摘要:2.利用副光轴 [典型例题] 例题1:如图所示.凸透镜L的主轴与x轴重合.光心O就是坐标原点.凸透镜的焦距为10cm.有一平面镜M放在y=-2cm.x>0的位置.眼睛从平面镜反射的光中看到发光点A的像位于A2处.A2的坐标见图.(1)求出此发光点A的位置.(2)写出用作图法确定A的位置的步骤并作图. 例题2:在焦距为f的会聚薄透镜L的主光轴上放置一发光圆锥面.如图所示.圆锥的中心轴线与主光轴重合.锥的顶点位于焦点F.锥高等于2f.锥的母线与其中心轴线的夹角等于α.求圆锥面的像. 例题3:(第九届全国物理竞赛决赛题)在很高的圆柱形容器的上口平放一个焦距为90mm凸透镜.在透镜下方中轴线上距透镜100mm处平放一个圆面形光源.如图所示. (1)光源产生一个半径为45mm的实像.求此实像的位置. (2)若往容器中注水.水面高于光源10mm.求此时像的位置. (3)继续注水.注满容器但又恰好不碰上透镜.求此时像的大小. 例题4:(第十一届全国物理竞赛题)照相机镜头L前2.28m处的物体被清晰地成像在镜头后面12.0cm处的照相胶片P上.两面平行的玻璃平板插入镜头与胶片之间.与光轴垂直.位置如图所示.设照相机镜头可看作一个简单薄凸透镜.光线为近轴光线. (1)求插入玻璃板后.像的新位置. (2)如果保持镜头.玻璃板.胶片三者间距离不变.若要求物体仍然清晰地成像于胶片上..则物体应放在何处? 例题5:(第十三届全国物理竞赛题)有两个焦距分别为f1和f2的凸透镜.如果这两个透镜作适当的配置.则可使一垂直于光轴的小物理在原位置成一等大.倒立的像.如图所示.试求出满足上述要求的配置方案中各透镜的位置. 例题6:(第十五届全国物理竞赛题)想用两个薄凸透镜.最后在物体所在处形成一个与物体大小相等的倒立的虚像.已知靠近物体的那个透镜的焦距为f1物体与此透镜的距离为u1.试求第二个透镜的焦距f2及它与第一个透镜间的距离L. 例题7:(第十六届全国物理竞赛题)一平凸透镜焦距为f.平面上镀上了水银.现在其凸面的一侧距它2f处.垂直于主光轴放置一高H的物体.其下端在透镜的主轴上.如图所示. (1)用作图法画出物经镀银透镜所成的像.并标明该像是虚是实. (2)作计算法求出此像的位置和大小.
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(选做题)(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡相应的答题区域内作答,如都作答则按A、B两小题评分)
A.(选修模块3-3)
如图所示,某种自动洗衣机进水时,洗衣机缸内水位升高,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.
(1)当洗衣缸内水位缓慢升高时,设细管内空气温度不变,
则被封闭的空气
A.分子间的引力和斥力都增大
B.分子的热运动加剧
C.分子的平均动能增大
D.体积变小,压强变大
(2)若密闭的空气可视为理想气体,在上述(1)中空气体积变化的过程中,外界对空气做了
0.6J的功,则空气
水位迅速降低时,则空气的内能
(3)若密闭的空气体积V=1L,密度ρ=1.29kg/m3,平均摩尔质量M=0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,试估算该气体分子的总个数(结果保留一位有效数字).
B.(选修模块3-4)
(1)下列说法正确的是
A.光的偏振现象说明光是纵波
B.全息照相利用了激光相干性好的特性
C.光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大
(2)如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,波的传播速度v=2m/s,试回答下列问题:
①x=4m处质点的振动函数表达式y=
②x=5m处质点在0~4.5s内通过的路程s=
(3)如图2所示,直角三角形ABC为一三棱镜的横截面,
∠A=30°.一束单色光从空气射向BC上的E点,并
偏折到AB上的F点,光线EF平行于底边AC.已
知入射方向与BC的夹角为θ=30°.试通过计算判断光在F点能否发生全反射.
