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(共62張PPT)
章末檢測卷(九)(第十三章至第十五章內容)
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一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24分。每小題只有一個選項符合題目要求。
1．在物理學發展的進程中，人們通過對某些重要物理實驗的深入觀察和研究，獲得了正確的理論認識。下列圖示的實驗中導致發現原子具有核式結構的是(　　)
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A　 　　　　　　　　B
C　 　　　　　　　　D
√
D　[盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子的核式結構模型，D正確。]
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2．(2024·新課標卷)三位科學家由于在發現和合成量子點方面的突出貢獻，榮獲了2023年諾貝爾化學獎，不同尺寸的量子點會發出不同顏色的光。現有兩種量子點分別發出藍光和紅光，下列說法正確的是(　　)
A．藍光光子的能量大于紅光光子的能量
B．藍光光子的動量小于紅光光子的動量
C．在玻璃中傳播時，藍光的速度大于紅光的速度
D．藍光在玻璃中傳播時的頻率小于它在空氣中傳播時的頻率
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A　[ ]
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3．(2023·重慶卷)原子核可以經過多次α和β衰變成為穩定的原子核，在該過程中，可能發生的β衰變是(　　)
A．
B．
C．
D．
√
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A　[原子核衰變成為穩定的原子核，質量數減小了28，則經過了7次α衰變，中間生成的新核的質量數可能為231、227、223、219、215、211，則發生β衰變的原子核的質量數為上述各數，則B、C、D都不可能，根據核反應的質量數和電荷數守恒可知，A正確。]
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4．(2024·山東青島三模)如圖為某品牌卡車的氣囊減震裝置，當路面不平時，車體會突然下沉擠壓氣囊，該過程中關于氣囊內的氣體，下列說法正確的是(　　)
A．外界對氣體做的功小于氣體內能的增加量
B．氣體溫度升高，每個分子的動能都增大
C．氣體分子對氣囊單位面積的平均撞擊力增大
D．氣體壓強增大的唯一原因是氣體分子運動變得劇烈
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C　[車體突然下沉擠壓氣囊，外界對氣體做的功等于氣體內能的增加量，故A錯誤；氣體溫度升高，氣體的平均動能增大，但是不一定每個氣體分子的動能都增大，故B錯誤； 由于溫度升高，分子平均速率增大；體積減小，分子密度增大，所以氣體分子對氣囊單位面積的平均撞擊力增大，故C正確；氣體壓強是大量氣體分子對容器壁的持續、無規則的撞擊產生的，氣體壓強由氣體分子的數密度和平均動能決定，故D錯誤。]
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5．氚是放射性物質，其半衰期為12.5年。氚核()與其同位素氘核在一定條件下可以發生反應，反應方程是n。下列說法正確的是(　　)
A．氚核和氦核的中子數相同
B．100 g氚經過25年會全部衰變完
C．當氚核發生β衰變時，衰變產物有氘核
D．n是α衰變方程
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A　[氚核有兩個中子，氦核也有兩個中子，A正確；根據m＝m0，可得m＝100× g＝25 g，B錯誤；氚核的β衰變方程為，衰變產物有，C錯誤；n是核聚變(或熱核反應)方程，不是α衰變方程，D錯誤。]
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6．(2024·重慶九龍坡三模)空氣炸鍋是利用高溫空氣循環技術加熱食物。圖為某型號空氣炸鍋的簡化模型圖，其內部有一氣密性良好的內膽，封閉了質量、體積均不變的可視為理想氣體的空氣，已知初始氣體壓強為p0＝1.0×105 Pa，溫度為T0＝
300 K，加熱一段時間后氣體溫度升高到T＝
360 K，此過程中氣體吸收的熱量為4.2×103 J，
則(　　)
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A．升溫后所有氣體分子的動能都增大
B．升溫后內膽中氣體的壓強為1.5×105 Pa
C．此過程內膽中氣體的內能增加量為4.2×103 J
D．升溫后壓強增大是由于單位體積的分子數增多了
