熱學、近代物理初步專題訓練

熱學、近代物理初步專題訓練

熱學

A組

1.（廣東惠州高三三調）下列關于熱現象的描述止確的是（）

A.根據熱力學定律,熱機的效率可以達到100%

B.做功和熱傳遞都是通過能量轉化的方式改變系統內能的

C.溫度是描述熱運動的物理量，一個系統與另一個系統達到熱平衡時兩系統溫度相同

D.物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規則的，大量分子的運動也是無規律的

2.（天津高三一模）為做好新冠肺炎疫情防控g,學校用如圖所示的壓縮式噴霧器對教室走廊等場所進行

消殺工作。給儲液罐打足氣,打開開關就可以讓藥液噴灑出來。若罐內氣體溫度保持不變，隨著藥液

的不斷噴出，則罐內氣體（）

A.內能不斷減小

B.壓強不斷減小

C.外界對氣體做功

D.氣體對外放熱

3.（北京東城高三一模）X寸于一定質量的理想氣體，下列說法正魂的是（）

A.氣體溫度升高，每一個氣體分子的動能都增大

B.氣體溫度升高，氣體內能一定增大

C.若壓縮氣體，氣體分子的無規則運動一定更劇烈

D.若氣體膨脹對外做功100J,則內能一定減少100J

4.（北京豐臺高三一模）兩個分子間的作用力的合力/與分子間距離，?的關系如圖所示，假定兩個分子

的距離為無窮遠時它們的分子勢能為0,下列說法正確的是（）

A.在r由無限遠到趨近于0的過程中下先變小后變大

B.在r由無限遠到趨近于0的過程中.F先做正功后做負功

C.在r由無限遠到趨近于0的過程中，分子勢能先增大后減小再增大

D.在ym處分子勢能為零

5.（山東聊城高三二模汝口圖所示,汽缸內封閉一定質量的理想氣體。現緩慢地向活塞上倒一定質量的

細沙，忽略環境的溫度變化,在比過程中如果汽缸、活塞（）

A.導熱良好，汽缸內氣體的內能必增大

B.導熱良好,汽缸內氣體向外放熱

C.絕熱良好，汽缸內氣體分子的平均動能不變

D.絕熱良好，汽缸內所有氣體分子的運動速率都變大

6.（山東高三模擬）下圖為一定質量理想氣體狀態變化的〃“圖像。圖中BA的延長線過（?273,0）點,磁

平行于t軸，則下列說法正確的是（）

A.氣體由狀態A變為狀態4,外界對氣體做功

B.氣體由狀態C變為狀態4氣體吸收熱量

C.氣體在狀態B時的分子數密度比在狀態C時的大

D.氣體在狀態B時的分子數密度比在狀態A時的大

7.（多選）（福建龍巖高三質檢）下圖是某同學用手持式打氣筒對一個籃球打氣的情景。打氣前籃球內氣

壓等于l.lpo（po為大氣壓強），每次打入的氣體的壓強為l.Opo、體積為籃球容積的焉，假設整個過程中

籃球沒有變形，不計氣體的溫度變化，球內氣體可視為理想氣體，則（）

A.打氣后，球內氣體分子對球內壁的平均作用力增大

B.打氣后，球內氣體分子對球內壁單位面積的平均作用力增大

