2026版《金版教程》高考一轮复习物理第7节 专题：近代物理综合问题

高考总复习首选用卷物理第7节专题：近代物理综合问题考点一光电效应与原子能级跃迁综合分析1.(2023·辽宁高考)原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则()A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek答案：A解析：因原子能级跃迁放出的光子的能量等于跃迁前后两个能级的能量差，则由题图可知光子①、②、③、④的能量关系为ε2<ε1＝ε3<ε4，故A正确；由光子能量ε＝hν、ε2<ε4可知，②的频率小于④的频率，B错误；发生光电效应的条件是光子的能量大于金属的逸出功，已知用①照射某金属表面时能发生光电效应，则ε1大于该金属的逸出功W0，又ε2<ε1，不能确定ε2与W0的大小关系，故用②照射该金属不一定能发生光电效应，C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知Ek＝ε1－W0，因ε1<ε4，可知用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，D错误。2.(2022·浙江6月选考)如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是()A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态答案：B解析：由题意知，氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时，辐射出的光子能量最大，最大光子能量为hνm＝E3－E1＝12.09eV，用该光子照射逸出功为2.29eV的金属钠时，逸出光电子的最大初动能最大，为Ekm＝hνm－W0＝9.80eV，故A错误；根据p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)可知，光子能量越大，其动量越大，结合A项分析可知，n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大，故B正确；若要使金属钠产生光电效应，则照射的光子能量要大于其逸出功2.29eV，大量氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态能放出Ceq\o\al(2,3)＝3种频率的光子，其光子能量分别为12.09eV、1.89eV、10.2eV，其中能量为1.89eV的光子不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；由于从n＝3能级跃迁到n＝4能级需要吸收的光子能量为ΔE＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV≠0.85eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n＝4激发态，故D错误。3．(2023·浙江1月选考)(多选)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是()A．图1中的Hα对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大答案：CD解析：氢原子发生能级跃迁时，有En－Em＝hν(n>m)，则氢原子从能级6跃迁到能级2所产生的可见光Ⅰ比从能级3跃迁到能级2所产生的可见光Ⅱ的频率大，而图1中的Hα对应的是四种可见光中频率最小的，所以不可能是Ⅰ，故A错误；用同一双缝干涉实验装置研究两种光的干涉现象，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，干涉条纹间距越大，则对应光的波长越大，频率越小，所以图3中的干涉条纹对应的是Ⅱ，故B错误；光子动量为p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)，可知Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；P向a移动后，光电管两端所加电压为反向电压，电流表示数恰好为零时，电压表所测电压为该照射光所对应的遏止电压，根据光电效应方程Ek＝hν－W0及Ek＝eUc，可得eUc＝hν－W0，可知照射光频率越大，其所对应的遏止电压越大，则Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。4．图甲为氢原子能级示意图的一部分，图乙为研究光电流与电压关系的电路。处于n＝3能级的大量氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是()A．根据本实验提供的数据能计算出普朗克常量h的值B．变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0C．b光照射出的光电子最大初动能大于a光照射出的光电子最大初动能D．图丙中Ub的值为－4.45V答案：D解析：变阻器的滑片移动到最左端时，A、K极间所加的电压为零，但是阳极A依然能吸收阴极K逸出的光电子，在电路中形成光电流，故电流表的示数不为0，B错误；根据动能定理有－eUc＝0－Ek，可得eUc＝Ek，由图丙可知，a光对应的遏止电压大于b光对应的遏止电压，则a光照射出的光电子最大初动能大于b光照射出的光电子最大初动能，C错误；又Ek＝hν－W0，可得eUc＝hν－W0，则a光的光子能量大于b光的光子能量，根据题意知，a、b光为n＝3能级的氢原子向低能级跃迁辐射的能量最大的两种情况，则有Ea＝hνa＝E3－E1＝12.09eV，Eb＝hνb＝E2－E1＝10.2eV，且eUca＝hνa－W0，eUcb＝hνb－W0，联立可得Ucb＝Uca＋eq\f(Eb－Ea,e)＝6.34V－1.89V＝4.45V，则图丙中Ub的值为－4.45V，由于不知道a、b光的频率，则根据本实验提供的数据不能计算出普朗克常量h的值，故A错误，D正确。