中学综合学科题库光杭州第七中学.docx
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中学综合学科题库光杭州第七中学
中学综合学科资源库——太阳
华东师范大学化学系胡波
华东师范大学生物系张映辉
光的波动说和微粒说
1690年，荷兰物理学家惠更斯，经过长期对光的研究，提出了光的"波动说"。
他认为光是某种振动以波的形式传播的。
他应用这一原理进行简单的实验，把水波与光波发生的现象加以对照，成功地解释了光波在界面上同时产生反射与折射的现象，从而导出光的反射与折射定律。
但是，波动说在解释光的直进现象中，遇到了困难。
到1704年，英国的物理学家牛顿，以光的直进现象、小孔成像等实验事实为基础，又提出光是由光源发出的一种微粒，在均匀媒质中以一定速度传播的"微粒说"。
两种学说在对光行为的解释中，各具有成功的一面，但因牛顿在学术界的权威和盛名，致使惠更斯的"波动说"受到抑制，"微粒说"一直占据着主导地位。
直到1801年，英国的物理学家托马斯。
杨（1773-1829），用简音巧妙的方法，解决了相干光源的问题。
他让太阳光从单小孔射入，再经过双小孔射向像屏，像屏上便出现了明暗相间的彩色干涉条纹。
他又用狭缝代替小孔，用单色光代替太阳光，做了双缝干涉实验，得到了更明亮的干涉条纹。
托马斯。
杨干涉实验的成功，为光的"波动说"吹响了振兴的号角。
【综合练习】
一．1．我国南宋时的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：
“凡风雨初霁，或露之未唏，其余点缀于草木枝叶之末，欲坠不坠，则皆聚为圆点，光莹可喜。
日光入之，五色俱足，闪烁不定。
是乃日之光品著色于水，而非雨露有五色也。
……此五色，无日不能见。
”这段文字记叙的是光的何种现象
A反射B色散C干涉D衍射
2．1999年度诺贝尔化学奖授予具有埃及和美国双重国籍的科学家艾哈迈德·泽维尔，以表彰他在毫微微秒光谱学研究方面作出的特殊贡献。
泽维尔的实验使用了超短激光技术，即毫微微秒光谱学技术，毫微微秒又称飞秒，1飞秒相当于
A10－9秒B10－12秒C10－15秒D10－18秒
【参考答案】
1．B
2．C
二．光通过胶体会有“丁达尔现象”，而浊液和溶液无此现象。
1．胶体胶粒直径d与入射光的波长λ相比
Aλ
d
Bd
λ
Cd与λ的值大小无关
Dd与λ的数值相近
2．光在通过胶体时发生了
A散射B折射C干涉D全反射
【参考答案】
1．D
2．A
三．1．光纤通信是一种现代化的通信手段。
制造光导纤维的主要原料是
ACaCO3BSiO2CCaODNa2CO3
2．光导纤维传递光信号的物理原理是
A光的折射B光的衍射C光的干涉D光的全反射
【参考答案】
1．B
2．D
四．利用光电管产生光电流可实现自动控制和信号变换。
1．光电管由对阳极信用活泼的碱金属制成，原因是这些金属
A导电性好B逸出功小C发射电子多D电子动能大
2．产生光电流，入射光必须具备的条件
A光强度足够大
B光频率足够大
C光波长足够大
D照射时间足够长
【参考答案】
1．B
2．B
六．隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，可随着眼球的运动而运动，目前使用的软质隐形眼镜是由甲醛丙烯酸羟乙酯（HEMA）制成的，中心厚度只有0.05mm。
1．近视眼患者戴的HEMA超薄镜片的边缘厚度应为
A小于0.05mmB等于0.05mmC大于0.05mmD任意值
2．根据医疗卫生，下列哪种情况不宜使用软质隐形眼镜
A近视B远视C散光D角膜炎症
