专题04 振动和波、光学、热学、近代物理学专题-【大题精做】冲刺2023年高考物理大题突破+限时集训（新高考专用）

专题四　振动和波、光学、热学、近代物理学专题 本专题的四个类型的大题在试卷中一般会出现在第12题或第13题，相对比较简单，各自特点如下： ⒈振动和波在高考中大概率会以图像为载体来考查振动图像、波的图像、波的周期性、简谐运动的位移公式、波的形成、波速和传播规律等。 ⒉光学还会主要考查光的折射定律和全反射的知识，因涉及光路图，需要应用数学知识解答；当然还可能和物理光学中光的干涉和衍射等知识相结合；也要关注前沿科技、生活中的情境与光学知识的相联系的部分。 ⒊热学部分主要考查热学的主干知识：分子力、内能、气体压强的微观解释、热力学第一定律、气体实验定律等；热力学题目也可能和物体的平衡相结合。 ⒋近现代物理学的大题一般会考查光电效应、玻尔的原子模型、半衰期公式、核能的计算等相关内容。玻尔的原子模型、光电效应也可能与光的折射、全反射相结合、原子核衰变可能与动量、能量、电磁场相结合。 【2021·安徽省高考】类比是逻辑推理中极富创造性的一种方法，科学史上很多重大发现、发明往往发端于类比，例如科学家受行星绕太阳做匀速圆周运动的启发，在构建原子模型时猜想电子绕原子核也做匀速圆周运动。 一质量为的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为。将地球视为质量均匀分布的球体，已知地球质量为，引力常量为，求卫星的速度大小和动能； 在玻尔的氢原子理论中，电子绕原子核做匀速圆周运动的轨道半径是量子化的。电子的轨道半径和动量必须满足量子化条件，式中是普朗克常量，是轨道半径，是电子在该轨道上的速度大小，是轨道量子数，可以取、、等正整数。已知电子的质量为，电荷量为，静电力常量为，试根据上述量子化条件，证明电子在任意轨道运动的动能表达式可以写为，其中是与无关的常量。 一、振动图像和波动图像的比较 振动图像 波动图像 研究对象 一个振动质点 沿波传播方向的所有质点 研究内容 某一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 图像 物理意义 表示同一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 图像信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)某一质点在各时刻的位移 (4)各时刻速度、加速度的方向 (1)波长、振幅 (2)任意一质点在该时刻的位移 (3)任意一质点在该时刻加速度的方向 (4)传播方向、振动方向的互判 图像变化 随时间推移图像延续，但已有形状不变 随时间推移，波形沿传播方向平移 一个完整曲线占横坐标的距离 表示一个周期 表示一个波长 二、光的折射和全反射解题思路 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质。 (2)应用sin C＝ 确定临界角。 (3)根据题设条件，判定光在传播时是否发生全反射。 (4)如发生全反射，画出入射角等于临界角时的临界光路图。 (5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算，解决问题。 三、关于光电效应的三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 四、核能的计算 1．解题流程 (1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。 (2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算。一原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。 2．根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数。 五、对热力学第一定律的理解 (1)内能的变化都要用热力学第一定律进行综合分析。 (2)做功情况看气体的体积：体积增大，气体对外做功，W为负；体积缩小，外界对气体做功，W为正。(气体向真空自发扩散过程中，气体对外界不做功) (3)与外界绝热，则不发生热传递，此时Q＝0。 (4)如果研究对象是理想气体，因理想气体忽略分子势能，所以当它的内能变化时，主要体现在分子动能的变化上，从宏观上看就是温度发生了变化。 (2023·江苏省苏州市模拟)如图所示为研究光电效应实验装置。当变阻器滑片左移至时，微安表示数恰变为零，电压表示数为。当右移至过后，微安表示数为不再变化，已知照射到光电管阴极上的单色光的功率为，一个光子只能打出一个光电子，且光电子打到阳极上立即被吸收，电子电量为，质量为，普朗克常量为。求： 光电管阴极的极限频率； 当滑片位于处时，电压表示数为，求此时单位时间内光电子对阳极的冲量大小。 1.(2022·江苏省高考题)如图所示，光导纤维可简化为长直玻璃丝的示意图，玻璃丝长为，、分别代表左、右两平行端面。一单色光从端面射入玻璃丝，从端面射出。已知玻璃丝对单色光的折射率为，