第5章 原子核(考案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理选择性必修第三册同步学习指导(人教版2019)

▲ ２５３ ▲ ▲ ２５４ ▲ 考 案 （五） 第五章　 原子核 　 　 本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分１００分，时间 ９０分钟。 第Ⅰ卷（选择题　 共４０分） 一、选择题（共１２小题，其中第１ ～ ８小题只有一个选项符合题目要求，每小题 ３分，第９ ～ １２小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得４分，选不全的得 ２分，有选错或不答的得０分） １．据新闻报道，位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源（ＣＳＮＳ） 打靶成功，获得中子束流。对于有关中子的研究，下面说法正确的是（Ｃ ） Ａ．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 Ｂ．一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应 Ｃ．中子和其他微观粒子，都具有波粒二象性 Ｄ．核反应方程２１０８４ →Ｐｏ ｙ８２Ｘ ＋ ４２Ｈｅ中的ｙ ＝ ２０６，Ｘ的中子个数为１２８ ２．人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量与原子 序数有如图所示的关系。下列关于原子结构和核反 应的说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．由图可知，原子核Ｄ和Ｅ聚变成原子核Ｆ时会有 质量亏损，要吸收能量 Ｂ．由图可知，原子核Ａ裂变成原子核Ｂ和Ｃ时会有质量亏损，要放出核能 Ｃ．已知原子核Ａ裂变成原子核Ｂ和Ｃ时放出的γ射线能使某金属板逸出 光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大 Ｄ．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了增强核反应速度 ３． １９３３年至１９３４年间，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反 应方程为２７１３ Ａｌ ＋ ４２ →Ｈｅ ３０１５Ｐ ＋ １０ｎ，反应生成物３０１５ Ｐ像天然放射性元素一样衰 变，放出正电子ｅ，且伴随产生中微子ＡＺν，核反应方程为３０１５ →Ｐ ３０１４ Ｓｉ ＋ ０１ｅ ＋ ＡＺν，则下列说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．当温度、压强等条件变化时，放射性元素３０１５Ｐ的半衰期随之变化 Ｂ．中微子的质量数Ａ ＝ ０，电荷数Ｚ ＝ ０ Ｃ．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的 Ｄ．约里奥·居里夫妇通过α粒子轰击铝箔的实验发现了中子 ４．“氦－ ３”是一种已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核燃料，可发生的 核反应方程３２Ｈｅ ＋ ３２ →Ｈｅ ２１１Ｈ ＋ ４２Ｈｅ，式中质子、α粒子的质量分别为ｍ１、 ｍ２，则下列说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．此核反应为α衰变反应 Ｂ． ３２Ｈｅ的比结合能比４２Ｈｅ的比结合能小 Ｃ． ３２Ｈｅ核的质量为２ｍ１ ＋ｍ２２ Ｄ．当３２Ｈｅ燃料体积大于临界体积时，该核反应可持续进行 ５．体温枪的工作原理是：利用光电效应将光信号转换为电信号，从而显示出物 体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为１０ μｍ的红外线，如图甲中， 用该红外光线照射光电管的阴极Ｋ时，电路中有光电流产生，光电流随电压 变化的图像如图乙所示，另一种金属铷的遏止电压Ｕｃ与入射光频率ν之间 的关系如图丙所示，已知光在真空中传播的速度为３ × １０８ ｍ ／ ｓ。则（Ａ ） Ａ．波长为１０ μｍ的红外线的频率为３ × １０１３ Ｈｚ Ｂ．将阴极Ｋ换成金属铷，体温枪仍然能正常使用 Ｃ．由图乙可知，该光电管的遏止电压为４ × １０ －２ Ｖ Ｄ．当人体温度升高时，辐射红外线的强度将增大，饱和光电流减小 ６．（２０２４·山东淄博二模）某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其 中的两个核反应方程为１１Ｈ ＋ １２６ →Ｃ Ｘ ＋ Ｑ１，１１Ｈ ＋ １５７ →Ｎ １２６ Ｃ ＋ ４２Ｈｅ ＋ Ｑ２，方 程式中Ｑ１、Ｑ２表示释放的能量，相关的原子核质量见下表。以下推断正确 的是 （Ａ ） 原子核 １１Ｈ ４２Ｈｅ １２６Ｃ １３７Ｎ １５７Ｎ 质量／ ｕ １． ００７ ８ ４． ００２ ６ １２． ０００ ０ １３． ００５ ７ １５． ０００ １ Ａ． Ｘ是１３７Ｎ，Ｑ２ ＞ Ｑ１ Ｂ． Ｘ是１５７Ｎ，Ｑ２ ＞ Ｑ１ Ｃ． Ｘ是１３７Ｎ，Ｑ２ ＜ Ｑ１ Ｄ． Ｘ是１５７Ｎ，Ｑ２ ＜ Ｑ１ ７．我国第一代核潜艇总设计师黄旭华院士于２０１９年９月２９日获颁“共和国 勋章”，核动力潜艇上核反应堆中可能的一个核反应方程２３５９２ Ｕ ＋ １０ →ｎ １４４ ５６Ｂａ ＋ ８９ ３６Ｋｒ ＋ ｘ １ ０ｎ ＋ ΔＥ（其中ΔＥ为释放出的核能）。下列说法正确的是 （Ｄ ） Ａ．该核反应属于原子核的衰变 Ｂ．核反应方程式中ｘ ＝ ２ Ｃ． ２３５９２Ｕ的比结合能ΔＥ２３５ Ｄ． ２３５９２Ｕ核的比结合能小于１４４５６Ｂａ核的比结合能 ８．（２０２４·云南曲靖二模）２０２３年６月７日，世界首台第四代核电技术钍基熔 盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍２３２９０ Ｔｈ作为燃 料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不 易裂变的２３２９０Ｔｈ转化为易发生裂变的２３３９２Ｕ并裂变的过程示意图。