典型例题1--关于光的衍射知识要点辨析 关于衍射的下列说法中正确的是:( ) A.衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 B.从双缝干涉中也存在折射现象 C.一切波都很容易发生明显的衍射现象 D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实 分析与解答: 对于选项A.衍射现象是光通过单缝或孔形成的.但通过单缝这些光波在相遇的区域里必然发生叠加于是就出现了条纹.故A正确.对选项B双缝干涉中.每缝中透过的光自身必然发生衍射.因为它完全符合衍射的条件.故B亦正确 至于选项C.一切波都能发生衍射.但并不是一切破都容易发生明显的衍射.要发生明显的衍射.必须满足小孔的尺度小于或近似等于波长.而有些被长是极短的所以就不易发生明显的衍射现象.故C错.选项D也是错的.影的出现只不过是障碍物的尺度远远大于波长.没能发生明显衍射.而且衍射是波的本质属性.并不能以是否被发现而改变.仔细观察便会发现:影的边缘是模糊的.也就是说已经发生了衍射.但不明显罢了.实际上“影的出现 与“衍射条纹 是光波在不同条件下的表现.故选AB 典型例题2--关于光的衍射现象 关于光的衍射现象.下面说法正确的是( ) A.红光的单缝衍射图样是红黑相间的直条纹 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑.说明发生了衍射 D.光照到较大圆孔上出现大光斑.说明光沿直线传播.不存在光的衍射 分析与解答: 单色光照到狭缝上产生的衍射图样是明暗相间的直条纹.白光的衍射图样是彩色条纹,光照到不透明圆盘上.在其阴影处出现亮点.是衍射现象.光的衍射现象只有明显与不明显之分.D项中屏上大光斑的边线很模糊.正是光的衍射造成的.不能认为不存在衍射现象.综合以上分析.选项A.C正确 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(1997年上海,三、B、1)关于光的本性,早期有牛顿的微粒说和惠更斯的    ,后来又有麦克斯韦的电磁说.本世纪初,为解释       现象,爱因斯坦提出了光子说.

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第十部分 磁场

第一讲 基本知识介绍

《磁场》部分在奥赛考刚中的考点很少,和高考要求的区别不是很大,只是在两处有深化:a、电流的磁场引进定量计算;b、对带电粒子在复合场中的运动进行了更深入的分析。

一、磁场与安培力

1、磁场

a、永磁体、电流磁场→磁现象的电本质

b、磁感强度、磁通量

c、稳恒电流的磁场

*毕奥-萨伐尔定律(Biot-Savart law):对于电流强度为I 、长度为dI的导体元段,在距离为r的点激发的“元磁感应强度”为dB 。矢量式d= k,(d表示导体元段的方向沿电流的方向、为导体元段到考查点的方向矢量);或用大小关系式dB = k结合安培定则寻求方向亦可。其中 k = 1.0×10?7N/A2 。应用毕萨定律再结合矢量叠加原理,可以求解任何形状导线在任何位置激发的磁感强度。

毕萨定律应用在“无限长”直导线的结论:B = 2k 

*毕萨定律应用在环形电流垂直中心轴线上的结论:B = 2πkI 

*毕萨定律应用在“无限长”螺线管内部的结论:B = 2πknI 。其中n为单位长度螺线管的匝数。

2、安培力

a、对直导体,矢量式为 = I;或表达为大小关系式 F = BILsinθ再结合“左手定则”解决方向问题(θ为B与L的夹角)。

b、弯曲导体的安培力

⑴整体合力

折线导体所受安培力的合力等于连接始末端连线导体(电流不变)的的安培力。

证明:参照图9-1,令MN段导体的安培力F1与NO段导体的安培力F2的合力为F,则F的大小为

F = 

  = BI

  = BI

关于F的方向,由于ΔFF2P∽ΔMNO,可以证明图9-1中的两个灰色三角形相似,这也就证明了F是垂直MO的,再由于ΔPMO是等腰三角形(这个证明很容易),故F在MO上的垂足就是MO的中点了。

证毕。

由于连续弯曲的导体可以看成是无穷多元段直线导体的折合,所以,关于折线导体整体合力的结论也适用于弯曲导体。(说明:这个结论只适用于匀强磁场。)

⑵导体的内张力

弯曲导体在平衡或加速的情形下,均会出现内张力,具体分析时,可将导体在被考查点切断,再将被切断的某一部分隔离,列平衡方程或动力学方程求解。

c、匀强磁场对线圈的转矩

如图9-2所示,当一个矩形线圈(线圈面积为S、通以恒定电流I)放入匀强磁场中,且磁场B的方向平行线圈平面时,线圈受安培力将转动(并自动选择垂直B的中心轴OO′,因为质心无加速度),此瞬时的力矩为