C.(选修模块3-5)
(1)如图所示,小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法中正确的是
A.男孩和木箱组成的系统动量守恒
B.小车与木箱组成的系统动量守恒
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
(2)若氢原子的基态能量为E(E<0 ),各个定态的能量值为En=E/n2(n=1,2,3…),则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚,所需的最小能量为
(3)在某些恒星内,3个α粒子可以结合成一个612C核,已知612C核的质量为1.99502×10-26kg,α粒子的质量为6.64672×10-27kg,真空中的光速c=3×108m/s,计算这个反应中所释放的核能(结果保留一位有效数字).
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A.(选修模块3-3)
如图所示,某种自动洗衣机进水时,洗衣机缸内水位升高,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.
则被封闭的空气
AD
AD
A.分子间的引力和斥力都增大
B.分子的热运动加剧
C.分子的平均动能增大
D.体积变小,压强变大
(2)若密闭的空气可视为理想气体,在上述(1)中空气体积变化的过程中,外界对空气做了
0.6J的功,则空气
放出
放出
(选填“吸收”或“放出”)了0.6
0.6
J的热量;当洗完衣服缸内水位迅速降低时,则空气的内能
减小
减小
(选填“增加”或“减小”).(3)若密闭的空气体积V=1L,密度ρ=1.29kg/m3,平均摩尔质量M=0.029kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,试估算该气体分子的总个数(结果保留一位有效数字).
B.(选修模块3-4)
(1)下列说法正确的是
BC
BC
A.光的偏振现象说明光是纵波
B.全息照相利用了激光相干性好的特性
C.光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大
(2)如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,波的传播速度v=2m/s,试回答下列问题:
①x=4m处质点的振动函数表达式y=
-5sinπt
-5sinπt
cm;②x=5m处质点在0~4.5s内通过的路程s=
45
45
cm.(3)如图2所示,直角三角形ABC为一三棱镜的横截面,
∠A=30°.一束单色光从空气射向BC上的E点,并
偏折到AB上的F点,光线EF平行于底边AC.已
知入射方向与BC的夹角为θ=30°.试通过计算判断光在F点能否发生全反射.
C.(选修模块3-5)
(1)如图所示,小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法中正确的是
C
C
B.小车与木箱组成的系统动量守恒
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
(2)若氢原子的基态能量为E(E<0 ),各个定态的能量值为En=E/n2(n=1,2,3…),则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚,所需的最小能量为
-E
-E
;若有一群处于n=2能级的氢原子,发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象,则该金属的逸出功至多为-
E
| 3 |
| 4 |
-
E
(结果均用字母表示).| 3 |
| 4 |
(3)在某些恒星内,3个α粒子可以结合成一个612C核,已知612C核的质量为1.99502×10-26kg,α粒子的质量为6.64672×10-27kg,真空中的光速c=3×108m/s,计算这个反应中所释放的核能(结果保留一位有效数字).
