1、高考物理复习非主干知识部分(振动和波热光原子)非主干知识部分摘要本章涉及内容：主要紧扣 08 年高考大纲，讨论高考理综部分非主干知识点，即包括：五、振动和波；六、分子热运动、热和功、气体；十一、交变电流；十二、电磁场和电磁波；十三、光的反射；十四、光的波动性和微粒性；十五、原子和原子核；十六、单位制。对比近几年高考，可以预计 08 年仍然会有四道选择题在这一部分，即振动和波，分子热运动，光学（几何/波动） ，原子物理各一道。本章涉及题目：对于非主干知识，可以预计高考仍集中在选择题的考查形式上， 故在具体讨论中，将始终围绕近几年高考题（全国卷）为主，并适当有所拓展。本章要求：注重基础知识和基本方
2、法的复习，熟悉非主干知识，不用做太偏、太深、太怪的题目，达到这类型题目不丢一分的目的，遇到新颖些的题目，能转到常规知识点。正文一、振动和波1）高考大纲及要求五、振动和波内容要求说明34弹簧振子，简谐运动，简谐振动的振幅，周期和频率，简谐运动的位移-时间图像 35单摆，在小振幅条件下单摆做简谱运动，单摆周期公式。 36振动中的能量转化 37自由振动和受迫振动，受迫振动的振动频率，共振及其常见的应用 38振动在介质中的传播波、横波和纵波、横波的图像、波长、频率和波速的关系 39波的叠加、波的干涉、衍射现象 40声波、超声波及其应用 41多普勒效应IIIIIIIIIII2）高考试题2007全国卷一列
3、简谐横波沿 x 轴负方向传播，波速为 v=4m/s。已知坐标原点（x=0）处质点的振动图像如图所示（a） ，在下列 4 幅图中能够正确表示 t=0.15s 时波形的图是（A ）全国卷在一列横波在 x 轴上传播，在 x=0 与 x=1cm 的两点的振动图线分别如图中实线与虚线所示。由此可以得出A、波长一定是 4cm B、波的周期一定是 4sC、波的振幅一定是 2cm D、波的传播速度一定是 1cm/s2006全国卷 I19.一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图 1 所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，
4、改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图 2 所示.当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图 3 所示. 若用 T0 表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y 表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则A.由图线可知 T0=4sB.由图线可知 T0=8sC.当 T 在 4s 附近时，Y 显著增大;当 T 比 4s 小得多或大得多时，Y很小D.当 T 在 8s 附近时，Y 显著增大;当 T 比 8s 小得多或大得多时，Y很小全国卷 II16频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以 u
5、表示声源的速度，V 表示声波的速度（uV） ，v 表示接收器接收到的频率。若 u 增大，则A v 增大，V 增大 B v 增大，V 不变C v 不变，V 增大 D v 减少，V 不变2005全国卷 I18一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，周期为 0.50s。某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为 P1，P2，P3，。已知 P1 和 P2 之间的距离为 20cm，P2 和 P3 之间的距离为 80cm，则 P1的振动传到 P2 所需的时间为? A0.50 s B0.13 s C0.10 s D0.20 s全国卷 II19一简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正
6、确的是 （ ）A由波形图可知该波的波长B由波形图可知该波的周期C经 1/4 周期后质元 P 运动到 Q 点D经 1/4 周期后质元 R 的速度变为零全国卷 III20一列简谐横波在 x 轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c 为三个质元，a 正向上运动。由此可知 （ ）A该波沿 x 轴正方向传播Bc 正向上运动C该时刻以后，b 比 c 先到达平衡位置D该时刻以后，b 比 c 先到达离平衡位置最远处3）考点回顾重点：会读图，区别振动图像和波动图像（看坐标）?由波的图像可获取的信息 ? 从图像可以直接读出振幅（注意单位）.从图像可以直接读出波长（注意单位）. ? 可求任一点在该时刻相对平衡位
7、置的位移（包括大小和方向） ? 在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向.可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置）波动图像与振动图像的比较：振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点研究内容一个质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长其他：必备的基本知识简谐运动 ? （1）定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下
8、的振动，叫做简谐运动. ? （2）简谐运动的特征:回复力 F=-kx，加速度 a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置. ? 简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零;在最大位移处，速度为零，加速度最大. ? （3）描述简谐运动的物理量 ? 位移 x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅. ? 振幅 A:振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱. ? 周期 T 和频率 f:表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即 T=1/f. ? （4）简谐运动的图像 ? 意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的
