专题六光、热学和近代物理（提升教师版）

专题六光、热学和近代物理（提升）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．我国自主第三代核电“华龙一号”全球第4台机组于2022年3月在巴基斯坦并网发电。中国核电推动我国“双碳”目标实现的同时，也为全球核电安全树立了标杆。关于核能，以下说法正确的是（）A．核能是来自化学变化释放的能量B．核能是原子核结构发生变化时释放的能量C．核能还不是安全、干净的能源D．我国核电站利用了核聚变反应释放的能量【答案】B【详解】AB．核能是原子核结构发生变化时释放的能量，化学变化不会涉及原子核层面，故A错误，B正确；C．目前核电技术已经成熟，相较于火力发电，核电对环境的污染较小，在一般情况下发生安全事故的可能性较低，属于安全、干净的能源，故C错误；D．目前世界上核电站都是利用核裂变反应释放的能量，故D错误。故选B。2．自然界中很多元素具有放射性，对放射性元素原子核衰变的特点，以下说法正确的是（）A．衰变现象表明原子具有核式结构B．衰变中会因放出粒子而损失能量，因而新原子核处于较低能级C．衰变中的半衰期不会因环境变化而变化D．衰变过程中的质量是守恒的【答案】C【详解】A．衰变现象表明原子核具有复杂结构，故A错误；B．衰变中会因放出粒子而损失能量，因而新原子核处于较高能级，故B错误；C．原子核的半衰期是由原子核内部结构决定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C正确；D．衰变过程中的质量数是守恒的，但质量不守恒，故D错误。故选C。3．下列说法正确的是（）A．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能B．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小C．某一频率的光照射到某金属表面可以发生光电效应，入射光越强，光电子的最大初动能越大D．铋210的半衰期是5天，1克铋210经过10天衰变，总质量变为0.25克【答案】A【详解】A、比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能，如轻核聚变、重核裂变，故A正确；B、氢原子辐射出一个光子后，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子的动能增大，则电势能减小，故B错误；C、发生光电效应时，入射光越强，光电子数目越多，而光子的最大初动能与光照强度无关，故C错误；D、铋210的半衰期是5天，经过10天后，发生2个半衰期，有数发生衰变，即有的铋还没有衰变，还有衰变产物，总质量大于0.25克，故D错误；故选A.4．日本政府在2021年4月13日召开内阁会议正式决定将上百万吨福岛第一核电站的核废水排入海洋，此举引发国际广泛关注。核废水中包含有“氚”“铯”和“锶”等62种放射性物质，其中氚是氢的放射性同位素带有放射性，会发生衰变变成，半衰期为12.43年，该核反应方程为：，则（）A．m＝1，n＝0，X是中子B．m＝1，n＝0，X是电子C．m＝0，n＝1，X是中子D．m＝0，n＝－1，X是电子【答案】D【详解】由质量数和电荷数守恒得3＝3＋m，1＝2＋n解得m＝0，n＝－1X是电子。故选D。5．光刻机是生产大规模集成电路的核心设备。一个光刻机的物镜投影原理简化图如图所示，三角形ABC为一个等腰直角三棱镜，半球形玻璃砖的半径为R，球心为O，为玻璃砖的对称轴。间距为的两条平行光线，从左侧垂直AB边射入三棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后汇聚在硅片上M点。已知半球形玻璃砖的折射率为，反射光线关于轴线对称。则OM两点间距离为（）A．R B． C． D．【答案】C【详解】根据对称性，先来分析一下a光线，光路图如图第一次折射在D点，入射角，折射角。根据折射率公式，有由几何知识，可得又解得可得第二次折射发生在F点，设入射角为，折射角。根据折射率公式，有又解得由三角形知识可得又解得故选C。6．关于原子学物理知识，下列说法正确的是A．升高放射性物质的温度，其半衰期变短B．发生光电效应现象时，增大照射光的频率，同一金属的逸出功变大C．经过7次α衰变和5次β衰变后变成D．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子【答案】D【详解】A．半衰期与温度无关，即升高放射性物质的温度，其半衰期不会发生变化，故A错误；B．金属的逸出功由金属材料决定，与入射光的频率无关，故B错误；C．设需要经过x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：，，所以解得：，，故C错误；D．根据玻尔理论，氢原子向低能级跃迁时只放出符合两能级能量差的光子，故D正确．【点睛】本题考查的知识点较多，半衰期与温度无关，掌握跃迁的种类与能量关系，原子核衰变过程中质量数和电荷数守恒的应用，要注意加强练习．7．“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克，俗称“人造太阳”。人造太阳中发生的主要是氢的同位素——氘和氚的核聚变反应。下列说法中正确的是（）A．核反应方程为B．该核反应过程吸收能量C．该核反应生成物的质量大于反应物的质量D．聚变生成物的比结合能大于反应物的比结合能【答案】D【详解】A．核反应方程中质量数与电荷数守恒，而A选项中的电荷数不守恒，A错误；B．核聚变反应过程放出能量，B错误；C．核聚变反应有大量的能量放出，由爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量，C错误；D．比结合能越大，原子核越稳定，故的比结合能大于的比结合能，D正确。故选D。8．一静止的钠24()核发生衰变，衰变方程为，假设释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是（）A．中的A为24，与的中子数相同B．衰变后的动能小于的动能C．钠核的比结合能大于镁核的比结合能D．衰变后的动量大小大于的动量大小【答案】B【详解】A．根据质量数与质子数守恒，则衰变方程为所以中的A为24，的中子数为12，的中子数为13，不相同，故A错误；BD．设的反冲速度大小为v，的速度是v0，由动量守恒定律得则有根据动能的表达式由于两者动量相等，且的质量大于的质量，则衰变后的动能小于的动能，故B正确，D错误；C．钠核衰变的过程中释放的能量，则与的结合能的和大于铀核的结合能，而的比结合能较小，所以钠核的比结合能小于的比结合能，故C错误。故选B。9．如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边以角度入射，依次经和两次反射，从直角边出射。出射光线相对于入射光线偏转了角，则（）A．等于 B．大于C．小于 D．与棱镜的折射率有关【答案】A【详解】如图所示设光线在AB边的折射角为，根据折射定律可得设光线在BC边的入射角为，光线在AC边的入射角为，折射角为；由反射定律和几何知识可知联立解得根据折射定律可得可得过D点做出射光的平行线，则该平行线与AB的夹角为，由几何知识可知，入射光与出射光的夹角为。故选A。10．光纤主要由折射率较大的纤芯与折射率较小的外套组成．在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况较严重（脉冲变宽到一定程度）时会导致信号不能被正确传输．引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时最长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为n1，外套折射率为n2．在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为Δt＇，