考点二衰变与带电粒子在电磁场中运动的综合问题5.(多选)静止在O点的eq\o\al(14,6)C原子核发生衰变的同时，空间中加入如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是()A．A、B两粒子均带正电B.eq\o\al(14,6)C原子核发生的是α衰变C．A粒子为eq\o\al(10,4)BeD．衰变后瞬间A、B粒子速度比为5∶2答案：ABC解析：根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力方向均与电场方向相同，则A、B两粒子均带正电，eq\o\al(14,6)C原子核发生的是α衰变，核反应方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(10,4)Be＋eq\o\al(4,2)He，故A、B正确；衰变过程，系统动量守恒，则衰变后瞬间，A、B两粒子动量大小相等，设为p，方向相反，根据图中两粒子的运动轨迹和受力情况可知，A、B两粒子在匀强电场中做类平抛运动，设匀强电场的场强为E，有x＝vt，y＝eq\f(1,2)at2，其中a＝eq\f(Eq,m)，又p＝mv，解得x2＝eq\f(2p2y,mEq)，可知当两粒子竖直方向的位移相等时，eq\o\al(10,4)Be的水平位移较小，则A粒子为eq\o\al(10,4)Be，故C正确；衰变过程系统动量守恒，有mBevA－mαvB＝0，可得衰变后瞬间A、B粒子速度比为vA∶vB＝mα∶mBe＝2∶5，故D错误。6.(2025·山东省潍坊市高三上期末)(多选)静止的eq\o\al(211,83)Bi原子核在磁场中发生衰变后运动轨迹如图所示，大、小圆半径分别为R1、R2。下列关于此核衰变方程和两圆轨迹半径比值的判断中正确的是()A.eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(207,81)Tl＋eq\o\al(4,2)HeB.eq\o\al(211,83)Bi→eq\o\al(211,84)Po＋eq\o\al(0,－1)eC．R1∶R2＝84∶1D．R1∶R2＝207∶4答案：BC解析：对于eq\o\al(211,83)Bi原子核衰变过程，由动量守恒定律可知0＝mv1－Mv2，衰变后两粒子速度方向相反，由左手定则结合题图可知，衰变后产生的两粒子带异种电荷，可知此核衰变为β衰变，故A错误，B正确；由上述分析可知，衰变后两粒子动量大小相等，由qvB＝meq\f(v2,R)，可知R＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，所以R1∶R2＝eq\f(p,q1B)∶eq\f(p,q2B)＝84∶1，故C正确，D错误。7．在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电(PuO2中的Pu是eq\o\al(238,94)Pu)。已知eq\o\al(238,94)Pu衰变后变为eq\o\al(234,92)U和α粒子。若静止的eq\o\al(238,94)Pu在匀强磁场中发生衰变，α粒子的动能为E，α粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周期为T0，衰变放出的光子的动量可忽略，衰变释放的核能全部转化为eq\o\al(234,92)U和α粒子的动能。已知光在真空中的传播速度为c。求：(1)eq\o\al(238,94)Pu衰变过程中的质量亏损Δm；(2)从开始衰变到eq\o\al(234,92)U和α粒子再次相遇的最短时间tmin。答案：(1)eq\f(119E,117c2)(2)117T0解析：(1)根据题意可知，eq\o\al(238,94)Pu的衰变方程为eq\o\al(238,94)Pu→eq\o\al(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He衰变过程中系统的动量守恒，又衰变前系统动量为0，可知α粒子和eq\o\al(234,92)U的动量大小相等，设为p，设α粒子和eq\o\al(234,92)U的质量分别为m和M，α粒子的动能E＝eq\f(p2,2m)eq\o\al(234,92)U的动能EU＝eq\f(p2,2M)又eq\f(m,M)＝eq\f(4,234)由题意知，衰变释放的核能为ΔE＝E＋EU由爱因斯坦质能方程有ΔE＝Δmc2联立解得Δm＝eq\f(119E,117c2)。(2)设匀强磁场的磁感应强度为B，质量为m0、带电量为q、速度大小为v的带电粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，周期为T，根据洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m0eq\f(v2,r)又T＝eq\f(2πr,v)联立可得T＝eq\f(2πm0,Bq)由题意知Tα＝T0，则TU＝eq\f(117,92)T0再次相遇时，必然是在衰变处，所以每个粒子运动的时间必须为整数周期，即t＝nTα＝kTU，且n、k必为正整数则n＝117，k＝92时，eq\o\al(234,92)U和α粒子再次相遇的时间最短，则最短时间tmin＝117T0。