9、运动轨迹. ? 特点:简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线. ? 应用:可直观地读取振幅 A、周期 T 以及各时刻的位移 x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况. ?弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为 T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小，它的周期就都是 T. ?单摆:摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. （1）单摆的振动可看作简谐运动的条件
10、是:最大摆角 nb Bnavb Dvav，所以任何介质的折射率 n 都大于 1。全反射和临界角（1）全反射:光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到 90时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射（2）全反射的条件光从光密介质射入光疏介质，或光从介质射入真空（或空气）入射角大于或等于临界角（3）临界角:折射角等于 90时的入射角叫临界角，用 C 表示sinC=1/n光电效应在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。 （右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。 ）光电效应的规律。各种金属都
11、存在极限频率 0，只有0 才能发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过 10-9s） 。爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量 E 跟光的频率 成正比：E=h 爱因斯坦光电效应方程：Ek= hW（Ek 是光电子的最大初动能；W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。 ）光的电磁说光是电磁波（麦克斯韦预言、赫兹用实验证明了正确性。 ）电磁波谱。波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、 射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运
12、动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的； 射线是原子核受到激发后产生的。红外线、紫外线、X 射线的主要性质及其应用举例。种 类产 生主要性质应用举例红外线一切物体都能发出热效应遥感、遥控、加热紫外线一切高温物体能发出化学效应荧光、杀菌、合成 VD2X 射线阴极射线射到固体表面穿透能力强人体透视、金属探伤其他：必备的基本知识光的直线传播 ? （1）光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直线传播的例证.（2）影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源发出的光，
13、在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影，非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关，发光面越大，本影区越小.（3）日食和月食: ? 人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域（即“伪本影” ）能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时，人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时，看到的是月偏食. ?光的反射现象-:光线入射到两种介质的界面上时，其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象. ? （1）光的反射定律: ? 反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居于法线两侧. 反射角等于入射角.
14、? （2）反射定律表明，对于每一条入射光线，反射光线是唯一的，在反射现象中光路是可逆的. 平面镜成像 （1.）像的特点-平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。（2.）光路图作法-根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。（3）.充分利用光路可逆-在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。 （眼睛在某点 A 通过平面镜所能看到的范围和在 A 点放一个点光源，该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。 ）光的色散:白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的光束，这种现象叫做光的色散.? （1）同一种介质对红光折射率小，对紫光折射率
15、大.? （2）在同一种介质中，红光的速度最大，紫光的速度最小.? （3）由同一种介质射向空气时，红光发生全反射的临界角大，紫光发生全反射的临界角小.全反射棱镜-横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转 90o（右图 1）或 180o（右图 2） 。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。玻璃砖-所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：射出光线和入射光线平行；各种色光在第一次入射后就发生色散；射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。光本性学说的
