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江苏省高考3435基础知识整理
《选修3-4,3-5知识整理》
一、09年高考考点要求
选修3-4
80、简谐运动简谐运动的表达式和图像
B
弹簧振子振动的周期公式不作要求;竖直放置的弹簧振子振动过程中的能量转化不作要求
81、单摆的周期与摆长的关系(实验、探究)
A
82、受迫振动和共振
A
83、机械波横波和纵波横波的图像
A
84、波长、波速和频率(周期)的关系
A
85、波的反射和折射波的干涉和衍射
A
86、多普Le效应
A
电磁波电磁波的传播
09年去掉此点
87、电磁振荡电磁波的发射和接收
A
电容器极板上的电量、电路中的掁荡电流随时间的变化规律的分析不作要求,周期、频率的计算不作要求。
(09年增)
88、电磁波谱、电磁波及其应用
A
89、光折射定律折射率
A
相对折射率不作要求(09变为A,去掉此说明)
90、测定玻璃的折射率(实验、探究)
A
91、光的全反射光导纤维
A
92、光的干涉、衍射和偏振
A
93、激光的特性及应用
A
激光的产生的原理不作要求
94、狭义相对论的基本假设狭义相对论的时空观与经典时空观的区别
A
09部分增加
95、狭义相对论的几个重要结论09改为同时的相对性、长度的相对性、质能关系
A
定量计算不作要求
选修3-5
96、动量动量守恒定律
B
只限于一维情况
97、验证动量守恒定律(实验、探究)
A
98、弹性碰撞和非弹性碰撞反冲运动
A
只限于一维情况
99、普朗克能量子假说黑体和黑体辐射
A
09变化
100、光电效应
A
09删去“光子说光电效应方程”并将此两项合并
康普顿效应
A
101、光的波粒二象性物质波概率波不确定关系
A
德布罗意关系式的定量计算不作要求
102、原子核式结构模型
A
103、氢原子光谱
A
104、原子的能级
A
105、原子核的组成
A
106、原子核的衰变半衰期
A
半衰期定量计算不作要求
107、放射性的应用与防护放射性同位素
A
108、核力与结合能质量亏损
A
109、核反应方程
A
110、重核裂变核聚变
A
二、考点知识细化及与课本对照
《选修3-4》
考点80:
简谐运动简谐运动的表达式和图像(B)(P2~12)
考点81、单摆的周期与摆长的关系(实验、探究)(P13~16)
考点82、受迫振动和共振(P17~21)
考点83、机械波横波和纵波横波的图像;(P23~28)
84、波长、波速和频率(周期)的关系(P29~31)
考点85、波的反射和折射波的干涉和衍射(P32~40)
考点86、多普勒效应(P41~44)
考点87、电磁振荡电磁波的发射和接收;(P77~84)
88、电磁波谱、电磁波及其应用(P87~96)
一、电磁波的发现
1、麦克斯韦电磁理论——并预言电磁波的存在:
变化的磁场可在周围产生;
(均匀变化的磁场产生的电场,周期性变化的磁场产生的电场)
变化的电场可在周围产生;
(均匀变化的电场产生的磁场,周期性变化的电场产生的磁场)
※※变化的磁场产生的电场方向的判断类似于判断感应电流的方向。
※※
2、电磁波:
周期性变化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场,周期性变化的磁场在周围空间产生周期性变化的电场……,变化的电场、磁场交替产生,由近远的传播形成电磁波。
电磁波在真空中传播时,它的和互相垂直,同时两者都与垂直,故电磁波是波。
麦克斯韦还揭示了电、磁、光现象本质上是统一的。
3、实验证实了电磁波的存在。
※※电磁波可在中传播,而机械波则不行。
※※