【参考答案】
本题综合医学卫生、透镜成像原理、化学材料等知识，目的是让同学们用学过的物理知识来解释生活中的现象。
当一种新技术、新产品问世的时候，要全面了解其特性，对其有正确的分析和判断能力。
1．C
2．D
六．地球上的“极光”：
1．出现在：
A地球两极的白天B地球两极的夜空
C赤道上空的白天D赤道上空的夜空
2．形成的原因：
A太阳光的色散
B太阳光的折射
C太阳光的反射
D高速带电粒子碰撞稀薄的大气分子
【参考答案】
1．B
2．D
七．显微镜是生物学实验的重要工具：
1．如果你在载玻片上用钢笔点上一个直径约为1mm的小圆点，在光镜下选用6倍目镜和5倍物镜进行观察，则视野内所看到的小圆点
A面积约为30mm2B直径约为3cm
C面积扩大30倍D直径约为11mm
2．普通光镜视野中的物像是一个倒立放大的虚像，则此虚像落在
A物镜焦点以内B物镜的焦点上
C目镜焦点以外D目镜焦点以内
3．如果需要将光镜视野内左上方的某个细胞移至视野中央进行观察，则装片应向
A左上方移动B右下方移动
C左下方移动D右上方移动
4．在电子显微镜下所观察到的细胞结构称做细胞的结构，电镜
用电子束代替光镜的光源，放大倍数可达数万倍，这是因为
A电子束的波长短B电子束的频率小
C电子束不具波动性D电子束不具粒子性
【参考答案】
1．B
显微镜直接放大的是被观察物体的长度和宽度。
若将圆点放大10倍，是指圆的直径被放大10倍而并非指圆的面积放大10倍。
此问涉及显微镜的放大倍数为6×5＝30，故视野内所看到小圆点的直径应为1mm×30＝3cm。
2．C
根据光学知识判别
3．A
在光镜下，装片移动方向与视野内物像移动方向相反
4．A
生物学将电镜下看到的细胞结构称做细胞的亚显微结构，依据电镜原理
八．1．有些动物在夜间几乎什么都看不见，而猫头鹰在夜间有很好的视力，其原因是
A不需要光线，也能看到目标
B自身眼睛发光，照亮搜索目标
C可对红外线产生视觉
D可对紫外线产生视觉
2．用准分子激光器利用氩气和氟气的混合物产生激光，用于进行近视眼的治疗，用这样的激光刀对近视眼进行手术，手术时间短，效果好，无痛苦。
关于这个治疗，以下说法中正确的是
A近视眼是物体在眼球中成像在视网膜的前面，使人不能看清物体
B激光具有高度的方向性，可以在非常小的面积上对眼睛进行光凝手术
C激光治疗近视眼手术是对视网膜进行修复
D激光治疗近视眼手术是对角膜进行切削
3．有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间有很好的视力。
根据热辐射理论，物体发出光的最大波长λmax与物体的绝对温度T关系满足：
Tλmax＝2.90×10－3m·K，若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温为27℃，则它发出光的最大波长为m，属于波段。
【参考答案】
1．C
动物的眼睛要看清物体，必须要物体能发光或反射光线，而夜间没有可见光，但每个有温度的物体都要辐射红外线，要看清这些物体，眼睛必须对红外线产生视觉。
2．A、B、D
激光手术是物理技术用于临床医学的最新的成果。
人的眼睛是一个光学成像系统，角膜和晶状体相当于一个凸透镜，物体通过凸透镜成像在视网膜上，人就能看清楚物体。
当角膜和晶状体组成的这个凸透镜的焦距比较小，物体成像在视网膜的前面时，人们不能看清楚物体，这就是近视眼。
激光手术不是修复视网膜，而是对角膜进行切削，改变角膜的形状，使眼球中的凸透镜的焦距适当变大，物体经过角膜和晶状体后成像在视网膜上。
3．9.7×10－6红外线
九．光发动机是利用光能作动力直接把光能转变成机械能输出的装置。
