热学、近代物理初步专题训练

热学、近代物理初步专题训练

热学

A组

1.（广东惠州高三三调）下列关于热现象的描述止确的是（）

A.根据热力学定律,热机的效率可以达到100%

B.做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的

C.温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

D.物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的

2.（天津高三一模）为做好新冠肺炎疫情防控g,学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行

消杀工作。给储液罐打足气,打开开关就可以让药液喷洒出来。若罐内气体温度保持不变，随着药液

的不断喷出，则罐内气体（）

A.内能不断减小

B.压强不断减小

C.外界对气体做功

D.气体对外放热

3.（北京东城高三一模）X寸于一定质量的理想气体，下列说法正魂的是（）

A.气体温度升高，每一个气体分子的动能都增大

B.气体温度升高，气体内能一定增大

C.若压缩气体，气体分子的无规则运动一定更剧烈

D.若气体膨胀对外做功100J,则内能一定减少100J

4.（北京丰台高三一模）两个分子间的作用力的合力/与分子间距离，•的关系如图所示，假定两个分子

的距离为无穷远时它们的分子势能为0,下列说法正确的是（）

A.在r由无限远到趋近于0的过程中下先变小后变大

B.在r由无限远到趋近于0的过程中.F先做正功后做负功

C.在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小再增大

D.在ym处分子势能为零

5.（山东聊城高三二模汝口图所示,汽缸内封闭一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的

细沙，忽略环境的温度变化,在比过程中如果汽缸、活塞（）

A.导热良好，汽缸内气体的内能必增大

B.导热良好,汽缸内气体向外放热

C.绝热良好，汽缸内气体分子的平均动能不变

D.绝热良好，汽缸内所有气体分子的运动速率都变大

6.（山东高三模拟）下图为一定质量理想气体状态变化的〃“图像。图中BA的延长线过（・273,0）点,磁

平行于t轴，则下列说法正确的是（）

A.气体由状态A变为状态4,外界对气体做功

B.气体由状态C变为状态4气体吸收热量

C.气体在状态B时的分子数密度比在状态C时的大

D.气体在状态B时的分子数密度比在状态A时的大

7.（多选）（福建龙岩高三质检）下图是某同学用手持式打气筒对一个篮球打气的情景。打气前篮球内气

压等于l.lpo（po为大气压强），每次打入的气体的压强为l.Opo、体积为篮球容积的焉，假设整个过程中

篮球没有变形，不计气体的温度变化，球内气体可视为理想气体，则（）

A.打气后，球内气体分子对球内壁的平均作用力增大

B.打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大

C.打气6次后，球内气体的压强为1.4加

D.打气6次后，球内气体的压强为1.7加

B组

8.（重庆高三二模）一定质量的理想气体，状态由a变到〃，再由b变到C,其压强和体积的关系如图所示,

根据图像，下列说法正确的是（）

A.由a变到"温度升高，放热

B.由。变到力，温度降低，放热

C.由b变到C,温度不变，放热

D.由〃变到c,温度不变，吸热

9.（山东模拟）新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体订视为理

想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变,喷液全过程储气室内气体在P-U图像中的变化图线如

图乙所示,A、8是双曲线上的两点。下列说法正确的是（）

A.气体在状态八的内能一定大于在状态B的内能

B.图中直角三角形OAC和直角三角形OBD的面积一定相等

C.气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功

D.气体从状态A变化到状态B的过程中,气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变

10.（多选）（山东聊城高三二模）右图为•种测温装置的结构示意图，玻璃泡A内封有•定质量的气体，

与A相连的B管竖直插在水银槽中，管内外水银面的高度差工即可反映泡内气体的温度,即环境温度,

并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与A泡的体积相比可略去不计,在标准大气压（相当于

76cm水银柱产生的压强）下,当温度n=27°C时，管内外水银面的高度差加二16cm。下列说法正确的

是（）

A.若外界大气压不变，细管中水银柱上升，可知温度降低

B.若外界大气压不变，细管中水银柱上升，可知温度升高

C.在标准大气压下,/=0℃时管内外水银面的高度差xo=2L4cm

D.若环境真实压强比标准大气压小,管内外水银面的高度差仍为16cm时,实际温度大于27℃

11.（江西高三二模）一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化，其中AB延长线过原

点平行于T轴,A、B、。状态下的温度已在图中标示（为已知），其中C状态下气体体积为20L。

（1）求4、B状态下的体积。

（2）若整个过程气体做功为60J,求4状态下的气体压强。

12.（江苏无锡模拟）如图所示,开口向上的导热汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积为SWOcnA