考点三光电效应与力学或电磁学的综合分析8.(2024·浙江1月选考)如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长)，电子的质量为m，电荷量为e，则()A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋eU))C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmdeq\r(\f(2m,eU))D．M、N间加反向电压eq\f(mveq\o\al(2,m),4e)时电流表示数恰好为零答案：C解析：根据动能定理，从金属极板M上以速率vM逸出的光电子从M到N的过程，有eU＝EkN－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,M)，解得电子到达N板时的动能为EkN＝eU＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,M)，则电子到达N的动能EkN与M、N间距无关，故A错误；当vM＝vm时，可得电子到达N时的最大动能EkNm＝eU＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，则EkNm与电子从M中逸出的方向无关，B错误；以速率vm平行极板M逸出的电子在M、N间的运动时间最长，从M到N过程在y方向的位移最大，设此电子在M、N间运动时间为t，根据类平抛运动规律，有ym＝vmt，d＝eq\f(1,2)at2，其中电子的加速度大小a＝eq\f(Ee,m)，又M、N间电场强度大小E＝eq\f(U,d)，联立解得电子从M到N过程中y方向的最大位移大小ym＝vmdeq\r(\f(2m,eU))，C正确；设M、N间加反向电压Uc时，电流表示数恰好为零，此时以速率vm垂直极板M射出的电子运动至极板N时速度恰好为零，由动能定理可得－eUc＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，解得Uc＝eq\f(mveq\o\al(2,m),2e)，D错误。9.如图所示为研究光电效应的实验装置。当变阻器滑片B左移至a时，微安表示数恰变为零，电压表示数为U1。当B右移至过b后，微安表示数为I且不再变化。已知照射到光电管阴极K上的单色光的功率为P，每一个光子均能打出一个光电子，且光电子打到阳极A上立即被A吸收，电子电量为e，质量为m，普朗克常量为h。(1)求光电管阴极K的极限频率；(2)当滑片B位于d处时，电压表示数为U2，此时单位时间内光电子对阳极A的冲量大小不超过某一值，求这个值。答案：(1)eq\f(e（P－IU1）,hI)(2)Ieq\r(\f(2m（U1＋U2）,e))解析：(1)设单色光的频率为ν，光电管阴极K的逸出功为W0，逸出光电子的最大初动能为Ek，根据光电效应方程有Ek＝hν－W0当滑片B位于a处时，根据动能定理有－eU1＝0－Ek当滑片B位于b右方时，设单位时间到达阳极A的光电子数为n，则I＝ne又P＝nhνW0＝hνc联立解得光电管阴极K的极限频率νc＝eq\f(e（P－IU1）,hI)。(2)当滑片B位于d处时，设光电子到达阳极A时的最大速度为v，单位时间内阳极对光电子的冲量大小最大为I冲，由动量定理有－I冲＝0－nmv由动能定理有eU2＝eq\f(1,2)mv2－Ek联立解得I冲＝Ieq\r(\f(2m（U1＋U2）,e))则单位时间内光电子对阳极A的冲量大小不超过I冲′＝I冲＝Ieq\r(\f(2m（U1＋U2）,e))。第十一章综合测评eq\a\vs4\al()时间：75分钟eq\a\vs4\al()满分：100分一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．下列对生活中的热现象分析正确的是()A．悬浮在空气中的PM2.5颗粒做布朗运动，说明颗粒内分子在做无规则热运动B．汤羹加入食盐后变咸，汤羹的味道有可能自动变淡C．正在消融的雪，其内能不变D．荷叶上的小水珠呈球形，水珠内部相邻分子间作用力不为零答案：D解析：悬浮在空气中的PM2.5颗粒做布朗运动，说明空气分子在做无规则热运动，A错误；汤羹加入食盐后变咸是扩散现象，根据热力学第二定律知，汤羹的味道不可能自动变淡，B错误；正在消融的雪，从外界吸收热量，虽然其温度不变，分子平均动能不变，但其分子势能增加，故其内能增大，C错误；荷叶上的小水珠呈球形，是液体表面张力作用的结果，水珠内部相邻分子间距离略小于平衡距离，分子间作用力表现为斥力，不为零，D正确。2．(2023·广东高考)理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应126C＋Y→168O的影响。下列说法正确的是()A．Y是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强B．Y是β粒子，β射线电离能力比γ射线强C．Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强D．Y是α粒子，α射线电离能力比γ射线强答案：D解析：设Y的原子核符号为eq\o\al(A,Z)X，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒有12＋A＝16，6＋Z＝8，解得A＝4，Z＝2，可知Y的原子核符号是eq\o\al(4,2)He，即Y是α粒子，α射线穿透能力比γ射线弱，电离能力比γ射线强，故D正确，A、B、C错误。