Question

選做題（請(qǐng)從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡上把所選題目對(duì)應(yīng)字母后的方框涂滿涂黑，如都作答則按A、B兩小題評(píng)分．）
A．（選修模塊3-3）
（1）下列說(shuō)法中正確的是

B

A．布朗運(yùn)動(dòng)是分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)
B．氣體分子間距離減小時(shí)，分子間斥力增大，引力也增大
C．導(dǎo)熱性能各向同性的固體，一定不是單晶體
D．機(jī)械能不可能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
（2）如圖1所示，一導(dǎo)熱性能良好的金屬氣缸靜放在水平面上，活塞與氣缸壁間的摩擦不計(jì)．氣缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體．現(xiàn)緩慢地向活塞上倒一定質(zhì)量的沙土，忽略環(huán)境溫度的變化，在此過(guò)程中

CD

A．氣體的內(nèi)能增大
B．氣缸內(nèi)分子平均動(dòng)能增大
C．氣缸內(nèi)氣體分子密度增大
D．單位時(shí)間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多

（3）在做用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每10⁴mL溶液中有純油酸6mL．用注射器測(cè)得50滴這樣的溶液為1mL．把l滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺水盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖2所示，坐標(biāo)紙正方形小方格的邊長(zhǎng)為20mm．則油酸膜的面積是

2.4×10^-2

m²，每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

1.2×10^-11

m³，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可估算出油酸分子的直徑．
B．（選修模塊3-4）
（1）關(guān)于對(duì)光現(xiàn)象的解釋，下列說(shuō)法中正確的是

AC

．
A．自然光斜射到玻璃表面時(shí)，反射光和折射光都是偏振光
B．水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的衍射現(xiàn)象
C．光纖導(dǎo)光利用了光的全反射規(guī)律
D．玻璃中的氣泡看起來(lái)特別明亮是光的干涉現(xiàn)象
（2）一列橫波沿x軸正方向傳播，在t₀=0時(shí)刻的波形如圖3所示，波剛好傳到x=3m處，此后x=lm處的質(zhì)點(diǎn)比x=-lm處的質(zhì)點(diǎn)

后

（選填“先”、“后”或“同時(shí)”）到達(dá)波峰位置；若該波的波速為10m/s，經(jīng)過(guò)△t時(shí)間，在x軸上-3m～3m區(qū)間內(nèi)的波形與t₀時(shí)刻的正好相同，則△t=

0.4ns（n=1，2，3┅）

．
（3）某實(shí)驗(yàn)小組利用數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，裝置如圖4所示，水平光滑導(dǎo)軌上的滑塊與輕彈簧組成彈簧振子，滑塊上固定有傳感器的發(fā)射器．把彈簧拉長(zhǎng)5cm由靜止釋放，滑塊開(kāi)始振動(dòng)．他們分析位移一時(shí)間圖象后發(fā)現(xiàn)，滑塊的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，滑塊從最右端運(yùn)動(dòng)到最左端所用時(shí)間為ls，則彈簧振子的振動(dòng)頻率為

0.5

Hz；以釋放的瞬時(shí)為初始時(shí)刻、向右為正方向，則滑塊運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=

5cosлt

cm．

C．（選修模塊3-5）
（1）下列關(guān)于原子和原子核的說(shuō)法正確的是

B

．
A．β衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分
B．波爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化
C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短
D．比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固
（2）一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)      示意圖如圖5所示，那么

金屬	銫	鈣	鎂	鈦
逸出功W/eV	1.9	2.7	3.7	4.1

①氫原子可能發(fā)射

6

種頻率的光子．
②氫原子由量子數(shù)n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)輻射光子的頻率是

6.15×10¹⁴

Hz，用這樣的光子照射右表中幾種金屬，金屬

銫

能發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能是

0.65

eV．（普朗克常量h=6?63×10^-34J?S，1eV=1.6×10^-19J）
（3）在氘核

2 1

H和氚核

3 1

H結(jié)合成氦核

4 2

He的核反應(yīng)方程如下：

2 1

H+

3 1

H→

4 2

He+

1 0

n+17.6MeV
①這個(gè)核反應(yīng)稱為

聚變

②要發(fā)生這樣的核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到幾百萬(wàn)開(kāi)爾文．式中17.6MeV是核反應(yīng)中

放出

（選填“放出”或“吸收”）的能量，核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量

減少

（選填“增加”或“減少”）了

3×10^-29

㎏（保留一位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：A、（1）布朗運(yùn)動(dòng)反映了分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；分子間引力和斥力隨距離的增大都減小，隨距離的減小都增大，斥力比引力變化快；晶體導(dǎo)熱性能各向同性；通過(guò)能量轉(zhuǎn)化的方向性分析能量是否能發(fā)生轉(zhuǎn)化．
（2）氣體的壓強(qiáng)越大，反映單位時(shí)間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多，通過(guò)氣體壓強(qiáng)的變化判斷．分子的平均動(dòng)能由溫度決定．
（3）通過(guò)數(shù)格子的方法求出油膜的面積；先求出一滴油酸的體積，然后求出油酸中純油酸的體積比，從而得出每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積．
B、（1）反射光和折射光都是偏振光；水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是薄膜干涉現(xiàn)象；光導(dǎo)纖維運(yùn)用了光在纖維中不停地發(fā)生的全反射；玻璃中的氣泡看起來(lái)特別明亮是因?yàn)楣庠跉馀莺退�的界面上發(fā)生全反射．
（2）通過(guò)上下坡法，根據(jù)波的傳播方向確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，從而判斷出誰(shuí)先到達(dá)波峰位置．經(jīng)過(guò)周期的整數(shù)倍，波形圖不變．
（3）根據(jù)滑塊的振動(dòng)周期求出振動(dòng)的頻率，再根據(jù)x=Asin（ωt+φ）確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程．
C、（1）β衰變產(chǎn)生的電子是原子核中子轉(zhuǎn)化出來(lái)的，原子核中無(wú)中子；波爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化；衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，與所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)；比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固．
（2）根據(jù)