M = BIS

几种情形的讨论——

⑴增加匝数至N ,则 M = NBIS ;

⑵转轴平移,结论不变(证明从略);

⑶线圈形状改变,结论不变(证明从略);

*⑷磁场平行线圈平面相对原磁场方向旋转α角,则M = BIScosα ,如图9-3;

证明:当α = 90°时,显然M = 0 ,而磁场是可以分解的,只有垂直转轴的的分量Bcosα才能产生力矩…

⑸磁场B垂直OO′轴相对线圈平面旋转β角,则M = BIScosβ ,如图9-4。

证明:当β = 90°时,显然M = 0 ,而磁场是可以分解的,只有平行线圈平面的的分量Bcosβ才能产生力矩…

说明:在默认的情况下,讨论线圈的转矩时,认为线圈的转轴垂直磁场。如果没有人为设定,而是让安培力自行选定转轴,这时的力矩称为力偶矩。

二、洛仑兹力

1、概念与规律

a、 = q,或展开为f = qvBsinθ再结合左、右手定则确定方向(其中θ为的夹角)。安培力是大量带电粒子所受洛仑兹力的宏观体现。

b、能量性质

由于总垂直确定的平面,故总垂直 ,只能起到改变速度方向的作用。结论:洛仑兹力可对带电粒子形成冲量,却不可能做功。或:洛仑兹力可使带电粒子的动量发生改变却不能使其动能发生改变。

问题:安培力可以做功,为什么洛仑兹力不能做功?

解说:应该注意“安培力是大量带电粒子所受洛仑兹力的宏观体现”这句话的确切含义——“宏观体现”和“完全相等”是有区别的。我们可以分两种情形看这个问题:(1)导体静止时,所有粒子的洛仑兹力的合力等于安培力(这个证明从略);(2)导体运动时,粒子参与的是沿导体棒的运动v1和导体运动v2的合运动,其合速度为v ,这时的洛仑兹力f垂直v而安培力垂直导体棒,它们是不可能相等的,只能说安培力是洛仑兹力的分力f1 = qv1B的合力(见图9-5)。

很显然,f1的合力(安培力)做正功,而f不做功(或者说f1的正功和f2的负功的代数和为零)。(事实上,由于电子定向移动速率v1在10?5m/s数量级,而v2一般都在10?2m/s数量级以上,致使f1只是f的一个极小分量。)

☆如果从能量的角度看这个问题,当导体棒放在光滑的导轨上时(参看图9-6),导体棒必获得动能,这个动能是怎么转化来的呢?

若先将导体棒卡住,回路中形成稳恒的电流,电流的功转化为回路的焦耳热。而将导体棒释放后,导体棒受安培力加速,将形成感应电动势(反电动势)。动力学分析可知,导体棒的最后稳定状态是匀速运动(感应电动势等于电源电动势,回路电流为零)。由于达到稳定速度前的回路电流是逐渐减小的,故在相同时间内发的焦耳热将比导体棒被卡住时少。所以,导体棒动能的增加是以回路焦耳热的减少为代价的。

2、仅受洛仑兹力的带电粒子运动

a、时,匀速圆周运动,半径r =  ,周期T = 

b、成一般夹角θ时,做等螺距螺旋运动,半径r =  ,螺距d = 

这个结论的证明一般是将分解…(过程从略)。

☆但也有一个问题,如果将分解(成垂直速度分量B2和平行速度分量B1 ,如图9-7所示),粒子的运动情形似乎就不一样了——在垂直B2的平面内做圆周运动?

其实,在图9-7中,B1平行v只是一种暂时的现象,一旦受B2的洛仑兹力作用,v改变方向后就不再平行B1了。当B1施加了洛仑兹力后,粒子的“圆周运动”就无法达成了。(而在分解v的处理中,这种局面是不会出现的。)

3、磁聚焦

a、结构:见图9-8,K和G分别为阴极和控制极,A为阳极加共轴限制膜片,螺线管提供匀强磁场。

b、原理:由于控制极和共轴膜片的存在,电子进磁场的发散角极小,即速度和磁场的夹角θ极小,各粒子做螺旋运动时可以认为螺距彼此相等(半径可以不等),故所有粒子会“聚焦”在荧光屏上的P点。

