2025届高考物理一轮总复习第15单元热学热点练11气体实验定律与热力学第一定律的综合应用课件新人教版 (48)

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微练一　原子的核式结构1.(多选)关于卢瑟福的原子核式结构,下列叙述正确的是(　　)A.原子是一个质量分布均匀的球体B.原子的质量几乎全部集中在原子核内C.原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D.原子直径的数量级大约是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m
解析 原子的质量几乎全部集中在原子核内,A错误,B正确;原子中,原子核带正电,核外电子带负电,C错误;原子直径的数量级是10-10 m,原子核直径的数量级是10-15 m,D正确。
2.物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔,研究α粒子被散射的情况,其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验,下列说法正确的是(　　)
α粒子散射的实验装置(俯视)
A.该实验是卢瑟福建立原子“枣糕”模型的重要依据B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞C.实验结果说明原子中有一个带正电且占有原子几乎全部质量的核D.通过α粒子散射实验还可以估算出原子半径的数量级是10-15 m
解析 卢瑟福建立的是原子核式结构模型,不是枣糕模型,选项A错误;造成α粒子大角度散射的原因是它受到的原子核的斥力比较大,选项B错误;从绝大多数α粒子几乎不发生偏转,可以推测使粒子受到斥力的核体积极小,实验表明原子中心的核带有原子的全部正电和几乎全部质量,选项C正确;α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-15 m,选项D错误。
微练二　玻尔理论与能级跃迁3.氢原子能级图如图所示,用某单色光照射大量处于基态的氢原子后,氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则该单色光的光子能量为(　　)
解析 巴耳末系是高能级氢原子跃迁到第2能级的谱线,根据题意可知氢原子辐射的光对应谱线只有两根谱线属于巴耳末系,则氢原子是从第4能级跃迁到第2能级,单色光的光子能量为E=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,故选B。
4.(2023浙江嘉兴一模)目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子,已知氢原子第n能级的能量为 ,金属钨的逸出功为4.54 eV,如图是按能量排列的电磁波谱,则(　　)
A.紫外线波段的光子均不能使基态氢原子电离B.氢原子跃迁时可能会辐射X射线波段的光子C.足够长时间的红外线照射能使金属钨发生光电效应D.可见光能使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子
解析 基态氢原子具有的能量为E1=-13.6 eV,若基态氢原子电离,则需要吸收的光子能量E≥13.6 eV,由题图可知紫外线波段中存在光子能量E≥13.6 eV的光子,这些光子可以使基态氢原子电离,A错误;氢原子跃迁时辐射的光子能量不超过13.6 eV,由题图可知,X射线的光子能量均大于13.6 eV,故氢原子跃迁时不会辐射X射线波段的光子,B错误;金属钨的逸出功为4.54 eV,由题图可知,红外线的光子能量小于4.54 eV,故不能使金属钨发生光电效应,C错误;n=20的氢原子能量为 =-0.034 eV,由题图可知,可见光的光子能量大于0.034 eV,故可见光可以使n=20的氢原子失去一个电子变成氢离子,D正确。
微练三　原子核的衰变及射线5.磷32是磷的一种放射性同位素,在农业研究中常用作示踪原子。将含磷31的材料置于反应堆中辐射,反应产生的磷32会混于稳定的磷31中。如果将该材料取出,研究发现磷31和磷32的含量相等,28天后磷32的含量占磷元素总量的20%,则磷32的半衰期为(　　)A.28天B.14天C.7天D.3.5天
微练四　核反应类型及核能计算7.现存绝大部分热核电站利用铀核裂变释放能量,其主要核反应方程为
原子核的比结合能与质量数之间的关系图线如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.为了调节中子数目以控制反应速度,核反应堆中需要在铀棒之间插进一些石墨B.通常把核裂变物质能够发生链式反应的最大体积叫作它的临界体积C.两个中子和两个质子结合成 核时释放能量约为28 MeVD. 核的平均核子质量大于 核的平均核子质量
8.(2023浙江北斗星盟模拟)硼中子俘获治疗技术是近年来国际肿瘤治疗领域新兴快速发展的精准诊疗技术,其原理是进入癌细胞内的硼原子核吸收慢中子,转变为锂原子核 和α粒子,并释放出γ光子。已知硼原子核的比结合能为E1,锂原子核的比结合能为E2,γ光子的能量为E3,这个核反应过程中质量亏损为Δm,普朗克常量为h,真空中的光速为c。则下面说法正确的是(　　)
9.用实物粒子撞击氢原子时,由于撞击前瞬间不同氢原子的核外电子所处状态不同,所以氢原子可能部分也可能全部吸收入射粒子的动能,当氢原子吸收的能量恰好为当前能级与上方某能级之差时,可实现能级跃迁。氢原子能级示意图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.用动能为13.00 eV的大量电子射向处于基态的一群氢原子,则能使一些氢原子跃迁到n=4能级B.一个处于n=4能级的氢原子向基态跃迁过程中,最多可辐射出6种频率的光子C.已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11 eV,若处于n=3能级的氢原子向基态跃迁,放出的光为可见光D.基态氢原子可以吸收一个能量为12.10 eV的光子,从而跃迁到n=3能级
解析 动能为13.00 eV的电子射向基态氢原子,基态氢原子将可能吸收12.75 eV的能量,从而跃迁到n=4能级,故A正确;一个处于n=4能级的氢原子向基态跃迁过程中,最多可辐射出3种频率的光子,故B错误;处于n=3能级的氢原子向基态跃迁,放出的光子能量为12.09 eV,不属于可见光,故C错误;基态氢原子向高能级跃迁,吸收光子的能量要刚好等于两能级之间的能量差,12.10 eV不等于n=3能级与基态间的能量差,故D错误。
11.(多选)(2023浙江绍兴诊断性考试)质子与中子都是由三个夸克组成的,其中质子由两个上夸克和一个下夸克组成,中子由两个下夸克和一个上夸克组成,形成过程均可类比核聚变。β衰变时,核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,质子质量约为1.672 6×10-27 kg,中子质量约为1.674 9×10-27 kg,电子质量约为9.109 6×10-31 kg,真空中光速c=3×108 m/s。下列说法正确的有(　　)B.弱相互作用是引起衰变的原因C.上夸克和下夸克的质量差为2.3×10-30 kgD.一次β衰变释放出的能量为1.3×10-14 J
12.(多选)(2023浙江北斗星盟模拟)图甲是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像(直线与横轴交点的横坐标为4.29,与纵轴交点的纵坐标为0.5),图乙是氢原子的能级图,已知e=1.6×10-19 C,可见光的频率范围为4.2×1014~7.8×1014 Hz,以下说法正确的是(　　)
A.根据图甲图像能求出普朗克常量h=6.6×10-34 J·sB.氢原子可能向外辐射出能量为12 eV的光子C.大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁可发出1种可见光D.用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应