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C　[升溫后分子平均動能變大，并非所有氣體分子的動能都增大，選項A錯誤；根據＝，解得升溫后內膽中氣體的壓強為p＝1.2×105 Pa，選項B錯誤；此過程內膽中氣體體積不變，則W＝0，吸收的熱量為Q＝4.2×103 J，則氣體內能增加量為ΔU＝Q＋W＝4.2×103 J，選項C正確；氣體體積不變，則單位體積的氣體分子數不變，升溫后氣體分子平均速率變大，可知壓強增大不是由于單位體積的分子數增多，而是氣體分子對器壁的平均作用力增大了，選項D錯誤。]
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7．如圖所示，一定質量的理想氣體從狀態a開始，沿圖示路徑先后到達狀態b和c。下列說法正確的是(　　)
A．從a到b，氣體溫度保持不變
B．從a到b，氣體對外界做功
C．從b到c，氣體內能減小
D．從b到c，氣體從外界吸熱
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D　[一定質量的理想氣體從狀態a開始沿題圖所示路徑到達狀態b的過程中，氣體發生等容變化，壓強減小，根據查理定律＝C，可知氣體溫度降低，再根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，由于氣體不做功，內能減小，則氣體放熱，A、B錯誤；一定質量的理想氣體從狀態b沿題圖所示路徑到達狀態c的過程中，氣體發生等壓變化，體積增大，根據＝C可知氣體溫度升高，內能增大，再根據熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可知b到c過程吸熱，且吸收的熱量大于氣體對外界做的功，C錯誤，D正確。]
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8．(2024·山東煙臺三模)如圖所示，一裝滿水的長方體玻璃容器，高度為a，上、下兩個面為邊長為3a的正方形，底面中心O點放有一單色點光源，可向各個方向發射單色光。水面上漂浮一只可視為質點的小甲蟲，已知水對該單色光的折射率為n＝，則小甲蟲能在水面上看到點光源的活動區域面積為(　　)
A．18a2 B．9πa2
C．7πa2 D．6.25a2
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A　[全反射的臨界角滿足sin C＝＝，當入射角為臨界角時，在上表面能折射出光線的最大半徑為r，光路圖如圖所示，根據幾何關系可得tan C＝，解得r＝3a，水面的對角線長度為l＝×3a＝6a＝2r，故小甲蟲能在整個水面上看到點光源，活動區域面積為S＝(3a)2＝18a2，故選A。]
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二、多項選擇題：本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題有多個選項符合題目要求，全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。
9．氫原子能級圖如圖所示，大量處于n＝3的激發態
氫原子向低能級躍遷時，會輻射出不同頻率的光，用
這些光照射金屬錫，已知金屬錫的逸出功為4.42 eV，
關于這些輻射出的光，下列說法正確的是(　　)
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A．躍遷中有6種不同頻率的光
B．只有1種頻率的光能使錫發生光電效應
C．對同一種介質，a光的臨界角小于b光的臨界角
D．用同一裝置進行雙縫實驗，a光干涉條紋的寬度小于b光干涉條紋的寬度
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CD　[躍遷中可以釋放不同頻率的光的種類數為N＝＝3，故A錯誤；由光電效應可知，若要使錫發生光電效應，則光子的能量應該大于等于逸出功，躍遷中釋放的3種光的能量分別為Ea＝－1.51 eV－(－13.6)eV＝12.09 eV，Eb＝－3.4 eV－(－13.6)eV＝10.2 eV，Ec＝－1.51 eV－(－3.4)eV＝1.89 eV，所以有兩種光可以使錫發生光電效應，故B錯誤；由于光子的能量為E＝hν，由之前的分析可知a光的能量大于b光的能量，所以a光的頻率大于b光的頻率，即a光的折
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射率大于b光的折射率，對于臨界角有sin C＝，所以b光的臨界角大于a光的臨界角，故C正確；由于a光的頻率大，所以a光的波長小，雙縫實驗中干涉條紋的間距為Δx＝λ，所以a光的條紋間距小，故D正確。]
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10．(2025·湖北武漢武昌區測試)一定強度的激光(含有三種頻率的復色光)沿半徑方向入射到半圓形玻璃磚的圓心O點，如圖甲所示。現讓經過玻璃磚后的A、B、C三束光分別照射相同的光電管的陰極(如圖乙所示)，其中C光照射時恰好有光電流產生，則(　　)
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A．若用B光照射光電管的陰極，一定有光電子逸出