C

2 4

求出氫原子可能發(fā)射不同頻率的光子的種數(shù)．根據(jù)E₄-E₂=hγ，求出輻射光子的頻率．根據(jù)光電效應(yīng)方程的條件判斷哪種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，以及通過(guò)光電效應(yīng)方程求出最大初動(dòng)能．
（3）輕核聚變有質(zhì)量虧損，放出能量，根據(jù)質(zhì)能方程求出質(zhì)量虧損．

解答：解：A、（1）A、布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮的小顆粒無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，反映了分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)．故A錯(cuò)誤．
B、氣體分子間距離減小時(shí)，分子間斥力和引力均增大，斥力增大得更快．故B正確．
C、單晶體導(dǎo)熱性能各向同性．故C錯(cuò)誤．
D、根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的方向性，機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．故D錯(cuò)誤．
故選B．
（2）緩慢地向活塞上倒一定質(zhì)量的沙土，氣體壓強(qiáng)增大，知單位時(shí)間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多，氣體分子數(shù)不變，體積變小，所以氣缸內(nèi)氣體分子密度增大．因?yàn)榻饘贇飧讓?dǎo)熱性能良好，所以內(nèi)部氣體溫度不變，分子的平均動(dòng)能不變．氣體的內(nèi)能由溫度決定，所以氣體內(nèi)能不變．故CD正確，A、B錯(cuò)誤．
故選CD．
（3）油膜的面積S=60×4×10^-4m²=2.4×10^-2m²．
每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V=

1

50

×

6

104

×10-6=1.2×10-11m3．

B、（1）A、自然光照射到玻璃表面上，反射光和折射光都是偏振光．故A正確．
        B、水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是薄膜干涉現(xiàn)象．故B錯(cuò)誤．
        C、光導(dǎo)纖維運(yùn)用了光的全反射．故C正確．
        D、玻璃中的氣泡看起來(lái)特別明亮是光的全反射現(xiàn)象．故D錯(cuò)誤．
故選AC．
（2）通過(guò)“上下坡”法，知x=lm處的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，經(jīng)過(guò)

3

4

T周期到達(dá)波峰，x=-lm處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，經(jīng)過(guò)

1

4

T到達(dá)波峰，所以x=lm處的質(zhì)點(diǎn)比x=-lm處的質(zhì)點(diǎn)后到達(dá)波峰位置．
經(jīng)過(guò)周期的整數(shù)倍后，波形圖不變，T=

λ

v

=

4

10

s=0.4s．所以經(jīng)歷的時(shí)間t=0.4ns（n=1，2，3┅）．
（3）滑塊從最右端運(yùn)動(dòng)到最左端所用時(shí)間為ls，知周期T=2s，則振動(dòng)頻率f=

1

T

=0.5Hz．
ω=2πf=π，根據(jù)x=Asin（ωt+φ）知，A=5cm，φ=

π

2

，所以x=5sin（πt+

π

2

）=5cosπtcm．

C、（1）A、β衰變產(chǎn)生的電子是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子不是原子核的組成部分．故A錯(cuò)誤．
B、波爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化．故B正確．
C、放射性元素的半衰期由原子核內(nèi)部因素決定，與溫度無(wú)關(guān)．故C錯(cuò)誤．
D、比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固．故D錯(cuò)誤．
（2）①一群氫原子處于量子數(shù)n=4能級(jí)狀態(tài)，根據(jù)

C

2 4

=6知，氫原子可能發(fā)射6中不同頻率的光子．
②氫原子由量子數(shù)n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)有：E₄-E₂=hγ，解得γ=

E4-E2

h

=6.15×1014Hz．
E=hγ=2.55eV，當(dāng)入射光子的能量大于金屬的逸出功時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)，所以金屬銫能發(fā)生光電效應(yīng)．
根據(jù)光電效應(yīng)方程有：E_Km=hγ-W₀=2.55-1.9=0.65eV．
（3）①氘核

2 1

H和氚核

3 1

H結(jié)合成氦核

4 2

He屬于輕核聚變．
②輕核聚變有質(zhì)量虧損，17.6MeV是核反應(yīng)中所釋放的能量．核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量減�。�根據(jù)△E=△mc²，得△m=

△E

c2

=3×10-29kg．
故答案為：A．（選修模塊3-3）
（1）B（2）CD  （3）（2.3～2.5）×10^-2；1.2×10^-11
B．（選修模塊3-4）
（1）AC（2）后，0.4ns（n=1，2，3┅）（3）0.5 5cosлt
C．（選修模塊3-5）
（1）B （2）①6   ②6.15×10¹⁴（或6.2×10¹⁴） 銫  0.65
（3）聚變（熱核），放出，減少，3×10^-29

點(diǎn)評(píng)：本題考查了分子動(dòng)理論、氣體和內(nèi)能，光學(xué)、波動(dòng)和振動(dòng)，光電效應(yīng)、能級(jí)、質(zhì)能方程等知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基本概念和基本規(guī)律的掌握．