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同步练习6　阶段检测一
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．人们使用的酒精喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精。则下列说法正确的是(　　)
A．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于酒精分子扩散到了空气中
B．在房间内喷洒酒精消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关
C．在房间内喷洒酒精消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果
D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变
2．(2025·内蒙古集宁一中高二期中)地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计，已知大气压强随高度增加而降低，则该空气团在上升过程中(不计空气团内分子间的势能)(　　)
A．体积减小，温度降低 B．体积减小，温度不变
C．体积增大，温度降低 D．体积增大，温度不变
3.石墨是碳原子按图甲排列形成的，其微观结构为层状结构，图乙为石墨烯的微观结构，单碳层石墨烯是单层的石墨，厚1毫米的石墨大概包含三百万层石墨烯。石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料，则(　　)
A．石墨中的碳原子静止不动
B．碳原子的直径大约为3×10－9 m
C．石墨烯碳原子间只存在分子引力
D．石墨烯的熔化过程中，碳原子的平均动能不变
4.如图所示，一定质量的理想气体经历的状态变化为a→b→c→a，其中纵坐标表示气体压强p、横坐标表示气体体积V，a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线的一支。则下列结论正确的是(　　)
A．状态a→b，理想气体的内能减小
B．状态b→c，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变少
C．状态b→c，外界对理想气体做正功
D．状态c→a，理想气体的温度降低
5．若某公园的路灯灯泡的容积V＝1.5 mL，充入氙气的密度ρ＝5.9 kg/m3，氙气摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1，则灯泡中氙气分子的总个数约为(　　)
A．4×1018个 B．1×1019个 C．4×1019个 D．1×1020个
6．(2024·济南市高二期末)目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术，实验发现，当水深超过2 500 m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将二氧化碳分子看作直径为D的球(球的体积公式V球＝πD3)，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变为硬胶体后体积为(　　)
A. B. C. D.
7.(2024·保定市部分高中期末)桶装纯净水压水装置原理如图所示。柱压水蒸气囊体积为V0，柱形水桶体积为70V0，高为35 cm，水桶颈部的长度为10 cm。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出，已知水桶所在处大气压强相当于10 m水压产生的压强，当桶内的水还剩5 cm高时，桶内气体的压强等于大气压强，忽略水桶颈部的体积。为使水从出水管流出，至少需要把气囊完全压下的次数为(不考虑温度的变化)(　　)
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
二、多项选择题：本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。
8．下列说法中正确的是(　　)
A．第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律
B．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等
C．从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是不可能的
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不会凭空产生
9.(2024·许昌市高二期末)如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中(　　)
A．F先减小后增大 B．F先增大后减小
C．Ep一直减小 D．Ep一直增大
10.(2025·泸州市高二期中)一定质量的理想气体从状态a开始，经历等温或等容过程ab、bc、cd、da回到原状态，其V－T图像如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O。下列判断正确的是(　　)
A．气体在a、c两状态的压强相等
B．在过程ab中外界对气体做的功大于在过程cd中气体对外界做的功
C．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体内能的增加量
D．在过程bc中气体向外界放出的热量小于在过程da中从外界吸收的热量
三、非选择题：本题共4小题，共48分。
11．(10分)用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可直接读出，气体的压强由图中压强传感器等计算机辅助系统得到，请回答下列有关问题。
　　
(1)完成本实验的基本要求是________。
A．在等温条件下操作
B．封闭气体的容器密封良好