Δt＇>Δt。下面正确的是（

）A．为了保证光脉冲不从外套“漏”出，内芯和包套材料折射率的关系应满足：n1<n2B．内芯材料的折射率n1越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出C．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该选用波长更短的光D．为了尽可能减小Δt＇和Δt的差值，应该减小光纤的直径【答案】B【详解】A．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故，A错误；B．根据,可知内芯材料的折射率n1越大，全反射的临界角C越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，B正确；CD．设光纤的长度为L，则光通过光纤轴线传输用时最短，光在光纤中的速度则最短时间有设光从左端面以θ1入射，折射角为θ2，在侧面发生全反射时的入射角和反射角为θ3，如图所示：如果θ3就是光在光导纤维全反射的临界角C，则光在介质中的传播时间为最长所以光通过光导纤维所用的最长时间为故所以选用波长更短的光时，频率越大，折射率越大，越大，而的表达式与光纤的直径无关，CD错误。故选B。二、多选题11．下列说法正确的是___________。A．温度越高，布朗运动越剧烈B．分子间距离增大分子势能减小C．多晶体没有规则的几何外形，但有固定的熔点D．空气绝对湿度越大，人们感觉越潮湿E．热量能由低温物体传给高温物体【答案】ACE【详解】A．布朗运动是液体内部分子做无规则运动时，对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的，布朗运动是固体颗粒的运动，固体颗粒越小、液体（或气体）温度越高，布朗运动越明显，故A正确；B．分子距离只有在0－r0范围内分子间距离增大分子势能减小，故B错误；C．多晶体没有规则的几何外形，但有固定的熔点，例如金属，故C正确；D．空气相对湿度越大，人们感觉越潮湿，故D错误；E．热量能由低温物体传给高温物体，但要引起其他的变化，故E正确。故选ACE。12．下列说法正确的是（）A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中大B．β射线是放射性元素发生β衰变时原子核内的中子转化成质子时产生的电子流C．链式反应中，铀块的体积必须超过临界体积D．利用γ射线的贯穿性可以进行金属探伤，也能进行人体的透视E．比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定【答案】BCE【详解】A．放射性元素的半衰期不随外界因素的变化而变化，只和自身因素有关，与单质还是化合物无关，故A错误；B．β射线是放射性元素发生β衰变时原子核内的中子转化成质子时产生的电子流，故B正确；C．链式反应中，铀块的体积必须超过临界体积，故C正确；D．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，不能对人体进行透视，因为射线对人体细胞有伤害，故D错误；E．比结合能是衡量原子核结构是否牢固的指标，它越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故E正确。故选BCE。13．如图所示，遮光板A与光屏B平行放置且相距为d。在A的中央挖一直径为d1的圆孔，并在孔内嵌入与孔等大的薄透镜L。现有一束平行光束垂直照射遮光板，在光屏上形成了一个直径为d2的圆形光斑，则该透镜的焦距大小可能为（）A． B． C． D．【答案】ABC【详解】（1）当薄透镜为凸透镜，且透镜的焦点在光屏B的左侧时，如图所示由于跟相似，则根据相似三角形的知识可知解得透镜焦距的大小为故A有可能；（2）当薄透镜为凸透镜，且透镜的焦点在光屏B的右侧时，如图所示由于跟相似，则根据相似三角形的知识可知解得透镜焦距的大小为故C有可能；（3）当薄透镜为凹透镜时，如图所示由于跟相似，则根据相似三角形的知识可知解得透镜焦距的大小为故B有可能。故选ABC。三、实验题14．用双缝干涉测光的波长.实验装置如下图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图（乙）所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数.