3.(2025·山东省临沂市高三上12月月考)如图，密封的桶装薯片从上海带到拉萨后盖子凸起。若两地温度相同，则桶内气体的压强p和分子平均动能Ek的变化情况是()A．p增大，Ek增大 B．p增大，Ek不变C．p减小，Ek增大 D．p减小，Ek不变答案：D解析：两地温度相同，则桶内气体的分子平均动能Ek不变；桶内气体体积增大，由玻意耳定律可知，桶内气体的压强p减小，故选D。4．(2023·浙江1月选考)宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H，产生的eq\o\al(14,6)C能自发进行β衰变，其半衰期为5730年。利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是()A．eq\o\al(14,6)C发生β衰变的产物是eq\o\al(15,7)NB．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C．近年来由于地球的温室效应，引起eq\o\al(14,6)C的半衰期发生微小变化D．若测得一古木样品的eq\o\al(14,6)C含量为活体植物的eq\f(1,4)，则该古木距今约为11460年答案：D解析：根据原子核衰变过程中电荷数守恒和质量数守恒，可得eq\o\al(14,6)C的β衰变方程为eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(0,－1)e，即eq\o\al(14,6)C发生β衰变的产物是eq\o\al(14,7)N，A错误；β衰变辐射出的电子来自于碳原子核内的中子转化为质子和电子的反应，B错误；放射性元素的半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，C错误；若测得一古木样品的eq\o\al(14,6)C含量为活体植物的eq\f(1,4)，即该古木样品中eq\o\al(14,6)C的含量为其活体时的eq\f(1,4)，根据m＝m0·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up6(\f(t,τ))，可得该古木距今约为t＝2τ＝2×5730年＝11460年，D正确。5.如图a所示，某同学在做实验时发现上端封闭、下端开口的竖直玻璃管内，有两段水银柱封闭了两段空气柱，轻弹玻璃管，使两段空气合在一起，变成如图b所示的情景，过程中没有漏气，也没有水银流出，且温度不变。则下列说法正确的是()A．气体总体积不变 B．气体的压强增大C．气体对外界做功 D．气体放出了热量答案：C解析：由p气＝p0－ρgh知，在此过程中，上段封闭气体压强不变，又温度不变，则体积不变，下段封闭气体上移后，压强减小，温度不变，由eq\f(pV,T)＝C知体积变大，推动水银柱整体向下运动，气体对外界做功，由于温度不变，气体内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，气体从外界吸热，故C正确，A、B、D错误。6．铀核裂变是核电站获得核能的主要途径，其一种裂变反应式是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。下列说法正确的是()A．反应式可化简为eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．eq\o\al(144,56)Ba原子核的比结合能小于eq\o\al(235,92)U原子核的比结合能C．铀块体积对链式反应的发生有影响D．在裂变过程中没有质量亏损答案：C解析：铀核裂变反应式左侧部分的中子是核反应的条件，不能抵消不写，A错误；比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大原子核越稳定，eq\o\al(235,92)U原子核发生核裂变生成了一个eq\o\al(144,56)Ba原子核，并释放大量的能量，故eq\o\al(144,56)Ba原子核比eq\o\al(235,92)U原子核更稳定，eq\o\al(144,56)Ba原子核的比结合能大于eq\o\al(235,92)U原子核的比结合能，B错误；铀块体积需达到临界体积才能发生链式反应，所以铀块体积对链式反应的发生有影响，C正确；根据裂变的特点可知，裂变反应中存在质量亏损，D错误。7．(2024·浙江6月选考)玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n＝3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法正确的是()A．频率为ν31的光，其动量为eq\f(E3－E1,hc)B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32C．频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为eq\f(Lc,dν32)D．