C．必须测出所封闭气体的质量
D．气体的压强和体积必须用国际单位
(2)实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是__________________________________。
(3)某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后按实验要求推动活塞，使注射器内空气体积发生变化，实验数据如下表所示，请在图乙中作出V与的关系图像。
序号 1 2 3 4 5 6 7
V/mL 18 16 14 12 10 8 6
p/(×105 Pa) 1.038 1.160 1.311 1.512 1.784 2.178 2.793
/(×10－5 Pa－1) 0.963 0.862 0.763 0.661 0.561 0.459 0.358
(4)根据图像可知，软管中气体的体积为________ mL(结果保留两位有效数字)。
12.(10分)如图所示，一根一端封闭的粗细均匀的导热玻璃细管AB开口向上竖直放置(横截面积为S)，管内用高h的水银柱封闭了一段空气柱。水银柱液面距管口l0，此时该地的大气压强为p0，环境温度为T1。然后再把该容器竖直浸入温度为T2的热水中，水银柱缓慢上升，最终恰好与容器口相平，容器中封闭的气体可视为理想气体，重力加速度为g。求：
(1)初始时，被封闭气体的长度lx；
(2)若水银密度为ρ，密闭气体温度由T1升高到T2的过程中吸收的热量为Q，则密闭气体增加的内能为多少。
13.(13分)(2024·邯郸市高二检测)如图所示，在两个相距很近的水平桌面上倒立一个绝热汽缸甲，现用一质量为M、横截面积为S的绝热活塞乙(厚度不计)封闭一定质量的理想气体，活塞可在汽缸内无摩擦地上下滑动且封闭气体的汽缸不会漏气，活塞下部空间与外界连通，大气压强为p0，汽缸上端底部连接一U形细管丙(管与汽缸连接部分气体的体积忽略不计)。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸上端底部为h0，细管丙两侧水银柱存在高度差，水银密度为ρ，重力加速度为g。
(1)求U形细管丙内两侧水银柱的高度差；
(2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降Δh0(活塞未接触桌面)，求此时的温度；
(3)在(2)问加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化。
14.(15分)如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在固定的圆柱形汽缸内，不计活塞与缸壁间的摩擦。气体由状态a(p0、4V0、T0)经如图所示a→b→c两个缓慢变化过程。求：
(1)气体在状态b的温度；
(2)从状态a经b再到c的过程中，气体总的是吸热还是放热，吸收或放出的热量为多少。
答案精析
1．A　[因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散现象，故A正确；在房间内喷洒酒精消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子扩散的结果，证明了酒精分子在不停地做无规则运动，故B、C错误；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，故D错误。]
2．C　[气团上升过程中压强减小，则气体体积膨胀，气体对外做功，气体与外界无热交换，根据热力学第一定律可知，内能减小，理想气体内能只与温度有关，因此气体温度降低，故A、B、D错误，C正确。]
3．D　[石墨中的碳原子是运动的，A错误；由题意可知单层的距离为d＝ m≈3×10－10 m，且层与层之间有间距，B错误；石墨烯碳原子间不仅存在分子引力，同时也存在分子斥力，C错误；石墨烯是晶体，在熔化过程，温度不变，故碳原子的平均动能不变，D正确。]
4．C　[因为a→b是以p轴和V轴为渐近线的双曲线的一支，所以a→b是等温过程，温度不变，理想气体的内能不变，故A错误；状态b→c，压强不变，体积变小，温度降低，所以单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子数变多，故B错误；状态b→c，压强不变，体积变小，所以外界对理想气体做正功，故C正确；状态c→a，体积不变，压强升高，理想气体的温度升高，故D错误。]
5．C　[设氙气的物质的量为n，则n＝，氙气分子的总数N＝NA＝×6×1023 mol－1≈4×1019个，故选C。]
6．A　[体积为V的二氧化碳气体的质量为m＝ρV，所含分子数为N＝NA＝NA，二氧化碳气体变为硬胶体后，可以看成是分子一个个紧密排列在一起，其体积为V′＝N·πD3＝，故选A。]
7．B　[水刚好流出时，桶内气压增大的数值为Δp＝(30＋10) cmH2O＝40 cmH2O，设气囊中气体的体积为V0，n次压入水桶的气体，相当于一次压入nV0到水桶内，使桶内气压增加40 cmH2O，只以压入水桶中的气体为研究对象，由玻意耳定律有p0×nV0＝Δp×V，代入数据解得n＝2.8，所以至少需要压下3次，故A、C、D错误，B正确。]
8．ABC　[第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律，A正确；如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系统的温度一定相等，B正确；由热力学第二定律可知从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是不可能的，C正确；第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，并不违背能量守恒定律，D错误。]
9．BC　[由题图中分子力与距离的关系图像可知，两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中，F表现为引力，先增大后减小，选项A错误，B正确；由题图中分子势能与距离的关系图像可知，两个分子之间的距离从10r0变为r0的过程中，Ep不断减小，选项C正确，D错误。]
