专题六光、热学和近代物理（基础教师版）

专题六光、热学和近代物理（基础）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．氘核可以发生一系列聚变反应释放核能，其总效果可以用反应式表示。铀核的某种裂变反应为，下列说法正确的是（）A．X是正电子B．核内有57个中子C．上述核聚变反应中平均每个核子释放的核能约为D．上述两反应中，聚变比裂变平均每个核子多释放核能【答案】C【详解】A.根据核反应质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，是中子，A错误；B．同理，有56个中子，B错误；C．上述核聚变反应平均每个核子释放的核能为C正确；D．上述核裂变反应平均每个核子释放的核能为D错误。故选C。2．卢瑟福通过原子核人工转变实验发现了质子，它的符号是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】A．表示氢原子核，即质子，故A正确；B．表示氦原子核，即α粒子，故B错误；C．表示电子，故C错误；D．表示中子，故D错误。故选A。3．被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为v的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为v光子的功率为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设天体发射频率为v光子的功率为P，由题意可知其中t=1s，解得故选A。4．自然界中的碳主要是，也有少量的。具有放射性，能够自发地进行β衰变，半衰期约为5730年，关于放射性元素的衰变，下列说法正确的是（）A．β衰变的实质在于核内的中子转化成了质子和电子B．升高温度可以加快的衰变C．增大压强可以减慢的衰变D．2个经过两个半衰期刚好完全衰变【答案】A【详解】A．β衰变的实质在于核内的中子转化成了质子和电子，A正确；BC．半衰期与温度、压强以及化学状态均无关，BC错误；D．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将剩余原来的四分之一，并且半衰期是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，D错误。故选A。5．关于物质的波粒二象性，下列说法错误的是（）A．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显B．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性C．光电效应现象揭示了光的粒子性D．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性【答案】B【详解】A．根据可得光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显，故A正确；B．“物质波”假说，认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性，故B错误；C．光电效应现象揭示了光具有粒子性，故C正确；D．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性，故D正确。本题选错误项，故选B。6．关于对结合能和比结合能的理解，下列正确的是（）A．原子核越大，它的结合能越高，原子核能级越稳定B．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定C．铀核发生裂变反应时，生成新核的比结合能小于铀核的比结合能D．裂变后的产物有和，核子数比和的核子数多，则的结合能小【答案】B【详解】AB．结合能越高，原子核不一定越稳定。比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，故A错误，B正确；C．铀核发生裂变反应时，生成新核的比结合能大于铀核的比结合能，故C错误；D．核子数越多，结合能越大，则的结合能大，故D错误。故选B。7．2020年10月20日消息，好奇号火星车又有新发现：火星也曾有“绿洲”，或有生命存在，好奇号火星车是首辆使用核能提供能量的火星车，它的核能电池系统主要包括两个组成部分：一个装填钚（）二氧化物的热源和一组固体热电偶，将钚238产生的热能转化为电能，这一系统设计使用寿命为14年，钚238的半衰期为88年，原来静止的一个钚238衰变时放出射线和光子，生成原子核，已知钚238，粒子、的质量分别为、、，普朗克常量为，真空中的光速为，下列说法正确的是（）A．的中子数为92B．钚238放在高压容器里，其半衰期可能变为90年C．该核反应中的质量亏损为D．光子的波长大于【答案】D【详解】A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的质量数为电荷数为所以中子数故A错误；B．半衰期是由放射性元素本身决定的，与原子所处的物理状态无关、与化学状态无关，故B错误；C．该核反应中的质量亏损为故C错误；D．钚238衰变时动量守恒，能量守恒，总动量为零，衰变后射线动能不为零，因此释放的核能只有一部分以光子的形式辐射出去，则有又因此故D正确。故选D。8．