二、电磁振荡
1、振荡电路:
(课本P80图14.2-1为“LC振荡电路”)
振荡电流:
;
2、“LC振荡电路”中振荡电流的产生:
由于电路中电容器的“”和自感线圈的“”两者间的相互作用而形成。
3、振荡电路中物理量的变化规律(★★注:
此为较高要求,可作了解)
电容器上的:
大小变化一致;
自感线圈上的:
大小变化一致;
以上两组物理量大小变化的趋势。
4、LC振荡电路的周期T与频率f(★★注:
高考中计算不作要求)
T=2π
f=
影响线圈自感系数L的因素有:
、、、;
影响电容器电容C的因素有:
、、。
三、电磁波的发射和接收
1、有效发射电磁波的条件:
(课本P83)
1)要有足够高的。
因为越高,则其发射电磁波的本领越大;
2)振荡电路的电场和磁场必须分散到。
2、几个概念
1)(发射中的)调制:
使电磁波随而改变的技术。
两种方法:
调幅(AM):
使高频电磁波(即载波)的随信号强弱而变的调制方式;
调频(FM):
使高频电磁波(即载波)的随信号强弱而变的调制方式。
2)(接收中的)电谐振:
当接收电路的固有频率与接收到的电磁波频率时,接收电路中的振荡电流的现象。
类似于机械振动中的现象。
调谐:
使接收电路中产生的过程;
解调:
从接收到的调制过的信号电流中取出的过程;
是的相反过程。
调幅波的解调也叫检波。
四、电磁波谱
1、在下列电磁波谱上从左向右按波长由大到小的顺序填写各波段电磁波的名称:
2、不同波段电磁波的特点和应用
1)红外线(看不见):
物体可产生红外线。
具有显著的作用。
2)紫外线(看不见):
具有①杀菌、消毒作用(因紫外线有较高的能量)
②荧光作用。
3)X射线:
对生命物质有较强的作用,过量的辐射会引起生物体病变;
有一定的穿透能力,可用以检查人体器官,金属工件内部缺陷,安检门;
4)
射线:
能量很高,对生命物质有破坏作用,可用于治癌;
穿透能力很强,可用于金属探伤。
考点89、光折射定律折射率;(P46~50)
90、测定玻璃的折射率(实验、探究)(P48)
一、光的折射
光由一种介质另一种介质,且光的传播方向发生的现象叫光的折射。
折射定律:
、和在同一平面内;和分居两侧;入射角的和折射角的成。
折射率:
光由射入时,角的正弦与角的正弦之比,叫这种介质的折射率(用n表示)。
意义:
反映了介质对光的传播的影响。
n越大的介质,光通过后折射光线偏离入射光的传播方向越。
不同介质的折射率一般(课本P48-表1)
表达式:
n=;与介质中的速度关系:
n=。
几个概念:
折射率较小的介质叫介质(光在其中的传播速度);
折射率较大的介质叫介质(光在其中的传播速度);
两类介质具的性。
测定折射率n的实验见课本(P48)
考点91、光的全反射光导纤维(P68~72)
1、全反射:
现象:
光由介质进入介质,当光消失,而只有光的现象。
课本P68图13.7-1中,在末发生全反射前,入射角增大时,折射光强度,反射光强度;发生且反射后,入射角继续增大时,折射光强度,反射光强度。
临界角:
指发生全反射时的角。
其计算式为:
sinC=,用光速表示为:
sinC=,
试由光的折射定律推导之。
全反射发生条件:
同时具备光由介质进入介质,且入射角临界角。
特点:
折射率越大,则该对应临界角越,表明在光在该介质中越全反射。
应用:
全反射棱镜,光导纤维
2、光的折射、全反射问题分析程序
1)计算临界角C以备判断
2)画出符合题意的光路(核心)(要标明相应角度和光线箭头)
3)对应每一界面处据反射定律、折射定律、全反射特点列式
4)据几何关系确定角度关系
5)综合分析、判断、求解
3、光折射时的色散
1)三棱镜对光线的作用:
光线通过(玻璃)三棱镜
后,相对于入射光方向总是向棱镜的方向
偏折;偏向角(如图中θ)越大,表明介质对
光的折射率;
2)白光通过三棱镜后会形成色散,其原因是:
不
同颜色的光在同种介质中不同。
如图所示,a处为颜色的光(填红或紫),b处为颜色的光(填红或紫)。
对于同种介质,在可见光中,折射率最大的是,传播速度最大的是,相同条件下,最易发生全反射的是。
考点92、光的干涉、衍射和偏振;(P50~66)
93、激光的特性及应用(P73~74)
一、光的干涉——说明光具有性
1)双缝干涉实验
装置:
按序为——光源、滤色片、单缝(前三项有时直接用单色平行光源)、双缝、遮光筒、毛玻璃(观察用)【若进行定量实验则为——测量头(含分划板、目镜、手轮)】
现象:
若用白光——中央为色条纹,两侧为色条纹,同色相邻条纹间距
,每条彩色条纹中靠近中央的是色。
若用单色光——为亮度,间距的单色条纹。
2)出現明暗条紋的条件:
双缝到屏上的P点的波程差△S满足
△S=S1-S2=±kλ(k=0、1、2、3、)——亮条纹
△S=S1-S2=±(2k-1)λ/2(k=1、2、3、)——暗条纹
屏上亮条纹中心的位置(距中央亮条纹中心的位置):
——试证明(课本P53)
x=±k
λ(k=0、1、2、3、)k=0为中央亮条纹
屏上相邻亮条纹或相邻暗条纹的中心间距:
△x=
λ
(以上两式中,l为,d为)
3)实验:
测定单色光的波长(课本P54)(《1+2》P57例1)
1)公式:
△x=
λ2)如何利用测量头测量△x并减小误差
3)漩标卡尺或螺旋测微器读数
4)应用:
薄膜干涉
由膜的表面和表面反射的光线在膜的表面处干涉而成;若光源为白光,则薄膜干涉的条纹为色,若光源为单色光,则薄膜干涉的条纹为色的。
生活中常见的薄膜干涉现象有:
;
增透膜是利用薄膜干涉的原理,其膜的厚度至少为光在中波长的。
如何利用薄膜干涉检查工件的平整度(课本P58)
理解课本P59-习题3、4
二、光的衍射——说明光具有性
1)实验现象(课本P60-图13.5-1)
①若开始单缝较宽,则屏上观察到的现象是;
②若缝宽减小:
则屏上观察到的现象是;
③当缝宽减小到一定程度时:
则屏上观察到的现象是;
④若进一步减小缝宽:
则屏上观察到的现象是;
其中哪些现象说明光发生了衍射。
若以蜡烛为光源,则上述现象如何?
。
(若用游标卡尺观察光的衍射现象,其两测脚间的缝隙要与线状光源)
2)光的干涉和衍射条纹的最大区别是。
“泊松亮斑”的成因。
三、光的偏振——说明光是波
1)实验(课本P65图13.6-2)
图中偏振片P叫,自然光通过P后形成光;图中偏振Q叫。
当P、Q从两缝平行开始转动1800的过程中,光屏上的光的强度的变化情况是。
上述实验说明:
光的振动方向与光的传播方向,则光为波。
因为只有波才有偏振现象。
2)两个概念:
自然光:
指包含着在垂直于传播方向上一切方向振动,而且沿着各个方向振动的强度都相同的光。
偏振光:
在垂直于传播方向的平面上,只有沿着某个方向的振动的光。
自然光经反射和折射后都是光。
四、激光(课本P73)
产生:
原子获得能量后处于激发态,但不稳定,在向低能量状态跃迁过程中发出(如玻尔理论所述)。
目前,激光只能用人工的方法产生,可使同一束光的频率相同。
特点:
1)相干性好:
可易于象电磁波那样进行调制,传递信息(由于频率越高,能携带的信息量越大,故激光比无线电波传递的信息更大);
2)平行度好:
应用有;
3)亮度高:
应用有。
考点94、狭义相对论的基本假设狭义相对论的时空观与经典时空观的区别(P98~100)
95、同时的相对性、长度的相对性、质能关系(P100~108)