10．AB　[根据气体状态方程＝C，得V＝，V－T图像的斜率k＝，a、c两状态在同一过原点的直线上，压强相等，A正确；根据V－T图线的斜率的倒数与压强成正比，可知ab段的压强始终都比cd段的压强大，而两段体积变化相同，根据W＝pΔV，可知过程ab中外界对气体做的功应大于在过程cd中气体对外界做的功，B正确；过程da中，体积不变，外界对气体做功W＝0，由热力学第一定律，在过程da中气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加量，C错误；过程da和bc中，体积不变，外界对气体做功W＝0，状态a和状态b温度相同，气体内能相同；状态d和状态c温度相同，气体内能相同。由热力学第一定律，在过程bc中气体向外界放出的热量等于在过程da中从外界吸收的热量，D错误。]
11．(1)AB　(2)提高活塞密封性，防止漏气
(3)见解析图　(4)1.0
解析　(1)本实验的条件是温度不变、气体质量一定，所以要在等温条件下操作，且注射器密封性要好，故A、B正确；本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，故C错误；本实验研究气体的压强和体积的比例关系，单位无须统一为国际单位，故D错误。
(2)实验之前，在注射器的内壁和活塞之间涂一些润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，主要作用是提高活塞密封性，防止漏气。
(3)根据表中数据描点连线，如图所示
(4)设软管中气体体积为V0，由图像可知，体积的读数值比实际值小V0，依据
p(V＋V0)＝C
C为定值，则有V＝－V0
可得软管中气体的体积为图线纵轴截距的绝对值，由图像可得V0≈1.0 mL。
12．(1)　(2)Q－(p0＋ρgh)Sl0
解析　(1)以密封气体为研究对象，根据盖—吕萨克定律有＝
解得lx＝
(2)以水银柱为研究对象，根据平衡条件有
pS＝mg＋p0S
可得p＝ρgh＋p0
水银柱缓慢上升过程中外界对气体做负功，
有W＝－pSl0
根据热力学第一定律可得
ΔU＝Q＋W＝Q－(p0＋ρgh)Sl0
13．(1)　(2)　(3)Q－(p0S－Mg)Δh0
解析　(1)设封闭气体的压强为p，水银柱高度差为Δh，以活塞为研究对象，根据平衡条件可得
p0S＝pS＋Mg
用水银柱表达气体的压强，则p＝p0－ρgΔh
解得Δh＝
(2)加热过程中气体等压变化，由盖—吕萨克定律有＝
解得T＝
(3)气体对外做的功为W＝pSΔh0＝(p0S－Mg)Δh0
根据热力学第一定律可得ΔU＝Q－W
解得ΔU＝Q－(p0S－Mg)Δh0
14．(1)T0　(2)放热　3p0V0
解析　(1)由题图乙可知a→b为等压过程，由盖－吕萨克定律得＝
解得Tb＝T0
(2)a→b过程，Wab＝p0(4V0－V0)＝3p0V0
b→c为等容过程，则有Wbc＝0
由查理定律得＝
解得Tc＝4Tb＝T0＝Ta，即a→b→c过程ΔU＝0
由热力学第一定律得ΔU＝Wab＋Q
解得Q＝－3p0V0
即a→b→c过程放出的热量为3p0V0。同步练习11　阶段检测二
一、单项选择题：本题共7小题，每小题5分，共35分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．关于物理学史，下列说法错误的是(　　)
A．J.J.汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，断定其本质是带负电的粒子流，并最终发现了电子
B．爱因斯坦提出了能量量子化的概念
C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型
D．玻尔原子模型一重要假设是原子能量的量子化
2．(2024·巴中市一模)目前我们学习过的核反应有4种类型，下列核反应方程的类型说法正确的是(　　)
①Na→Mg＋e ②U＋n→Xe＋Sr＋2n
③F＋He→Ne＋H ④H＋H→He＋n
A．①人工核转变、②核裂变、③核聚变、④衰变
B．①衰变、②核裂变、③核聚变、④人工核转变
C．①人工核转变、②核聚变、③衰变、④核裂变
D．①衰变、②核裂变、③人工核转变、④核聚变
3．(2025·盐城市部分学校高二月考)研究光电效应的电路图如图所示，某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．分别用甲、乙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数不相等
B．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功呈反比关系
C．甲光照射该光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射该光电管发出光电子的初动能
D．甲光照射该光电管单位时间内逸出的光电子数比乙光照射该光电管单位时间内逸出的光电子数少
4.如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是(　　)
A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，释放光子的波长为λb－λc
B．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时，释放光子的波长为
C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能减少
D．用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁
5．山东海阳核电站建成并网发电，有效缓解了山东电力不足的情况，为建设生态山东做出了贡献。核电站核反应堆中，用中子轰击U原子核的核反应方程为U＋n→Xe＋X＋10n；其中U、n、Xe、X的质量分别为m1、m2、m3、m4，其中Xe是不稳定的，其半衰期为T；真空中的光速为c，以下说法正确的是(　　)
A．X原子核中含有的中子数为50