C.打氣6次后，球內氣體的壓強為1.4加

D.打氣6次后，球內氣體的壓強為1.7加

B組

8.（重慶高三二模）一定質量的理想氣體，狀態由a變到〃，再由b變到C,其壓強和體積的關系如圖所示,

根據圖像，下列說法正確的是（）

A.由a變到"溫度升高，放熱

B.由。變到力，溫度降低，放熱

C.由b變到C,溫度不變，放熱

D.由〃變到c,溫度不變，吸熱

9.（山東模擬）新冠肺炎疫情期間，某班級用于消毒的噴壺示意圖如圖甲所示。儲氣室內氣體訂視為理

想氣體，在噴液過程中儲氣室內溫度保持不變,噴液全過程儲氣室內氣體在P-U圖像中的變化圖線如

圖乙所示,A、8是雙曲線上的兩點。下列說法正確的是（）

A.氣體在狀態八的內能一定大于在狀態B的內能

B.圖中直角三角形OAC和直角三角形OBD的面積一定相等

C.氣體從狀態A變化到狀態B的過程中，氣體吸收的熱量大于氣體做的功

D.氣體從狀態A變化到狀態B的過程中,氣體分子單位時間內對器壁單位面積上的碰撞次數不變

10.（多選）（山東聊城高三二模）右圖為?種測溫裝置的結構示意圖，玻璃泡A內封有?定質量的氣體，

與A相連的B管豎直插在水銀槽中，管內外水銀面的高度差工即可反映泡內氣體的溫度,即環境溫度,

并可由B管上的刻度直接讀出。設B管的體積與A泡的體積相比可略去不計,在標準大氣壓（相當于

76cm水銀柱產生的壓強）下,當溫度n=27°C時，管內外水銀面的高度差加二16cm。下列說法正確的

是（）

A.若外界大氣壓不變，細管中水銀柱上升，可知溫度降低

B.若外界大氣壓不變，細管中水銀柱上升，可知溫度升高

C.在標準大氣壓下,/=0℃時管內外水銀面的高度差xo=2L4cm

D.若環境真實壓強比標準大氣壓小,管內外水銀面的高度差仍為16cm時,實際溫度大于27℃

11.（江西高三二模）一定質量的理想氣體的狀態按圖中箭頭方向的順序變化，其中AB延長線過原

點平行于T軸,A、B、。狀態下的溫度已在圖中標示（為已知），其中C狀態下氣體體積為20L。

（1）求4、B狀態下的體積。

（2）若整個過程氣體做功為60J,求4狀態下的氣體壓強。

12.（江蘇無錫模擬）如圖所示,開口向上的導熱汽缸C靜置于水平桌面上，用一橫截面積為SWOcnA

質量為wi=2kg的活塞封閉了一定質量的理想氣體。一不可伸長的輕繩一端系在活塞上，另一端跨過

兩個定滑輪連著?勁度系數&=400N/m的豎直輕彈簧A,A下端系有一質量m2=4kg的物塊B。開始

時，活塞到缸底的距離/尸100cm,輕繩恰好拉宜，彈簧恰好處于原長狀態，缸內氣體的溫度八二27°C。

已知外界大氣壓強恒為poG.OxlOSpa.g取lOm/s-不計一切摩擦。現使缸內氣體緩慢冷卻。

（1）求當B剛要離開桌面時，汽缸內封閉氣體的溫度。

(2)此過程中氣體吸熱還是放熱，為什么?

