第4章 原子结构（拔高练）-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

m⑤，联立③⑤式，代人数据得-9⑥，设抽出的 气体的体积为Ay,由题意知AV=业0名②，故应抽出气 体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为Am_△y m V ⑧，联 立⑥⑦⑧式，代入数据得Am.1 m 3 第三章热力学定律 第1~2节热力学第一定律能量守恒定律 1.(1)240K(2)-2.4J 解析：(1)初态时，对活塞受力分析，可求气体压强为P1=Po+ 学，体积为%=AS,要使两边水银面相平，汽红内气体的压 强为P2=po,此时活塞下端一定与汽缸底接触，则有V2=LS, 设此时温度为，由理想气体的状态方程有_P,可 TT21 得T2=240K;(2)从开始至活塞竖直部分恰与汽缸底接触， 气体压强不变，外界对气体做功W=p1AV=p+)×(h L)S=3.6J,由热力学第一定律有△U=W+Q,可得气体内能 的变化量△U=-2.4J 2.(1)12cm(2)18J 解析：(1)初始状态时，以圆柱形汽缸与椅面整体为研究对 象，根据受力平衡可得mg+poS=p1S,解得p1=1.2×103Pa.质 量M=54kg的人，脚悬空坐在椅面上，稳定后，根据受力平 衡可得(M+m)g+poS=P2S,解得pP2=3x105Pa.设稳定后缸内 气体柱长度为L',根据玻意耳定律可得p1LS=P2L'S,解得 L'=8cm.则椅面下降了△h=L-L'=20cm-8cm=12cm. (2)在(1)问的情况下，由于开空调室内气温缓慢降至T2= 300K,该过程气体发生等压变化，则有_，气体柱长度 T,T21 为L”"=7.5cm,外界对封闭气体所做的功为W=(PoS+ Mg+mg)·（L'-L"),解得W=4.5J.根据△U=-Q+W,解得 Q=18J.放出热量18J. 第3节热力学第二定律 1.A解析：A.热水将热量传递给叶片，同时热水会向四周放 出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减少，故热水的 温度会降低，故A正确；B.要维持转轮转动需要外力做功， 转轮转动所需能量不能由转轮自身提供，故B错误；C.转轮 转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以 要维持转轮转动需要外力做功，故C错误；D.根据热力学第 二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功 而不引起其他变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在 空气中释放的热量，故D错误：故选A 第四章原子结构 第1节电子的发现 1u （2片ru+2 2dU 解析：(1)电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线 运动，有=Be=名，得品即打到荧光屏0点的电于 速度的大小为6 U (2)P与P'之间只有偏转电场时，电子的加速度为a,运动时 选择性必修第三册·JK 间为t,电子离开偏转电场的偏移量为y,速度偏转角为0，根 据运动学公式y=)a2, 2 根据牛顿第二定律有：a= 运动时间：t= mb v eUL 解得：y= 2mbu2' 1 2, 由于子 一，可得：e= 2dU 2+忆 mB2bL,(L1+2L2） 第2节原子的核式结构模型 1.D解析：α粒子散射实验是用α粒子轰击金属箔，得到的结 果是绝大多数的α粒子穿过金属箔后基本上仍沿原来的方 向继续前进，有少数的α粒子运动轨迹发生了较大的偏转， 极少数的α粒子甚至被反弹，沿原路返回，而在该实验中，用 显微镜观察到的实际上是α粒子，在c处可以观察到很少的 发生较大偏转的α粒子，在d处则能观察到被反弹回来的α 粒子故选D. 2.(1)ABC(2)mg (3)B U 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=qB=g,所以需要测 出的物理量有油滴质量m、两板间的电压U、两板间的距离 d,故选ABC.(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量 9-”g(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=1.6×1019C,故B正 确，A、C、D错误故选B. 第3节光谱氢原子光谱 1.B解析：A.光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为 连续谱和线状谱，故A正确，不符合题意：B.太阳光谱中有 暗线，是吸收光谱，氢光谱是线状谱，故B错误，符合题意； C.线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，故C正确，不符合 题意；D.光谱分析可以精确分析物质中所含元素，可以帮助 人们发现新元素，故D正确，不符合题意故选B. 2A解析：在巴尔来系中，根铝片R.(宁京 F)知当n=3 时，光子能量最小，入最大；当n=6时，光子能量最大，波长 盘小则布（分）器之（层。） 所以之-号故A正确，B0D错误放选A 第4节玻尔的原子模型能级 1.BC解析：A.若规定无穷远处的能量为0，则量子数为n=2 时的能量为E,3,6eY=-3,4eY;若氢原子处于基态时的 能量为0，则量子数n=2时能级的能量为10.2eV,A错误； B量子数n=3时能级的能量为宁8=- 9,B正确；C.