质量为wi=2kg的活塞封闭了一定质量的理想气体。一不可伸长的轻绳一端系在活塞上，另一端跨过

两个定滑轮连着•劲度系数&=400N/m的竖直轻弹簧A,A下端系有一质量m2=4kg的物块B。开始

时，活塞到缸底的距离/尸100cm,轻绳恰好拉宜，弹簧恰好处于原长状态，缸内气体的温度八二27°C。

已知外界大气压强恒为poG.OxlOSpa.g取lOm/s-不计一切摩擦。现使缸内气体缓慢冷却。

（1）求当B刚要离开桌面时，汽缸内封闭气体的温度。

(2)此过程中气体吸热还是放热，为什么?

参考答案

专题分层突破练14热学

1.C解析根据热力学第二定律，热机的效率不可以达到100%,A错误。做功是通过能量

转化的方式改变系统内能，热传递是通过热量转移的方式改变系统内能，实质不同,B错误。

根据热平衡定律可知，温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时

两系统温度相同,C正确。物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子

的运动具有统计规律,D错误。

2.B解析由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变,A错误。随着药液的不断喷出，

气体的体积增大，由玻意耳定律可知，压强不断减小,B正确。气体的体积增大，气体对外做

功，由热力学第一定律可知，气体吸收热量,C、D错误。

3.B解析气体温度升高，绝大多数气体分子的动能都增大，但个别分子的动能也可能减

小,A错误。理想气体不考虑分子势能，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，气体内能

一定增大,B正确。压缩气体，若存在对外放热，由热力学第一定律可知，气体的内能可能减

小,温度可能降低，故无规则运动不一定更剧烈,C错误。若气体膨胀对外做功100J,内能

不一定减少100J,还跟吸、放热多少有关,D错误。

4.B解析由题图可知，在厂由无限远到趋近于0的过程中下先变大后变小，再变大,A错

误。在r由无限远到趋近于0的过程中尸先是引力，故做正功，后变为斥力，故做负功,B正

确。在r由无限远到趋近于0的过程中，由于分子力先做正功后做负功，故分子势能先减

小后增大,C错误。在广用处分子势能最小，由于规定两个分子的距离为无穷远时它们的

分子势能为0,故此处的分子势能不为零,D错误。

5.B解析若汽缸导热良好,缓慢加入细沙，气体在被压缩过程中,与环境进行充分热交

换，温度保持不变;理想气体内能主要由温度决定，温度不变，内能不变;压缩气体，由热力学

第一定律可知，气体将放出热量,A错误,B正确。若汽缸绝热良好，与外界没有热交换，压

缩气体时，外界对气体做功，气体内能增力口，温度升高,分子平均动能增大⑨不是所有分子

速率都增大,C、D错误。

6.B解析根据题意可知从状态A到状态B气体做等容变化，气体吸热，外界不对气体做

功,A错误。从状态。变为状态A时,气体温度不变，内能不变，压强减小，体积增大,气体对