B．该反应属于人工核转变反应
C．该反应中释放的能量为(m1－9m2－m3－m4)c2
D．经过2T，一定质量的Xe原子核衰变了的质量占开始时的
6．硼核(B)可吸收慢中子，转变成锂核(Li)和α粒子，释放出γ光子，已知核反应过程中质量亏损为Δm，释放的γ光子的能量为E0，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法正确的是(　　)
A．核反应方程为B＋n→Li＋He
B．核反应过程中亏损的质量会全部转化为能量
C．核反应中释放出的核能为Δmc2＋E0
D．释放的γ光子在真空中的动量p＝
7．(2024·焦作市第四中学高二期中)脉冲燃料激光器以450 μs的脉冲形式发射波长为585 nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。每个脉冲向瘢痕传送约为5.0×10－3 J的能量，普朗克常量为6.626×10－34 J·s，光速为3×108 m/s。(　　)
A．每个光子的能量约为5×10－19 J
B．每个光子的动量约为3.9×10－43 kg·m/s
C．激光器的输出功率不能小于1.24 W
D．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为1.47×1016个
二、多项选择题：本题共4小题，每小题8分，共32分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。
8．下列说法正确的是(　　)
A．在黑体辐射中，温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
B．根据玻尔原子理论，氢原子在辐射光子的同时，电子的轨道半径也在连续地减小
C．原子核中的中子与其他核子间没有库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定
D．一束光照射到某种金属上能发生光电效应，减小光的强度，可能没有光电子逸出
9．一个Th原子核具有天然放射性，它经过若干次衰变，放出N1个α粒子和N2个β粒子后会变成一个Po原子核。下列说法中正确的是(　　)
A.Po核比Th少16个核子
B.Po核比Th少6个中子
C．N1＝3，N2＝4
D．N1＝4，N2＝2
10．(2024·银川一中月考)图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图。现有大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知(　　)
金属 钨 钙 钾 铷
W0/eV 4.54 3.20 2.25 2.13
A．铷的极限频率小于钙的极限频率
B．氢原子跃迁时对外辐射连续谱
C．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减小
D．氢原子辐射的光中有3种能使钨发生光电效应
11.(2024·四川省马街中学高二期中)金属甲和金属乙发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长倒数的关系如图所示，已知普朗克常量为h，真空中的光速为c，则(　　)
A．金属甲、乙的Ek－图线的斜率均等于h
B．金属乙的逸出功为hcb
C．要使金属甲发生光电效应，入射光的波长需要大于
D．能使金属乙发生光电效应的入射光，一定能使金属甲发生光电效应
三、非选择题：本题共3小题，共33分。
12．(10分)氢原子光谱中有一条谱线在真空中的波长为656.3 nm，这条谱线的频率为多少？对应于这条谱线的光子能量为多少焦耳？合多少电子伏？(光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，e＝1.6×10－19 C，结果均保留三位有效数字)
13．(10分)一放射性元素的原子核A静止在真空中，某瞬间发生α衰变后变成质量为m1的原子核B，释放出来的α粒子的质量为m2，已知此核反应中的质量亏损为Δm，且释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)原子核A的质量；
(2)新原子核B的动能。
14．(13分)(2024·南京市大厂中学模拟)海水中含有丰富的氘，可充当未来的主要能源，两个氘核可以聚变成一个氦核同时释放一个中子，其中氘核的质量为2.013 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为1.008 7 u(u是原子质量单位，1 u相当于931.5 MeV，h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量为1.6×10－19 C，光速为3.0×108 m/s)。(计算结果均保留3位有效数字)
(1)写出该反应的核反应方程；
(2)求核反应中释放多少MeV的核能；
(3)如果释放的核能以γ射线形式释放，求该射线的波长。
答案精析
1．B　[汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，最终发现了电子，选项A正确；普朗克提出了能量量子化的概念，选项B错误；卢瑟福依据α粒子散射实验的现象，提出了原子的核式结构模型，选项C正确；玻尔原子模型一重要假设是原子能量的量子化，选项D正确。]
2．D　[Na→Mg＋e属于β衰变；U＋n→Xe＋Sr＋2n属于核裂变；F＋He→Ne＋H属于人工核转变；H＋H→He＋n属于核聚变，故选D。]