若 要使氢原子从基态跃迁到第4能级，则需要吸收的光子能量 为婷(：治C正德：山采用能州为沿的高道电于变 黑白题34 击而跃迁到激发态，根据Em-E。=hv,得原子获得能量跃迁 到=3激发态，则这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过 程中可释放出3种不同频率的光子，D错误.故选BC. 2.BD解析：AB.由图可知，吸收的入射光光子的能量为E, Eo,而发出的光的能量有三种，分别为E2-E1、E,-E。和E2 E。,所以发出光的能量一定小于或等于入射光的能量，根据 s=hw可知红光的能量小于绿光，紫光的能量大于绿光， 故A错误，B正确：CD.若吸收入射光的波长为入1，发出三种 光波长分别为入1、入2、入3，则发出的可见光的能量分别为E2 E-EE-E,故有仙=h仙，+h仙，又=无所以有入 1+,故C错误，D正确故选BD, 2入3 第五章原子核与基本粒子 第1节原子核的组成 1.AD解析：AB.由题意可知，此粒子是由四个中子构成的，所 以它的核电荷数为零，不显电性，A正确，B错误；CD.该粒子 的质量数为4，故质量比氢原子大，C错误，D正确.故选AD. 2.B解析：A.中子仍可分，并不是组成原子核的最小粒子之 一，故A错误；B.中子不带电，因此与其他核子间无库仑力， 但无论核子是否带电，相邻核子间都存在强大的核力，故 B正确；C.核子间距离在一定范围内，核力表现为引力，当 核子间距离小于一定值时，核力表现为斥力，故C错误； D.卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验验证了中 子的存在，故D错误.故选B. 第2节放射性元素的衰变 1.A解析：三种射线中α射线和B射线带电，进入电场后会 发生偏转，而y射线不带电，电场对它没有影响，在电场中不 偏转.由题，将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟 闪烁亮点数没有变化，可知射线中含有y射线.再将薄铝片 移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大大增 加，根据α射线的特性：穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分 析得知射线中含有α射线.故放射源所发出的射线可能为α 射线和y射线.A正确 2.A解析：t时间后，湖水中剩余放射性物质是原来的 (兮)厂则湖木中每分钟衰变次数也是原来的（兮）户 即N= (行)）厂6，又测得1m水样每分钟衰变a次，故湖水 (176 的体积为V=(2)a m3,故选A 3.D解析：A.始祖元素对应最上方的点，横坐标为核电荷数， 纵坐标为中子数，可知质量数为232，故A错误：B.最终的稳 定核素为Pb,是T继续衰变的产物，故B错误：C.从图中 可知有两种衰变路径，故C错误：D.横纵坐标均减小2的路 径对应衰变，横坐标增加1，纵坐标减小1的路径对应B 衰变，由图中信息可知衰变全过程最终生成稳定核素，共发 生了6次a衰变，4次B衰变，故D正确.故选D. 第3节核反应结合能 1.D解析：A.发现质子的核反应方程是4N+He→O+1H, 故A错误；BCD.核反应释放核能的原因是因为？0的结合 能大于4N和α粒子总的结合能，释放的核能等于(m,+ m3-m2-m4)c2,也等于反应后？0和质子总动能与反应前N 和粒子总动能之差，故BC错误，D正确.故选D. 参考答案与解析 2.D解析：AB.Y光子的能量E=h只，不等于该核反应释放 的核能，AB错误：CD.因为锂核的结合能为6E1,氦核的结合 能为4E2,H核的结合能为3E,则该核反应放出的核能 △E=(4E2+3E3)-6E1,C错误，D正确.故选D. 3.(7.51Mev(2)4mP,7 mc" 解析：(1)该反应中质量亏损△m=2.0141u+3.0160u- 4.0026u-1.0087u=0.0188u,由质能方程△E=△mc2代入 数据，该反应释放的核能△E≈17.51MeV. (2)太阳每秒钟辐射的能量E。=P。×4π2，太阳每秒钟减少 的质量△之太阳的寿命1解得1口mG 4uPor2 第4~5节核裂变核聚变粒子物理学 发展概况 1.BC解析：AB.假设中子的质量为m,“慢化剂”原子核的质 量为M,中子去碰撞静止的“慢化剂”，由动量守恒定律 得mo=mw+M,由机械能守恒得}m w+分， 2 muo2=1 解得碰撞后中子的速度为v= m-M m+M,可知“慢化剂”的质量 和中子质量越接近，中子碰撞后的速度越小，慢化效果越好 故A错误，B正确：C.若用石墨做“慢化剂”，碳原子核的质 量是中子质量的12倍，一次碰撞后中子速度大小v= m-M m+M0=30,一次碰擅前后中子速度大小之比为13：11， 11 故C正确；D.一个“快中子”连续与三个静止的碳原子核碰 撞后“快中子”的速度大小= (m-M3 m+M -()快中 子”的动能与其初动能之比为 11)6 13 ,故D错误故选BC 2.(1)4H→He+2e(2)见解析 解析：(1)由质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程为 4H→He+2e.(2)50亿年太阳辐射的总能量为△E=Pot,根 据△B=Amc2,可知50亿年太阳损失的总质量为△m≈△E n2, 代人数据可知损失的总质量与太阳质量之比”≈Q.03%, 所以这种说法合理. 