其核心装置是化学反应室，室内密封着一种特殊的化合物，在光照射时，能接受光能发生化学反应，在无光作用下又发生逆反应，如此循环往复从而带动活塞的往复运动。
试回答：
1．在下列各种化合物中能作为上述特殊化合物的是
AO2BNO2CN2DCO2
2．写出该特殊化合物在密封室中的化学反应方程式
3．简单分析密封室活塞被驱动的原因。
【参考答案】
1．B
2．NO2
NO＋O2或2NO2
2NO＋O2
3．光照射时，密封室中的气体分子数增多，引起压强增大，驱动活塞。
十．近年来，各发达国家对纳米研究给予了极大的关注，在美国，已经实施的国家纳米技术计划（NNI），决定从2001年起政府将大幅度增加纳米研究的投资。
在2000年10月3日至11月1日，以“纳米科技中的基本科学问题”为主题的第150次香山科学会议在京召开。
1．试问什么是纳米科技，它将改变我们什么？
2．纳米科技是跨世纪新科技，激光束的宽度聚焦到纳米级范围，可修复人体已损坏的器官，对DNA分子进行超微型基因修复，把至今尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除。
这是利用了激光的
A单色性B方向性C高能量D粒子性
3．对DNA进行修复，属于
A基因突变B基因重组C高能量D粒子性
【参考答案】
本题是利用当今高新科技的热点为背景材料，涉及了物理与生物知识、医学知识。
这要求学生了解当今世界科学研究热点，特别是涉及到人类社会普遍关注的问题。
1．纳米科学与技术是指在纳米尺度（0.1纳米到100纳米之间）上研究物质（包括原子、分子）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科的科学和技术。
它使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。
纳米科技的最终目的就是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出的新颖的物理、化学和生物学特征制造出具有特定功能的产品。
纳米技术不仅在电子学、材料学等领域产生巨大作用，超细纳米技术将在医学领域发挥重要作用。
纳米生物导弹能歼灭癌症细胞，纳米技术可以诊断早期癌症。
2．C
3．B
十一．1982年，美国总统科学顾问到白宫向总统介绍他的构想：
利用激光武器可奇迹般地摧毁任何来犯的导弹等等。
这个设想使当时的美国总统里根产生了浓厚的兴趣。
次年三月，里根便提出了“战略防御倡议”（被新闻界称为“星球大战计划”）。
访问神奇的激光具有什么特点？
【参考答案】
60年代是光学史上令人难忘的年代，美国科学家梅曼研制成功世界上第一台红宝石激光器。
激光被赞誉为20世纪四大应用发明之一。
激光是具有单色性好、相干性强、方向性好、能量高度集中、最亮的光源。
十二．由3块两两垂直的平面镜组成的立方体角就是一个直角锥形状的反射镜，它有一个突出的优点，光线不论从哪个方向射入这个反射器，它都能将入射光线逆原方向反射回去。
试举出应用的实例。
【参考答案】
自行车尾部装有的用红色塑料制成的尾灯、高速公路两旁隔离栏上的用于晚间指示司机的标记、阿波罗登月时放在月球上的角反射器等。
物理知识与实际结合，本题没有标准答案；学生可以有多种答案。
十三．乌克兰一家冶金学院用铜和铁混合熔化可制成多孔金属。
它的一个重要用途是制作太空火箭上使用的煤油燃烧雾化器，试分析该用途的原理。
另外发现用硅制成的多孔材料，其中存在大量只有几个纳米大小的微孔时，在激光照射下它会发出可见光。
试根据这一特性指出多孔硅材料的一个主要用途。