3．A　[对两束频率相同的光来说，光强相同则单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于甲、乙两光的频率相等，即每个光子的能量相等，所以单位时间内甲光照射到光电管单位面积上的光子数较多，所以单位时间内发出的光电子数就较多，故A正确；对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知Ek与金属的逸出功呈线性关系，故B错误；当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)就会从K极发出光电子，当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时：mevc2＝eUc，式中vc表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，Uc为遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大。但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，故C错误；对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内逸出的光电子数越多，故D错误。]
4．B　[根据Em－En＝hν＝
则有E3－E2＝，E3－E1＝，E2－E1＝
解得λa＝，λc＝
A错误，B正确；由高能级向低能级跃迁，释放能量，电子的动能增大，势能减小，C错误；电子为实物粒子，ΔE＝E2－E1＝10.2 eV，用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子会跃迁到第二能级，故D错误。]
5．D　[根据核反应方程中质量数、电荷数守恒可写出该核反应方程为U＋n→Xe＋X＋10n，故可知X原子核中含有的中子数为52，故A错误；该核反应为重核裂变反应，故B错误；该核反应中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1－9m2－m3－m4)c2，故C错误；根据半衰期公式m余＝，可知，经过2T，＝()2＝，所以可知原子核衰变了的质量占开始时的，故D正确。]
6．D　[核反应方程应为B＋n→Li＋He，A错误；核反应过程中亏损的质量不会全部转化为能量，B错误；由质能方程可知，核反应中放出的核能为ΔE＝Δmc2，C错误；根据E0＝h，λ＝，可得p＝，D正确。]
7．D　[每个光子的能量约为E＝＝ J≈3.4×10－19 J，选项A错误；每个光子的动量约为p＝＝ kg·m/s≈1.13×10－27 kg·m/s，选项B错误；激光器的输出功率不能小于P＝≈11.1 W，选项C错误；每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为n＝个≈1.47×1016个，选项D正确。]
8．AC　[由黑体辐射的实验规律可知，在黑体辐射中，温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A正确；根据玻尔原子理论可知，轨道是量子化的，不连续的，氢原子在辐射光子的同时，电子的轨道半径在不连续地减小，故B错误；中子不带电，所以原子核中的中子与其他核子间没有库仑力，但有核力，有助于维系原子核的稳定，故C正确；一束光照射到某种金属上能否发生光电效应，取决于光的频率是否达到极限频率，与光的强度无关，故D错误。]
9．AD　[核子数等于质量数，可知Po核比Th核少16个核子，故A正确。Po核的中子数为132，Th核的中子数为142，可知Po核比Th核少10个中子，故B错误。整个过程中，电荷数少6，质量数少16，根据4N1＝16,2N1－N2＝6知，N1＝4，N2＝2，故C错误，D正确。]
10．AD　[根据W0＝hν0，由于铷的逸出功小于钙的逸出功，所以铷的极限频率小于钙的极限频率，A正确；氢原子跃迁时对外辐射的不是连续谱，是线状谱，B错误；氢原子辐射光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子的动能增大，原子的势能减小，总能量减小， C错误；大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时辐射的光，其中有E4－E1＝12.75 eV>4.54 eV，E3－E1＝12.09 eV>4.54 eV，E2－E1＝10.2 eV>4.54 eV，E4－E2＝2.55 eV<4.54 eV，E4－E3＝0.66 eV<4.54 eV，E3－E2＝1.89 eV<4.54 eV，可知氢原子辐射的光有3种能使钨发生光电效应，D正确。]
11．BD　[根据光电效应方程有Ek＝hc－W0，知两图线的斜率均为hc，故A错误；乙图线与横轴交点对应Ek＝0，即0＝hc－W0，且由乙图线可知＝b，联立解得W0＝hbc，故B正确；同理可知＝a，解得甲发生光电效应的最大波长为λ甲＝，故要使金属甲发生光电效应，入射光的波长需要小于，故C错误；由题图可知，乙的最大波长小，因此乙的极限频率大于甲的极限频率，根据光电效应发生的条件，可知能使金属乙发生光电效应的入射光，一定能使金属甲发生光电效应，故D正确。]
12．4.57×1014Hz　3.03×10－19 J　1.89 eV
解析　根据公式c＝λν可知，
ν＝＝ Hz＝4.57×1014 Hz
E＝hν＝6.63×10－34×4.57×1014 J＝3.03×10－19 J
E＝ eV＝1.89 eV。
13．(1)Δm＋m1＋m2　(2)·Δmc2
解析　(1)核反应中的质量亏损
Δm＝mA－(m1＋m2)
得mA＝Δm＋m1＋m2。
(2)由爱因斯坦质能方程可知，此核反应中释放的能量ΔE＝Δm·c2
衰变的过程中系统的动量守恒，由动量守恒定律可得m1v1＝m2v2
因为核反应中释放的能量全部变为原子核B和α粒子的动能，则
ΔE＝m1v12＋m2v22
而EkB＝m1v12
联立得EkB＝·Δmc2。
14．(1)H＋H→He＋n　(2)2.14 MeV
(3)5.81×10－13m
解析　(1)核反应方程H＋H→He＋n
(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn＝2.3×10－3u
所以ΔE＝2.3×10－3×931.5 MeV≈2.14 MeV
(3)ΔE＝2.14 MeV＝3.424×10－13 J，由c＝λν，ΔE＝hν，得λ＝≈5.81×10－13m。综合检测
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．下列有关原子物理、原子核物理的说法正确的是(　　)