下列说法正 确的是 （Ｂ ） Ａ．中子轰击２３２９０Ｔｈ生成２３３９０Ｔｈ的核反应是核聚变 Ｂ． ２３３９０Ｔｈ释放的电子是由原子核内部核反应产生的 Ｃ． ２３３９１Ｐａ的比结合能大于２３３９２Ｕ的比结合能 Ｄ．可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染 ９．下列四幅图分别对应着四种说法，其中正确的是 （Ａ ） Ａ．处于ｎ ＝ ３能级的氢原子吸收的能量只要大于１． ５１ ｅＶ就能发生电离 Ｂ．根据α、β、γ射线的特点知，１是α射线，２是β射线，３是γ射线 Ｃ．天然放射性元素的半衰期与原子核内部的结构以及其化学状态都有关 Ｄ．重核的裂变反应方程可以有２３５９２ →Ｕ １４４５６Ｂａ ＋ ８９３６Ｋｒ ＋ ２１０ｎ １０．（２０２３·绥化市第九中学高二阶段练习）如图是原子核的平均结合能（也 称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平 均结合能，如１６８Ｏ的核子平均结合能约为８ ＭｅＶ，４２Ｈｅ的核子平均结合能约 为７ ＭｅＶ，根据该图像判断，下列说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能增大 Ｂ． ５６２６Ｆｅ核最稳定 Ｃ．由图像可知，两个２１Ｈ核结合成４２Ｈｅ核会释放出能量 Ｄ．把１６８Ｏ分成８个质子和８个中子比把１６８ Ｏ分成４个４２Ｈｅ要多提供约１１２ ＭｅＶ的能量 １１．如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为用光ａ、ｂ、ｃ三次照射 同一种金属得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线；丙图为氢原 子的能级图；图表给出了几种金属的逸出功和极限频率。以下说法正确的 是 （Ｂ ）                                                                                                                                           ▲ ２５５ ▲ ▲ ２５６ ▲ 几种金属的逸出功和极限频率 金属 Ｗ０ ／ ｅＶ νｃ ／（１０１４ Ｈｚ） 钠 ２． ２９ ５． ５３ 钾 ２． ２５ ５． ４４ 铷 ２． １３ ５． １５ Ａ．若ｂ为绿光，ｃ可能是紫光 Ｂ．若ａ为绿光，ｃ可能是紫光 Ｃ．若ｂ的光子能量为２． ８１ ｅＶ，用它照射由金属铷构成的阴极，产生的大量 具有最大初动能的光电子去轰击大量处于ｎ ＝ ３能级激发态的氢原子， 可以产生６种不同频率的光 Ｄ．若ｂ的光子能量为２． ８１ ｅＶ，用它直接照射大量处于ｎ ＝ ２能级激发态的 氢原子，可以产生６种不同频率的光 １２．（２０２４·江西高三阶段练习）如图所示，一个单色点光源功率为Ｐ，发射波 长为λ的光。在离点光源距离为Ｒ处放置一小锌板，锌板正对点光源的面 积为Ｓ，锌板表面有电子逸出。已知电子质量为ｍ、电荷量为ｅ，光速为ｃ， 普朗克常量为ｈ，锌的逸出功Ｗ，则下列说法正确的是 （Ｂ ） Ａ．光子的能量为ｈ λ Ｂ．光子的动量为ｈ λ Ｃ．锌板每秒钟接收到的光子数为ＰＳλ ４πＲ２ｈｃ Ｄ．锌板逸出电子的最大动能Ｅｋ ＝ ｈｃλ ＋Ｗ 第Ⅱ卷（非选择题　 共６０分） 二、填空题（本题共２小题，共１４分。把答案直接填在横线上） １３．（４分）用波长为λ的单色光射向阴极，产生了光电流，已知普朗克常量为 ｈ，电子电荷量为ｅ，真空中的光速为ｃ。测出光电流Ｉ随电压Ｕ的变化图像 如图甲所示，则照射在金属表面上的这束光的最小功率Ｐ ＝ 　 　 　 　 ；该 光电管的阴极Ｋ是用极限频率为ν的金属铯制成，在光电管阳极Ａ和阴 极Ｋ之间加正向电压Ｕ。则光电子到达阳极的最大动能是　 　 　 　 。 １４．（１０分）太阳能是一种清洁能源，太阳能电池可以将太阳能转变为电能并 加以利用。我国在这一方面位居世界前列。 （１）太阳能是依据太阳的　 　 　 　 活动导致的。 Ａ．核裂变 Ｂ．核聚变 Ｃ．化学变化 （２）辐射频率是指单位时间内的辐射的总能量。按照国际单位制，辐射频 率的国际单位可以表示为 （Ａ ） Ａ． ｋｇ·ｍ２ ／ ｓ３ Ｂ． ｋｇ·ｍ２ ／ ｓ２ Ｃ． ｋｇ·ｍ ／ ｓ２ Ｄ． ｋｇ·ｍ ／ ｓ （３）小何利用如图（ａ）所示电路研究太阳能电池的伏安特性。连接电路 后，闭合开关Ｓ，在光照条件和温度不变的情况下，改变电阻箱Ｒｘ的阻值， 记录电压表示数Ｕ和电流表示数Ｉ，并多次重复该过程。将实验数据描在 Ｕ － Ｉ图中，得到图（ｂ）。 ①根据图中的数据点画出Ｕ － Ｉ图像。 ②由图线可知，当Ｕ ＝ １４． ０ Ｖ时，该太阳能电池的输出功率为　 　 　 　 。 （结果保留３位有效数字） ③定值电阻Ｒ０为１０． ０ Ω，当电阻箱Ｒｘ的阻值为９０． ０ Ω时，电阻箱Ｒｘ两 端的电压为　 　 　 　 （结果保留３位有效数字） 三、论述、计算题（本题共４小题，共４６分。解答应写出必要的文字说明、方程 式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须 明确写出数值和单位） １５．（１０分）（２０２３·吉林白山高二期末）１９３２年查德威克用α粒子去轰击铍 核（９４Ｂｅ）发现了中子（并产生一个碳核），已知这一核反应每发生一次释放 的核能为ΔＥ，真空中的光速为ｃ。 （１）写出核反应方程并计算出反应中的质量亏损Δｍ； （２）若α粒子以速度ｖ０轰击静止的铍核（９４Ｂｅ），反应生成的碳核和中子同 方向运动，且动量之比为１５，求生成的碳核的速度大小ｖ。 １６．（１０分）α粒子以初速度ｖ０ 轰击静止的氮１４原子核，打出一种新的粒子， 同时产生氧１７原子核，新的粒子速度为３ｖ０，且方向与α粒子初速度相同， 反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能。已知中子质量为ｍ，质子 质量和中子质量相等，质量数为Ａ的原子核质量为ｍ的Ａ倍，光速为ｃ。 （１）写出该反应的核反应方程式； （２）计算此反应过程中的质量亏损。 １７．（１２分）在反应堆中，通常用石墨做慢化剂使快中子减速。中子由两个氘 核以相等动能Ｅｋ ＝ ０． ５ ＭｅＶ相向运动并发生弹性正碰产生，氘核碰撞产生 一个中子和一个氦核，已知氘核质量ｍＤ ＝２．０１３ ６ ｕ，氦核质量ｍＨｅ ＝３．０１５ ０ ｕ， 中子质量ｍｎ ＝１．００８ ７ ｕ，１ ｕ相当于９３１． ５ ＭｅＶ的能量，碳核的质量是中子 的１２倍，中子和碳核每次碰撞也是弹性正碰，设每次碰撞前的碳核都是静 止的，中子动能为Ｅ０，发生核反应时向外辐射的能量不计。 （１）写出核反应方程。 （２）求中子与碳核碰撞前的动能Ｅ０（ｍｎｍＨｅ≈１３）。 １８．（１４分）某一静止的放射性原子核ＡＺＸ发生α衰变，若该衰变过程释放的核 能都转为α粒子和新核Ｙ的动能，且衰变过程中的质量亏损为Δｍ。已知 光在真空中的传播速度为ｃ，涉及动量问题时，亏损的质量可不计。 （１）写出该α衰变的核反应方程； （２）若放射性原子核ＡＺＸ的半衰期为４天，求经过８天４ ｇ ＡＺＸ剩下的质量； （３）求α粒子衰变后的动能                                                                                                                                           。 ▲ ２６５ ▲ ▲ ２６６ ▲ （３）由于该过程中等压变化，其体积变化为ΔＶ ＝Ｖ２ －Ｖ１ ＝（ｌ２ － ｌ１）Ｓ该过程外界对系统做功为Ｗ ＝ － ｐ１·ΔＶ设吸收热量为Ｑ，由热力学第一定律有ΔＵ ＝Ｗ ＋ Ｑ解得Ｑ ＝ ΔＵ ＋（ｐ０ ＋ ρｇｈ）（ｌ２ － ｌ１）Ｓ。 １８．（１）７６ ｐ０ 　 （２） ６ ７ 　 吸热　 原因见解析 解析：（１）由题意知，气体体积不变，由查理定律得ｐ０Ｔ０ ＝ ｐ１ Ｔ１ 。 所以此时气体的压强ｐ１ ＝ Ｔ１Ｔ０ ｐ０ ＝ ３５０ ３００ｐ０ ＝ ７ ６ ｐ０。 （２）抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为 Ｖ２，由玻意耳定律可得ｐ１Ｖ０ ＝ ｐ０Ｖ２ 可得Ｖ２ ＝ ｐ１Ｖ０ｐ０ ＝ ７ ６ Ｖ０ 所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为Ｋ ＝ ρＶ０ ρ·７６ Ｖ０ ＝ ６７ 。 因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体的 体积膨胀对外做功。由热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ可知，气体一定从外界吸收热量。 考案（四） １． Ｃ　 阴极射线是在真空管内由负极放出的高速电子流，不是辉光 放电现象，故Ａ、Ｂ错误；阴极射线管中的高电压方向与电子运动 方向平行，使电子加速，不会使电子发生偏转，故Ｃ正确，Ｄ错误。 ２． Ｂ　 干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成 干涉图样，说明电子具有波动性，故Ａ不符合题意；根据光电效应 方程Ｅｋｍ ＝ ｈν －Ｗ０可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，没有体现波动性，故Ｂ符合题意；可以 利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以发生衍射现 象，具有波动性，故Ｃ不符合题意；人们利用电子显微镜观测物质 的微观结构，说明电子可以发生衍射现象，说明具有波动性，故Ｄ 不符合题意。 ３． Ｂ　 已知单色光照射Ｍ板发生光电效应，根据光电效应发生条件 可知ν１ ＜ ν２，故Ａ错误；根据光电效应方程，光电子的最大初动能 Ｅｋｍ ＝ ｈν －Ｗ０，当Ｅｋｍ ＝ ０时ｈν１ ＝Ｗ０，故Ｂ正确；光电效应方程求得的是光电子的最大初动能，故Ｃ错误；能否发生光电效应与光 强无关，故Ｄ错误。 ４． Ｃ　 处在量子数为３的能级的ｋ个氢原子跃迁到量子数为２和量 子数为１的能级的氢原子个数各为ｋ２ ，而处于量子数为２的能级 的ｋ２ 个氢原子还会向量子数为１的基态跃迁，故发出的光子总 数为３ｋ２ 。 ５． Ｂ　 处于基态的氢原子跃迁到ｎ ＝ ３能级需要Ｅ ＝ － １． ５１ ｅＶ － （－ １３． ６）ｅＶ ＝ １２． ０９ ｅＶ，故Ａ错误；根据电离的特点可知，处于 基态的氢原子吸收大于１３． ６ ｅＶ的能量即可实现电离，故Ｂ正确； 氢原子由ｎ ＝ ３能级跃迁到ｎ ＝ ２能级时，半径变小，可知动能增 加，电势能减小，故Ｃ错误；一个氢原子从ｎ ＝ ４能级向基态跃迁 时，可发出ｎ － １ ＝ ３种不同频率的光子，故Ｄ错误。 ６． Ｂ　 电子是实物粒子，而该实验中看到了电子能发生衍射现象，则 该实验说明物质波理论是正确的，实物粒子具有波动性，但不能 说明光子具有波动性，这种波动性与机械波在本质上是不同的， 故Ｂ正确，Ａ、Ｃ、Ｄ错误。 ７． Ｂ　 实验中用同一频率（足够大）的单色光，分别照射不同型号的 光电管；根据光电效应方程可得Ｅｋ ＝ ｈν － Ｗ０，根据动能定理可得 － ｅＵｃ ＝ ０ － Ｅｋ，联立可得Ｕｃ ＝ － １ｅ Ｗ０ ＋ ｈν ｅ ，可知Ｕｃ － Ｗ０ 是一条 斜率为负，纵轴截距为正的倾斜直线，故Ｂ正确。 ８． Ｄ　 Ｐ０ 是单位时间从太阳单位面积辐射的电磁波的能量，所以单 位为Ｊ ／（ｓ·ｍ２），则σ ＝ Ｐ０ Ｔ４ ，则常量σ的单位为 Ｊ ｓ·ｍ２·Ｋ４ ＝ ｋｇ ｓ３·Ｋ４，故Ａ错误；ｔ时间内探测器在ｒ处太阳帆受到太阳辐射的 能量Ｅ ＝４πＲ ２ ｔＰ０ ４πｒ２ Ｓ ＝ Ｒ２ ｔＰ０Ｓ ｒ２ ，故Ｂ错误；辐射到太阳帆的光子的总 数ｎ ＝ Ｅｈν ＝ Ｅλ ｈｃ ＝ Ｒ２ ｔＰ０Ｓλ ｈｃｒ２ ，一半光子被吸收，一半反射，则有Ｆ总ｔ ＝ ｎ２ ｐ ＋ ｎ ２·２ｐ ＝ ３ｎ ２ ｐ，其中Ｆ总≥ ＧＭｍ ｒ２ ，联立可得Ｓ≥２ｃＧＭｍ ３Ｒ２Ｐ０ ，故 Ｃ错误；若照射到太阳帆上的光全部被太阳帆吸收，则有Ｆ总ｔ ＝ ｎｐ，可得探测器在ｒ处太阳帆受到的太阳光对光帆的压力Ｆ总＝ Ｒ２Ｐ０Ｓ ｃｒ２ ，故Ｄ正确。 ９． ＢＤ　 图甲对线框施加一水平力Ｆ，使线框向右做加速运动，穿过 线框的磁通量不变，不可以产生感应电流，故Ａ错误；Ｘ射线可用 于诊断病情，它的频率比可见光大，但是它的波长比可见光短，故 Ｂ正确；麦克斯韦理论告诉我们，均匀变化的磁场产生稳定的电 场，而周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，故Ｃ错误；能量 量子化也适合于原子系统，原子的能量是量子化的，原子在不同 能级间跃迁产生分立的光谱，故Ｄ正确。 １０． ＡＢＣ　 照射光的频率相同，但不同材料的逸出功不同，根据光电 效应方程Ｅｋ ＝ ｈν －Ｗ０和ｅＵｃ ＝ Ｅｋ知，遏止电压不同，故Ａ正确；根据光电效应方程Ｅｋ ＝ ｈν －Ｗ０得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能不同，故Ｂ正确；虽然光的频率相同，但 光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电 流也可能相同，故Ｃ正确；因为Ｕｃ ＝ ｈνｅ － Ｗ０ ｅ知，题图乙中图线的 斜率为ｈｅ ，即斜率只与ｈ和ｅ有关，且为常数，一定相同，故Ｄ 错误。 １１． ＢＣ　 根据Ｃ２ｎ ＝ ｎ（ｎ － １）２ ，大量氢原子从ｎ ＝ ２至ｎ ＝ ７能级向基 态跃迁时分别能发出１、３、６、１０、１５、２１种不同频率的光子，则有 １０ － ６ ＝ ２（３ － １），即ｘ１ ＝ １，ｎ１ ＝ ２，若２１ － １５ ＝ ２（６ － ３），则有ｘ１ ＝ ３，ｎ１ ＝ ３，ｎ４ ＝ ７，故Ａ错误，Ｂ正确；大量氢原子从ｎ ＝ ３能级跃迁到基态发出３种光，有两种可使某金属发生光电效应，则该金 属的逸出功Ｅ３ － Ｅ２ ＜ Ｗ０ ＜ Ｅ２ － Ｅ１，即１． ８９ ＭｅＶ ＜ Ｗ０ ＜ １０． ２ ＭｅＶ，则大量氢原子从ｎ ＝ ４能级跃迁到基态发出的光可能有４ 种可使该金属发生光电效应，故Ｃ正确；一个处于ｎ ＝ ５能级的 氢原子向基态跃迁，最多可辐射４种频率的光，故Ｄ错误。 １２． ＡＢＣ　 当无规则运动的氦原子与针尖上的金属原子碰撞时，氦 原子由于失去电子而成为正离子，故Ａ正确；电场强度从针尖到 导电膜由强变弱，电子从针尖到导电膜的运动过程加速度不断 减小，故Ｂ正确；当电子或氦离子以很大的速度撞击荧光材料 时，电子或氦离子把一部分动能转移给了荧光材料的原子，从而 使其跃迁到了激发态，故Ｃ正确；要想使分辨率提高，就要使衍 射变得不明显，可知氦离子的德布罗意波长比电子的短，故Ｄ 错误。 １３．（１）ＡＢＣ　 （２）ｍｇＥ 　 （３）Ｂ 解析：（１）平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状 态，电场力与重力平衡，则有ｍｇ ＝ ｑＥ，所以需要测出的物理量有 油滴质量ｍ，两板间的场强Ｅ，当地的重力加速度ｇ。故选ＡＢＣ。 （２）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量ｑ ＝ ｍｇＥ 。 （３）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量 虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认 为是元电荷，其值为ｅ ＝ １． ６ × １０ －１９ Ｃ，则可知油滴的电荷量可能 是３． ２ × １０ －１９ Ｃ，而１． ６ × １０ －２０ Ｃ不是元电荷的整数倍，故Ａ错 误，Ｂ正确；元电荷不是电子，只是在数值上等于电子或质子的 电荷量；任何带电体所带电荷量都只能是元电荷的整数倍，故 Ｃ、Ｄ错误。 １４．（１）有　 （２）减小　 （３）１． ８　 （４）不变 解析：（１）根据题意，将滑动变阻器的滑片移至最左端，光电管阴 极Ｋ与阳极Ａ之间的电压为零，用激光笔１照射阴极Ｋ，有光电 子逸出，可以到达阳极Ａ形成光电流，则电流表有示数。 （２）闭合开关，将滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动，光电管 阴极Ｋ与阳极Ａ之间的反向电压逐渐增大，可以到达阳极Ａ的 光电子数减小，则光电流减小，即电流表的示数减小。 （３）根据题意，设逸出功为Ｗ０，由光电效应方程有Ｅｋ ＝ ３． １ ｅＶ － Ｗ０，由图乙可知，遏止电压为Ｕｃ ＝ １． ２６ Ｖ，则有Ｅｋ ＝ ｅＵｃ ＝ １． ２６ ｅＶ，联立解得Ｗ０≈１． ８ ｅＶ。（４）由于光电管阴极Ｋ与阳极Ａ之间相当于断路，电流表有没有 内阻光电管阴极Ｋ与阳极Ａ之间电压都等于电压表的读数，则考 虑电流表内阻，由图像得到的遏止电压与真实值相比将不变。 １５．（１）Ｐλｔｈｃ 　 （２） Ｐｔ ｍｃ　 Ｐｔ － Ｐ２ ｔ２ ２ｍｃ２ 解析：（１）由Ｐｔ ＝ ｎｈν，ν ＝ ｃλ得ｎ ＝ Ｐλｔ ｈｃ 。 （２）光子与物体系统动量守恒有ｎｐ１ ＝ ｍｖ，ｐ１ ＝ ｈλ得ｖ ＝ Ｐｔ ｍｃ 系统能量守恒有Ｐｔ ＝ １２ ｍｖ ２ ＋ Ｑ得Ｑ ＝ Ｐｔ － Ｐ ２ ｔ２ ２ｍｃ２ 。 １６．（１）３种　 （２）１． ８９ ｅＶ　 （３）２． ４１６ × １０ －１９ Ｊ 解析：（１）根据Ｃ２３ ＝ ３，可知氢原子可能发射３种频率的光子。（２）氢原子由ｎ ＝ ３的能级跃迁到ｎ ＝ ２的能级时，由玻尔的跃迁 规律可得辐射光子能量为ε ＝ Ｅ３ － Ｅ２ ＝ － １． ５１ｅＶ － （－ ３． ４０ ｅＶ）＝ １． ８９ ｅＶ。 （３）为使一个处于ｎ ＝ ３能级的氢原子电离，至少需要给它的能 量为ΔＥ ＝ ０ － Ｅ３ ＝ １． ５１ ｅＶ ＝ １． ５１ × １． ６ × １０ －１９ Ｊ ＝ ２． ４１６ × １０ －１９ Ｊ。 １７．（１）３６５Ｒ　 （２） ５Ｒｈｃ ３６ － ｅＵｃ 解析：（１）由题意可知，在巴耳末系中，氢原子由ｎ ＝ ３能级跃迁 到ｎ ＝ ２时有１ λ ＝ Ｒ １２２ － １ ３( )２ 解得λ ＝ ３６５Ｒ。 （２）氢原子由ｎ ＝ ３能级跃迁到ｎ ＝ ２时，辐射光子的能量最小， 巴耳末系中波长最长，根据ｃ ＝ λν 解得ν ＝ ５Ｒｃ３６ 根据光电效应方程有Ｅｋｍａｘ ＝ ｈν －Ｗ０根据遏止电压的规律有ｅＵｃ ＝ Ｅｋｍａｘ 解得Ｗ０ ＝ ５Ｒｈｃ３６ － ｅＵｃ。 １８．（１）２ × １０１３个　 （２）２． ７ × １０６ ｍ ／ ｓ　 （３）１３． ８ ｃｍ２ 解析：（１）根据Ｉ ＝ Ｑｔ ＝ ｎｅ ｔ 解得ｎ ＝ Ｉｔｅ ＝ ３． ２ × １０ －６ １． ６ × １０ －１９ ＝ ２ × １０１３。 （２）按图那样在Ｍ、Ｎ之间加电压Ｕ，当Ｕ ＝ ２０ Ｖ时，电流表中恰 好没有电流，即电子克服电场力做功，恰好运动不到Ｎ板，则由 动能定理ｅＵ ＝ １２ ｍｖｍ ２ 解得ｖｍ ＝ ２． ７ × １０６ ｍ ／ ｓ。（３）射出的电子速度沿板方向，则电子在Ｍ、Ｎ之间做类平抛运 动，根据平抛规律，沿板方向的位移为ｘ ＝ ｖｍ ｔ 垂直板方向有ｄ ＝ １２ ａｔ ２ 根据牛顿第二定律ａ ＝ ｅＵｍｄ 联立解得ｘ ＝ ２ ｃｍ 金属板Ｎ上能接收到电子的区域的最大半径为ｒｍ ＝ ｒ ＋ ２ ｃｍ ＝ ２． １ ｃｍ 最大面积为Ｓｍ ＝ πｒｍ２ ＝ １３． ８ ｃｍ２。 考案（五） １． Ｃ　 卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结 构模型，查德威克通过α粒子轰击铍核（９４Ｂｅ）获得碳核（１２６Ｃ）的实验发现了中子，故Ａ错误；较轻的原子核生成较重的原子核是聚 变，故Ｂ错误；一切粒子都具有波粒二象性，故Ｃ正确；原子核的质 量数是质子数和中子数之和，所以Ｘ的中子数为１２４，故Ｄ错误。 ２． Ｂ　 由图可知Ｄ和Ｅ聚变成原子核Ｆ后，总质量减少，由Ｅ ＝ Δｍｃ２ 可知，释放能量，故Ａ错误；Ａ裂变生成Ｂ和Ｃ，总质量减少， 所以释放能量，故Ｂ正确；光电子的最大初动能与入射光强度无 关，故Ｃ错误；镉棒能吸收中子，可减弱核反应速度，故Ｄ错误。 ３． Ｂ　 放射性元素的半衰期与外界因素无关，Ａ错误；根据质量数和 电荷数守恒，中微子的质量数Ａ ＝ ０，电荷数Ｚ ＝ ０，Ｂ正确；正电子 产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，Ｃ错误；查德威 克用粒子轰击铍原子核实验，发现了中子，Ｄ错误。故选Ｂ。 ４． Ｂ　 ３２Ｈｅ ＋ ３ ２ →Ｈｅ ２ １ １Ｈ ＋ ４ ２Ｈｅ是核聚变反应，故Ａ错误；核聚变过程中释放能量，会发生质量亏损，核子的比结合能变大，反应物的 质量之和大于生成物的质量之和，故Ｂ正确，Ｃ错误；通常把核裂 变物质能够发生链式反应的最小体积称为它的临界体积，核聚变 反应发生的条件是高温高压，故Ｄ错误。故选Ｂ。 ５． Ａ　 据ｃ ＝λν得红外线的频率为ν ＝ ｃλ ＝ ３ ×１０８ １０ ×１０ －６ Ｈｚ ＝ ３ × １０１３ Ｈｚ， 故Ａ正确；由图丙知金属铷的截止频率约为５． １５ × １０１４ Ｈｚ，而红 外线的频率为３ × １０１３ Ｈｚ，小于金属铷的截止频率，故不会发生光 电效应，体温枪不能正常使用，故Ｂ错误；由图乙可知，该光电管 的遏止电压为２ × １０ －２ Ｖ，若人体温度升高，辐射红外线的强度增 大，饱和光电流将增大，故Ｃ、Ｄ错误。 ６． Ａ　 根据质量数和核电荷数守恒可知，Ｘ是１３７ Ｎ，前一核反应过程的质量亏损Δｍ１ ＝（１． ００７ ８ ＋１２． ０００ ０ － １３． ００５ ７）ｕ ＝ ０． ００２ １ ｕ，而后一核反应的质量亏损Δｍ２ ＝（１． ００７ ８ ＋ １５． ０００ １ － １２． ０００ ０ － ４． ００２ ６）ｕ ＝ ０． ００５ ３ ｕ，Δｍ２ ＞ Δｍ１，根据质能方程Ｅ ＝ Δｍｃ２，可知Ｑ２ ＞ Ｑ１，故Ａ正确。 ７． Ｄ　 发生的核反应是核裂变，不是原子核的衰变，故Ａ错误；由核 反应方程满足质量数与电荷数守恒，可知２３５９２ Ｕ ＋ １０ →ｎ １４４５６ Ｂａ ＋ ８９ ３６Ｋｒ ＋ ３ １ ０ ｎ ＋ ΔＥ，因此式中ｘ ＝ ３，故Ｂ错误；核反应方程中ΔＥ为释放出的核能，不是２３５９２ Ｕ的结合能，故Ｃ错误；中等质量原子核的比结合能较大，２３５９２ Ｕ核的比结合能小于１４４５６ Ｂａ核的比结合能，故Ｄ正确。 ８． Ｂ　 中子轰击２３２９０ Ｔｈ生成２３３９０ Ｔｈ的核反应不是核聚变，故Ａ错误； ２３３ ９０Ｔｈ释放电子的过程是β衰变，实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子，故Ｂ正确；整个过程中释放能量，２３３９１Ｐａ的比结合能小于２３３９２ Ｕ的比结合能，故Ｃ错误；放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，与化学状态也无关，故Ｄ 错误。 ９． ＡＢ　 处于ｎ ＝ ３能级的氢原子的能量为－ １． ５１ ｅＶ，所以只要吸收 能量大于１． ５１ ｅＶ就能电离，故Ａ正确；α、β、γ三种射线，α射线 穿透能力最弱，γ射线穿透能力最强，故Ｂ正确；天然放射性元素 半衰期只与原子核内部结构有关，与其他因素无关，故Ｃ错误；重 核裂变时，必须用中子轰击重核才能发生裂变，故Ｄ错误。 １０． ＢＣＤ　 由图可知，随着原子质量数的增加，原子核的平均结合能 先增大后减小，所以Ａ错误；５６２６ Ｆｅ核的平均结合能最大，是最稳定的，所以Ｂ正确；两个平均结合能小的２１Ｈ结合成平均结合能大的４２Ｈｅ时，会释放出能量，所以Ｃ正确；把１６８ Ｏ分成质子和中子需要提供的能量约为ΔＥ１ ＝ １６ × ８ ＭｅＶ ＝ １２８ ＭｅＶ，将质子和中子结合成一个４２Ｈｅ所放出的能量约为ΔＥ２ ＝ ４ × ７ ＭｅＶ ＝ ２８ ＭｅＶ，则将１６８ Ｏ分为４个４２Ｈｅ需要提供的能量约为ΔＥ３ ＝ ΔＥ１ － ４ΔＥ２ ＝ １２８ ＭｅＶ － ４ × ２８ ＭｅＶ ＝ １６ ＭｅＶ，故要多提供的能量为 ΔＥ３ － ΔＥ１ ＝ １２８ ＭｅＶ － １６ ＭｅＶ ＝ １１２ ＭｅＶ，故选ＢＣＤ。 １１． ＢＣ　 由乙图知ｂ和ｃ的频率相同且大于ａ的频率，故Ａ错误，Ｂ 正确；光ｂ照射金属铷，产生光电子的最大初动能为Ｅｋ ＝ ２． ８１ ｅＶ －２．１３ ｅＶ ＝０．