外界做功，气体从外界吸收热量,B正确。从状态B到状态C气体做等压变化，温度降低，

体积减小，所以状态B时的分子数密度比状态C时的分子数密度小，状态A、B气体的体

积相等，分子数密度相同,C、D错误。

7.BC解析打气后，由于气体的温度不变，分子平均动能不变，球内气体分子对球内壁的

平均作用力不变,A错误。打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面

积的平均作用力增大,B正确。打气6次后，由玻意耳定律得piVo+pox6xO.O5Vo=/Wo,解得

p=1.4po,即球内气体的压强为I.4po,C正确,D错误。

8.C解析由。变到"气体发生等容变化，压强〃增大，根据查理定律苧=C可知，气体温度

升高，则内能增大，再根据热力学第一定律AU=Q+W可知,因气体不做功，内能增大，则气

体吸热,A、B错误。由〃变到c,由题图可知，气体发生等温变化，温度不变，内能不变，体积

减小，则外界对气体做功，根据热力学第一定律=Q+W可知，气体放热,C正确,D错误。

9.B解析由于该双曲线为等温线,则气体在状态A、5时的分子平均动能相等,又由于

气体为理想气体，则气体的分子势能可忽略不计，所以气体在状态A的内能一定等于在状

态B的内能,A错误。由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程华二C可得〃丫=C7；

由于C是常量，温度7保持不变，则pV为定值，则图中直角三角形OAC和直角三角形OBD

的面积相等,B正确。从状态A变化到状态B的过程中,气体的体积增大，气体对外界做功，

由热力学第一定律得气体从外界吸收热量，又由于AU=Q+W=O,则气体吸收的热量等于

气体对外界所做的功,C错误。从状态A变化到状态B的过程中气体的压强减小，则气体

分子单位时间内对器壁单&面积上的碰撞次数减少,D错误。

1O.AC解析对封闭的气体进行分析，由于B管的体积与A泡的体积相比可略去不计，

则该变化为等容变化，由查理定律可得察=黑，外界大气压不变，封闭气体压强减小，则温

1112

度一定降低,A正确,B错误。气体初状态参量pi=pg(76cm-16cm),刀=300K,末状态参量

72=273K,气体发生等容变化，由查理定律可得黑=黑解得=pg-54.6cm,则加二(76-54.6)

1112

cm=21.4cm,C正确。若水银柱的高度差仍为16cm,环境真实压强比标准大气压小，假设

此时大气压相当于75cm水银柱产生的压强，则A内的气体压强为p3=pg(75cm-16cm),

则点=黑,解得乃=295K,即h=22℃<27℃.D错误。

11.答案(1)15L15L

(2)4x103Pa

解析(1)对。一C过程，有7^=150K,Tc=200K;Vc=20L

由盖-吕萨克定律有黑=白

1B1C

所以VB=^-VC

代入数据得VB=\5L

由题图中A8延长线过原点，知A到B为等容变化，所以VA=VB=\5L.