參考答案

專題分層突破練14熱學

1.C解析根據熱力學第二定律，熱機的效率不可以達到100%,A錯誤。做功是通過能量

轉化的方式改變系統內能，熱傳遞是通過熱量轉移的方式改變系統內能，實質不同,B錯誤。

根據熱平衡定律可知，溫度是描述熱運動的物理量，一個系統與另一個系統達到熱平衡時

兩系統溫度相同,C正確。物體由大量分子組成，其單個分子的運動是無規則的，大量分子

的運動具有統計規律,D錯誤。

2.B解析由于罐內氣體溫度保持不變，故內能保持不變,A錯誤。隨著藥液的不斷噴出，

氣體的體積增大，由玻意耳定律可知，壓強不斷減小,B正確。氣體的體積增大，氣體對外做

功，由熱力學第一定律可知，氣體吸收熱量,C、D錯誤。

3.B解析氣體溫度升高，絕大多數氣體分子的動能都增大，但個別分子的動能也可能減

小,A錯誤。理想氣體不考慮分子勢能，氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，氣體內能

一定增大,B正確。壓縮氣體，若存在對外放熱，由熱力學第一定律可知，氣體的內能可能減

小,溫度可能降低，故無規則運動不一定更劇烈,C錯誤。若氣體膨脹對外做功100J,內能

不一定減少100J,還跟吸、放熱多少有關,D錯誤。

4.B解析由題圖可知，在廠由無限遠到趨近于0的過程中下先變大后變小，再變大,A錯

誤。在r由無限遠到趨近于0的過程中尸先是引力，故做正功，后變為斥力，故做負功,B正

確。在r由無限遠到趨近于0的過程中，由于分子力先做正功后做負功，故分子勢能先減

小后增大,C錯誤。在廣用處分子勢能最小，由于規定兩個分子的距離為無窮遠時它們的

分子勢能為0,故此處的分子勢能不為零,D錯誤。

5.B解析若汽缸導熱良好,緩慢加入細沙，氣體在被壓縮過程中,與環境進行充分熱交

換，溫度保持不變;理想氣體內能主要由溫度決定，溫度不變，內能不變;壓縮氣體，由熱力學

第一定律可知，氣體將放出熱量,A錯誤,B正確。若汽缸絕熱良好，與外界沒有熱交換，壓

縮氣體時，外界對氣體做功，氣體內能增力口，溫度升高,分子平均動能增大⑨不是所有分子

速率都增大,C、D錯誤。

6.B解析根據題意可知從狀態A到狀態B氣體做等容變化，氣體吸熱，外界不對氣體做

功,A錯誤。從狀態。變為狀態A時,氣體溫度不變，內能不變，壓強減小，體積增大,氣體對

外界做功，氣體從外界吸收熱量,B正確。從狀態B到狀態C氣體做等壓變化，溫度降低，

體積減小，所以狀態B時的分子數密度比狀態C時的分子數密度小，狀態A、B氣體的體

積相等，分子數密度相同,C、D錯誤。

7.BC解析打氣后，由于氣體的溫度不變，分子平均動能不變，球內氣體分子對球內壁的

平均作用力不變,A錯誤。打氣后，球內氣體的壓強變大，即球內氣體分子對球內壁單位面

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

p=1.4po,即球內氣體的壓強為I.4po,C正確,D錯誤。

8.C解析由。變到"氣體發生等容變化，壓強〃增大，根據查理定律苧=C可知，氣體溫度

升高，則內能增大，再根據熱力學第一定律AU=Q+W可知,因氣體不做功，內能增大，則氣

體吸熱,A、B錯誤。由〃變到c,由題圖可知，氣體發生等溫變化，溫度不變，內能不變，體積

減小，則外界對氣體做功，根據熱力學第一定律=Q+W可知，氣體放熱,C正確,D錯誤。

9.B解析由于該雙曲線為等溫線,則氣體在狀態A、5時的分子平均動能相等,又由于

氣體為理想氣體，則氣體的分子勢能可忽略不計，所以氣體在狀態A的內能一定等于在狀

態B的內能,A錯誤。由題意可知，圖線為等溫曲線，由理想氣體狀態方程華二C可得〃丫=C7；

由于C是常量，溫度7保持不變，則pV為定值，則圖中直角三角形OAC和直角三角形OBD

的面積相等,B正確。從狀態A變化到狀態B的過程中,氣體的體積增大，氣體對外界做功，

由熱力學第一定律得氣體從外界吸收熱量，又由于AU=Q+W=O,則氣體吸收的熱量等于

氣體對外界所做的功,C錯誤。從狀態A變化到狀態B的過程中氣體的壓強減小，則氣體

分子單位時間內對器壁單&面積上的碰撞次數減少,D錯誤。

1O.AC解析對封閉的氣體進行分析，由于B管的體積與A泡的體積相比可略去不計，

則該變化為等容變化，由查理定律可得察=黑，外界大氣壓不變，封閉氣體壓強減小，則溫

1112

度一定降低,A正確,B錯誤。氣體初狀態參量pi=pg(76cm-16cm),刀=300K,末狀態參量

72=273K,氣體發生等容變化，由查理定律可得黑=黑解得=pg-54.6cm,則加二(76-54.6)