A．光电效应说明光具有波粒二象性
B．电子、中子的衍射图样说明德布罗意提出的物质波是一种电磁波
C．原子的发光频率只与原子的内部结构有关，可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”
D．个别α粒子射入金箔时几乎被“撞”了回来，这是金箔的电子对α粒子作用的结果
2.分子间的引力和斥力都跟分子间的距离有关，分子力F与分子间距离r的关系图像如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．分子间不能同时存在引力和斥力
B．当r>r0时，随着分子间距离的增大，分子力先减小后增大
C．当r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间既不存在引力，也不存在斥力
D．当分子间的距离r3．汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低都容易造成安全隐患。某型号轮胎的容积为30 L，充气前内部已有压强为2.0个大气压的空气(可视为理想气体)。现用充气泵对其充气，要求轮胎内部压强达到2.8个大气压，不考虑充气过程气体温度的变化。则需充入压强为1个大气压的空气的体积为(　　)
A．12 L B．16 L C．20 L D．24 L
4.在足够大的匀强磁场中，静止的钠核Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一新核，新核与放出的粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示，以下说法正确的是(　　)
A．新核为Mg B．发生的是α衰变
C．轨迹1是新核的径迹 D．新核沿顺时针方向旋转
5．(2025·武汉市高二期末)核反应方程遵循质量数守恒和核电荷数守恒，下列核反应方程正确的是(　　)
A．钋(Po)的衰变方程为Po→Pb＋He
B．钛44的衰变方程为Ti→Sc＋He
C．“人造太阳”的核反应方程为H＋H→He＋H
D．α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程为N＋He→O＋H
6．(2025·南通中学高二期中)一定质量的理想气体，其状态变化过程为p－V图像中的ABCA，如图所示。则对应过程的V－T图像或p－T图像可能正确的是(　　)
　　　
7.氢原子能级图如图所示，关于玻尔理论与氢原子跃迁，下列叙述正确的是(　　)
A．玻尔的原子模型完全推翻了卢瑟福的原子理论，能够解释所有的原子发光现象
B．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
C．氢原子从n＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为17.0 eV
D．大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向基态跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．在研究性学习的过程中，针对能源问题、大气污染问题，同学们提出了以下四个活动方案。从理论上讲不可行的是(　　)
A．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的全部内能转化为机械能
B．制造一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
D汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
9．如图，内壁光滑、导热良好的汽缸中，用活塞封闭有一定质量的理想气体。当环境温度升高时，缸内气体的压强p、体积V、内能E、分子势能Ep随着热力学温度T变化，正确的是(　　)
　
10. (2025·长春市第二中学月考)图甲是光电效应的实验装置图，图乙是通过改变电源极性得到的光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的有(　　)
A．由图甲可知，若入射光频率不变，增大入射光的强度，电流计的示数增大
B．由图甲可知，光的强度一定时，闭合开关，向右移动滑动变阻器的滑片，在电压表的示数增大到某一值后，电流表的示数将不再增大
C．由图乙可知，光线③光子的频率小于光线①光子的频率
D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的大
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11．(6分)某实验小组在做“油膜法估测油酸分子大小”的实验时，测算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，完成相关实验操作。试问：
(1)该小组进行下列实验操作，请将它们按操作先后排序：________(用字母符号表示)。
A.用彩笔描绘出油膜轮廓
B.将1滴油酸酒精溶液滴到水面上
C.将爽身粉轻撒在水面上
D.抽取油酸酒精溶液
(2)某同学在做该实验时，计算结果明显偏大，其原因可能是________；
A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数
B．用注射器测得1 mL溶液有N滴时数成了(N＋1)滴
C．爽身粉太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大
D．未等爽身粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓
(3)在本实验中，作了一些理想化假设，以下说法正确的是________。
A．把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜
B．把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子
C．将油膜视为单分子油膜，但需要考虑分子间隙