B．若用A光和C光分別照射光電管的陰極，A光照射時逸出的光電子的最大初動能較大
C．若入射光的入射角從圖示狀態開始增大，C光比B光先消失
D．若激發態的氫原子直接躍遷到基態輻射出B光、C光，則C光對應的激發態能級較低
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BC　[B光和C光為單色光，同一玻璃磚對C光的折射率大，則C光的頻率比B光的頻率高，C光照射光電管的陰極恰好有光電流產生，則C光的頻率等于陰極的極限頻率，B光的頻率低于陰極的極限頻率，用B光照射光電管，不能發生光電效應，A錯誤；A光為三種頻率的復合光，但A光中某頻率的光發生了全反射，其臨界角最小，折射率最大，頻率最高，則用A光和C光分別照射光電管的陰極時，A光照射時逸出的光電子的最大初動能較大，B正確；根據sin C＝可知，
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C光發生全反射的臨界角比B光的小，若入射光的入射角從題圖所示位置開始增大，C光比B光先消失，C正確；C光的頻率比B光的高，根據能級躍遷規律可知，若是激發態的氫原子直接躍遷到基態輻射出B光、C光，則C光對應的激發態能級較高，D錯誤。]
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11．(2024·山東濰坊三模)如圖所示為開口向右的絕熱汽缸，用絕熱光滑活塞封閉一定質量的理想氣體，輕繩左端連接活塞，另一端跨過光滑定滑輪連接質量為m的小桶，小桶靜止，氣體處于狀態1。現接通電熱絲一段時間后斷電，活塞向右移動L后靜止，氣體處于狀態2。由狀態1到狀態2氣體內能的增加量為ΔU。活塞的橫截面積為S，重力加速度大小為g，外界大氣壓強不變，為p0。下列說法正確的是(　　)
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A．狀態2相比狀態1，每個分子的
速率都增大
B．狀態2相比狀態1，分子單位時間內撞擊單位面積器壁上的次數減少
C．由狀態1到狀態2，氣體內能的增加量等于電熱絲釋放的熱量
D．電熱絲釋放的熱量為ΔU＋(p0S－mg)L
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BD　[由狀態1到狀態2氣體內能增加，溫度升高，分子平均動能增大，分子熱運動平均速率增大，不是每個分子的運動速率都增大，故A錯誤；狀態2相比狀態1壓強不變，溫度升高，分子平均動能增大，體積增大，分子數密度減小，由壓強的微觀解釋可知，分子單位時間內撞擊單位面積器壁上的次數減少，故B正確；由狀態1到狀態2，由熱力學第一定律可知，氣體內能的增加量等于電熱絲釋放的熱量減去氣體對外做的功，故C錯誤；大氣壓強為p0，活塞的橫
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截面積為S，氣體壓強為p，由平衡方程p0S＝mg＋pS得pS＝p0S－mg，活塞向右移動L過程中，對外做功W＝pΔV＝(p0S－mg)L，由熱力學第一定律得ΔU＝Q－W，得氣體吸收的熱量即電熱絲釋放的熱量Q＝ΔU＋(p0S－mg)L，故D正確。]
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12．如圖所示，在屏幕MN的下方有一截面為等邊三角形的透明介質，三角形邊長為l，頂點與屏幕接觸于C點，底邊AB與屏幕MN平行。激光a垂直于AB邊射向AC邊的中點O，恰好發生全反射，光線最后照射在屏幕MN上的E點(圖中未畫出)。已知光在真空中的傳播速度為c，下列說法正確的是(　　)
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A．光在透明介質中發生全反射的臨界角為30°
B．該透明介質的折射率為
C．光在透明介質中的傳播速度為c
D．光從射入AB面開始到射到E點的時間為
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√
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BCD　[畫出光路圖如圖所示，在界面AC恰好發生全反射，由幾何關系可知全反射臨界角C＝i＝60°，則折射率n＝＝，故A錯誤，B正確；又n＝，則光在透明介質中的傳播速度為v＝＝c，故C正確；由幾何關系可得DC⊥AB，故OD⊥BD；且OG＝OD＝OF＝×l＝l，OE＝2OF＝l，則DE＝OE－OD＝l，光從射入AB面開始到射到E點的時間為t＝＋＝，故D正確。
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三、非選擇題：本題共6小題，共60分。
13．(6分)1834年，洛埃利用平面鏡得到了楊氏雙縫干涉結果(稱洛埃鏡實驗)。應用洛埃鏡測量單色光波長的原理如下：
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如圖所示，S′是單縫S通過平面鏡成的像，如果S被視為雙縫干涉中的一個縫，S′相當于另一個縫。單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區域里出現干涉條紋。