【参考答案】
煤油通过这种有大量微孔的雾化器，由油滴变成油雾，使燃料达到最佳燃烧状态。
用于制造光电子元件等。
十四．1．为了测定某辆轿车在平直路上起动时的加速度（轿车起动时的运动可近似看作匀加速运动）。
某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片（如下图所示）。
如果拍摄时每隔2s曝光一次，轿车车身总长为4.5m，那么这辆轿车的加速度约为
A1m/s2B2m/s2C3m/s2D4m/s2
2．底片在曝光时发生化学反应的原理是
【参考答案】
这道题考查了物理学中运用打点计时器的原理的实验计算及化学中AgBr的性质及用途等知识。
两小题各具独立性，考查的知识较容易。
1．B此题通过照片与实物的观察和比较，运用计时器的原理。
题中标尺上没有刻度，只需按比例进行估算。
2．2AgBr
2Ag＋Br2
十五．在特定的光谐振腔内，将原子从基态激发至相对稳定的激发态——亚稳态，亚稳态的原子受激跃迁就可产生激光.激光的单色性佳、亮度高、方向性强、相干性好，在工业、信息、通信、医疗、科研各领域均有着十分重要的作用。
1．根据波尔理论，原子的能级是（填:
连续的、不连续）.原子从高能级向低能级跃迁时将（辐射、吸收）光子，该光子的频率由决定。
2．将声音、图像等信息加载在激光上可通过光缆进行大容量、高质量的传输。
光之所以能沿光纤传输是利用了光的现象.在终端机将光信号转换成电信号时要利用光电效应现象，即的现象。
3．解读VCD视盘的激光波长为780nm，而解读DVD视盘的激光波长为650nm.由红光的频率范围为3.9～4.8×1014Hz,黄光为5.0～5.2×1014Hz。
可知，这两种激光分别是
【参考答案】
1．不连续的幅射两能量级的能量差
2．全反射在光的照射下物体发射电子
3．红外线和红光
十六．摄影胶卷上涂布的感光材料主要是AgBr。
在照相的按动快门的一瞬间，进入相机的光使AgBr发生了分解反应2AgBr==2Ag＋Br2。
由于进光量极少，分解出的Ag极少，所以必须通过化学方法进行显影才能看到底片上的影像。
对苯二酚是一种常用的显影剂，在显影时发生了如下变化：
①AgBr
Ag++Br-②
③
1．曝光时所产生的微量Ag在显影过程中
A是氧化剂 B是还原剂
C起催化剂的作用D不起什么作用
2．显影液中如果只溶有对苯二酚，显影速度则非常缓慢。
为提高显影速度，可加入
ANa2SO4BNa2SO3 CNa2CO3DNa2S2O3
3．溶于显影液中的氧气能与对苯二酚反应，最终生成棕褐色的污斑，影响底片的质量。
为避免形成污斑，可向显影液中加人
ANa2SO4BNa2SO3 CNa２CO3DNa2S2O3
【参考答案】
1．C
Ag不是反应物，它不可能是氧化剂或还原剂。
如果微量Ag不起作用，显影后的底片就会漆黑一片。
爆光时产生的微量Ag能催化反应③，因底片各处的曝光程度不同，分解出的Ag的量也不同，催化作用就有强弱之别，这样才能使底片上出现黑白有致的影像。
2．C
由苯酚的弱酸性可联想到对苯二酚弱酸性，加碱（Na２CO3）可促其电离，增大
的浓度，提高显影速度。
3．B
可加入还原性比对苯二酚更强的物质，以消耗显影液中的O2。
Na2SO3和Na2S2O3虽都有还原性，但后者能与AgBr发生配合反应（是定影剂）。
十七．一种变色眼镜的镜片和普通照相感光片中都含有卤化银（AgX）。
1．镜片变色是因为卤化银在光的作用下发生了化学反应，其反应方程是
2．1871年R.L.Maddox开发出了AgX的明胶乳剂，1889年G.Eastplman将感光材料用火棉胶为片基制成了胶卷形式。
