全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊粵教版 試題及答案 綜合練1-3

綜合練一分子動理論的綜合應(yīng)用1．從冰箱中拿出的空瓶，一段時間后瓶塞彈出，其原因是()A．瓶內(nèi)氣體分子數(shù)增加B．瓶內(nèi)所有氣體分子的運動都更劇烈C．瓶塞所受合外力變小D．瓶塞受瓶內(nèi)氣體分子的作用力變大【答案】D【解析】瓶子是密封的，所以瓶內(nèi)氣體分子數(shù)不增加，A錯誤；溫度是分子的平均動能的標(biāo)志，當(dāng)瓶子拿出冰箱一段時間后瓶內(nèi)氣體的溫度升高，瓶內(nèi)氣體分子的平均動能增大，但不是每一個分子的平均動能都增大，即不是瓶內(nèi)所有氣體分子的運動都更劇烈，B錯誤；瓶子外是大氣，大氣壓沒有變化，所以瓶塞所受外力不變，而瓶內(nèi)氣體的溫度升高而體積不變，由理想氣體狀態(tài)方程可知，瓶內(nèi)氣體的壓強將增大，瓶塞合外力變大，瓶塞被彈出，C錯誤；瓶內(nèi)氣體的溫度升高而體積不變，由理想氣體狀態(tài)方程可知，瓶內(nèi)氣體的壓強將增大，所以瓶塞所受氣體分子的平均作用力變大，瓶塞被彈出，D正確．2．用單分子油膜法估測油酸分子(視為球體)的直徑后，若已知阿伏伽德羅常量，則能算出()A．油滴的體積 B．油酸的摩爾體積C．油滴的質(zhì)量 D．油酸的摩爾質(zhì)量【答案】B【解析】用油膜法測出分子直徑后，可算出單個油酸分子的體積，乘以阿伏伽德羅常數(shù)即得油酸的摩爾體積．故選B．3．(2024年河南期中)布朗運動是說明分子熱運動的重要實驗事實，布朗運動是指()A．液體分子的運動B．懸浮在液體中的固體分子的運動C．水分子與花粉顆粒共同的運動D．懸浮在液體中或氣體中的小顆粒的運動【答案】D【解析】布朗運動是指懸浮在液體和氣體中的固體微粒的運動，能在光學(xué)顯微鏡下觀察到的是液體分子和氣體分子運動的間接反映，但不是分子的運動．故選D．4．關(guān)于分子動理論的知識，下列說法正確的是()A．圖甲“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，應(yīng)先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉B．圖乙為水中炭粒運動位置的連線圖，連線表示炭粒做布朗運動的軌跡C．圖丙為分子力與分子間距的關(guān)系，分子間距從r0增大時，分子勢能一直變大D．圖丁為大量氣體分子熱運動的速率分布圖，曲線①對應(yīng)的溫度較高【答案】C【解析】“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，應(yīng)先撒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，否則很難形成單分子油膜，A錯誤；圖乙中的折線是炭粒在不同時刻的位置的連線，并不是炭粒的運動軌跡，也不是分子的運動軌跡，由圖可以看出小炭粒在不停地做無規(guī)則運動，B錯誤；根據(jù)分子力與分子間距的關(guān)系圖，可知分子間距從r0增大時，分子力表現(xiàn)為引力，分子力做負功，則分子勢能增大，C正確；由圖丁可知，②中速率大分子占據(jù)的比例較大，則說明②對應(yīng)的平均動能較大，故②對應(yīng)的溫度較高，D錯誤．5．如圖為一定質(zhì)量的某種氣體在兩個確定的溫度下，其分子速率的分布情況．由圖分析，下列說法錯誤的是()A．兩種溫度下的分子速率都呈“中間多、兩頭少”的分布B．分子速率最大的分子數(shù)占的比例最大C．圖中的T1＜T2D．溫度越高，分子熱運動越劇烈【答案】B【解析】由圖可知兩種溫度下的分子速率都呈“中間多、兩頭少”的規(guī)律分布，A正確，不符合題意；由圖可知，隨著分子速率的增加，分子數(shù)占比先增大后減小，B錯誤，符合題意；由圖可知，T1分子速率大的占比比T2小，因此T1＜T2，C正確，不符合題意；溫度升高，分子速率大的占比增加，從而使分子平均動能增加，分子熱運動也就越劇烈，D正確，不符合題意．6．(多選)(2024年棗莊月考)由于地球引力的作用，大氣被“吸”向地球，因而產(chǎn)生了壓力，大氣壓強與液體產(chǎn)生的壓強類似．測得地球表面大氣壓強為p0，大氣層的厚度為h，空氣的平均摩爾質(zhì)量為M．已知地球大氣層的厚度遠小于地球的半徑R，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，重力加速度大小為g．下列說法正確的是()A．地球表面空氣的總體積約為4πhR2B．空氣分子的平均密度為eq\f(p0,gh)C．空氣分子的總數(shù)為eq\f(2πR2p0NA,Mg)D．空氣分子間的平均距離為eq\r(3,\f(Mgh,p0NA))【答案】ABD【解析】大氣的體積為V＝4πR2h，A正確；根據(jù)題意可得p0＝ρgh，解得ρ＝eq\f(p0,gh)，B正確；設(shè)大氣層中氣體的質(zhì)量為m，地球的表面積為S，由大氣壓強產(chǎn)生的原因可知S＝4πR2，mg＝p0S，N＝eq\f(mNA,M)，解得N＝eq\f(4πR2p0NA,Mg)，C錯誤；氣體分子之間的距離為d＝eq\r(3,\f(V,N))＝eq\r(3,\f(Mgh,p0NA))，D正確．7．如圖所示，把一塊鉛和一塊金的接觸面磨平、磨光后緊緊壓在一起，五年后發(fā)現(xiàn)金中有鉛、鉛中有金．對此現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．屬于擴散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子的大小不同B．