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請回答下列問題：
(1)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離________；
A．將平面鏡稍向上移動一些
B．將平面鏡稍向下移動一些
C．將光屏稍向右移動一些
D．將光源由紅色光改為綠色光
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AC
(2)若光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為h和D，光屏上形成的相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離為Δx，則單色光的波長λ＝________；
(3)實驗表明，光從光疏介質射向光密介質，會在界面發生反射，當入射角接近90°時，反射光與入射光相比，相位有π的變化，稱為“半波損失”。已知h遠小于D，如果把光屏向左平移到非常面鏡處，屏上最下方兩束光相遇會相互________(選填“加強”或“減弱”)。
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減弱
[解析]　(1)由雙縫干涉條紋間距公式有Δx＝λ， 若要增大條紋間距，可以增大D，即將光屏向右移動；可以減小d，即將平面鏡稍向上移動一些；或者換用波長更大的單色光，如將光源由綠色改為紅色。故選AC。
(2)由題意結合條紋間距公式有Δx＝λ，整理得λ＝。
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(3)如果把光屏移動到和平面鏡非常接近，即相當于兩者接觸，在入射角接近90°時，反射光與入射光相比，相位有π的變化，即“半波損失”，故直接射到光屏上的光和經平面鏡反射的光相位差為π，光程差為半波長，所以兩束光相遇會減弱。
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14．(8分)某同學制作了一個結構如圖(a)所示的溫度計，一端封閉的輕質細管可繞封閉端O自由轉動，管長0.5 m，將一量程足夠大的力傳感器調零，細管的開口端通過細線掛于力傳感器掛鉤上，使細管保持水平、細線沿豎直方向。在氣體溫度為270 K時，用一段水銀將長度為0.3 m的氣柱封閉在管內，實驗時改變氣體溫度，測得封閉氣柱長度l和力傳感器讀數F之間的關系如圖(b)所示(實驗中大氣壓強不變)。
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(1)管內水銀柱長度為________ m，為保證水銀不溢出，該溫度計能測得的最高溫度為________ K；
(2)若氣柱初始長度大于0.3 m，該溫度計能測量的最高溫度將________(選填“增大”“不變”或“減小”)；
(3)若實驗中大氣壓強略有升高，則用該溫度計測出的溫度將________(選填“偏高”“不變”或“偏低”)。
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0.1
360
減小
偏低
[解析]　(1)由于輕質細管可以繞O點轉動，設水銀長度的一半為x，封閉氣體長度為l，通過力矩關系有FL＝mg(l＋x)，研究氣體長度為0.3 m和 0.35 m 兩個位置，可以計算出水銀柱長度為2x＝0.1 m；水銀剛好到達管口時，封閉氣體長度為 0.4 m，則根據＝，可以算出此時溫度為T＝360 K。
(2)根據(1)題結論，由＝可得Tmax＝·T0，則V0越大，Tmax越小。
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(3)實驗過程中大氣壓強增加，則封閉氣體的壓強增加，由＝C可知，當溫度升高氣柱向右移動的距離將小于大氣壓升高之前的距離，會出現測量值偏低。
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15．(8分)硼中子俘獲療法是腫瘤治療的新技術，其原理是進入癌細胞內的硼核()吸收慢中子，轉變成鋰核()和α粒子，釋放出γ光子。已知核反應過程中質量虧損為Δm，γ光子的能量為E0，硼核的比結合能為E1，鋰核的比結合能為E2，普朗克常量為h，真空中光速為c。
(1)寫出核反應方程并求出γ光子的波長λ。
(2)求核反應放出的能量E及氦核的比結合能E3。
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[解析]　(1)核反應方程為
He＋γ
根據E0＝h得γ光子的波長λ＝h。
(2)核反應中放出的能量E＝Δmc2
由能量關系可得E＝7E2＋4E3－10E1
解得E3＝。
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[答案]　He＋γ　h
(2)Δmc2　
16．(8分)(2023·廣東深圳一模)工人澆筑混凝土墻壁時，內部形成了一塊氣密性良好充滿空氣的空腔，墻壁導熱性能良好。(取T＝t＋273 K)