下列关于结合能和比结合能的说法正确的是（）A．铀核裂变是生成钡核和氪核，钡核的比结合能比铀核小B．氘核与氚核结合成氨核，比结合能减小C．铀核发生衰变生成钍核，释放能量，则铀核的比结合能比钍核小D．结合能越大，原子核越稳定【答案】C【详解】A．铀核裂变是重核分裂成中等大小的核，原子核的比结合能增大，故A错误；B．氘核与氚核结合成氨核，是轻核结合成中等大小的核，比结合能增大，故B错误；C．铀核发生衰变生成钍核，释放能量，重核分裂成中等大小的核，则铀核的比结合能比钍核小，故C正确；D．比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。故选C。9．如图所示，足够大的水面下有一平行于水面、长度为d的线状光源，线状光源到水面的距离也为d，水的折射率为n，则水面上有光透出来的区域面积为A． B．C． D．【答案】A【详解】如图甲所示，线状光源端点发出的光射到水面上恰好发生全反射时，入射角为C，其照亮的水面区域为一个半径为r的圆，同理其他各点发出的光照亮的区域也是半径为r的圆，则整个线状光源发出的光照亮的区域如图乙所示。根据光的全反射规律有，水面上有光透出来的区域面积联立解得故选A。10．某班物理兴趣小组在实验室为了研究光的性质，让、两种单色光组成的复色光由边垂直射入玻璃砖内，其光路图如图所示，从边射出时只有一条光线，从边射出时有两条光线，分别为、。已知光的频率小于光的频率。下列说法正确的是（）A．从边射出的为光B．为光、为光C．用同一装置做双缝干涉实验，光比光的干涉条纹宽D．若光能使某金属发生光电效应，则光不可以使该金属发生光电效应【答案】A【详解】A．由于光的频率小于光的频率，则光的折射率小于光的折射率，由临界角公式可知，光的临界角大于光的临界角，光在边上发生全反射，光发生折射和反射，故从边射出的为光，故A正确；B．光的折射角小于光的折射角，光的折射率大于光的折射率，为光、为光，故B错误；C．由于光的频率小于光的频率，则光的波长大于光的波长，由公式可知光比光的干涉条纹宽，故C错误；D．由于光的频率小于光的频率，则若光能使某金属发生光电效应，则光也可以使该金属发生光电效应，故D错误。故选A。二、多选题11．以下实验中，说法正确的是（）A．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，手指不能接触弹簧秤的挂钩B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用一滴油酸酒精溶液体积除以油膜面积即得油酸分子直径C．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，以白光为光源将得到黑白相间条纹D．“探究平抛运动的特点”实验中，不需要做到小球与斜槽间光滑【答案】AD【详解】A．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，手指不能接触弹簧秤的挂钩，A正确；B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用油酸的体积除以油膜面积即得油酸分子直径，B错误；C．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，以白光为光源将得到彩色条纹，C错误；D．“探究平抛运动的特点”实验中，小球与斜槽间光滑对实验没有影响，不需要做到小球与斜槽间光滑，D正确；故选AD。12．关于波粒二象性，下列说法正确的是（）A．光电效应证明了光具有粒子性B．光的波长越长，其粒子性越显著；波长越短，其波动性越显著C．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性D．电子绕原子核运动时只能在一定的轨道上运动，此时电子只有粒子性，没有波动性【答案】AC【分析】本题考查波粒二象性，目的是考查学生的理解能力。【详解】A．光电效应证明了光具有粒子性，选项A正确；B．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著，选项B错误；C．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性，选项C正确；D．一切运动的微粒都具有波粒二象性，电子绕原子核运动，此时电子不只有粒子性，也有波动性，D错误。故选AC。13．如图所示，密闭在汽缸内的理想气体经历了、两个过程，其中图线与图线、横轴均垂直，则从状态经状态变化到状态的过程中，下列说法正确的是（）A．气体的密度一直增大B．气体的密度一直减小C．气体先放热后吸热D．气体一直吸热【答案】BD【详解】AB．气体从状态A变化到状态B的过程中等温膨胀，从状态B变化到状态C的过程中等压膨胀，即气体的体积一直增大，结合可知，气体的密度一直减小。故A错误B正确；CD．气体从状态A变化到状态B的过程中温度不变，内能不变，同时气体膨胀对外界做功，由热力学第一定律可知该过程气体吸热；气体从状态B变化到状态C的过程中等压膨胀，温度升高，内能增大同时气体对外界做功，由热力学第一定律可知该过程气体也要吸热，可见气体一直吸热。故C错误D正确。故选BD。三、实验题14．请完成《普通高中物理课程标准》中以下必做实验的部分操作和计算。如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤：(1)下列有关该实验的说法正确的是______A．