６８ ｅＶ，用光电子轰击氢原子，氢原子可以只吸收电 子的部分能量而发生跃迁，因此处于ｎ ＝ ３能级的氢原子吸收的 能量为ΔＥｋ ＝ － ０． ８５ ｅＶ －（－ １． ５１ ｅＶ）＝ ０． ６６ ｅＶ，这时氢原子处在ｎ ＝ ４的能级，向低能级跃迁可辐射Ｃ２４ ＝ ６种不同频率的光，故Ｃ正确；若用光ｂ直接照射氢原子，氢原子只能吸收能量 恰好为能级之差的光子，２． ８１ ｅＶ不满足该条件，因此该光子不 被吸收，故Ｄ错误。 １２． ＢＣ　 光的频率为ν ＝ ｃλ，则光子的能量为Ｅ０ ＝ ｈν ＝ ｈｃ λ ，故Ａ错 误；根据爱因斯坦质能方程有Ｅ ＝ ｍｃ２，光子的动量为ｐ ＝ ｍｃ，联 立解得ｐ ＝ ｈ λ ，故Ｂ正确；点光源在１ ｓ内发射的光子数为Ｎ ＝ Ｐ·１ Ｅ０ ＝ Ｐλｈｃ，锌板每秒钟接收到的光子数为ｎ ＝ Ｓ ４πＲ２ Ｎ ＝ ＰＳλ ４πＲ２ｈｃ ， 故Ｃ正确；根据光电效应方程得Ｅｋ ＝ ｈν － Ｗ ＝ ｈｃλ － Ｗ，故Ｄ 错误。 １３． Ｉ０ｈｃ λｅ 　 ｈｃ λ － ｈν ＋ ｅＵ 解析：由于饱和光电流为Ｉ０，可知单位时间内产生的光电子的个 数Ｎ ＝ Ｉ０ｅ ，若照射到金属上的光子全部被金属吸收，且每个光子 对应一个光电子，则照射到金属上的光子的个数也为Ｎ ＝ Ｉ０ｅ ，所 以这束光照射在金属表面上的最小功率Ｐ ＝ Ｎ·ｈ ｃ λ ＝ Ｉ０ｈｃ λｅ 。 根据光电效应方程知，光电子逸出金属的最大初动能１２ ｍｖ ２ ＝ ｈ ｃ λ －Ｗ，根据题意可知Ｗ ＝ ｈν，经电压加速，根据动能定理可 知，光电子到达阳极的最大动能１２ ｍｖｍ ２ ＝ ｈ ｃ λ － ｈν ＋ ｅＵ。 １４．（１）Ｂ　 （２）Ａ　 （３）①见解析图　 ②２． ３８ Ｗ　 ③１３． ５ Ｖ 解析：（１）太阳能是依据太阳的核聚变活动导致的，故Ｂ正确                                                                                                                                                                                                                。 ▲ ２６７ ▲ ▲ ２６８ ▲ （２）根据Ｗｔ ＝ Ｆｘ ｔ ，辐射频率的国际单位可以表示为ｋｇ·ｍ ２ ／ ｓ３， 故Ａ正确。 （３）①Ｕ － Ｉ图像如图所示： ②由图可知当Ｕ ＝ １４． ０ Ｖ时，电流为１７０． ０ ｍＡ，该太阳能电池 的输出功率为Ｐ ＝ ＵＩ ＝ １４． ０ × １７０ × １０ －３ Ｗ ＝ ２． ３８ Ｗ ③Ｒ０和Ｒｘ两端的电压为Ｕ ＝ Ｉ（Ｒ０ ＋ Ｒｘ）＝ １００Ｉ，作图线Ｕ ＝ １００Ｉ，如图所示，交太阳能电池Ｕ － Ｉ图像于（１５０ ｍＡ，１５ Ｖ）。电阻箱Ｒｘ两端的电压为ＵＲｘ ＝ ＵＲｘ ＋ Ｒ０Ｒｘ ＝ １３． ５ Ｖ。 １５．（１）４２Ｈｅ ＋ ９４Ｂｅ→１２６Ｃ ＋ １０ｎ　 ΔＥｃ２ 　 （２） １ １８ ｖ０ 解析：（１）核反应方程为：４２Ｈｅ ＋ ９４Ｂｅ→１２６Ｃ ＋ １０ｎ根据爱因斯坦质能方程有：ΔＥ ＝ Δｍｃ２ 解得Δｍ ＝ ΔＥ ｃ２ 。 （２）根据动量守恒定律有：ｍＨｅｖ０ ＝ ｐＣ ＋ ｐｎ碳核的动量：ｐＣ ＝ ｍＣｖ中子的动量：ｐｎ ＝ ５ｐＣ ＝ ５ｍＣｖ 解得ｖ ＝ １１８ ｖ０。 １６．（１）４２Ｈｅ ＋ １４７ →Ｎ １７８Ｏ ＋ １１Ｈ　 （２）４３ｍｖ０ ２ １７ｃ２ 解析：（１）４２Ｈｅ ＋ １４７ →Ｎ １７８Ｏ ＋ １１Ｈ。（２）反应过程动量守恒：４ｍｖ０ ＝ ３ｍｖ０ ＋ １７ｍｖ 在反应过程中：１２ ｍ·（３ｖ０） ２ ＋ １２ × １７ｍｖ ２ ＝ Δｍｃ２ ＋ １２ × ４ｍｖ０ ２ 解得Δｍ ＝ ４３ｍｖ０ ２ １７ｃ２ 。 １７．（１）２２１ →Ｈ １０ｎ ＋ ３２Ｈｅ（２）３． １９５ ＭｅＶ 解析：（１）核反应方程为２２１ →Ｈ １０ｎ ＋ ３２Ｈｅ。（２）核反应中质量亏损 Δｍ ＝２ ×２．０１３ ６ ｕ －１．００８ ７ ｕ －３．０１５ ０ ｕ ＝０．００３ ５ ｕ 则释放的核能ΔＥ ＝０．００３ ５ ×９３１．５ ＭｅＶ≈３．２６ ＭｅＶ 反应前总动量为０，因动量守恒，则氦核与中子的动量大小相等、 方向相反，由Ｅｋ ＝ ｐ ２ ２ｍ知ＥＨｅＥ０ ＝ １３， 则中子的动能Ｅ０ ＝ ３４ ×（ΔＥ ＋ ２Ｅｋ）＝ ３． １９５ ＭｅＶ。 １８．（１）ＡＺ →Ｘ Ａ － ４Ｚ － ２Ｙ ＋ ４２Ｈｅ　 （２）１ ｇ　 （３） ＭＹＭＹ ＋ＭＨｅΔｍｃ ２ 解析：（１）该α衰变的核反应方程是 Ａ Ｚ →Ｘ Ａ － ４ Ｚ － ２Ｙ ＋ ４ ２Ｈｅ。（２）若放射性原子核ＡＺＸ的半衰期为４天，经过８天４ ｇ ＡＺＸ剩下 的质量是ｍ剩＝ ( )１２ ｔ τ ｍ０ ＝ ( )１２ ８ ４ × ４ ｇ ＝ １ ｇ。 （３）衰变过程中动量守恒，因此根据动量守恒定律有０ ＝ ＭＹｖＹ － ＭＨｅｖＨｅ 根据能量守恒有Δｍｃ２ ＝ １２ ＭＹｖＹ ２ ＋ １２ ＭＨｅｖＨｅ ２ 解得α粒子衰变后的动能ＥｋＨｅ ＝ ＭＹＭＹ ＋ＭＨｅΔｍｃ ２。 考案（六） １． Ｃ　 伽利略的发现及其所应用的“实验和逻辑推理相结合”的科 学研究方法，标志着物理学的真正开端，故Ａ错误；“月地检验” 证实了地球对地面物体的引力与地球对月球的引力是同种性质 的力，服从相同的规律，故Ｂ错误；麦克斯韦建立了经典电磁场理 论，预言了电磁波的存在，故Ｃ正确；目前人们已经建立了粒子物 理标准模型，在这个模型中，夸克、轻子、规范玻色子和希格斯玻 色子是组成物质的最基本粒子，故Ｄ错误。 ２． Ｄ　 图甲中，当弧光灯发出的光照射到锌板上时，与锌板相连的验 电器铝箔有张角，发生光电效应，该效应可以用光的粒子性进行 解释，故Ａ错误；如图乙所示为某金属在光的照射下，光电子最大 初动能Ｅｋ与入射光频率ν的关系图像，由图像可知逸出功为 Ｗ０ ＝ ｈν０，当入射光的频率为２ν０ 时，光电子逸出的最大动能为 Ｅｋ ＝ ２ｈν０ －Ｗ０ ＝ ｈν０，但金属内不同位置电子逸出的动能不一定等于ｈν０，故Ｂ错误；图丙中，根据Ｅ２ － Ｅ１ ＝ １０． ２ ｅＶ，可知用从 ｎ ＝ ２能级跃迁到ｎ ＝ １能级辐射出的光照射逸出功为６． ３４ ｅＶ的 金属铂，能发生光电效应，故Ｃ错误；图丁是放射性元素发出的射 线在垂直于纸面向里的磁场中偏转示意图，根据左手定则可知射 线ａ带正电，则射线ｃ是β粒子流，产生原因是原子核内的一个 中子变成一个质子时产生的，故Ｄ正确。 ３． Ｃ　 静止的１１６ Ｃ原子核在其中发生衰变，生成的硼核及正电子，由动量守恒定律可得０ ＝ ｐＢ ＋ ｐｅ，可知正电子动量大小等于硼核动 量，故Ａ错误；由ｑｖＢ ＝ ｍ ｖ ２ ｒ ，解得ｒ ＝ ｍｖ ｑＢ，可知半径较大的轨迹是 电荷量小的正电子轨迹，故Ｃ正确；由硼核及正电子运动方向，根 据左手定则可知空间中磁场方向垂直纸面向里，故Ｂ错误；硼核 的ｍｑ比正电子的大，由Ｔ ＝ ２πｍ ｑＢ可知正电子运动周期小于硼核周 期，故Ｄ错误。 ４． Ａ　 “液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力，使得“液桥”表 面有收缩的趋势，故Ａ正确；液体的表面张力形成的原因是液体表面 层分子间的距离大于液体内部分子距离，分子力表现为引力，故Ｂ错 误；液桥的形成是水的表面张力作用的结果，由液体表面张力产生的 原因可知，液体表面张力使液面具有收缩到液体表面积最小的趋势， 因此液体表面张力的方向总是沿液面切线方向，故Ｃ错误；“液桥”的 形成与张力有关，水在太空中受地球引力，故Ｄ错误。 ５． Ｂ　 原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，与结合能的大小无 关，故Ａ错误；衍射、干涉、偏振等现象都是波动性特有的现象，电 子束穿过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故Ｂ正确；半 衰期是一个统计规律，对大量原子核衰变成立，对少数原子核衰 变不适用，故Ｃ错误；卢瑟福α粒子散射实验，揭示了原子的核式 结构，而“原子只能处于一系列不连续的能量状态中”是玻尔的原 子模型理论，故Ｄ错误。故选Ｂ。 ６． Ａ　 从Ａ到Ｂ的过程中，桌子缓慢下降，由于汽缸导热性能良好， 可知气体等温压缩，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大， 故Ａ正确；从Ａ到Ｂ的过程中，气体温度不变，内能不变，体积减 小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放 热，故Ｂ错误；从Ｂ到Ｃ的过程中，桌面受力不变，气体压强一定， 根据盖吕萨克定律可知，温度降低，体积一定减小，故Ｃ错误；从Ｂ 到Ｃ的过程中，气体温度降低，内能减小，体积减小，外界对气体做 功，根据热力学第一定律可知，气体会向外界放热，故Ｄ错误。 ７． Ｃ　 温度为０ ℃的物体，分子不停地做无规则的运动，分子动能不 为零，分子间存在相互作用的引力与斥力，分子势能不为零，故温 度为０ ℃的物体的内能不为零，故Ａ错误；当分子间距离增大时， 分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快。当分子间距离小于 ｒ０时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小；当分子间距离大于ｒ０时，分子间斥力小于引力，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故Ｂ错误；气 体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头 少”的规律分布，故Ｃ正确；一定质量的气体温度不变时，气体平 均分子动能不变，体积减小，气体分子密度增大，则压强将增大， 故每秒撞击单位面积器壁的分子数增加，故Ｄ错误。 ８． Ｃ　 Ｄ→Ａ绝热压缩过程中，外界对气体做功Ｗ ＞ ０，Ｑ ＝ ０，根据热 力学第一定律ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ，可知ΔＵ ＞ ０，即气体内能增加，故Ａ错 误；一次循环过程中气体的温度不变，内能不变。ｐ － Ｖ图像中图 线与坐标轴围成的面积表示功。由图知，在一次循环过程中，气 体对外界做功，为确保气体的内能不变，则气体一定从外界吸收 热量，故一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量，故Ｂ 错误；由图知ＴＡ ＝ ＴＢ，ＴＣ ＝ ＴＤ，故Ｂ→Ｃ过程和Ｄ→Ａ过程，温度变化量的大小相等，内能变化量的大小相等，且Ｑ ＝ ０，可知Ｗ大小 也必然相等，即Ｂ→Ｃ过程气体对外界做的功等于Ｄ→Ａ过程外 界对气体做的功，故Ｃ正确；ＡＢ状态温度相同，则状态Ａ和状态 Ｂ气体分子的平均速率相同，而状态Ｂ的体积大，气体的密集程 度小，则Ｂ状态时气体分子单位时间对器壁单位面积撞击次数比 Ａ状态少，故Ｄ错误。 ９． ＢＤ　 光学显微镜无法观测原子尺寸的范围，故Ａ错误；多晶体具 有固定的熔点，故Ｂ正确；液晶具有光学各向异性，因此制成液晶 显示器，故Ｃ错误；浸润液体液面呈现凹形，不浸润液体液面呈现 凸形，故Ｄ正确。 １０． ＡＣＤ　 微观粒子的衰变皆满足动量守恒，故Ａ正确；衰变中因质 量亏损释放的能量约ΔＥ ＝ Δｍｃ２ ＝（１２５ × １０９ － ２ × ５２１ × １０３）× １． ６ × １０ －１９ Ｊ≈２． ０ × １０ －８ Ｊ，故Ｂ错误；希格斯玻色子衰变过程 中的质量亏损约为Δｍ ＝ΔＥ ｃ２ ＝ ２．０ ×１０ －８ （３．０ ×１０８）２ ｋｇ≈２．２ ×１０ －２５ ｋｇ，故Ｃ 正确；衰变后光子频率为ν ＝ ΔＥｈ ＝ ２．０ ×１０ －８ ６．６ ×１０ －３４ Ｈｚ≈３． ０ × １０２５ Ｈｚ， 故Ｄ正确。 １１． ＡＢ　 根据质子带电荷量为＋ ｅ和中子不带电，设上、下夸克的电 荷量分别为ｑ１、ｑ２，则有２ｑ１ ＋ ｑ２ ＝ ＋ ｅ，ｑ１ ＋ ２ｑ２ ＝ ０，解得ｑ１ ＝ ＋ ２ｅ ３ ，ｑ２ ＝ － ｅ ３ ，故选ＡＢ。 １２． ＡＤ　 要发生聚变反应，两个原子核要足够近，故需要克服两氘 核间巨大的库仑斥力，故Ａ正确；根据质量数守恒和电荷数守 恒，可知ｘ的质量数为３，电荷数为２，所以反应产物ｘ应为３２Ｈｅ， 故Ｂ错误；根据爱因斯坦质能方程有ΔＥ ＝ ｍｃ２，则有ΔＥ ＝（２ｍ１ － ｍｘ － ｍ２）ｃ２，解得ｍｘ ＝ ２ｍ１ － ｍ２ － ΔＥｃ２ ，故Ｃ错误；根据能量守 恒定律有４Ｅ ＋ ΔＥ ＝ ３Ｅｘ，解得Ｅｘ ＝ ４３ Ｅ ＋ ΔＥ ３ ，故Ｄ正确。 １３．（１）ＢＤＡＥＣＦ　 （２）０． ０２２ ４　 （３）４． ５ × １０ －１０ 　 （４）Ｃ 解析：（１）根据实验思路可知，题中所述步骤中，正确的顺序是 ＢＤＡＥＣＦ。 （２）数出油酸膜轮廓范围内的小方格共有５６格，则油酸膜的面 积约为Ｓ ＝ ５６ × ４ ｃｍ２ ＝ ０． ０２２ ４ ｍ２。 （３）１滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为Ｖ ＝ １ ２ × １０３ × １ × １０ －６ ５０ ｍ ３ ＝ １０ －１１ ｍ３，则油酸分子的直径约为ｄ ＝ ＶＳ ＝ １０ －１１ ０． ０２２ ４ ｍ ＝ ４． ５ × １０ －１０ ｍ。 （４）由油分子直径可以求出油分子的体积，只要知道了油的摩尔 体积，由摩尔体积和油分子体积之比可以求１摩尔油所含有的 油分子数目，即可以求出阿伏加德罗常数，故Ｃ正确。 １４．（１）温度　 ｐ － １Ｖ 　 过原点的倾斜直线　 （２）Ｂ　 （３）放热 解析：（１）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是 为了控制气体的温度不发生变化；根据玻意耳定律可得ｐＶ ＝ Ｃ， 可得ｐ ＝ Ｃ·１Ｖ ，为检验气体的压强ｐ与体积Ｖ是否成反比例关 系，可作图线ｐ － １Ｖ ；对图像进行分析，如果在误差允许范围内 该图线是一条过原点的倾斜直线，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。 （２）若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度 不断变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，某组器材的 气密性不佳在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时图线也 不可能符合反比例关系，故Ａ、Ｃ错误；根据ｐＶ ＝ ｎＲＴ，若两组封 闭气体的质量不同，则两组封闭气体的摩尔数ｎ不同，两组注射 器内气体的ｐ与Ｖ的乘积不相等，可知对于同一Ｖ值所对应的ｐ 值不同，故Ｂ正确。 （３）缓慢推活塞压缩气体，气体体积减小，外界对气体做功，而温 度保持不变则气体内能不变，根据热力学第一定律可知，在这个 过程中，理想气体放热。 １５．（１）２ｍｇＳ 　 （２） ２（ｐ０Ｓ ＋ ｍｇ） ２ｐ０Ｓ － ３ｍｇ Ｈ 解析：（１）初态时对活塞受力分析有ｐ１Ｓ ＝ ｐ０Ｓ ＋ ｍｇ汽缸旋转１８０°后，对活塞受力分析有ｐ２Ｓ ＋ ｍｇ ＝ ｐ０Ｓ 这个过程中理想气体压强变化的大小Δｐ ＝ ｐ１ － ｐ２ ＝ ２ｍｇＳ 。 （２）汽缸旋转后，电梯以１２ ｇ的加速度向上做加速运动，设此时 汽缸内气体的压强为ｐ３，对活塞受力分析有ｐ０Ｓ － ｍｇ － ｐ３Ｓ ＝ ｍ ｇ２ 这个过程中封闭气体做等温变化，由玻意耳定律有ＨＳｐ１ ＝ ｈＳｐ３ 解得ｈ ＝ ２（ｐ０Ｓ ＋ ｍｇ）２ｐ０Ｓ － ３ｍｇ Ｈ。 １６．（１）０． ２８ｐ０Ｖ　 （２）１１ 解析：（１）气体的压强不变，气体等压变化ＶＴ ＝ Ｖ２ １． ４Ｔ 解得Ｖ２ ＝ １． ４Ｖ。气体对外做功Ｗ ＝ ０． ７ｐ０（Ｖ２ － Ｖ）＝ ０． ２８ｐ０Ｖ。（２）气体的温度保持为Ｔ不变，气体等温变化，则０． ７ｐ０Ｖ ＝ ｐ０Ｖ′解得Ｖ′ ＝ ０． ７Ｖ 进入宇航服内气体的质量与原有质量之比为Δｍｍ ＝ １． ４Ｖ － ０． ７Ｖ ０． ７Ｖ ＝ １１。 １７．（１）５５　 （２）( )５６ １０ 解析：（１）设能分装ｎ个氧气瓶，则以容器内开始的气体为研究 对象，由玻意耳定律得 ｐ０Ｖ０ ＝ ｐ（ｎＶ ＋ Ｖ０）代入数据解得ｎ ＝ ５５。 （２）第１个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律ｐ０Ｖ０ ＝ ｐ１（Ｖ ＋ Ｖ０） 得ｐ１ ＝ ｐ０Ｖ０Ｖ ＋ Ｖ０同理，第２个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律ｐ１Ｖ０ ＝ ｐ２（Ｖ ＋Ｖ０） 得ｐ２ ＝ ｐ０ Ｖ０Ｖ ＋ Ｖ( )０ ２ 同理，第３个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律ｐ２Ｖ０ ＝ ｐ３（Ｖ ＋Ｖ０） 得ｐ３ ＝ ｐ０ Ｖ０Ｖ ＋ Ｖ( )０ ３ 由此可推出第１０个氧气瓶充满气体后，由玻意耳定律 ｐ９Ｖ０ ＝ ｐ１０（Ｖ ＋ Ｖ０） 得ｐ１０ ＝ ｐ０ Ｖ０Ｖ ＋ Ｖ( )０ １０ 则ｐ１０ｐ０ ＝ Ｖ０ Ｖ ＋ Ｖ( )０ １０ 代人数据解得ｐ１０ｐ０ ＝ ( ) ５ ６ １０ 。 １８．（１）２３８９４ →Ｐｕ ２３４９２Ｕ ＋ ４２Ｈｅ　 （２）１１７πｍ４６Ｂｑ 　 ２ １１６Ｂｑ２ １１７πｍ 　 （３）μ ＝ ｍｖ ２ １１７Ｂ 解析：（１）衰变方程为２３８９４ →Ｐｕ ２３４９２Ｕ ＋ ４２Ｈｅ。（２）衰变时，根据动量守恒定律得ｍｖ －Ｍｖ′ ＝ ０ 在磁场中，根据牛顿第二定律得ｑｖＢ ＝ ｍ ｖ ２ ｒ 解得ｒ ＝ ｍｖｑＢ 所以铀核在磁场中运动的轨道半径为Ｒ ＝Ｍｖ′ＱＢ ＝ ｍｖ ４６ｑＢ 根据Ｔ ＝ ２πＲｖ′ Ｍ ＝ ２３４４ ｍ ＝ １１７ ２ ｍ 解得Ｔ ＝ １１７πｍ４６Ｂｑ 环形电流大小Ｉ ＝ ＱＴ ＝ ４６ｑ １１７πｍ ４６Ｂｑ ＝ ２ １１６Ｂｑ ２ １１７πｍ 。 （３）根据题意可得μ ＝ Ｉ·πＲ２ 解得μ ＝ ｍｖ ２ １１７Ｂ                                                                                                                                                                                                                。