D．在浅盘水面内均匀撒爽身粉的厚度刚好等于分子直径
12．(8分)(2024·汕尾市华大实验学校月考)如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
　
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②缓慢移动活塞至某一位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；
③重复步骤②，多次测量并记录数据；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
(1)在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的________和________。
(2)根据记录的实验数据，作出了如图乙所示的p－V图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内p1、p2、V1、V2之间满足关系式________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义是_____________________。
(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2，在如图丙所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是________。
13．(10分)Co发生一次β衰变后变为Ni核，在该衰变过程中还发出频率为ν1和ν2的两个光子，普朗克常量为h，真空中光速为c。
(1)试写出衰变方程；
(2)若该反应产生的能量全部以光子的形式释放。求出该核反应过程中亏损的质量。
14．(14分)(2024·菏泽市鄄城县第一中学月考)地球表面覆盖着一层大气，我们就生活在大气“海洋”的底部，感受着来自大气的压强。已知大气压强是由于大气的重力而产生的，物理兴趣小组的同学，通过查找资料知道：大气层厚度为h，比地球半径小得多。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，地球表面附近的大气压为p0，空气的平均摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，试求：
(1)地球表面覆盖的大气层的总质量m；
(2)地球表面大气层的分子数n。
15.(16分)如图甲所示，一个厚度不计的圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，汽缸底面积S＝1×10－4 m2，高度h＝0.2 m，已知大气压强p0＝1.0×105 Pa，室温为7 ℃，取g＝10 m/s2，缸内气体可视为理想气体。
(1)若室温升到27 ℃，求此时汽缸内空气质量与室温为7 ℃ 时汽缸内空气质量之比；
(2)若室温仍为7 ℃，如图乙所示，在汽缸开口处加质量为m＝0.2 kg的活塞，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，如果在活塞上缓慢放置一定质量的细沙，气柱高度变为汽缸高度的，求沙子的质量并判断此过程缸内气体吸热还是放热。
答案精析
1．C　[光电效应说明光具有粒子性，故A错误；电子、中子的衍射图样说明德布罗意提出的物质波是一种概率波，故B错误；原子的发光频率只与原子的内部结构有关，可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”，故C正确；个别α粒子射入金箔时几乎被“撞”了回来，这是金箔的原子核对α粒子作用的结果，故D错误。]
2．D　[分子间的引力和斥力是同时存在的，分子力为引力和斥力的合力，故A错误；当r>r0时，分子间表现为引力，随着分子间距离的增大，分子力先增大后减小，故B错误；当r＝r0时，分子力为零，说明此时分子间引力大小等于斥力，故C错误；当分子间的距离r3．D　[设轮胎的容积为V0，充入一个大气压的气体体积为V，根据玻意耳定律
2．0p0V0＋p0V＝2.8p0V0
代入数据解得V＝24 L，故选D。]
4．A　[根据动量守恒定律知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断出，放出的粒子应带负电，是β粒子，所以发生的是β衰变，B错误；根据核衰变过程电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为Na→Mg＋，可知新核为Mg，A正确；由题意知，静止的钠核Na发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子的电荷量，由半径公式r＝＝知，新核的轨迹半径小于粒子的轨迹半径，所以轨迹2是新核的径迹，C错误；根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则可判断，新核沿逆时针方向旋转，D错误。]
5．A　[钋(Po)的衰变方程为Po→Pb＋He，故A正确；钛44的衰变方程为Ti→Ca＋He，故B错误；“人造太阳”的核反应方程为H＋H→He＋n，故C错误；α粒子轰
击氮原子核发现质子的核反应方程为N＋He→O＋H，故D错误。]
6．C　[根据图像可知A→B，压强不变，即不变，故此时V－T图像为一条过原点的倾斜直线；同时此时体积在减小，温度在降低，A、B错误；根据图像可知C→A，体积不变，即不变，故此时p－T图像为一条过原点的倾斜直线；同时压强在增大，温度在升高；由图像可知B→C过程中图线为直线，此时pV乘积可能先增大后减小，根据pV＝CT可知此时温度可能先增大后减小，C正确，D错误。]
7．D　[玻尔的原子模型是在卢瑟福的原子理论的基础上建立的，对其有继承有发扬，玻尔理论并不成熟， 只能解释氢原子的发光现象，A错误；电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，B错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，C错误；大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向基态跃迁时最多可辐射出C＝6种不同频率的光，D正确。]