(选修模块3-4)
(1)关于对光现象的解释,下列说法中正确的是
A.自然光斜射到玻璃表面时,反射光和折射光都是偏振光
B.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象
C.光纤导光利用了光的全反射规律
D.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象
(2)一列横波沿x轴正方向传播,在t0=0时刻的波形如图1所示,波刚好传到x=3m处,此后x=1m处的质点比x=-1m处的质点
(3)某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律,装置如图2所示,水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子,滑块上固定有传感器的发射器.把弹簧拉长5cm后由静止释放,滑块开始振动.他们分析位移-时间图象后发现,滑块的运动是简谐运动,滑块从最右端运动到最左端所用时间为1s,则弹簧振子的振动频率为
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(1)关于对光现象的解释,下列说法中正确的是
AC
AC
.A.自然光斜射到玻璃表面时,反射光和折射光都是偏振光
B.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象
C.光纤导光利用了光的全反射规律
D.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象
(2)一列横波沿x轴正方向传播,在t0=0时刻的波形如图1所示,波刚好传到x=3m处,此后x=1m处的质点比x=-1m处的质点
后
后
(选填“先”、“后”或“同时”)到达波峰位置;若该波的波速为10m/s,经过△t时间,在x轴上-3m~3m区间内的波形与t0时刻的正好相同,则△t=0.4n s (n=1、2、3…)
0.4n s (n=1、2、3…)
.(3)某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律,装置如图2所示,水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子,滑块上固定有传感器的发射器.把弹簧拉长5cm后由静止释放,滑块开始振动.他们分析位移-时间图象后发现,滑块的运动是简谐运动,滑块从最右端运动到最左端所用时间为1s,则弹簧振子的振动频率为
0.5
0.5
Hz;以释放的瞬时为初始时刻、向右为正方向,则滑块运动的表达式为x=5cosπt
5cosπt
cm.桥梁
桥梁
发生共振现象;水面上的油膜呈现彩色是光的干涉
干涉
现象;“闻其声而不见其人”是因为声波比光波更容易发生衍射
衍射
现象;光导纤维传播信号是利用了光的全反射
全反射
;光的偏振现象说明光是横波
横波
波,产生可见光的机理是原子的外层电子受到激发
原子的外层电子受到激发
.(2)一列简谐横波在t=0时的波形图如下,若波自右向左传播的,则处于平衡位置的P点此时的运动方向是
y轴负方向
y轴负方向
.若经过时间t=0.03s后,P点刚好第一次到达波峰,则波的传播速度是10m/s
10m/s
.(选修3-4)
(1)下列说法中正确的是 .
A.太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的干涉原理
B.在受迫振动中,驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
D.宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时,地球上的人观察到飞船上的时钟变快
(2)一列沿着X轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图甲所示.图甲中某质点的振动图象如图乙所示.该波的波速为 m/s,甲图中的质点L从图示位置第二次到波峰的时间是 s.
(3)如图丙,直角三棱镜∠ACB=30°,玻璃的折射率为1.5,一束单色光从AB边的某一点垂直AB射入棱镜.
①画出光从入射到最先射出棱镜的光路图;
②计算光从棱镜中最先射出时的折射角.

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(1)下列说法中正确的是
A.太阳能真空玻璃管采用镀膜技术增加透射光,这是利用了光的干涉原理
B.在受迫振动中,驱动力的频率不一定等于物体的固有频率
C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
D.宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时,地球上的人观察到飞船上的时钟变快
(2)一列沿着X轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图甲所示.图甲中某质点的振动图象如图乙所示.该波的波速为
(3)如图丙,直角三棱镜∠ACB=30°,玻璃的折射率为1.5,一束单色光从AB边的某一点垂直AB射入棱镜.
①画出光从入射到最先射出棱镜的光路图;
②计算光从棱镜中最先射出时的折射角.
选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑,如都作答则按A、B两小题评分.)
A.(选修模块3-3)
(1)下列说法中正确的是
A.布朗运动是分子的无规则热运动
B.气体分子间距离减小时,分子间斥力增大,引力也增大
C.导热性能各向同性的固体,一定不是单晶体
D.机械能不可能全部转化为内能
(2)如图1所示,一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上,活塞与气缸壁间的摩擦不计.气缸内封闭了一定质量的理想气体.现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土,忽略环境温度的变化,在此过程中
A.气体的内能增大
B.气缸内分子平均动能增大
C.气缸内气体分子密度增大
D.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多

(3)在做用油膜法估测分子的大小实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得50滴这样的溶液为1mL.把l滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅水盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃放在坐标纸上,其形状如图2所示,坐标纸正方形小方格的边长为20mm.则油酸膜的面积是