屬于擴散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子相互吸引C．屬于擴散現(xiàn)象，原因是金分子和鉛分子的無規(guī)則運動D．屬于布朗運動，小金粒進入鉛塊中，小鉛粒進入金塊中【答案】C【解析】把接觸面磨平，使鉛塊和金塊接觸，由于分子不停地做無規(guī)則的熱運動，金分子和鉛分子進入對方，這是擴散現(xiàn)象，不是布朗運動．A、B、D錯誤，C正確．8．取一滴用水稀釋的碳素墨汁，滴在載玻片上，蓋上蓋玻片，放在高倍顯微鏡下，觀察到小炭粒做無規(guī)則運動．下列說法正確的是()A．小炭粒的運動是擴散現(xiàn)象B．水的溫度為0℃時，小炭粒靜止不動C．小炭粒越小，運動越明顯D．小炭粒與水分子之間的斥力推動著它做無規(guī)則的運動【答案】C【解析】小炭粒是有很多碳分子組成的固體微粒，它的運動是水分子的撞擊引起的，故它的運動是布朗運動，不是擴散現(xiàn)象，A錯誤；水的溫度為0℃時，水分子不會停止熱運動，則小炭粒不會停止運動，B錯誤；炭粒越小，表面積越小，同一時刻撞擊炭粒的水分子越少，沖力越不平衡，炭粒運動越明顯，C正確；小炭粒做無規(guī)則運動的是水分子的撞擊引起的，而不是分子力推動，D錯誤．9．(2023年深圳聯(lián)考)關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是()A．圖甲中，狀態(tài)①的溫度比狀態(tài)②的溫度低B．圖甲中，兩條曲線如果完整，下方的面積不相等C．由圖乙可知，當(dāng)分子間的距離從r2逐漸減小為r1時，分子力做正功D．由圖乙可知，當(dāng)分子間的距離從r2逐漸減小為r0時，分子勢能不斷減小【答案】D【解析】由圖甲知，①中速度大的分子占據(jù)比例較大，說明①對應(yīng)的平均動能較大，故①對應(yīng)的溫度較高，A錯誤；由題圖可知，在兩種不同情況下各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比與分子速率間的關(guān)系圖線與橫軸所圍面積都應(yīng)該等于1，即相等，B錯誤；由圖乙可知，當(dāng)分子間的距離從r2逐漸減小為r1時，分子力先為引力后為斥力，分子力先做正功再做負功，C錯誤；當(dāng)分子間的距離從r2逐漸減小為r0時，分子力為引力，分子力做正功，分子勢能不斷減小，D正確．10．(多選)(2024年浙江聯(lián)考)假想的氣體分子，其速率分布如圖所示，橫坐標(biāo)表示速率，縱坐標(biāo)eq\f(ΔN,Δv)表示單位速率區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的分子數(shù)．a(chǎn)為已知常量，當(dāng)v＞5v0時分子數(shù)為零．則()A．總分子數(shù)N＝8av0B．分子在2v0到3v0區(qū)間出現(xiàn)的概率為eq\f(1,5)C．分子的平均速率5v0D．在0～5v0區(qū)間內(nèi)，分子出現(xiàn)的概率為1【答案】AD【解析】總分子數(shù)N＝eq\f(1,2)av0×2＋2×2av0＋3a×v0＝8av0，A正確；分子在2v0到3v0區(qū)間出現(xiàn)的概率為eq\f(3,8)，B錯誤；根據(jù)分布的曲線的對稱性可知，分子的平均速率2.5v0，C錯誤；當(dāng)v＞5v0時分子數(shù)為零，則在0～5v0區(qū)間內(nèi)，分子出現(xiàn)的概率為1，D正確．11．當(dāng)分子間距離為r0時，分子間的作用力為0．則分子間的距離從0.9r0增大到10r0的過程中()A．0.9r0到r0，分子間作用力為引力B．r0到10r0，分子間作用力減小C．0.9r0到r0，分子勢能減小，且隨間距增加分子勢能減小得越來越慢D．r0到10r0，分子勢能增加，且隨間距增加分子勢能增加得越來越快【答案】C【解析】分子間的距離從0.9r0增大到r0過程，分子力體現(xiàn)為斥力，分子力大小逐漸減小，A錯誤；分子間的距離從r0增大到10r0過程，分子力體現(xiàn)為引力，分子力大小先增大后減小，B錯誤；分子間的距離從0.9r0增大到r0過程，分子力體現(xiàn)為斥力，分子力做正功，分子勢能減小，分子力大小逐漸減小，可知隨間距增加分子勢能減小得越來越慢，C正確；分子間的距離從r0到10r0過程，分子力體現(xiàn)為引力，分子力做負功，分子勢能增大，分子力大小先增大后減小，可知隨間距增加分子勢能增加的速率先快后慢，D錯誤．12．(多選)(2024年茂名期中)若以V1表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水蒸氣的摩爾體積，V2表示水的摩爾體積，M表示水的摩爾質(zhì)量，NA表示阿伏伽德羅常數(shù)，則下列關(guān)系式中正確的是()A．在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一個水蒸氣分子的體積為eq\f(V1,NA)B．一個水分子的體積為eq\f(V2,NA)C．在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一個水蒸氣分子的質(zhì)量為eq\f(M,NA)D．一個水分子的質(zhì)量為eq\f(M,NA)【答案】BCD【解析】由于水蒸氣分子間距遠大于分子直徑，則V0?eq\f(V1,NA)，A錯誤；一個水分子的體積為eq\f(V2,NA)，B正確；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一個水蒸氣分子的質(zhì)量為eq\f(M,NA)，C正確；一個水分子的質(zhì)量為eq\f(M,NA)，D正確．