⑵由于A到B为等容变化,不做功，所以WBC=WABC=60J

又WBC=PB\VC-VB）

联立得P8=1.2xl（）4pa

从A到B为等容变化，由查理定律得黑=黑

1A1B

解得PA=，，B=3PB

将8状态压强“8=1.2x104Pa代入得P4=4X103Pa。

12.答案（l）180K

（2）放热，原因见解析

解析（1）设初状态时汽缸内气柱压强为”,对活塞受力分析得

m\g+pt）S=p\S

物块B刚要离开桌面时活塞下移了X,此时汽缸内气柱压强为P2,此时弹簧弹力

区二〃22名对活塞受力分析得

〃7Tg+p（）S=kx+p2s

汽缸内气柱的长度为l2=l\-X

根据理想气体状态方程有坐=噌

71

代入数据解得72=180Ko

（2）由热力学第一定律得AU=W+Q,由于气体体枳变小，外界对气体做功,W为正值；

气体温度降低为负值，故。为负值，即气体一定放热。

近代物理初步

A组

1.（天津南开高三模拟）在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用。下列

说法符合历史事实的是（）

A.玻尔原子理论证实了原子的核式结构模型

B.卢瑟福通过a粒子轰击氮核的实验,证实了在原子核内部存在中子

C.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,确定了原子核的存在

D.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子

2.（北京西城高三一模）对于爱因斯坦提出的质能方程Eri,下列说法不正确的是（）

A.ETM2表明物体具有的能量与其质量成正比

B.根据可以计算核反应中释放的核能

C.若机表示核电站参与反应的铀235的质量，则E表示核反应释放的核能

D.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，因此太阳的质量在不断减少

3.（四川高三月考）科学家发现太阳的核聚变反应区只是中心很小的一部分，由于太阳强大的引力和磁

场的束缚，使太阳内部的能量可以向外持续稳定地释放，而不会像氢弹那样瞬间爆炸。太阳内部核聚

变反应的i种可能形式为jH+iH—>X+^n,设：H、:H、X和Jn的质量分别为叨、〃”、吟和加,

光速为c,则下列说法正确的是（）

A.X

B.该核反应释放的核能为（加3七川-〃?I-"12）/

C.核反应中比结合能较小的原子核变成了比结合能较大的原子核

D.核反应中核子平均质量较小的原子核变成了核子平均质量较大的原子核

4.（天津高三模拟）年3月23日，在三星堆遗址考古工作中，研究员对新发现的6个“祭祀坑”的73份碳

屑样本使用,4C年代检测方法进行了分析,初步判定其中4号坑最有可能属于商代晚期」4c会发生p

衰变，半衰期为5730年。空气中12c与14C的存量比稳定，活着的生物体中碳的这两种同位素之比与

空气中相同，生物死亡后，不再与外界交换碳，因此测得生物遗骸中的12c与l4C存量比，再与空气中比

较，可估算出生物死亡年代。则（）

A.地球的气候变化会影响14c的半衰期

B.200个,4C原子经过11460年后还剩余50个

C.,4C的衰变方程为2y一一TN+.Je

D.骨骼中以碳酸钙（CaCO》形式存在的14c半衰期比单质14c的半衰期更长

5.（山东淄博高三二模）某次可控核聚变实验中的可控热核反应的方程是汨+汨-：He+X,其中海水

中富含反应原料笊（汕,而僦（泡在自然界中含量极微，但可以用某种粒子Y轰击锂核（；Li）得到，核反

应方程为扎i+Y-：He+；H,下列说法正确的是（）

A.粒子X为中子，粒子Y为质子

B.核反应方程算i+Y-；He+fH表示的核反应为a衰变

C.核反应生成物中的a粒子具有很强的电离本领和穿透能力

D.在汨+汨一;He+X核反应中，反应前的总质量大于反应后的总质量

6.右图是研究光电效应的实验装置,c为滑动变阻器的中点。用某种单色光照射光电管,将滑动变阻器

的滑片P移到中点处,此时电流表中有电流，则（）

A.将滑片P向a端移动，光电沈将一直变大

B.将滑片P向〃端移动，光电子的最大初动能一定变大

C.将滑片P向。端移动，光电流会变小

D.将滑片P向b端移动，光电子的最大初动能一定变小

nE/eV

5=-0.54

4-----------------------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.4

1-----------------------13.6

甲

7.（山东荷泽高三二模）图甲为氢原子的能级示意图，图乙a、b、c、d为•群处于激发态的氢原子向低

能级跃迁时发出的光谱线的一部分，光谱线从左至右是按照频率由小到大的顺序排列的，则下列说法

正确的是（）

乙

A.只要照射光足够强，照射时间足够长，用任何光照射氢原子，都能使其发生电离

B.这群氢原子可能处在〃=3的能级上

C.在这四种光中，粒子性最显著的是a光

D.由这四种光组成的亚色光通过三棱镜，出射时偏向角最大的是d光

B组

8.（多选源子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，卜列判断正确的像）

B.匆e核比如i核更稳定

C.两个打1核结合成Jllc核时解放能量

D贲u核的比结合能比器Kr核的大

9.（多选）一个钺原子核（；Be）俘获一个核外电子后发生衰变，生成一个锂核（；Li）,并放出一个不带电的

质量接近零的中微子、3人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的被核发生了“K俘获”，其核反应方程为

