文档文本内容
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92
B．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，AB 为半圆的直径，O 为圆心，
如图所示。玻璃的折射率为n=2。
(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入
射光束在AB 上的最大宽度为多少？
(2)细束光线在O 点左侧与O 相距
R 处垂直于AB 从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点
的位置以及光线从射入玻璃到射出所用的时间。（设光在真空中的速度为c，垂直界面入
射的光线忽略光的反射）
【答案】(1)R；(2)
，
【详解】(1)在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全
反射的临界角θ，则OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图：
由全反射条件有
①
由几何关系有
OE=Rsinθ ②
由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为
l=2OE ③
联立①②③式，代入已知数据得
l=R ④
(2)设光线在距O 点
R 的C 点射入后，在上表面的入射角为
sinα=
由几何关系及①式和已知条件得
光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G 点射出，如图：
由反射定律和几何关系得
又
解得
19．如图所示，将一厚度不计的金属筒移至水面上方，使其开口向下轻轻释放，金属筒下
沉过程中不歪斜，最终静止漂浮在水中。已知金属筒的质量
，长度
，
横截面积
；水的密度
；大气压强
，重力加速度
。求：
（1）金属筒静止漂浮在水中时，内外水面的高度差；
（2）金属筒静止漂浮在水中时，露出水面的长度。
【答案】(1)
；(2)
【详解】(1)当金属筒静止漂浮在水中时，内外水面高度差为h，有
解得
。
(2)金属筒静止漂浮在水中时
由玻意耳定律可得
代入数据解得
，则露出水面的长度