1、狭义相对论的基本假设
1)在不同惯性参考系中,一切物理规律都是相同的——即狭义相对性原理;
(注意:
在经典理论中,只认为“力学规律在任何惯性参考系中是相同的”,这个结论叫伽利略相对性原理,即经典相对性原理)
2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的——即光速不变原理
2、狭义相对论中的“同时的相对性、长度的相对性、质能关系”
1)同时的相对性:
在某一惯性参考系中同时发生的两个事件,在另一惯性参考系中(沿有相对运动的方向)观察时,这两事件是不同时发生的;
理解课本P101图15.2-1和P106作业1、2
2)长度的相对性:
一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小;
——即“动尺变短”
另外还有:
时间间隔的相对性:
即“动钟变慢”——课本P103及公式(定性了解)
运动质量变大——课本P107及公式(定性了解)
3)质能关系:
即质量为m的物体“具有”的能量为E=mC2
此结论在絯能计算中常用。
小结:
关于“时空观”——即时间、空间(如长度)问题,当存在相对运动时,
在经典理论中认为时间、空间(如长度)是“不变的”——即“绝对的”
在狭义相对论中认为时间、空间(如长度)是“变化的”——即“相对的”
《选修3-5》
考点96、动量动量守恒定律(B)(P6~12)
97、验证动量守恒定律(实验、探究)(P2-6)
98、弹性碰撞和非弹性碰撞反冲运动(P13~20)
考点99、普朗克能量子假说黑体和黑体辐射(P27~30)
引言:
研究的历史背景——19世纪末期,人们认为经典物理学已形成完整体系,只剩下修补、完善工作。
尽管当时“朗朗的天空”仍漂有两朵乌云——光速问题和黑体辐射问题。
当人们深入研究时,引发了物理学理论的大变革:
爱因斯坦对光速问题的研究,引发了相对论(选修3-4已学);
哪黑体辐射的研究将会带来什么呢?
另:
当时光的、、实验已证实光是横波,并由(物理学家)
预言、由(物理学家)实验证实光是电磁波。
1、黑体与黑体辐射
1)热辐射
一切物体都在辐射,这种辐射与物体的有关(还与
和有关),这种现象叫热辐射;
规律:
当温度升高时,热辐射中波长的成分越来越强。
除热辐射外,物体的表面还会吸收和反射电磁波。
2)黑体、黑体辐射
黑体是指能够入射的各种波长的电磁波而的物体;
黑体辐射的特点:
辐射的电磁波强度按的分布只与黑体的有关——这是人们特别重视研究黑体辐射的原因之一。
3)黑体辐射的实验规律——课本图17.1-2(关注)
①当温度升高时,各种波长的电磁波的辐射强度都;
②当温度升高时,辐射强度的最大值向波长的方向移动。
4)经典理论解释的困难:
在大量的经典理论解释中有两个人的研究较出色,但都存在缺陷
维恩公式:
在区与实验非常接近,而区与实验偏离很大;
瑞利公式:
在区与实验基本一致,而区与实验严重不符,且当波长趋于0(即频率很大)时,辐射强度趋于无穷大——史称“紫外灾难”。
2、能量子(普朗克)
1)内容:
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的,其辐射或吸收的能量也只能以这个为单位地辐射或吸收。
这个不可分的最小能量值叫。
能量子公式:
ε=(式中h=,叫,
是电磁波的)
振动着的带电微粒的能量:
E=nh
(n叫量子数,为自然数)
在宏观世界中,通常认为能量是,而微观世界中能量是。
2)能量子理论对黑体辐射实验规律的解释——“与实验符合之好令人击掌叫绝”
考点100、光电效应;康普顿效应(P30~36)