1112

cm=21.4cm,C正確。若水銀柱的高度差仍為16cm,環境真實壓強比標準大氣壓小，假設

此時大氣壓相當于75cm水銀柱產生的壓強，則A內的氣體壓強為p3=pg(75cm-16cm),

則點=黑,解得乃=295K,即h=22℃<27℃.D錯誤。

11.答案(1)15L15L

(2)4x103Pa

解析(1)對。一C過程，有7^=150K,Tc=200K;Vc=20L

由蓋-呂薩克定律有黑=白

1B1C

所以VB=^-VC

代入數據得VB=\5L

由題圖中A8延長線過原點，知A到B為等容變化，所以VA=VB=\5L.

⑵由于A到B為等容變化,不做功，所以WBC=WABC=60J

又WBC=PB\VC-VB）

聯立得P8=1.2xl（）4pa

從A到B為等容變化，由查理定律得黑=黑

1A1B

解得PA=，，B=3PB

將8狀態壓強“8=1.2x104Pa代入得P4=4X103Pa。

12.答案（l）180K

（2）放熱，原因見解析

解析（1）設初狀態時汽缸內氣柱壓強為”,對活塞受力分析得

m\g+pt）S=p\S

物塊B剛要離開桌面時活塞下移了X,此時汽缸內氣柱壓強為P2,此時彈簧彈力

區二〃22名對活塞受力分析得

〃7Tg+p（）S=kx+p2s

汽缸內氣柱的長度為l2=l\-X

根據理想氣體狀態方程有坐=噌

71

代入數據解得72=180Ko

（2）由熱力學第一定律得AU=W+Q,由于氣體體枳變小，外界對氣體做功,W為正值；

氣體溫度降低為負值，故。為負值，即氣體一定放熱。

近代物理初步

A組

1.（天津南開高三模擬）在人類對微觀世界進行探索的過程中,科學實驗起到了非常重要的作用。下列

說法符合歷史事實的是（）

A.玻爾原子理論證實了原子的核式結構模型

B.盧瑟福通過a粒子轟擊氮核的實驗,證實了在原子核內部存在中子

C.貝克勒爾通過對天然放射現象的研究,確定了原子核的存在

D.湯姆孫通過對陰極射線的研究，發現了原子內部存在電子

2.（北京西城高三一模）對于愛因斯坦提出的質能方程Eri,下列說法不正確的是（）

A.ETM2表明物體具有的能量與其質量成正比

B.根據可以計算核反應中釋放的核能

C.若機表示核電站參與反應的鈾235的質量，則E表示核反應釋放的核能

D.太陽輻射的能量主要來自太陽內部的核聚變反應，因此太陽的質量在不斷減少

3.（四川高三月考）科學家發現太陽的核聚變反應區只是中心很小的一部分，由于太陽強大的引力和磁

場的束縛，使太陽內部的能量可以向外持續穩定地釋放，而不會像氫彈那樣瞬間爆炸。太陽內部核聚

變反應的i種可能形式為jH+iH—>X+^n,設：H、:H、X和Jn的質量分別為叨、〃”、吟和加,

光速為c,則下列說法正確的是（）

A.X

B.該核反應釋放的核能為（加3七川-〃?I-"12）/

C.核反應中比結合能較小的原子核變成了比結合能較大的原子核

D.核反應中核子平均質量較小的原子核變成了核子平均質量較大的原子核

4.（天津高三模擬）年3月23日，在三星堆遺址考古工作中，研究員對新發現的6個“祭祀坑”的73份碳

屑樣本使用,4C年代檢測方法進行了分析,初步判定其中4號坑最有可能屬于商代晚期」4c會發生p

衰變，半衰期為5730年。空氣中12c與14C的存量比穩定，活著的生物體中碳的這兩種同位素之比與

空氣中相同，生物死亡后，不再與外界交換碳，因此測得生物遺骸中的12c與l4C存量比，再與空氣中比

較，可估算出生物死亡年代。則（）

A.地球的氣候變化會影響14c的半衰期

B.200個,4C原子經過11460年后還剩余50個

C.,4C的衰變方程為2y一一TN+.Je

D.骨骼中以碳酸鈣（CaCO》形式存在的14c半衰期比單質14c的半衰期更長

5.（山東淄博高三二模）某次可控核聚變實驗中的可控熱核反應的方程是汨+汨-：He+X,其中海水