若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34′>eq\f(E4－E3,h)答案：B解析：频率为ν31的光的动量为p＝eq\f(h,λ31)，其中λ31＝eq\f(c,ν31)，根据辐射条件可知，hν31＝E3－E1，联立可得p＝eq\f(E3－E1,c)，故A错误；频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，设光照射金属的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程可得，其最大初动能分别为Ekm1＝hν31－W0，Ekm2＝hν21－W0，则最大初动能之差为ΔEkm＝Ekm1－Ekm2＝hν31－hν21＝(E3－E1)－(E2－E1)＝E3－E2＝hν32，故B正确；双缝干涉条纹间距为Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(lc,dν)，因此，频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距分别为Δx31＝eq\f(Lc,dν31)，Δx21＝eq\f(Lc,dν21)，则条纹间距之差为Δs＝Δx21－Δx31＝eq\f(Lc,d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,ν21)－\f(1,ν31)))≠eq\f(Lc,dν32)，故C错误；若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，根据频率条件有E4－E3＝hν34′，则入射光的频率为ν34′＝eq\f(E4－E3,h)，故D错误。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8.某同学设计的气压升降机如图所示，竖直圆柱形汽缸用活塞封闭了一定质量的理想气体，汽缸内壁光滑，活塞与内壁接触紧密无气体泄漏，活塞横截面积为S，活塞及其上方装置总重力G＝eq\f(p0S,3)，活塞停在内壁的小支架上，与缸底的距离为H，气体温度为T0，压强为大气压强p0。现给电热丝通电，经过一段时间，活塞缓慢上升eq\f(H,2)。则在上述过程中，下列说法正确的是()A．汽缸内气体的压强先变大后不变B．活塞缓慢上升eq\f(H,2)时，汽缸内气体的温度为2T0C．汽缸内气体的分子的平均速率先增大后减小D．除分子碰撞外，汽缸内气体分子间作用力表现为引力答案：AB解析：根据题意可知，当汽缸内气体压强为p1＝p0＋eq\f(G,S)＝eq\f(4,3)p0时，活塞开始向上移动，则汽缸内气体在压强未到达p1前，体积保持不变，做等容变化，在等容变化过程中，随着温度的升高，汽缸内气体压强增大，根据查理定律有eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)，解得活塞开始向上移动时的气体温度T1＝eq\f(4,3)T0，之后，活塞向上移动，汽缸内气体压强不变，做等压变化，根据盖—吕萨克定律有eq\f(HS,T1)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H＋\f(H,2)))S,T2)，解得活塞缓慢上升eq\f(H,2)时的气体温度T2＝2T0，故A、B正确；汽缸内气体的温度一直增大，则汽缸内气体的分子的平均速率一直增大，故C错误；理想气体分子间作用力可视为零，故D错误。9.(2025·江西省宜春市高三上期末)目前市场上销售的家用轿车绝大多数发动机都是四冲程内燃机，四冲程内燃机是利用奥托循环原理进行工作。其中压缩气体冲程和气体膨胀推动活塞对外做功冲程由于活塞运行迅速，可认为这两个冲程气体发生绝热变化，因此吸入汽缸内的封闭气体工作过程可简化为两个绝热过程和两个等容过程，如图所示为一定质量理想气体模拟奥托循环变化所经历的过程，则与该p­V图像相对应的p­T图、V­T图可能正确的是()答案：AD解析：根据题意，分析p­V图像可知，a→b过程为绝热压缩气体过程，Q＝0，气体体积减小，外界对气体做功，W>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知ΔU>0，气体温度升高，根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C(C为常数)，整理可得p＝eq\f(C,V)T，V＝eq\f(C,p)T，a→b过程，在p­T图中，由于V逐渐减小，图线上的点与原点连线的斜率逐渐增大，在V­T图中，由于p逐渐增大，图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小；b→c过程等容、升压、升温，p­T图像中的等容线是过原点的直线；c→d过程气体膨胀对外做功，压强减小，体积增大，依题意该过程绝热，可知Q＝0，又W<0，则ΔU＝W＋Q<0，气体温度降低，由于V逐渐增大，p­T图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，由于p逐渐减小，V­T图线上的点与原点连线的斜率逐渐增大；d→a过程等容、降压、降温，气体对外放热，p­T图线是过原点的直线，因体积大于b→c过程的体积，所以p­T图线的斜率小于b→c过程的图线。综上分析，A、D可能正确。10．如图所示是一颗人造地球卫星，它的主体表面上镀有一层铂(铂逸出功为5.32eV)，两翼的太阳能电池板(面积为3.0m2)在绕地球轨道运行时，始终保持正面垂直于太阳光的照射方向。若太阳光为波长550nm的单色光，照射到电池板表面的太阳光被全部吸收且单位面积(1m2)的接收功率为1.4kW，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，1阿伏加德罗常数约为6.0×1023mol－1，元电荷e＝1.6×10－19C。下列说法正确的是()A．每个光子的能量约为3.3×10－40JB．到达电池板表面太阳光的功率为4.2kWC．电池板表面吸收1摩尔光子的时间约为51sD．