1、光电效应——从角度说明光具有性
1)实验及现象——实验见课本P30图17.2-1
用灯照射原来不带电的锌板,发现验电器指针偏转,经检验验电器带电,说明锌板带电。
其原因是:
锌板在紫外线照射下发出了(也叫)
这种现象叫。
2)光电效应的实验规律
(1)实验装置——见课本P30图17.2-2
图中极板为易产生光电效应的材料,若图中A极电势低,则它将使光电子,对应电压称之为电压;若图中A极电势高,则它将使光电子,(与使光电子恰好末到达A极的电压称之为电压,此电压可用于计算光电子的
,计算式为)无论哪一种情形,判断光电子是否到达A极都是利用电表。
(2)光电效应的实验规律
①入射光越强,则单位时间内发射的光电子数;
“单位时间内的光电子数”与“光电流(图中电流表所测)”成正比(I光=ne/t)
在入射光强一定的情况下,当正向电压增加一定程度时,光电流的值将保持不变,此电流称为。
②光电子的最大初动能只与入射光的有关,而与入射光的无关;
③当入射光的频率低于时将不能发生光电效应,此特点与入射光的
无关(不同金属的截止频率)
逸出功是指使金属中电子脱离金属所需克服的,不同金属的逸出功。
④光电效应具有瞬时性。
即只要满足频率条件,不管光照多弱,产生光电效应的时间不会超过。
3)经典理论解释光电效应规律的困难
经典电磁理论只能解释上述光电效应规律中的。
关键问题是经典电磁理论中电磁波的强度(单位时间内的能量)由决定,而与无关。
4)爱因斯坦的光电效应方程
(1)受普郎克能量子理论的影响,爱因斯坦提出了光子说,其内容是:
电磁波的传播不是,而是,光本身就是由一个个不可分割的组成,每一份称之为,其能量的计算式为。
(2)爱因斯坦的光电效应方程为:
;其中每一项的含义是:
。
其中求截止频率的方法是:
。
(3)光子说对光电效应规律的解释
解释中要注意以下几个问题:
一个电子从“效果”上讲只能接收一个光子;
在入光频率一定时,入射光增强,意味着单位时间内的光子数增多。
试解释光电效应的四个实验规律:
。
光子说对光电效应规律的解释,说明光具有,同时也说明光具有。
5)课本例题的理解,特别是对其图像的理解运用(重做一下)
2、康普顿效应——从的角度说明光具有性
1)实验与现象:
X射线(由原子内层电子受激发产生)穿过石墨晶体时,除了与入射波长相等的成分外,还有原波长的成分的现象叫康普顿效应。
2)研究表明:
光子除了具有能量外,还应具有。
这进一步说明了光的。
3)光子的动量表达式:
p=。
试推导之:
。
考点101、光的波粒二象性物质波概率波不确定关系(P37~45)
1、光的波粒二象性
光实验证实光具有波动性;证实光具有粒子性。
从光子的能量公式和光子的动量公式可以看出光的粒子说并未否定光的,因为它们都引用描述波的物理量,其直桥梁作用的量是。
对光的本性的认识,目前公认的说法是:
。
2、粒子的波动性
背景:
法国巴黎大学的德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功,“大胆”将“光”的波粒二象性推广到“实物粒子”而提出的假设。
1)实物粒子也具有性。
其理解是:
每一个的粒子都与一个对应的相联系。
其能量ε(指能)和动量p所对应的
和λ关系类似于光,即:
=;λ=
这种与实物粒子相联系的波叫波,也叫波。
2)物质波的实验验证
利用X射线(也称伦琴射线)通过晶体衍射的方法,人们将电子束通过晶体,也观察到了,这是物质波存在的有力证据。
后来人们陆续证实了质子、中子、原子、分子的波动性。
我们知道,波的波长越大,则其越强。
哪为什么实物粒子(如运动的人、子弹等)波动性难以观察到呢?