13．(2024年廣州期末)某小組完成“用油膜法測油酸分子的大小”的實驗，請按操作先后順序排列：__________．【答案】CAEDB【解析】“用油膜法測油酸分子的大小”的實驗步驟先后順序：配置油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液的體積(步驟C)→準(zhǔn)備淺水盤(步驟A)→形成油膜(步驟ED)→描繪油膜邊緣測量油膜面積(步驟B)→計算分子直徑．則操作先后順序排列為CAEDB．14．(2024年廣東期中)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，且測得1滴油酸酒精溶液的體積為V0(單位：m3)．現(xiàn)滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，描出的油膜輪廓如圖所示，已知每個格子的面積為S(單位：m2)，根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)從油酸酒精溶液滴入淺盤到油膜穩(wěn)定過程中，油膜的面積大小變化情況是____________．(2)不同實驗小組向水面滴入一滴油酸酒精溶液時得到以下油膜形狀，做該實驗最理想的是________．eq\o(\s\up7(),\s\do5(A))eq\o(\s\up7(),\s\do5(B))eq\o(\s\up7(),\s\do5(C))(3)需要的器材和原料除油酸酒精溶液、淺盤、注射器、痱子粉、坐標(biāo)紙、彩筆等外，還需要一項重要的器材是________．A．玻璃板B．游標(biāo)卡尺C．圓規(guī)(4)若實驗中數(shù)得的油膜格子數(shù)為N，則油酸分子的直徑為________m(用題目的符號表示)．(5)甲、乙、丙三位同學(xué)分別在三個實驗小組做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗，但都發(fā)生了操作錯誤．其中會導(dǎo)致所測的分子直徑d偏小的是________A．甲同學(xué)配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒少了一點，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實際濃度比計算值大一些B．乙在計算注射器演出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器把溶液滴在水面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的細，每滴油酸酒精溶液的體積比原來的小C．丙在計算油膜面積時，把凡是不足一格的油膜都不計，導(dǎo)致計算的面積比實際面積小一些【答案】(1)先變大后變小(2)C(3)A(4)eq\f(V0,5000NS)(5)A【解析】(1)從油酸酒精溶液滴入淺盤到油膜穩(wěn)定過程中，由于酒精的揮發(fā)，油膜的面積大小變化情況是先變大后變?。?2)該實驗最理想的面積為形狀規(guī)則近于圓形．故選C．(3)需要的器材和原料除油酸酒精溶液、淺盤、注射器、痱子粉、坐標(biāo)紙、彩筆等外，還需要一項重要的器材是玻璃板，用來描繪油膜的形狀，計算其面積．故選A．(4)一滴油酸酒精溶液中含純油酸的體積V＝V0×eq\f(1mL,5000mL)＝eq\f(1,5000)V0，實驗中數(shù)得的油膜格子數(shù)為N，則油酸分子的直徑為d＝eq\f(V0,5000NS)．(5)甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時，不小心把酒精倒少了一點，導(dǎo)致油酸濃度比計算值大了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積比實際值小，由d＝eq\f(V,S)可知所測的分子直徑d偏小，A正確；乙同學(xué)在計算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯了一個注射器取溶液滴在水面上，這個拿錯的注射器的針管比原來的細，一滴油酸酒精溶液的實際體積變小，一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積變小，對應(yīng)的油膜面積S變小，但體積V還是按原來的細的算的，由d＝eq\f(V,S)可知所測的分子直徑d偏大，B錯誤；丙同學(xué)在計算油膜面積時，把凡是不足一格的油膜都不計，導(dǎo)致計算的面積比實際面積小一些，由d＝eq\f(V,S)可知所測的分子直徑d偏大，C錯誤．15．(2024年深圳測試)沙塵暴天氣時，空氣中的懸浮微粒的濃度達到5.8×10－6kg/m3，懸浮微粒的密度為2.0×103kg/m3，其中懸浮微粒的直徑小于10－7m的稱為“可吸入顆粒物”，對人體的危害最大．設(shè)懸浮微粒中總體積的eq\f(1,50)為可吸入顆粒物，并認為所有可吸入顆粒物的平均直徑為5.0×10－8m．求1.0cm3的空氣中所含可吸入顆粒物的數(shù)量．(計算時可把可吸入顆粒物視為球體，計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)【答案】解：沙塵暴天氣時，1m3的空氣中所含懸浮微粒的總體積為V＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(5.8×10－6×1,2.0×103)m3＝2.9×10－9m3，那么1m3的空氣中所含可吸入顆粒物的體積為V′＝eq\f(V,50)＝5.8×10－11m3，又因為每一個可吸入顆粒物的體積為V0＝eq\f(1,6)πd3≈6.54×10－23m3，所以1m3空氣中所含的可吸入顆粒物的數(shù)量為n＝eq\f(V′,V0)≈8.9×1011個，故1.0cm3的空氣中所含可吸入顆粒物的數(shù)量為n′＝n×1.0×10－6≈9×105個．