8．ABD　[根据热力学第二定律可知，热量可以自发的由高温物体传递到低温物体上，可以利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，故A不可行，符合题意；绝对零度只能接近，不可能达到，更不可能使温度降至绝对零度以下，故B不可行，符合题意；将房屋顶盖上太阳能板，直接用太阳能来解决照明和热水问题，符合能量守恒定律，实际中也有应用，故C可行，不符合题意；根据热力学第二定律分析可知，热现象具有方向性，不可能使废气自发地分离，且能量出现耗散，不可能使耗散的能量成为新能源，故D不可行，符合题意。]
9．BC　[汽缸内气体的压强等于大气压与活塞重力产生的压强之和，可知汽缸内气体的压强不变，选项A错误。根据理想气体状态方程可知＝C，则V＝T，则V－T图像是过原点的直线，B正确；缸内气体的内能只与温度有关，温度升高，内能增加，故C正确；理想气体分子间作用力忽略不计，分子势能为零，故D错误。]
10．ABD　[若保持入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，增大光照强度，则单位时间逸出的光电子个数增加，饱和光电流增大，电流计示数变大，故A正确；向右移动滑动变阻器，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，故B正确；根据光电效应方程有hν＝W0＋Ekm，且eUc＝Ekm。整理得Uc＝ν－，③光子的遏止电压大于①光子的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，故C错误；①②遏止电压相同，则①②频率相同，所以①②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，故D正确。]
11．(1)CDBA　(2)D　(3)AB
解析　(1)“油膜法估测油酸分子大小”实验中先把爽身粉均匀撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴入水中，再盖上玻璃，待油膜稳定后用笔在玻璃上描出油膜的轮廓，把坐标纸铺在玻璃上，故顺序为CDBA；
(2)计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数，S偏大，根据d＝，计算出的结果偏小，故A错误；用注射器测得1 mL溶液有N滴时数成了N＋1滴，每滴溶液的体积计算结果偏小，根据d＝，可得直径计算结果偏小，故B错误；油膜面积测量值偏大，由上式可知d的测量值偏小，故C错误；未等爽身粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，测得的面积偏小，所以计算结果偏大，故D正确。
(3)该实验中的理想化假设是：把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜，不需要考虑分子间隙，A正确，C、D错误；把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子，B正确。
12．(1)质量　温度　(2)p1V1＝p2V2　气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功
(3)AC
解析　(1)探究一定质量气体等温变化的规律，需要保持不变的量是气体的质量和温度。
(2)如果在误差允许范围内，p1、p2、V1、V2之间满足关系式p1V1＝p2V2，即压强与体积的乘积不变，就说明一定质量的气体在温度保持不变时，压强与体积成反比，由功的计算公式可知W＝Fl＝pSl＝pV，即pV的乘积表示气体体积变化时所做的功，图线在V1、V2之间所围面积的物理意义是气体体积由V1变到V2的过程中，气体对外界所做的功。
(3)由理想气体状态方程＝C
可知pV＝CT，对于一定量的气体，温度T越高，pV越大，即p－V图像离坐标轴越远，T1>T2，
故A正确，B错误；由理想气体状态方程＝C
可知p＝CT
对于一定量的气体，温度T越高，p－图像的斜率越大，T1>T2，故C正确，D错误。
13．(1)Co→＋Ni　(2)
解析　(1)根据电荷数守恒、质量数守恒可知，衰变方程为Co→＋Ni(4分)
(2)释放的能量为ΔE＝hν1＋hν2(2分)
根据爱因斯坦质能方程有ΔE＝Δmc2(2分)
解得质量亏损为Δm＝。(2分)
14．(1)　(2)
解析　(1)地球的表面积为S＝4πR2(3分)
地球表面大气的重力与大气压力大小相等，即有mg＝p0S(3分)
所以大气的总质量m＝(3分)
(2)地球表面大气层的分子数为n＝NA＝。(5分)
15．(1)14∶15　(2)0.3 kg　放热
解析　(1)室温为7 ℃时，汽缸内空气的体积为V1，温度T1＝(7＋273) K＝280 K(1分)
室温升到27 ℃时，此时包括逸出气体在内的气体的总体积为V2，温度为T2＝(27＋273)K＝300 K，(1分)
由盖－吕萨克定律有＝(1分)
设室温为27 ℃时汽缸内空气的密度为ρ，则27 ℃时汽缸内空气质量为ρV1,7 ℃时汽缸内空气质量为ρV2，则室温为27 ℃时汽缸内空气质量与室温为7 ℃时汽缸内空气质量之比为＝＝＝＝。(3分)
(2)因为沙子是缓慢放置的，所以汽缸内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有p1V1＝p3V3，(1分)
其中p1＝p0，(1分)
p3＝p0＋，(1分)
V1＝hS，(1分)
V3＝hS(1分)
代入数据解得m＋m沙＝0.5 kg(1分)
m沙＝0.3 kg(1分)
因为气体体积减小，外界对气体做功，此过程气体温度不变，气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，此过程气体向外放热。(3分)

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