4、回旋加速器

a、结构&原理(注意加速时间应忽略)

b、磁场与交变电场频率的关系

因回旋周期T和交变电场周期T′必相等,故 =

c、最大速度 vmax = = 2πRf

5、质谱仪

速度选择器&粒子圆周运动,和高考要求相同。

第二讲 典型例题解析

一、磁场与安培力的计算

【例题1】两根无限长的平行直导线a、b相距40cm,通过电流的大小都是3.0A,方向相反。试求位于两根导线之间且在两导线所在平面内的、与a导线相距10cm的P点的磁感强度。

【解说】这是一个关于毕萨定律的简单应用。解题过程从略。

【答案】大小为8.0×10?6T ,方向在图9-9中垂直纸面向外。

【例题2】半径为R ,通有电流I的圆形线圈,放在磁感强度大小为B 、方向垂直线圈平面的匀强磁场中,求由于安培力而引起的线圈内张力。

【解说】本题有两种解法。

方法一:隔离一小段弧,对应圆心角θ ,则弧长L = θR 。因为θ 

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[物理--选修3-5]
(1)下列关于光和原子的说法正确的是
ADE
ADE

A.发生光电效应时,产生的光电子的最大初动能与照射光强度无关
B.放射性物质发出的α、γ和β三种射线,是同一种原子核发生衰变时释放出的
C.所有核反应都会释放能量,
D.一群处于n=4能级的H原子发生跃迁辐射,最多可观测到6种不同频率的光子
E.α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构
(2)如图所示,质量均为m的A、B两球,以轻质弹簧连接后置于光滑水平面上,开始弹簧处于自然状态.一质量为
14
m
的泥丸P以水平速度v0沿A、B连线向A运动,击中A并粘合在一起,求以后的运动过程中弹簧的最大弹性势能.

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A(3-3模块)
(1)下列说法正确的是
BCD
BCD

A、布朗微粒做无规则运动的原因是由于它受到水分子有时吸引、有时排斥的结果
B、一定量0℃的水结成0℃的冰,内能一定减少
C、能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性;
D、如果附着层内分子分布比内部密,分子间的作用力为斥力,就会形成浸润现象
(2)在粗测油酸分子大小的实验中,具体操作如下:
①取油酸1.00mL注入250mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到250mL的刻度为止,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸的酒精溶液.
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒达到1.00mL为止,恰好共滴了100滴.
③在水盘内注入蒸馏水,静置后滴管吸取油酸的酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一油膜.
④测得此油膜面积为3.60×102cm2
这种粗测方法是将每个分子视为球形,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜面积可视为
单分子油膜
单分子油膜
,这层油膜的厚度可视为油分子的直径.利用数据可求得油酸分子的直径为
1.11×10-9
1.11×10-9
m.
(3)如图甲所示,气缸内封闭一定质量的某种理想气体,活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡,已知活塞距缸口0.2m,活塞面积10cm2,大气压强1.0×105Pa,物重50N,活塞质量及一切摩擦不计.缓慢升高环境温度,使活塞刚好升到缸口,封闭气体吸收了60J的热量.则封闭气体的压强将
不变
不变
(填增加、减小或不变),气体内能变化量为
50
50
J.


B.选修3-4
(1)以下关于光的说法中正确的是:
ABC
ABC

A.光纤通信利用了光的全反射原理
B.无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照时发生了薄膜干涉
C.人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样
D.麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在
(2)甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子,同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子,则甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度
;乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度
(填”大”或”小”)
(3)如图乙所示,实线是一列简谐横波在t1=0时的波形图,虚线为t2=0.5s时的波形图,已知0<t2-t1<T,t1=0时x=2m处的质点A正向y轴正方向振动.
①质点A的振动周期为
2
2
s;
②波的传播方向是
向右
向右

③波速大小为
2
2
m/s.
C.选修3-5
(1)如图丙为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是
D
D

A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B.频率最小的光是由n=2跃迁到n=1能级产生的
C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能产生光电效应
(2)在下面的核反应方程中,符号“X”表示质子的是
B
B

A.
 
10
5
B+
 
4
2
He→
 
13
7
N+X
    B.
 
14
7
N+
 
4
2
He→
 
17
8
O+X

C.
 
9
4
Be+
 
4
2
He→
 
12
6
C+X
    D.
 
55
25
Mn+
 
1
1
H→
 
55
25
Cr+
 
1
0
n+X

(3)如图丁所示,木块B和C的质量分别为
3
4
M
和M固定在轻质弹簧的两端,静止于光滑的水平面上.一质量为M/4的木块A以速度v水平向右与木块B对心碰撞,并粘在一起运动,求弹簧的最大弹性势能Em

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同步练习册答案