綜合練二波粒二象性1．下列物理常量的單位正確的是()A．引力常量：N·kg2/s2 B．阿伏伽德羅常數(shù)：mol－1C．靜電力常量：N·C2/m2 D．普朗克常量：J/s【答案】B【解析】根據(jù)F＝Geq\f(Mm,r2)可知，引力常量單位是N·m2/kg2，A錯誤；阿伏伽德羅常數(shù)是1mol物質(zhì)中含有分子的個數(shù)，則單位是mol－1，B正確；根據(jù)F＝keq\f(Qq,r2)可知，靜電力常量單位是N·m2/C2，C錯誤；根據(jù)E＝hν可知普朗克常量單位是J·s，D錯誤．2．電子束衍射實驗是近代榮獲諾貝爾獎的重大物理實驗之一．如圖所示是電子束衍射實驗裝置的簡化圖，這個實驗證實了()A．光具有粒子性 B．光具有波動性C．電子具有粒子性 D．電子具有波動性【答案】D【解析】電子衍射實驗證實了電子具有波動性，D正確，A、B、C錯誤．3．科研人員利用“冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)”拍攝到病毒的3D清晰影像，冷凍電鏡是利用高速電子具有波動性原理，其分辨率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上．下列說法正確的是()A．電子的實物波是電磁波B．電子的德布羅意波長與其動量成正比C．冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則分辨率越低D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，理論上也能拍攝到病毒的3D清晰影像【答案】D【解析】電子的實物波是德布羅意波，不是電磁波，故A錯誤；根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知，電子的德布羅意波長與其動量成反比，故B錯誤；冷凍電鏡的分辨率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，電子速度越大，動量越大，德布羅意波長越小，從而使冷凍電鏡的分辨率越高，故C錯誤；實物粒子的德布羅意波長與動能的關(guān)系為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))，因為質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大，所以在動能相同的情況下，質(zhì)子的德布羅意波長比電子的德布羅意波長更小，分辨率更高，若用相同動能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到病毒的3D清晰影像，故D正確．4．(2024年江蘇卷)在原子躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，是哪一種()A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ4【答案】C【解析】根據(jù)光電方程可知當(dāng)只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，該光子對應(yīng)的能量最大，根據(jù)圖中能級圖可知躍遷時對應(yīng)波長為λ3的光子能量最大．故選C．5．愛因斯坦光電效應(yīng)方程給出了光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系．但是很難直接測量光電子的動能，容易測量的是遏止電壓Uc．已知某次實驗中測得某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，已知電子的電荷量為e＝1.6×10－19C，則()A．圖甲中A為光電管的陰極B．本實驗電源的左端為正極C．當(dāng)入射光的頻率為1015Hz時，光電子的最大初動能為3.2×10－19JD．根據(jù)圖像乙可求出二極管內(nèi)金屬的逸出功為3.2×10－20J【答案】C【解析】產(chǎn)生光電效應(yīng)的一側(cè)是陰極，A錯誤；為使電子減速，A端為負極，則電源左側(cè)為負極，B錯誤；當(dāng)入射光的頻率為1015Hz時，遏止電壓為2.0V，由eUc＝eq\f(1,2)mv2可求得最大初動能3.2×10－19J，C正確；根據(jù)圖像可知二極管內(nèi)金屬的截止頻率為5×1014Hz，其逸出功W＝hν≈3.32×10－19J，D錯誤．6．(2024年北京模擬)在經(jīng)典核式結(jié)構(gòu)模型中，氫原子的電子圍繞原子核做圓周運動．經(jīng)典的電磁理論表明電子做加速運動會發(fā)射電磁波，同時電子的軌道半徑逐漸減小(假設(shè)電子的每一圈運動軌道可近似視為圓周)，電磁波的發(fā)射功率可表示為(拉莫爾公式)：P＝eq\f(2ke2a2,3c3)，其中a為電子的加速度，c為真空光速，k為靜電力常量，e為電子電荷量．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，在電子落到原子核上之前，下列說法正確是()A．電磁波發(fā)射功率越來越小B．電子的動能變化量大于電勢能的減少量C．電子發(fā)射的電磁波的波長越來越短D．