普通照相感光胶片爆光的反应方程式，与变色镜片反应方程式的不同之处是
3．照相感光胶片可分为色盲片、全色片对可见光中各种波长的光线（约400nm～700nm）都具有良好的感光度，而色盲片私对蓝紫光敏感，对黄绿光感受迟钝，而对红、橙色光毫无反应；与蓝紫光相比，黄、绿、红、橙光在色盲上感光度差是因为
4．胶卷曝光后由于AgX的变化留下了物体的潜影，若长时间不冲洗（即显影、定影），曝光形成的潜影会随着时间的延长而逐渐消失（潜影衰退现象），原因是
【参考答案】
1．2AgX
2Ag＋X2
2．2AgX
2Ag＋X2，X2被明胶层吸收，阻止了反应向左进行。
3．蓝紫光波长短，光子能量高。
4．X2又极缓慢地与Ag反应生成AgX。
十八．如右图所示，用云母片（不透明）插入燕麦胚芽鞘尖端部分，从不同方向用手电筒光照射。
手电灯泡在3V电压下，通过0.25安的电流，灯泡所发出的光会聚后形成面积为10cm2的平行光束。
如果灯泡所耗能量有1%被转化为波长6×10－7米的可见光。
照射一段时间后，求
1．胚芽鞘的生长情况；
2．沿光传播方向上1m长的光束内有多少光子？
【参考答案】
1．甲、乙不弯曲，丙向右弯曲
胚芽鞘尖端能产生生长素，具有横向运输和极性运输的特点。
甲图尖端左右被云母片隔断，互不相通，生长素只能垂直向下运输，虽受单侧光照射，也不会导致生长素在某部分的增多，甲不弯曲。
乙图尖端被云母片分隔为上下不通的两层，生长素无法在背光侧集中，无法弯曲。
丙图尖端右侧被云母片横截了一半，虽然光是垂直照射，但右侧生长素无法向下运输，造成左侧生长素分布较多，胚芽鞘向右弯曲。
2．7.54×107个
手电筒的光由光子组成，光子的能量为E＝hc/λ＝3.32×10－19J
电筒功率P＝UI＝0.75W
每秒钟发出的光子数n＝2.26×1016个/秒
1米长的光柱中光子个数X＝7.53×107个
十九．如右图所示，两根相同的小麦苗分别放在培养液a、b中，其中a培养液有足够的小麦所需的全部矿质元素，b培养液仅比a缺少一种镁元素。
现有一直角三棱镜，如右图所示，a角为30º，BC边与MN平行，并且相距为L＝
cm，一束含红光、紫光的光束垂直AB边射入棱镜，已知光束宽为2
cm。
如果要促进小麦苗的生长发育，促进其进行光合作用，把培养了足够长时间的小麦a和b分别在MN线上移动，请问a和b最适宜的移动区域分别在MN上的哪一段，距离有多宽，请画图表示。
已知红光、紫光折射率分别为
、
。
【参考答案】
如右图所示
麦苗a最适合移动区域为EF，宽度2.73cm，
麦苗b最适合移动区域为DF，宽度4cm。
培养液a中养分充足，小麦正常生长，麦叶里含的叶绿素占绝大部分，主要吸收红紫光。
b中由于缺少镁元素，无法形成叶绿素，所以麦叶中类胡萝卜素占大多数，主要吸收紫光。
由于光垂直AB入射，在AB边上不发生折射，在BC边上红光紫光分别发生折射，由于入射角为30º，n＝sini/sinr，得红光，紫光折射角分别为45º和60º。
如右图所示，DO、FO’内为紫光区域，EO、CO’内为红光区域。
其中DF为紫光区域，EC为红光区域，EF区域内既有红光也有紫光。
因此，麦苗a吸收红紫光比较多，最适宜的区域是在红紫光区域EF；麦苗b对紫光的吸收量大，最适宜的区域是紫光区域DF。
二十．根据量子理论，光子不但有动能，还有动量，其计算式为p=h/λ，其中h是普朗克常量，λ是光子的波长。
既然光子有动量，那么光照到物体表面，光子被物体吸收或反射时，光都会对物体产生压强，这就是“光压”。