图中正确的操作步骤顺序是：丙→丁→乙→甲B．油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验C．往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓(2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴溶液体积为1mL，取1滴该溶液滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为______cm3。(3)3个实验小组分别得到以下油膜形状，其中最理想的是______。A．B．C．【答案】(1)B(2)(3)C【详解】（1）A．实验中先记录滴油酸酒精溶液的滴数，再在水面上撒入痱子粉，然后将一滴溶液滴入浅盘中，最后描绘油膜轮廓，则图中正确的操作步骤顺序是丙→乙→丁→甲，故A错误；B．油酸酒精溶液配制好后，为了避免酒精挥发，不能搁置很久才做实验，故B正确；C．往浅盘中滴入油酸酒精溶液后，应等待油膜充分散开形成单分子油膜层再描绘油膜轮廓，故C错误。故选B。（2）实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴溶液体积为1mL，取1滴该溶液滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为（3）A．图示油膜层没有充分散开，没有形成单分子油膜层，故A错误；B．图示油膜层没有形成比较规则的边缘，不利于描绘油膜的形状，故B错误；C．图示油膜层散开充分，边缘比较规则，便于描绘油膜的形状，故C正确。故选C。15．某同学想探究气体压强与体积的关系。如图（a）所示仪器，在一有毫米刻度的直尺上固定一根一端封闭的细直均匀玻璃管，封闭端内腔顶部对准直尺的零刻度线，管内有一段被水银封闭的空气柱。操作步骤如下：①如图（b）所示，用铁支架固定木板，钉上白纸，用重锤检查使木板竖直，并在纸上作出一条竖直方向的直线。②使直尺贴近白纸。从刻度尺上读出空气柱长度l；用铅笔画出水银柱长度h'。③将h'投影到竖直线上，量出水银柱投影的高度h（mm），将所得l、h的值填入事先设计好的表格中。④使玻璃管在图示平面内按不同角度倾斜，逐次测出l、h值并填入表内。⑤分别计算封闭气体压强p值、体积V值（由于玻璃管是均匀的，设其截面积为S）。根据实验完成下列填空：(1)测得本地大气压强值为h0（mmHg），若某次使玻璃管开口向上竖直放置，测得空气柱长度l1。水银柱投影h1，则此状态下，空气柱的压强写做。另一次使玻璃管开口向下竖直放置（水银未溢出），测得空气柱长度l2，水银柱投影h2。若实验成功，则h0、l1、h1、l2、h₂应验证满足的关系为______。(2)为了更直观得出气体的压强p和体积V是否成反比例关系，可将p-V图像转化为______图像。(3)①将被封闭的空气柱置于另一温度环境中，重复实验操作步骤；②换用不同气柱重复实验操作步骤。综合实验和日常学习可以总结出“气体的体积和压强成反比”成立的条件为：______。【答案】(1)(2)或(3)质量不变，气体不变，温度不变或气体物质的量不变，温度不变【详解】（1）玻璃管开口向上时，封闭气体压强为玻璃管开口向下时，封闭气体压强为根据玻意耳定律可得即（2）根据玻意耳定律可知所以或者由此可知，为了更直观得出气体的压强p和体积V是否成反比例关系，可将p-V图像转化为或图线。（3）若气体的体积和压强成反比，则所以气体的体积和压强成反比”成立的条件为：质量不变，气体不变，温度不变或气体物质的量不变，温度不变。四、解答题16．如图所示，上细下粗的玻璃圆管，上端开口且足够长，下端封闭，细管部分的横截面积，粗管部分的横截面积。用适量的水银在管内密封一定质量的理想气体，初始状态封闭气体的温度为，封闭气柱的长度，细管和粗管中水银柱的高度均为，大气压强恒为。求：（绝对零度取）（1）对封闭气体缓慢加热，当粗管中的水银刚好全部压入细管时管内气体压强；（单位用表示）（2）当粗管中的水银刚好全部压入细管时，气体的温度。（单位用摄氏度表示）【答案】（1）；（2）【详解】（1）设水银全部进入细管后的高度为，水银总体积不变，有解得此时管内气体的压强为（2）开始时管内气体的压强为根据理想气体状态方程有解得所以17．某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。（1）在状态B的温度；（2）在状态C的压强；（3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。【答案】（1）330K；（2）；（3）【详解】（1）根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有解得（2）从状态A到状态B的过程中，活塞缓慢上升，则解得根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有解得（3）根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功为由热力学第一定律有解得18．一个半圆柱形特殊玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