電子的物質(zhì)波的波長越來越長【答案】C【解析】根據(jù)牛頓第二定律keq\f(e2,r2)＝ma，可知電子落到原子核上之前，電子軌道半徑減小，則加速度增大，根據(jù)P＝eq\f(2ke2a2,3c3)可知電磁波發(fā)射功率越來越大，故A錯誤；根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)結(jié)合動能表達式Ek＝eq\f(1,2)mv2可得Ek＝eq\f(ke2,2r)，電子落到原子核上之前，電子軌道半徑減小，動能增大，電勢能減小，由于輻射能量出去，電子總能量減小，則電子的動能變化量小于電勢能的減少量，B錯誤；電磁波發(fā)射功率越來越大，則電磁波的頻率越大，波長越短，C正確；電子的動能增大，則動量增大，根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知電子的物質(zhì)波的波長越來越短，D錯誤．7．用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.6eV的光照射到光電管上時，電流表G有讀數(shù)．移動變阻器的觸點c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時，電流表讀數(shù)為0，則以下說法正確的是()A．光電子的初動能可能為0.8eVB．光電管陰極的逸出功為0.9eVC．開關(guān)S斷開后，電流表G示數(shù)為0D．改用能量為2eV的光子照射，電流表G有電流，但電流較小【答案】A【解析】當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時，電流表的示數(shù)為0，可知遏止電壓為0.9V，根據(jù)eUc＝Ekm，則光電子的最大初動能為0.9eV，則光電子的初動能可能為0.8eV，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，則逸出功為W0＝hν－Ekm＝(3.6－0.9)eV＝2.7eV，B錯誤；光電管接的是反向電壓，當(dāng)開關(guān)斷開后，光電管兩端的電壓為0，逸出的光電子能夠到達另一端，則仍然有電流流過電流表G，C錯誤；改用能量為2eV的光子照射，因光電子能量小于逸出功，則不會發(fā)生光電子效應(yīng)，D錯誤．8．光刻機是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的光將精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片，已知光的波長越短，成像的精度越高．如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系，這三種光中成像精度最高的是()A．a(chǎn)光 B．b光C．c光 D．三種一樣【答案】B【解析】由題圖可知三種光中，b光的遏止電壓最大，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有eUc＝Ek＝hν－W0，所以b光的頻率最大，波長最短，成像精度最高．故選B．9．(2024年陜西檢測)如圖所示，某種材料制成太陽能電池的主體部分由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合而成．當(dāng)太陽光照射到該材料上時，材料吸收光子發(fā)生光電效應(yīng)，自由電子向N型一側(cè)移動，從而在兩端形成電勢差．已知該材料至少需要吸收波長為λ的綠光才能發(fā)生光電效應(yīng)，普朗克常量為h，光速為c，則下列說法正確的是()A．通過負載的電流方向從上至下B．該材料的逸出功為eq\f(hc,λ)C．用光強更強的紅光照射該材料，只要照射時間足夠長，也能產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用光強相同的紫光和藍光照射該材料，藍光照射時，通過負載的電流較小【答案】B【解析】自由電子向N型一側(cè)移動，N型半導(dǎo)體聚集負電荷，電勢更低，則通過負載的電流方向從下至上，A錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)時極限波長與逸出功需滿足W0＝heq\f(c,λ)，B正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生與入射光的頻率有關(guān)，與光照時間和光照強度無關(guān)，紅光的頻率比綠光小，故不能發(fā)生光電效應(yīng)，C錯誤；用光強相同的紫光和藍光照射該材料，因為藍光頻率較小，光子能量較小，故單位時間內(nèi)到達金屬板的光子數(shù)目較多，產(chǎn)生的光電子較多，通過負載的電流較大，D錯誤．10．如圖甲中所示給出了氫原子光譜中四種可見光譜線對應(yīng)的波長，氫原子能級圖如圖乙所示．由普朗克常量可計算出這四種可見光的光子能量由大到小排列依次為3.03eV、2.86eV、2.55eV和1.89eV，則下列說法中正確的是()A．Hα譜線對應(yīng)光子的能量是最大的B．Hδ譜線對應(yīng)光子的能量是最大的C．Hδ光是由處于n＝5的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級躍遷的過程中產(chǎn)生的D．