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(1)空腔內氣體的溫度變化范圍為－33～47 ℃，問空腔內氣體的最小壓強與最大壓強之比。
(2)填充空腔前，需要測出空腔的容積。在墻上鉆一個小孔，用細管將空腔和一個帶有氣壓傳感器的氣缸連通，形成密閉空間。當氣缸內氣體體積為1 L時，傳感器的示數為1.0 atm。將活塞緩慢下壓，氣缸內氣體體積為0.7 L時，傳感器的示數為1.2 atm。求該空腔的容積。
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[解析]　(1)以空腔內的氣體為研究對象，最低溫度時，壓強p1，T1＝240 K；最高溫度時，壓強p2，T2＝320 K；根據查理定律可知＝
解得＝。
(2)設空腔的體積為V0，氣缸的容積為V，以整個系統內的氣體為研究對象，則未下壓時氣體的壓強p3＝1.0 atm，體積V1＝V0＋V，V＝1 L
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下壓后氣體的壓強p4＝1.2 atm，體積V2＝V0＋V′，V′＝0.7 L
根據玻意耳定律p3V1＝p4V2
解得V0＝0.8 L。
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[答案]　(1)　(2)0.8 L
17．(14分)某種由透明材料制成的直角三棱鏡ABC的截面示意圖如圖所示，∠A＝30°，BC＝20 cm，在與BC邊相距d＝30 cm的位置放置一平行于BC邊的豎直光屏。現有一細光束射到棱鏡AB面上的P點，入射光線與AB面的垂線CP的夾角i＝60°，該光線經棱鏡折射后，從BC邊射出，透明材料對該光的折射率n＝，光在真空中傳播的速度大小c＝3×108 m/s，整個裝置置于真空中。求：
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(1)光線在BC面上的出射點與光屏上光斑的距離x；
(2)光線從P點至傳播到光屏上所需的時間t。
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[解析]　(1)畫出光路圖如圖所示
由折射定律可知n＝
由幾何關系有α＋β＝i
則光線在BC面上的入射角β＝30°，同理有n＝
由幾何關系有x＝，聯立解得x＝0.6 m。
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(2)光在介質中傳播的速度大小v＝
由幾何關系可知光在介質中的路程為PB＝
則光在介質中的傳播時間t1＝
光在真空中的傳播時間t2＝
又t＝t1＋t2，解得t＝3×10-9 s。
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[答案]　(1)0.6 m　(2)3×10-9 s
18．(16分)(2024·黑龍江佳木斯三模)如圖所示，左側封閉、右側開口的粗細均勻的U形玻璃管豎直放置，左、右兩豎直管等長，長度均為 65 cm，底部長10 cm，玻璃管橫截面積S＝3 cm2，用 20 cm 長的水銀柱密封一段空氣柱，管中兩側水銀柱高度
均為5 cm，玻璃管導熱良好，環境溫度為 27 ℃，
若取大氣壓強p0＝75 cmHg＝1.0×105 Pa，T＝t＋
273 K，不考慮玻璃管拐角處的影響。
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(1)環境的熱力學溫度為多少時，水銀柱恰好全部在豎直管內？
(2)當水銀柱恰好全部在右側豎直管內時，緩慢升高溫度，直到水銀柱上表面到達管口為止，此過程空氣柱內能增加了10 J，求空氣柱吸收或放出的熱量。
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[解析]　(1)以密封氣體為研究對象，狀態1：p1＝75 cmHg，V1＝
60 cm·S，T1＝300 K
當水銀柱恰好在左側豎直管內時，狀態2：p2＝55 cmHg，V2＝
45 cm·S
由理想氣體狀態方程有＝
解得T2＝165 K
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當水銀柱恰好在右側豎直管內時，狀態3：p3＝95 cmHg，V3＝
75 cm·S
由理想氣體狀態方程有＝
解得T3＝475 K。
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(2)水銀柱恰好全部在右側豎直管內時，緩慢升高溫度，直到水銀柱上表面到達管口為止，此過程空氣柱發生等壓變化，水銀柱上升的位移
d＝45 cm＝0.45 m
外界對空氣柱做功W＝－p3Sd＝－17.1 J
根據熱力學第一定律有ΔU＝Q＋W
解得Q＝27.1 J。
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[答案]　(1)165 K或475 K　(2)吸收熱量27.1 J
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