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阶段复习(六)　热学　光学　原子物理
(限时:40分钟)
1.(2026·江苏苏州高三月考)14C检测技术可用于考古、医学研究。14C衰变方程为CN+X，14C的半衰期是5 730年，下列说法正确的是(　　)
A.环境变化，半衰期不变
B.C的结合能大于N的结合能
C.衰变过程中C的质量等于N和X的质量之和
D.方程中的X是电子，它是碳原子电离时产生的
2.(2026·辽宁大连模拟)下列关于光的说法合理的是(　　)
A.图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
B.图乙被称为泊松亮斑，它的原理是光的干涉
C.图丙中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是横波
D.图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2(S1、S2到S等距)的路程差是半波长的偶数倍，则P1处是暗纹中心
3.(2026·湖北宜昌高三联考)如图所示，a、b两束平行单色光照射到半径为R的半圆形玻璃砖的上表面，折射后汇聚到玻璃砖的顶点P，a、b两束光对比，下列说法正确的是(　　)
A.a光的频率大
B.a光在玻璃砖中的传播速度小
C.两束光经P点折射后传播路径重合
D.a光在玻璃砖中的波长比b光短
4.(2026·江苏南京阶段测试)如图甲为氢原子能级示意图，图乙为研究光电流与电压关系的电路。一群处于n=3能级的氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是(　　)
A.图丙中Ub的值为-4.45 V
B.滑动变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0
C.这群氢原子向低能级跃迁时可以发出4种不同频率的光
D.b光照射产生的光电子最大初动能大于a光
5.(2026·安徽马鞍山高三摸底考试)自然资源部“深海一号”船携“蛟龙”号载人潜水器在中国南海完成2025年技术升级后的首次装备试验任务，如图甲。已知海平面的温度为T1=300 K，大气压强为p1=1 atm，如图乙，一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的汽缸中，汽缸在海平面时，气体体积为V1=1.5 m3，在某次深潜汽缸缓慢下降的过程中，探测到汽缸所在处的海水温度为T2=280 K，压强为p2=100 atm，汽缸内气体体积为V2，不计活塞的质量和摩擦，则(　　)
A.V2=0.014 m3，在下潜过程中气体放热
B.V2=0.014 m3，在下潜过程中气体吸热
C.V2=0.028 m3，在下潜过程中气体放热
D.V2=0.028 m3，在下潜过程中气体吸热
6.(2026·河北邢台学情检测)如图所示为半圆形透明介质的截面图，O点为圆心，半径r=20 cm，在O点的左侧有一单色点光源A，点光源A到O的距离l=10 cm，点光源A向圆弧上各点发射单色光，圆弧上只有一点刚好没有光射出，光在真空中传播的速度c=3×108 m/s，下列说法正确的是(　　)
A.单色光在介质中的折射率为1.5
B.单色光在介质中的折射率为2.5
C.光从A点到这一点经历的时间为×10-9 s
D.光从A点到这一点经历的时间为×10-9 s
7.(2025·浙江金华模拟)氢原子能级图如图所示，大量处于基态的氢原子受到光源发出的波长为λ0的不可见光照射后，辐射的光中含a、b两种可见光和其他不可见光。已知两种可见光的波长满足λa>λb，可见光光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间。则下列说法错误的是(　　)
A.波长为λ0的光的光子能量为12.75 eV B.b光的光子能量为2.55 eV
C.>+ D.辐射出的不可见光中可能含γ射线
8.(2025·河南长葛模拟)如图甲所示，一定质量的理想气体从状态A经等压过程到状态B。此过程中，气体压强p=1.2×105 Pa，吸收的热量Q=480 J，下列对气体从状态A到状态B过程说法正确的是(　　)
A.气体在状态B的体积为7.0×10-3 m3
B.气体分子在状态A和状态B的速率分布可能如图乙所示
C.气体从状态A到状态B过程对外界做功为200 J
D.气体从状态A到状态B过程中内能的增加量为720 J
9.(2025·四川巴中模拟预测)“牧童吹笛”铜牛灯，是一件位于巴中市内一历史博物馆的展品，如图为测量该文物体积的一种装置示意图，该装置封闭时总体积为V0，其上方有一传感器可直接读出内部气体压强与温度，装置底部与活塞式抽气筒连接，将该文物放于其中封闭后，传感器显示内部温度为27 ℃，气压为p0，将空气视为理想气体。
(1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为7 ℃时，压强为多少
(2)现将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为V0时，传感器显示温度为27 ℃，压强为p0，求该文物的体积。
10.(2025·山东济宁模拟)利用全反射棱镜可以制成光开关。如图甲所示为两个完全相同的等腰直角棱镜的横截面，其直角边长为2L，一束单色光垂直于AB边从中点O入射，当两棱镜的斜边折射面紧贴时，能穿过棱镜2使开关处于“开”状态。现让两个直角棱镜的斜边折射面离开一定距离，保持光束不变，恰好使开关处于“关”的状态，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为c，sin 75°=。
(1)求该光束在棱镜中的折射率;
(2)若让光束逆时针偏转45°，求光束从O点入射至第一次射出AC边所用时间t。
参考答案及详细解析
1.答案　A