第六章波粒二象性 第1节量子论初步 1.A解析：光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的， 100W灯泡每秒产生光能E=100J,设灯泡每秒发出的能量 子数为n,则能量为E=h片，在以电灯为球心的球面上， 1m2的面积每秒通过的能量子数n'= n E入 AurAuPhe 100×6.0×10-7 4×3.14×102×6.63×1034×3×108 个≈2.4×101”个，故A正确， 2.B解析：根据运算单位 ·s·N·m2/kg (m/s)3 g/g·m·8kg·m·mg=m根据量纲，普 m3/s3 朗克长度表达式可能是 hG 3 故选B 黑白题35进阶 突破 第四章原子结构 第1节电子的发现 1.(2023·宁夏中卫中学质检)如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和P'间 不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心0点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点 偏离到O'点，O'点到O点的竖直距离为d,水平距离可忽略不计；此时在P与P'之间的区域 里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新 回到0点，已知极板水平方向长度为L,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2 (1)求打在荧光屏0点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式。 第2节原子的核式结构模型 1.(2023·山东青岛期末)如图所示，α粒子散射实验中，移动显微镜M分别在a、b、c、d四个位 置观察，则 () A.在a处观察到的是金原子核 金箔F 放射源R 荧光屏S显微镜M B.在b处观察到的是电子 C.在c处不能观察到任何粒子 D.在d处能观察到粒子 2.(2023·四川德阳质检)美国物理学家密立根利用如图所示的 喷雾器 实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验， 油滴 c'crr 如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连 P 接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电 悬浮在两板间保持静止。 (1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有 A.油滴质量m B.两板间的电压U C.两板间的距离d D.两板的长度L (2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q= （已知重力加速度为g). 10黑白题物理1选择性必修第三册·JK (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.关于元电荷，下列说法正确的是 A.油滴的电荷量可能是1.6×10-20CB.油滴的电荷量可能是3.2×10-19C C.元电荷就是电子 D.任何带电体所带电荷量可取任意值 第3节光谱氢原子光谱 1.(2023·陕西玉林质检)关于光谱和光谱分析，下列说法错误的是 A.发射光谱包括连续谱和线状谱 B.太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱 C.线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D.光谱分析可以帮助人们发现新元素 2巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式片-R.(分清)，a=3,45,…在氢原子兆谱可见光区（巴 耳末系的前四条谱线在可见光区)，最长波长与最短波长之比为 () 9 c 9 .5 D. 8 第4节玻尔的原子模型能级 1.(2023·山东青岛质检)（多选）根据玻尔假设，若规定无穷远处的能量为0，则量子数为n的 氢原子的能量E。=2,E,为基态的能量，经计算为-13.6eV,现规定氢原子处于基态时的能量 n 为0，则 A.量子数n=2时能级的能量为0 8E B.量子数n=3时能级的能量为 9 15E C.若要使氢原子从基态跃迁到第4能级，则需要吸收的光子能量为- 16 9E D.若采用能量为~10的高速电子轰击而跃迁到激发态，这些氢原子从激发态向低能级跃迁 的过程中可释放出10种不同频率的光子 2.(2023·浙江精诚联盟三模)（多选）荧光是指一种光致发光的冷发 E, 光现象荧光物质的原子吸收某一波长的入射光后进入高能态，然 E 后向低能态跃迁，发出可见光.如图所示，E。、E、E2为荧光物质的 E 原子三个相邻的能级，处于低能态E。的原子吸收了波长为入1的光子后，跃迁到高能态E2,然 后再向低能态跃迁时会发出荧光，最终回到低能态E则下列说法正确的是 () A.若吸收的入射光是红光，则发出的光可能是绿光 B.若吸收的入射光为紫光，则发出的光可能是绿光 C.若吸收入射光后，原子发出波长分别为入1、入2、入3的三种光，则入1=入2+入3 D.若吸收入射光后，原子发出波长分别为2入的三种光，则{-1+ 入1入2入 进阶突破·拔高练11