1．一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为P0=1000W，射出的光束的横截面积为S=1.00mm2，当它垂直照射到某一物体表面时，对该物体产生的光压最大将是多大？
2．既然光照射物体会对物体产生光压，有人设想在遥远的宇宙探测中用光压为动力推动航天器加速。
给探测器安上面积极大，反射率极高的薄膜，并让它正对太阳。
已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳光能为1.35KW，探测器质量为M=50kg，薄膜面积为4×104m2，那么探测器得到的加速度为多大？
【参考答案】
分析：
由E=hν和p=h/λ以及真空中光速C=λν，不难得出光子的能量和动量之间的关系：
E=pC.设时间t内激光器射出的光子个数为n，每个光子的能量为E，动量为p，激光照到物体上后全部被反射，这时激光对物体的光压最大。
设这个压强为P，则有：
。
1．
2．同理可得P=9×10-6Pa，再由牛顿第二定律a=PS/M=7.2×10-3m/s2。
这个加速度虽然很小，但通过长时间加速后也能得到可观的速度增量。
这对远距离的太空探测来说是可行的。
二十一．萤火虫能有节律地发出黄色的光。
科学研究发现，萤火虫发光的原理是由于萤火虫体内含有荧光素和荧光酶两种物质，在荧光酶作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合发出荧光。
荧光素的结构式如右图所示。
（以下用L表示虚线左边的主体部分，将其结构简写成H－L－COOH）。
萤火虫发光的生化过程是：
①H－L－COOH＋ATP＋H2O→H－L－CO－AMP＋2H3PO4
②H－L－CO－AMP＋O2
L＝O＋CO2＋AMP＋光子
科学家已能用化学方法人工合成荧光素和荧光酶而制成生物光源。
1．萤火虫发光的主要化学反应是属于反应，荧光素作为，荧光酶作为，氧气作为。
2．荧光素的化学式为，其相对分子质量为。
3．已知ATP的化学式为C10H16O13N5P3，则AMP的化学式为。
4．荧光素发光时的能量来源是
5．与普通的电灯相比，这种生物光源更适合于在充满瓦斯的矿中当闪光灯及在清除磁性水雷时用以照明。
这是因为
6．白炽灯、日光灯、生物光源三者相比，哪一种光源的发光效率最高？
7．萤火虫所发黄光的波长为600nm。
据测定知，1000只萤火虫所发出的光相当于一只20W电灯泡的亮度，一只萤火虫每秒钟可发射出个光子，需消耗g荧光素。
（计算结果保留2位有效数字）
8．已知每mol高能磷酸键可释放30.5kJ的能量，请估算每mol荧光素被氧化时释放的能量。
【参考答案】
1．萤火虫发光的主要化学反应是氧化还原反应还原剂催化剂氧化剂
2．荧光素的化学式为C11H8O3N2S2，其相对分子质量为280。
3．C10H14O7N5P
4．分析反应①和②可知，荧光素发光所需的能量来源于ATP高能磷酸键水解时和荧光素被氧化时释放的能量。
5．由于这种生物光源是冷光，没有热效应和磁效应，所以在充满瓦斯或在磁性水雷的地方使用仍然是安全的。
6．由于生物光源是冷光，它在化学反应过程中释放的能量主要是以光的形式，伴随的热很少。
而普通光源在发光的时候，释放能量的主要形式是发热，所以生物光源的发光的效率最高。
生物光源的发光的机理是化学反应，它之所以可以用在一些危险的场合，是因为它具有区别于普通光源的物理性质。
7．6.0×10162.8×10－5g
8．138.6kJ（氧化1mol荧光素，断裂2mol磷高能酸键，并产生1mol光子）
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