B.(选修模块3-4)
(1)关于对光现象的解释,下列说法中正确的是
A.自然光斜射到玻璃表面时,反射光和折射光都是偏振光
B.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象
C.光纤导光利用了光的全反射规律
D.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象
(2)一列横波沿x轴正方向传播,在t0=0时刻的波形如图3所示,波刚好传到x=3m处,此后x=lm处的质点比x=-lm处的质点
(3)某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律,装置如图4所示,水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子,滑块上固定有传感器的发射器.把弹簧拉长5cm由静止释放,滑块开始振动.他们分析位移一时间图象后发现,滑块的运动是简谐运动,滑块从最右端运动到最左端所用时间为ls,则弹簧振子的振动频率为

C.(选修模块3-5)
(1)下列关于原子和原子核的说法正确的是
A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
(2)一群氢原子处于量子数n=4能级状态,氢原子的能级 示意图如图5所示,那么
①氢原子可能发射
②氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的频率是
(3)在氘核
H和氚核
H结合成氦核
He的核反应方程如下:
H+
H→
He+
n+17.6MeV
①这个核反应称为
②要发生这样的核反应,需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文.式中17.6MeV是核反应中
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A.(选修模块3-3)
(1)下列说法中正确的是
B
B
A.布朗运动是分子的无规则热运动
B.气体分子间距离减小时,分子间斥力增大,引力也增大
C.导热性能各向同性的固体,一定不是单晶体
D.机械能不可能全部转化为内能
(2)如图1所示,一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上,活塞与气缸壁间的摩擦不计.气缸内封闭了一定质量的理想气体.现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土,忽略环境温度的变化,在此过程中
CD
CD
A.气体的内能增大
B.气缸内分子平均动能增大
C.气缸内气体分子密度增大
D.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
(3)在做用油膜法估测分子的大小实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得50滴这样的溶液为1mL.把l滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅水盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃放在坐标纸上,其形状如图2所示,坐标纸正方形小方格的边长为20mm.则油酸膜的面积是
2.4×10-2
2.4×10-2
m2,每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是1.2×10-11
1.2×10-11
m3,根据上述数据,可估算出油酸分子的直径.B.(选修模块3-4)
(1)关于对光现象的解释,下列说法中正确的是
AC
AC
.A.自然光斜射到玻璃表面时,反射光和折射光都是偏振光
B.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象
C.光纤导光利用了光的全反射规律
D.玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象
(2)一列横波沿x轴正方向传播,在t0=0时刻的波形如图3所示,波刚好传到x=3m处,此后x=lm处的质点比x=-lm处的质点
后
后
(选填“先”、“后”或“同时”)到达波峰位置;若该波的波速为10m/s,经过△t时间,在x轴上-3m~3m区间内的波形与t0时刻的正好相同,则△t=0.4ns(n=1,2,3┅)
0.4ns(n=1,2,3┅)
.(3)某实验小组利用数字实验系统探究弹簧振子的运动规律,装置如图4所示,水平光滑导轨上的滑块与轻弹簧组成弹簧振子,滑块上固定有传感器的发射器.把弹簧拉长5cm由静止释放,滑块开始振动.他们分析位移一时间图象后发现,滑块的运动是简谐运动,滑块从最右端运动到最左端所用时间为ls,则弹簧振子的振动频率为
0.5
0.5
Hz;以释放的瞬时为初始时刻、向右为正方向,则滑块运动的表达式为x=5cosлt
5cosлt
cm.C.(选修模块3-5)
(1)下列关于原子和原子核的说法正确的是
B
B
.A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
(2)一群氢原子处于量子数n=4能级状态,氢原子的能级 示意图如图5所示,那么
| 金属 | 铯 | 钙 | 镁 | 钛 |
| 逸出功W/eV | 1.9 | 2.7 | 3.7 | 4.1 |
6
6
种频率的光子.②氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的频率是
6.15×1014
6.15×1014
Hz,用这样的光子照射右表中几种金属,金属铯
铯
能发生光电效应,发生光电效应时,发射光电子的最大初动能是0.65
0.65
eV.(普朗克常量h=6?63×10-34J?S,1eV=1.6×10-19J)(3)在氘核
2 1 |
3 1 |
4 2 |
2 1 |
3 1 |
4 2 |
1 0 |
①这个核反应称为
聚变
聚变
②要发生这样的核反应,需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文.式中17.6MeV是核反应中
放出
放出
(选填“放出”或“吸收”)的能量,核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量减少
减少
(选填“增加”或“减少”)了3×10-29
3×10-29
㎏(保留一位有效数字)