若四種光均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則Hα光獲取的光電子的最大初動能較大【答案】B【解析】由λ＝eq\f(c,ν)、E＝hν，可知，Hα譜線的波長最長，頻率最小，能量最小，故Hδ譜線對應(yīng)光子的能量是最大的，A錯誤，B正確；Hδ譜線的波長最短，頻率最大，能量為3.03eV，不是從n＝5的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級躍遷的過程中產(chǎn)生的，C錯誤；由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，入射光的波長越長，飛出的光電子的最大初動能越小，D錯誤．11．如圖所示，分別用1、2兩種材料作為K極進行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1＜ν2，若保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化的關(guān)系圖像正確的是()eq\o(\s\up7(),\s\do5(A))eq\o(\s\up7(),\s\do5(B))eq\o(\s\up7(),\s\do5(C))eq\o(\s\up7(),\s\do5(D))【答案】A【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程，有Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，光電管兩端電壓對光電子做負功，有－eU＝Ekm－Ek，聯(lián)立可得Ekm＝－eU＋hν－h(huán)ν0，易知圖像的斜率為－e，截距為hν－h(huán)ν0，依題意，入射光相同，且ν1＜ν2，可得hν－h(huán)ν1＞hν－h(huán)ν2，即實驗所得兩種材料的圖線斜率小于零，相互平行，且材料1對應(yīng)的圖線的縱軸截距較大．故選A．12．(多選)著名物理學(xué)家湯姆孫曾在實驗中讓電子束通過電場加速后，通過多晶薄膜得到了如圖所示的衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為m＝9.1×10－31kg，加速后電子速度v＝5.0×105m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則()A．該圖樣說明了電子具有粒子性B．該實驗中電子的德布羅意波長約為1.5nmC．加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長越大D．使用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，分辨本領(lǐng)越強【答案】BD【解析】題圖為電子束通過多晶薄膜的衍射圖樣，因為衍射是波所特有的現(xiàn)象，說明了電子具有波動性，A錯誤；由德布羅意波長公式可得λ＝eq\f(h,p)，而動量p＝mv，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,mv)＝1.5nm，該實驗中電子的德布羅意波長約為0.15nm，B正確；由德布羅意波長公式可得λ＝eq\f(h,p)，而動量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，加速電壓越大，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象就越不明顯，分辨本領(lǐng)越強，C錯誤，D正確．13．(2024年湖南卷)量子技術(shù)是當(dāng)前物理學(xué)應(yīng)用研究的熱點，下列關(guān)于量子論的說法正確的是()A．普朗克認為黑體輻射的能量是連續(xù)的B．光電效應(yīng)實驗中，紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出，若改用紫光照射也可以讓電子從該金屬表面逸出C．康普頓研究石墨對X射線散射時，發(fā)現(xiàn)散射后僅有波長小于原波長的射線成分D．德布羅意認為質(zhì)子具有波動性，而電子不具有波動性【答案】B【解析】普朗克認為黑體輻射的能量是一份一份的，是量子化的，A錯誤；產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是光的頻率大于金屬的極限頻率，紫光的頻率大于紅光，若紅光能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，可知紫光也能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，B正確；石墨對X射線的散射過程遵循動量守恒，光子和電子碰撞后，電子獲得一定的動量，光子動量變小，根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知波長變長，C錯誤；德布羅意認為物質(zhì)都具有波動性，包括質(zhì)子和電子，D錯誤．14．(2024年海南卷)利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，單刀雙擲開關(guān)S接1端，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0，此時電壓表的示數(shù)為U1．已知電子電荷量為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是()A．其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大B．改用比ν1更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時電壓表示數(shù)仍為U1C．其他條件不變，使開關(guān)S接2端，電流表示數(shù)仍為零D．