解析　半衰期是原子核的固有属性，仅由原子核内部因素决定，与环境无关，故A正确;比结合能越大，原子核越稳定。由于C发生β衰变生成更稳定的N，说明N的比结合能更大，而两原子核的核子数相同，则N的结合能更大，故B错误;衰变过程遵循质量数守恒，但总质量因能量释放(质量亏损)而减少，故C错误;由质量数守恒和电荷数守恒可知，X是β衰变产生的电子e)，来源于核内中子转化为质子时释放，而非原子电离，故D错误。
2.答案　C
解析　图甲是光导纤维的工作原理示意图，光从光密介质射向光疏介质时，才能发生全反射，即内芯的折射率比外套的折射率大，故A错误;图乙被称为泊松亮斑，它的原理是光的衍射，故B错误;当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波具有偏振特性，说明光波是横波，故C正确;图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2(S1、S2到S等距)的路程差是半波长的偶数倍或波长的整数倍，则P1处是亮纹中心，故D错误。
3.答案　C
解析　a、b光在玻璃砖上表面入射角相同，其光路图如图所示，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律n=可得，a光在玻璃中的折射率小于b光的折射率，由于单色光在同一介质中的折射率越大，其频率越大，所以b光的频率大，故A错误;光在介质中传播的速度v=，由于a光在玻璃中的折射率小于b光的折射率，则a光在玻璃中的速度大于b光在玻璃中的速度，故B错误;过P点的切面与玻璃砖上表面平行，两束光在P点折射后，传播方向与入射方向平行，故两束光经P点折射后传播路径重合，故C正确;由波长与频率的关系有c=λf，a光的频率小，所以a光的波长长，故D错误。
4.答案　A
解析　滑动变阻器的滑片移动到最左端时，所加的反向电压为零，但电流表的示数不为0，故B错误;一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时可以发出=3种不同频率的光，故C错误;根据辐射条件hν=Em-En(m>n)，可知能使金属发生光电效应的光为n=3能级到n=1能级和n=2能级到n=1能级的两种光，根据光电效应方程可得hν=W0+Ekm，根据动能定理可得eU=0-Ekm，由丙图可知，a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压，则a光照射产生的光电子最大初动能大于b光照射产生的光电子最大初动能，a光的光子能量大于b光的光子能量，b光的光子为2能级到1能级跃迁辐射出的，联立上述两式有-1.51 eV-(-13.6 eV)=W0+(-eUa)，-3.4 eV-(-13.6 eV)=W0+(-eUb)，其中Ua=-6.34 V，可得Ub=-4.45 V，故A正确，D错误。
5.答案　A
解析　由理想气体状态方程有=，解得V2=0.014 m3，汽缸缓慢下潜的过程中，温度降低，则ΔU<0，气体体积减小，则W>0，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可得Q<0，即在下潜过程中气体放热，故A正确。
6.答案　C
解析　点光源A向圆弧上各点发射单色光，圆弧上只有一点刚好没有光射出，如图所示，设B位置刚好没有光射出，根据正弦定理得=，可知当α=90°时，对应的β最大，根据几何关系可得β=30°，即圆弧上某一点刚好没有光射出的位置为从A点作直径的垂线，与圆弧的交点B，则单色光在介质中的折射率为n==2，故A、B错误;光从A到B的路程为AB=rcos 30°= cm，时间为t===×10-9 s，故C正确，D错误。
7.答案　D
解析　辐射出的光子中仅含a、b两种可见光，由氢原子能级跃迁规律结合可见光光子能量范围可知，氢原子吸收光子后跃迁到n=4能级，其中从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=2能级发出的是可见光，对应的光子能量分别为2.55 eV、1.89 eV，故波长为λ0的光的光子能量为-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV，故A正确;两种可见光波长满足λa>λb，结合c=λν和E=hν可知，b光的光子能量大于a光的光子能量，则b光的光子能量为2.55 eV，故B正确;根据能量关系有E0>Ea+Eb，即h>h+h，整理得>+，故C正确;γ射线是发生α衰变，β衰变的新核由高能级向低能级跃迁时放出的，γ射线的能量很高，而氢原子能级跃迁是核外电子受激发，因此，辐射出的不可见光中不可能含有γ射线，故D错误。
8.答案　B
解析　由于从状态A到状态B为等压变化，根据盖-吕萨克定律可得=，解得VB=8.0×10-3m3，A错误;状态B的温度高，气体分子运动剧烈，速率大的分子数占总分子数的百分比含量大，B正确;从状态A到状态B过程，气体体积增大，对外界做功W=p(VB-VA)=240 J，C错误;从状态A到状态B过程，由热力学第一定律有ΔU=-W+Q=(-240+480)J=240 J，即内能的增加量为240 J，D错误。
9.答案　(1)p0　(2)V0
解析　(1)若不用抽气筒，当传感器显示温度为7 ℃时，气体体积不变，根据查理定律有=
根据T=t+273 ℃
可得T0=300 K，T1=280 K
解得p1=p0。
(2)将活塞推杆向右缓慢移动，当气筒的体积为V0时，气体温度不变，设文物的体积为V，对气体由玻意耳定律有p0(V0-V)=p0
解得V=V0。
10.答案　(1)　(2)
解析　(1)光束在AC边恰好发生全反射，无光线射出，则临界角C=45°
由sin C=
解得n=。
(2)光束偏转后的光路如图所示，由折射定律有n=
解得θ=30°
由几何关系可得α=180°-45°-(90°-θ)=75°
由正弦定理有=
解得光束从O点入射至第一次射出AC边传播的路程s=(-1)L
光在棱镜中的传播速度v==
光束从O点入射至第一次射出AC边所用时间t=
解得t=。

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