16、发展简史? （1）牛顿的微粒说:认为光是高速粒子流.它能解释光的直进现象，光的反射现象.? （2）惠更斯的波动说:认为光是某种振动，以波的形式向周围传播.它能解释光的干涉和衍射现象.光的干涉光的干涉的条件是：有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。 （相干波源的频率必须相同） 。形成相干波源的方法有两种：利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光） 。设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等） 。下面 4 个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。干涉区域内产生的亮、暗纹亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即 = n（
17、n=0，1，2，）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即=（n=0，1，2，）相邻亮纹（暗纹）间的距离。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。衍射-光通过很小的孔、缝或障碍物时，会在屏上出现明暗相间的条纹，且中央条纹很亮，越向边缘越暗。各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。发生明显衍射的条件是：障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小。 （当障碍物或孔的尺寸小于 0.5mm 时，有明显衍射现象。 ）在发生明显衍射的条件下，当窄缝变窄时，亮斑的范围变大，条纹间距离变大，
18、而亮度变暗。光的偏振现象：通过偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动，称为偏振光。光的偏振说明光是横波。光的波粒二象性（1.）光的波粒二象性-干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。（2.）正确理解波粒二象性-波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。四、原子物理1）高考大纲及要求十五、原子和原子核内容要求说明102 粒子散射实验，原子的核式结构 103氢原子的能级结构，光子的发射和吸收 104氢原子的电
19、子云 105原子核的组成，天然放射现象， 射线、 射线、 射线、衰变、半衰期 106原子核的人工转变，核反应方程，放射性同位素及其应用 107放射性污染和防护 108核能、质量亏损、爱因斯坦质能方程 109重核的裂变、链式反应、核反应堆 110轻核的聚变、可控热核反应 111人类对物质结构的认识IIIIIIIIII2）高考试题2007全国卷用大量具有一定能力的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能力在此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了 5 条。用n 表示两侧观测中最高激发态的量子数 n 之差，E 表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，n 和 E
20、的可能值为（ ）A、n=1，13.22 eV ,则另一个波长可能是A、+ B、- C、 D、2006全国卷 I14.某原子核 X 吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个粒子.由此可知A.A=7,Z=3 B.A=7,Z=4C.A=8,Z=3 D.A=8,Z=4全国卷 II14.现有三个核反应：NaMge UnBaKr3n HHHen下列说法正确的是A 是裂变，是 衰变，是聚变 B 是聚变，是裂变，是 衰变C 是 衰变，是裂变，是聚变 D 是 衰变，是聚变，是裂变2005全国卷 I15已知 +介子、介子都是由一个夸克（夸克 u 或夸克 d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电量如下表
21、所示，表中 e 为元电荷。+ud带电量+ee+下列说法正确的是 A+由 u 和组成 B+由 d 和组成C由 u 和组成 D由 d 和组成全国卷 II17图中画出了氢原子的 4 个能级，并注明了相应的能量 E。处在n=4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的不波。已知金属钾的逸出功为 2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有A二种 B三种C四种 D五种3）考点回顾重点：玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数 n 叫量子数。 ）玻尔的三条假设（量子化）轨道量子化 rn=n2r1 r1=0.5310-10m能量量子化： E1=-13.6eV原子
22、跃迁：原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h=Em-En（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量） 。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。 （如在基态，可以吸收 E 13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能） 。核反应与质能方程（1）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。 ）（2）质能方程-爱因斯坦的相对论指出：物体的能量
23、和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。质能方程的另一个表达形式是：E=mc2。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示 1 原子质量单位的质量跟 931.5MeV 的能量相对应。 （在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。 ）其他：必备的基本知识卢瑟福的核式结构模型（行星式模型） 粒子散射实验：是用 粒子轰击金箔，结果是绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数 粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。卢瑟福由 粒子散射