光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－eq\f(eU1,h)【答案】D【解析】當(dāng)開關(guān)S接1時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU1＝hν1－W0，故其他條件不變時，增大光強，電壓表的示數(shù)不變，A錯誤；若改用比ν1更大頻率的光照射時，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，而金屬的逸出功不變，故遏止電壓變大，即此時電壓表示數(shù)大于U1，B錯誤；其他條件不變時，使開關(guān)S接2，此時hν1＞W(wǎng)0，可發(fā)生光電效應(yīng)，故電流表示數(shù)不為零，C錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eU1＝hν1－W0，其中W0＝hνc，聯(lián)立解得，光電管陰極材料的截止頻率為νc＝ν1－eq\f(eU1,h)，D正確．15．(2024年江西卷)近年來，江西省科學(xué)家發(fā)明的硅襯底氮化鎵基系列發(fā)光二極管，開創(chuàng)了國際上第三條LED技術(shù)路線．某氮化鎵基LED材料的簡化能級如圖所示，若能級差為2.20eV(約3.52×10－19J)，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則發(fā)光頻率約為()A．6.38×1014Hz B．5.67×1014HzC．5.31×1014Hz D．4.67×1014Hz【答案】C【解析】根據(jù)題意可知，輻射出的光子能量ε＝3.52×10－19J，由光子的能量ε＝hν得ν＝eq\f(ε,h)＝5.31×1014Hz，故選C．綜合練三原子核和核能1．(2024年福建卷)eq\o\al(63,28)Ni→eq\o\al(63,29)Cu＋X，則其中的X表示()A．eq\o\al(4,2)He B．eq\o\al(0,－1)e C．eq\o\al(0,1)e D．eq\o\al(1,0)n【答案】B【解析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)－1，則X為eq\o\al(0,－1)e．故選B．2．我國科學(xué)家在1965年9月首先用人工方法合成了牛胰島素．為了證明人工合成的牛胰島素與天然的是否為同一物質(zhì)，在人工合成牛胰島素過程中摻了放射性14C，然后將人工合成的牛胰島素與天然的混合得到了放射性14C分布均勻的結(jié)晶物，從而證明了兩者都是同一物質(zhì)，為我國在國際上首先合成具有生物活性牛胰島素提供了有力證據(jù)．在人工合成過程中摻入放射性14C的用途是()A．催化劑 B．媒介質(zhì)C．組成元素 D．示蹤原子【答案】D【解析】用放射性同位素代替非放射性同位素來制成各種化合物，再用儀器探測“放射性標(biāo)記”，即用放射性同位素作為示蹤原子．故選D．3．(2024年青海模擬)宇宙中一些熾熱的恒星通過熱核反應(yīng)正源源不斷地向外輻射能量，其中一種熱核反應(yīng)為2eq\o\al(2,1)H→X＋eq\o\al(1,0)n，若eq\o\al(2,1)H、X的比結(jié)合能分別為E1、E2，光在真空中傳播的速度為c，下列說法正確的是()A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．核反應(yīng)中的X為eq\o\al(4,2)HeC．X的中子數(shù)為1 D．核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為eq\f(4(E2－E1),c2)【答案】C【解析】由題意可知該核反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A錯誤；根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，可知X為eq\o\al(3,2)He，B錯誤；X的中子數(shù)為3－2＝1，C正確；核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(3E2－4E1,c2)，D錯誤．4．下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中正確的是()A．中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大B．比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C．重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D．核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能【答案】A【解析】中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的核子數(shù)又比輕核的多，所以結(jié)合能比輕核的也大，A正確；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核反而小，B、C錯誤；將原子核拆散成核子與核子結(jié)合成原子核兩個過程質(zhì)量的變化相等，將原子核拆散成核子所吸收的能量與核子結(jié)合成原子核所放出的能量叫結(jié)合能，D錯誤．5．