太阳光照射到卫星主体上会有光电子从表面逸出答案：BC解析：每个太阳光光子的能量约为ε＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,550×10－9)J≈3.6×10－19J，A错误；照射到电池板表面的太阳光被全部吸收且单位面积(1m2)的接收功率为1.4kW，则到达电池板表面太阳光的功率为P＝3.0×1.4kW＝4.2kW，B正确；电池板表面吸收1摩尔光子的时间约为t＝eq\f(6.0×1023×3.6×10－19,4.2×103)s≈51s，C正确；铂逸出功为W0＝5.32eV＝8.5×10－19J，大于太阳光光子的能量，则不能发生光电效应，即太阳光照射到卫星主体上不会有光电子从表面逸出，D错误。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．(6分)(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下：A．用公式d＝eq\f(V,S)，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小B．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数C．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积VD．用浅盘装入约2cm深的水，然后将爽身粉或石膏粉均匀地撒在水面E．将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上F．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S上述实验步骤的合理顺序是____________；(2)以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，则一滴溶液中纯油酸的体积是______mL；(3)在实验操作及数据处理过程中，以下说法中正确的是________。A．为了防止酒精的挥发，配制的油酸酒精溶液不能长时间放置B．处理数据时将油酸分子看成单分子层且紧密排列C．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径D．若实验中撒的爽身粉过多，则计算得到的油酸分子的直径将偏大答案：(1)BDEFCA(2)7.5×10－6(3)ABD解析：(1)用油膜法估测分子的大小的步骤为：测一滴油酸酒精溶液体积，准备浅盘并撒爽身粉，形成单分子油膜并描绘油膜形状，测油膜面积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，算出薄膜厚度即分子大小，故合理顺序为BDEFCA。(2)由题意可知，油酸酒精溶液中纯油酸的浓度为c＝eq\f(0.6mL,1000mL)＝0.06%，一滴溶液的体积为V0＝eq\f(1,80)mL＝0.0125mL，则一滴溶液中纯油酸的体积为V＝cV0＝0.06%×0.0125mL＝7.5×10－6mL。(3)为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置，否则溶液的浓度会发生变化，故A正确；处理数据时将油酸分子看成单分子层且不计分子间间隙，故B正确；处理数据时将一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径，故C错误；若实验中撒的爽身粉过多，则油膜面积的测量值偏小，根据d＝eq\f(V,S)可知，计算得到的油酸分子的直径将偏大，故D正确。12．(9分)某同学通过图a所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则石头的体积。(1)将石头装进容器，通过推、拉柱塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，是为了________________________；(2)实验中通过柱塞所在刻度和压力表读取了多组气体体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为________eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(选填“V、\f(1,p)”或“p、\f(1,V)”))；(3)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图b所示，则这颗石头的体积为________。答案：(1)气体密封，保证封闭气体质量不变(2)V、eq\f(1,p)(3)a解析：(1)操作中，在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，是为了气体密封，保证封闭气体质量不变。(2)设石头的体积为V0，对所封闭的气体，温度不变，根据玻意耳定律有p(V－V0)＝C，化简得V＝C·eq\f(1,p)＋V0，要在xOy坐标系中获得直线图像，应取y轴、x轴分别为V、eq\f(1,p)。(3)由(2)中分析结合图b可知V0＝a，即这颗石头的体积为a。13．(11分)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。答案：(1)Ue＋hν－W0(2)eq\f(Pe,Nhν)解析：(1)根据光电效应方程有Ek＝hν－W0逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理有Ue＝Ekm－Ek联立解得Ekm＝Ue＋hν－W0。(2)设每秒钟到达K极的光子数量为n，则P＝nh