jBc+./c—YLi+\，e,已知被原子的质量为〃忸=7.016929u,锂原子的质量为〃丸产7.016004u,l

u=931MeV/c2。下列说法正确的是（）

A.中微子的质量数和电荷数均为零

B.锂核（，i）获得的动能约为0.86MeV

C.中微子与锂核（；Li）的动展之和等于反应前电子的动量

D.中微子与锂核（；Li）的能量之和等于反应前电子的能量

10.（山东滨州高三二模）如图所示/为匀强磁场中一点，某放射性元素的原子核静止在P点，该原子核

发生衰变后,放出一个氨核（：He）和一个新核，它们速度方向与磁场垂直，其轨迹均为圆弧，半径之比为

45：1,重力、阻力和氮核与新核间的库仑力均不计。下列说法正确的是（）

A.放射性元素原子核的电荷数是90

B.可能的衰变方程为能8u―啜Th+：He

C.S（核和新核动量的大小之比是1:45

D.衰变前核的质量等于衰变后氢核和新核的总质量

11.（山东济宁高三二模）测温枪通过红外线照射到温度传感器,发生光电效应，将光信号转化为电信号,

计算出温度数据。己知人的体温正常时能辐射波长为10州】的红外线，如图甲所示，用该红外线照射

光电管的阴极K时,电路中有光电流产生，得到电流随电压变化的图像如图乙所示，已知普朗克常量

力二6.63x10-34j.s,电子的电荷量6=1.6x09。光速c=3xl0”n/s,则下列说法正确的是（）

A.将图甲的电源反接,一定不会产生电信号

B.波长10pm的红外线在真空中的频率为3x10131匕

C.由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.02eV

D.若人体温度升高，则辐射红外线的强度减弱，光电管转换成的光电流减小

12.（山东临沂高三二模）为了做好疫情防控工作，考试时工作人员利用红外线体温计对考生进行体温

检测。红外线体温计的工作原理:被测人员辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号,该信号

再经换算转变为被测目标的温度值。下图为氢原子能级示意图,一知普朗克常量为〃=6.63xl0T$

光在真空中的速度为c=3xl0,m/s,元电荷6=1.60x10""Co红外线中只有波长在0.761.im至14Hm的

范围内的才能被红外线体温计捕捉。要使氢原子辐射出的光子可被红外线体温计捕捉，最少应给处于

基态的氢原子提供的能量为（）

“

8E/eV

50

4-0.54

3-0.85

-1.51

2------------------3.4

1------------------13.6

A.2.55eV

B.12.09eV

C.12.75eV

D.10.20eV

参考答案

专题分层突破练15近代物理初步

1.D解析玻尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，卢瑟福根据a粒子散射

实脸，得到了原子的核式结构模型,A错误。卢瑟福通过a粒子轰击氮核实验的研究，实现

了原子核的人工转变，发现了质子，预言了中子的存在,B错误。贝克勒尔通过对天然放射

现象的研究，提出了原子内部有复杂的结构,C错误。汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁

场中的偏转实脸,发现了阴极射线是由带负电的粒子（即电子）组成,并测出了该粒子的比

荷,D正确。

2.C解析爱因斯坦提出的质能方程£二〃后告诉我们，物体具有的能量与它的质量成正

比,A正确。根据△£1二是亏损质量,AE是释放的核能,B正确。若m表示核电站

参与反应的铀235的质量，则E表示其具有的能量,不表示核反应释放的核能,C错误。太

阳辐射的能量来自太阳内部的轻核聚变，即热核反应，轻核聚变有质量亏损，释放核能,D

正确。

3.C解析根据质量数和电荷数守恒得,X应为，He,A错误。根据爱因斯坦质能方程得,

该核反应释放的核能为（m+〃⑵〃73加4）/用错误。该核反应中生成的新核核子平均质量

变小，新核的比结合能变大,C正确,D错误。

4.C解析放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，放射性元素

衰变的快慢是由原子核自身内部决定的，与外界的物理和化学状态无关,A、D错误。半

衰期是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的,B错误。14c

发生P衰变产生电子，根据电荷数守恒，质量数守恒,14c的衰变方程为24c-呐+1°e,C

正确。

5.D解析根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒可知，粒子X为中子，粒子Y也

为中子,A错误。核反应方程式i+Y-；He+表示的核反应为原子核的人工转变,B

错误。核反应生成物中的a粒子具有很强的电离本领,但是穿透能力较弱,C错误。在

汨+；H-；He+X核反应中，能释放大量的能量，根据爱因斯坦质能方程可知，

反应前的总质量大于反应后的总质量,D正确。

6.C解析将滑片P向。端移动,光电管所加电压为三向电压，光电流增大到饱和光电流

后,将不再增大,A错误。根据光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，

与光电管两端的电压无关,B、D错误。将滑片P向〃端移动，光电管所加的电压为反向

电压,所以光电流会变小,C正确。

7.D解析入射光的频率需达一定值才能使氢原子发生电离，与入射光的强弱无关,A错

误。若这群氢原子处在〃=3的能级上，只能发出3种频率的光,B错误。频率越高,粒子性

越强，故在这四种光中，粒子性最显著的是d光,C错误。d光频率最高，折射率最大，偏折程

度最大，故由这四种光组成的复色光通过三棱镜，出射时偏向角最大的是d光,D正确。

8.BC解析由题图可知,犯6核的比结合能为7乂©2因此它的结合能为71^旷又4=28

MeV,A错误。比结合能越工表明原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合题图可

知B正确。两个比结合能小的2H核结合成比结合能大的4He时,会释放能量,C正确。

由题图可知牖5U核的比结合能比瑞Kr核的小,D错误。

9.AC解析