。
3、概率波
1)经典的粒子与经典的波
在经典理论中的粒子:
任意时刻确定的和、是其特征;
在经典理论中的波:
传播是弥散的,和是其特征,即具有时空周期性。
2)波粒二象性的理解——概率波
粒子在空间某处出现的满足波动特点,故称为概率波(服从统计规律)
实验证据:
在光的干涉实验中,使入射光很弱、曝光时间短(即光子数少)此时在实验用底片上只看到无规则的,若将曝光时间延长(即光子数增多)此时在实验用底片上只看到。
这说明少量光子体现
性,大量光子体现性。
(见课本P41图17.4-2)
后来又用电子束做类似实验,也观察到同样的现象。
小结:
波粒二象性的理解——少量粒子在空间传播的行为(概率)性强,而
性弱;大量粒子在空间传播的行为(概率)性强,而性弱。
(有时判断波动性强、弱也可通过计算其物质波的波长来进行)
4、不确定性关系
1)微观粒子的波动性,说明其在空间的行为已不满足牛顿运动定律。
2)在微观世界中,粒子的空间和不可能同时确定,即粒子的空间位置越不确定(即△x大),则其动量的不确定性减小(即△p小),反之亦然。
他们满足:
△x△p≥h/4π此即为不确定性关系,简称不确定关系。
(认真理解课本P42-43实验图17.5-1和17.5-5的含义)
考点102、原子核式结构模型(P47~53)
103、氢原子光谱(P54~56)
104、原子的能级(P57~63)
一、电子的发现(汤姆孙)——打开了研究原子的结构的大门
1、阴极射线——理解课本P47图18.1-1
思考:
物理学上常用何手段判断运动粒子是否带电及带何种电性?
2、汤姆孙发现电子的研究过程——课本P48图18.1-2及“思考与讨论”
1)装置中K、A间电场的作用,D1、D2间电场的作用
若在P2处出现亮点,则说明阴极射线带电;
2)据“思考与讨论”中2和3知阴极射线的速度v=(D1、D2间电压为U,距离为d,所加磁场磁感强度大小为B),这里用到了前面所学的知识;
3)据“思考与讨论”中4知阴极射线粒子的比荷q/m=(在磁场中运动半径为r),其推导过程为。
目前,该比荷的数值为q/m=。
4)汤姆孙又用其它材料做了类似实验,发现其比荷数值相同,由此说明此粒子是
。
据此结论你有何判断?
。
再做课本P50~51练习4体会此过程,并说明其同异。
3、电子电荷的精确测定是由通过著名的“”实验做出的。
并由此得出重要结论:
电荷是,任何带电体的电量满足Q=。
(实验原理类似于课本P50练习3(再做一下),它测出大量电荷的电量后,找出了其最大公约数)
二、原子的核式结构模型
1、汤姆孙原子模型设想——“西瓜模型”或“枣糕模型”
2、α粒子散射实验(卢瑟福)
1)实验:
用α粒子轰击金箔,然后用带荧光屏的放大镜观察现象。
2)现象描述:
绝大多数α粒子穿过金箔后,极少数发生(其中有些偏转大于,甚至达到)
3)卢瑟福的研究:
(1)不可能是与电子碰撞形成。
为什么?
;
(2)否认“汤姆孙原子模型”。
为什么?
;
(3)提出“原子的核式结构模型”,其内容是
。
(4)据“原子的核式结构模型”解释现象。
如何解释?
。
3、原子核的电荷与尺度
原子核所带正电荷数与相等;原子核的半径数量级为m(该数量级可由实验得到)(而原子半径大小的数量级为m),
三、氢原子光谱与玻尔的原子模型
1、光谱
1)概念:
光按波长(或频率)成份和强度的分布记录;
2)分类:
明线光谱:
指含有光的光谱。
由炽热的固体、液体、高压的气体发光而成。
如发光的白炽灯泡发出的光。
线状光谱:
指由一个个的谱线组成的光谱。
由金属蒸汽、稀薄气体发光而成。
原子特征谱线:
光谱是的,故线状光谱与原子是一一对应的,它能反映原子的特征,故线状光谱也称之为。
可用于鉴别物质和确定物质的组成,这种方法称为,其灵敏度可达10-10g。
2、氢原
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