(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（丙）所示，则对准第1条时读数x1=_______mm，对准第4条时读数x2=_______mm.(2)根据以上数据计算波长_____nm.【答案】2.1927.867676(670~680)【详解】(1)测第一条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×19.0=0.190mm，所以最终读数为2.190mm．测第二条时固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.8=0.368mm，所以最终读数为7.868mm．(2)根据双缝干涉条纹的间距公式，知．代入数据得．15．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，小明将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm。(1)下列有关该实验的说法正确的是（）A．本实验也可直接将纯油酸滴在水面上测量B．本实验将油膜看成单分子层油膜C．本实验忽略了分子的间隙D．测量油膜面积时，由于不足一格的油膜面积无法估读，应全部舍去(2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_______，油酸膜的面积为_______cm2，按以上实验数据估测出油酸分子的直径为_______m（此空结果保留一位有效数字）。(3)将油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，油膜还未完全展开时迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后根据测量的数据算出分子直径，结果将_______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】(1)BC(2)50(3)偏大【详解】（1）A．本实验不可直接将纯油酸滴在水面上测量，如果不稀释，则在水面上形成的油膜不是单分子层油膜，故A错误；BC．本实验将稀释的油酸酒精溶液滴在水面上尽可能地展开，形成单分子层油膜，本实验忽略了分子的间隙，故BC正确；D．测量油膜面积时，多于半格的按一格来计算，少于半格的舍去，故D错误。故选BC。（2）[1]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积[2]根据“多于半格的按一格来计算，少于半格的舍去”的方法，可以得到油膜所占格数为50格，则油酸膜的面积[3]油酸分子的直径（3）将油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，这时油酸可能没有完全展开，使得测得的面积偏小，根据测量的数据算出分子直径，结果将偏大。四、解答题16．半圆柱玻璃体横截面如图所示，图中O为玻璃截面的圆心，OP与水平直径垂直。一细激光束沿PB照射到半圆柱玻璃体上的B点，经半圆柱玻璃折射后，出射光线与OP平行。已知玻璃截面的圆半径为R，B到OP的距离为，OP长为。求玻璃体的折射率n。【答案】【详解】作出光路图如图所示激光在半圆面上的入射点为B，入射角为，折射角为，根据几何知识解得因，根据几何关系可得，则入射角根据折射定律可得17．如图所示，圆柱形油桶中装满折射率n=的某种透明液体，油桶的高度为H，半径为H，桶的底部装有一块平面镜，在油桶底面中心正上方高度为d处有一点光源P，要使人从液体表面上方任意位置处都能够观察到此液体内点光源P发出的光，d应该满足什么条件?【答案】H>d≥H/2【分析】要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源P发出的光，点光源发出的光必须全部能折射进入空气中，根据对称性，作出点光源经平面镜所成的像．当光射向水面时，入射角应不大于临界角，光线才能射入空气中．由几何知识求出d应满足的条件．【详解】点光源P通过平面镜所成像为P'，如图所示．要使人从液体表面上方任意位置处能够观察到点光源P发出的光，即相当于像P'发出的光，则入射角i≤，为全反射临界角，有：

而

且

联立解得：d≥H/2

又有：H>d解得：H>d≥H/218．如图所示，一块玻璃砖横截面为直角三角形，，。一束单色光从BC边上的M点射入玻璃砖，BM∶MC=1∶3。入射光与BC边的夹角，光线垂直于AC边射出玻璃砖，出射点为N点（图中未