24、实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由 粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m天然放射现象 .天然放射现象-天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。.各种放射线的性质比较种 类本 质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性 射线 氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住 射线 电子1/1840-10.99较强较强，穿几 mm 铝板 射线光子001最弱最强，穿几 cm 铅版半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。 （对大量原子核的统计规律）计算式为：N 表
25、示核的个数 ，此式也可以演变成 或，式中 m 表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时间 t 后的剩余量。半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。附选题目例 1 如图所示，在一条直线上两个振源 A、B 相距 6m，振动频率相等，从 t0 时刻 A、B 开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，振动图像 A 为甲，B 为乙。若 A 向右传播的波与 B 向左传播在 t1 = 0.3s 时相遇，则 （ ）A两列波在 A、B 间的传播速度均为 10m/sB两列波的波长都是 4mC在两列波相遇过程中，中点 C 为振动加强点Dt2 = 0.7s
26、 时刻 B 点经过平衡位置且振动方向向下【答案】AD 【解析】由题意可知，波在 t1 = 0.3s 内传播的路程s = 3m，可以由计算出波速 v = 10m/s，故选项 A 正确；由图像可知 T = 0.2s，根据公式可以计算出= 2m，选项 B 错误；波由 A 传到C 与由 B 传到 C 都是 3m，即传播了 1.5，又因为 A、B 两个振源是反相的，故 C 为振动减弱点，选项 C 错误；由于 B 点自身只振动一个周期，即自身振动时间为 0.2s，此后 B 点的振动则是由于 A 点产生的波传播到 B 点引起的，分析可知在 0.6s 时刻，A 波的波前到达 B点；在 t2 = 0.7s 时刻
27、，B 点由于 A 波的传播已做了 0.5T 的振动，此时 B 质点经过平衡位置，其振动方向向下，故选项 D 正确【点评】波传播的本质是波形的平移，当两列波相遇时，满足波的叠加原理。例 2 下列说法中正确的是 A温度低的物体内能小B温度低的物体分子运动的平均速率小C做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大D外界对物体做功时，物体的内能不一定增加【错解分析】错解一：因为温度低，动能就小，所以内能就小，所以应选 A而温度低的物体分子平均动能小，所以速率也小。所以应选B。错解三：由加速运动的规律我们了解到，物体的速度大小由初速和加速度与时间决定，随着时间的推移，速度肯定越来越
28、快再由动能公式错解一是没有全面考虑内能是物体内所有分子的动能和势能的总和。温度低只表示物体分子平均动能小，而不表示势能一定也小，也就是所有分子的动能和势能的总和不一定也小，所以选项 A 是错的。实际上因为不同物质的分子质量不同，而动能不仅与速度有关，也与分子质量有关，单从一方面考虑问题是不够全面的，所以错解二选项 B 也是错的。错解三的原因是混淆了微观分子无规则运动与宏观物体运动的差别。分子的平均动能只是分子无规则运动的动能，而物体加速运动时，物体内所有分子均参与物体的整体、有规则的运动，这时物体整体运动虽然越来越快，但并不能说明分子无规则运动的剧烈情况就要加剧。从本质上说，分子无规则运动的剧
29、烈程度只与物体的温度有关，而与物体的宏观运动情况无关。【正确解答】由于物体内能的变化与两个因素有关，即做功和热传递两方面。内能是否改变要从这两方面综合考虑。若做功转化为物体的内能等于或小于物体放出的热量，则物体的内能不变或减少。即外界对物体做功时，物体的内能不一定增加，选项 D 是正确的例 3 根据分子动理论，设两个分子间的距离为 r0 时分子间的引力和斥力相等，以下关于分子力与分子势能与它们间距离的关系，正确的是（ ）A若两分子间距离在 r0 的基础上增大，则分子间的引力增大，斥力减小，分子力表现为引力 B两分子间距离越大，分子力越小分子间距离越小，分子力越大C两分子间距离为 r0 时，分子
30、势能最小，在 r0 的基础上距离增大或减小，分子势能都变大D两分子间距离越大，分子势能越大分子间距离越小，分子势能越小【答案】C【解析】如下图左，当两分子间的距离为 r0 时，分子间的引力和斥力相等，分子力为零；若分子间距在 r0 的基础上增大，分子间的引力和斥力同时减小，因斥力减小得快，故分子力表现为引力，故选项 A 错误；从分子力随距离变化的图像可知，分子力的变化不具有单调性，故选项 B 错误；如下图右为分子势能与分子间距的关系图像，由图像可知，两分子间距离为 r0 时，分子势能最小，当分子间距离在 r0 的基础上增大时，分子间的作用力表现为引力，分子力做负功，分子势能增加，当减小分子间的
31、距离时，分子间的作用力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增加，故可以判断选项 C是正确的；同时，分子势能的图像不具有单调性，故选项 D 错误。【点评】固体在平衡时，分子间的引力与斥力大小相等，处于平衡状态，而当我们对它施加作用力而企图把它拉长时，分子间的距离稍微变大点，分子间的引力就大于斥力，从而分子间的作用力宏观上变成了引力，因此很难被拉断。.气体之所以充满整个容器，是因为气体分子间几乎没有相互作用力，分子除了与其他分子发生碰撞以外，几乎做匀速直线运动，直到它们与器壁相碰。同样，气体分子对器壁有压强，这是气体分子在与器壁碰撞过程中的作用力产生的，与气体分子间的斥力无关.例 4 如图所示，水下光源 S 向水面 A 点发射一束光线，折射光线分成 a、b 两束，则（ ）Aa、b 两束光相比较，a 光的波动性较强B用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距于 b 光的干涉条纹间距C在水中 a 光的速度比 b 光的速度小
