚的折射角θ2＝30°由幾何關(guān)系可得光在CD面上的入射角θ3＝60°設(shè)全反射臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r（3）,3）＜sinθ3＝eq\f（\r(3），2)所以C＜60°，故光在CD面上發(fā)生了全反射，垂直射向BC面，光經(jīng)過玻璃磚的光路圖如圖所示。答案：見解析圖（計(jì)算過程見解析）11。(2017·南京二模）如圖所示，一束光線從玻璃球的A點(diǎn)入射，入射角為60°,折射入玻璃球后，經(jīng)過一次反射再折射到玻璃球外的光線恰好平行于入射光線。(1)求玻璃球的折射率；(2)B點(diǎn)是否有光線折射出玻璃球，請寫出求解過程。解析:（1)光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可得：i＝2r則得:r＝30°玻璃球的折射率為：n＝eq\f(sini，sinr)＝eq\f（sin60°,sin30°）＝eq\r（3).（2)設(shè)全反射臨界角為C。則有：sinC＝eq\f（1,n）＝eq\f（\r(3)，3）光線射到B點(diǎn)時(shí)入射角為:i′＝r＝30°因?yàn)閟ini′＝eq\f（1,2)＜sinC＝eq\f（\r(3)，3），i′＜C所以光線在B點(diǎn)不能發(fā)生全反射,能折射出玻璃球。答案：(1)eq\r（3）(2）見解析12.（2017·徐州模擬)如圖所示，半徑為R的半球形玻璃磚的下表面涂有反射膜，玻璃磚的折射率n＝eq\r(2)。一束單色光以45°入射角從距離球心O左側(cè)eq\f（\r（3）,3)R處射入玻璃磚（入射面即紙面），真空中光速為c。求:(1)單色光射入玻璃磚時(shí)的折射角；（2)單色光在玻璃磚中的傳播時(shí)間。解析：(1)設(shè)折射角為r，根據(jù)折射定律得,eq\f（sini,sinr）＝n則sinr＝eq\f(sini，n)＝eq\f(sin45°，\r（2）)＝eq\f（1,2)，解得r＝30°。(2）由n＝eq\f(c，v）得,v＝eq\f（c，n），根據(jù)幾何關(guān)系得，單色光在玻璃磚下表面的入射點(diǎn)在球心O的正下方，則在玻璃磚中的傳播路程s＝eq\f（\f(\r（3），3)R,sin30°）×2＝eq\f(4\r(3），3)R，由eq\f（4\r（3）,3)R＝vt得,t＝eq\f(4\r(6)R,3c）。答案：(1）30°（2）eq\f(4\r（6)R，3c)13.(2017