云室是利用微觀帶電粒子能使氣體電離的性質(zhì)而顯示其徑跡的裝置，如圖為α射線、β射線、γ射線和X射線射入云室后的徑跡圖像，其中細且彎曲的是哪一種射線的徑跡()A．α射線 B．β射線 C．γ射線 D．X射線【答案】B【解析】α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行時不易改變方向，A錯誤；β粒子電離能力弱，形成的離子少，速度快，單位長度所遺留下的粒子數(shù)相應(yīng)要少，所以軌跡比較細，但因質(zhì)量小，很容易在碰撞中改變速度方向，則細且彎曲的是β粒子，B正確；γ射線、X射線的電離本領(lǐng)很小，在云室中一般看不到它的徑跡，C、D錯誤．6．在醫(yī)學(xué)上，放射性同位素電池已用于心臟起搏器和人工心臟．它們的能源要求精細可靠，以便能放入患者胸腔內(nèi)長期使用．目前植入人體內(nèi)的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150毫克钚eq\o\al(238,)94Pu，它可以連續(xù)使用10年以上．已知钚238的半衰期為88年，钚238衰變時會放出α射線和γ光子，生成新核X，若钚238、α粒子、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c，下列說法正確的是()A．該核反應(yīng)中的釋放的能量為(m1－m2－m3)c2B．钚238以不同化合物形態(tài)存在時，其半衰期可能變?yōu)?0年C．經(jīng)過一個半衰期生成的新核X質(zhì)量為75毫克D．新核X的中子數(shù)為150【答案】A【解析】該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝m1－m2－m3，所以釋放的能量為ΔE＝Δm·c2＝(m1－m2－m3)c2，A正確；放射性元素的半衰期與其化學(xué)性質(zhì)無關(guān)，B錯誤；經(jīng)過一個半衰期有一半數(shù)量的eq\o\al(238,94)Pu發(fā)生衰變，剩余eq\o\al(238,94)Pu原子核的總質(zhì)量是原來的一半，即為75毫克，新核由于質(zhì)量數(shù)小于eq\o\al(238,94)Pu，所以新核的總質(zhì)量小于75毫克，C錯誤；由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知新核X的質(zhì)量數(shù)為234，電荷數(shù)為92，則中子數(shù)為234－92＝142，D錯誤．7．鉍在現(xiàn)代消防、電氣、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的用途．一個鉍210核(eq\o\al(210,83)Bi)放出一個β粒子后衰變成一個釙核(eq\o\al(210,84)Po)，并伴隨產(chǎn)生了γ射線．已知t＝0時刻有m克鉍210核，t1時刻測得剩余eq\f(2,3)m克沒有衰變，t2時刻測得剩余eq\f(1,6)m克沒有衰變，則鉍210核的半衰期為()A．eq\f(3t1,2) B．eq\f(3t2,5)C．t2－t1 D．eq\f(t2－t1,2)【答案】D【解析】由半衰期定義可知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t1－t0,τ))m＝eq\f(2,3)m，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t2－t0,τ))m＝eq\f(1,6)m，兩式相除可得2－eq\f(t1－t2,τ)＝4，解得半衰期τ＝eq\f(t2－t1,2)，D正確．8．(2024年武漢檢測)研究表明，某些元素的原子核有可能從靠它很近的核外電子中“俘獲”一個電子而形成一個新原子，人們把這種現(xiàn)象叫作“K俘獲”．例如：一個鈹原子核(eq\o\al(7,4)Be)會從K層電子軌道上俘獲一個電子后生成一個處于激發(fā)態(tài)的鋰核，和一個具有能量且不帶電的質(zhì)量數(shù)為零的中微子ν．處于激發(fā)態(tài)的鋰核(eq\o\al(7,3)Li)又自發(fā)地放出γ光子而回到基態(tài)．下列說法正確的是()A．該反應(yīng)屬于β衰變B．該反應(yīng)前后沒有質(zhì)量虧損C．鈹原子核內(nèi)有4個中子，3個質(zhì)子D．該反應(yīng)的本質(zhì)是一個質(zhì)子俘獲一個電子后生成一個中子【答案】D【解析】該反應(yīng)的本質(zhì)是一個質(zhì)子俘獲一個電子后生成一個中子；不是放出一個電子，所以不屬于β衰變，A錯誤，D正確；該反應(yīng)釋放能量，反應(yīng)前后有質(zhì)量虧損，B錯誤；鈹原子核(eq\o\al(7,4)Be)內(nèi)有3個中子，4個質(zhì)子，C錯誤．9．(2023年成都期末)現(xiàn)代戰(zhàn)爭給世界人民帶來巨大的災(zāi)難，某些國家使用的新型武器貧鈾彈在爆炸中有很多eq\o\al(238,)92U殘留，其半衰期極為漫長且清理困難，所以對環(huán)境的污染嚴(yán)重而持久．設(shè)eq\o\al(238,)92U發(fā)生α衰變形成新核X，同時放出γ射線．以下說法正確的是()A．該衰變過程的方程可寫為eq\o\al(238,)92U＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(242,)94XB．eq\o\al(238,)92U的結(jié)合能和新核X的結(jié)合能之差即為α粒子的結(jié)合能C．衰變反應(yīng)中的γ射線為高頻電磁波，具有極強的穿透性D．質(zhì)量為m的eq\o\al(238,)