中富含反應原料笊（汕,而僦（泡在自然界中含量極微，但可以用某種粒子Y轟擊鋰核（；Li）得到，核反

應方程為扎i+Y-：He+；H,下列說法正確的是（）

A.粒子X為中子，粒子Y為質子

B.核反應方程算i+Y-；He+fH表示的核反應為a衰變

C.核反應生成物中的a粒子具有很強的電離本領和穿透能力

D.在汨+汨一;He+X核反應中，反應前的總質量大于反應后的總質量

6.右圖是研究光電效應的實驗裝置,c為滑動變阻器的中點。用某種單色光照射光電管,將滑動變阻器

的滑片P移到中點處,此時電流表中有電流，則（）

A.將滑片P向a端移動，光電沈將一直變大

B.將滑片P向〃端移動，光電子的最大初動能一定變大

C.將滑片P向。端移動，光電流會變小

D.將滑片P向b端移動，光電子的最大初動能一定變小

nE/eV

5=-0.54

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

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

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

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

甲

7.（山東荷澤高三二模）圖甲為氫原子的能級示意圖，圖乙a、b、c、d為?群處于激發態的氫原子向低

能級躍遷時發出的光譜線的一部分，光譜線從左至右是按照頻率由小到大的順序排列的，則下列說法

正確的是（）

乙

A.只要照射光足夠強，照射時間足夠長，用任何光照射氫原子，都能使其發生電離

B.這群氫原子可能處在〃=3的能級上

C.在這四種光中，粒子性最顯著的是a光

D.由這四種光組成的亞色光通過三棱鏡，出射時偏向角最大的是d光

B組

8.（多選源子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，卜列判斷正確的像）

B.匆e核比如i核更穩定

C.兩個打1核結合成Jllc核時解放能量

D賁u核的比結合能比器Kr核的大

9.（多選）一個鉞原子核（；Be）俘獲一個核外電子后發生衰變，生成一個鋰核（；Li）,并放出一個不帶電的

質量接近零的中微子、3人們把這種衰變稱為“K俘獲”。靜止的被核發生了“K俘獲”，其核反應方程為

jBc+./c—YLi+\，e,已知被原子的質量為〃忸=7.016929u,鋰原子的質量為〃丸產7.016004u,l

u=931MeV/c2。下列說法正確的是（）

A.中微子的質量數和電荷數均為零

B.鋰核（，i）獲得的動能約為0.86MeV

C.中微子與鋰核（；Li）的動展之和等于反應前電子的動量

D.中微子與鋰核（；Li）的能量之和等于反應前電子的能量

10.（山東濱州高三二模）如圖所示/為勻強磁場中一點，某放射性元素的原子核靜止在P點，該原子核

發生衰變后,放出一個氨核（：He）和一個新核，它們速度方向與磁場垂直，其軌跡均為圓弧，半徑之比為

45：1,重力、阻力和氮核與新核間的庫侖力均不計。下列說法正確的是（）

A.放射性元素原子核的電荷數是90

B.可能的衰變方程為能8u―啜Th+：He

C.S（核和新核動量的大小之比是1:45

D.衰變前核的質量等于衰變后氫核和新核的總質量

11.（山東濟寧高三二模）測溫槍通過紅外線照射到溫度傳感器,發生光電效應，將光信號轉化為電信號,

計算出溫度數據。己知人的體溫正常時能輻射波長為10州】的紅外線，如圖甲所示，用該紅外線照射

光電管的陰極K時,電路中有光電流產生，得到電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知普朗克常量

力二6.63x10-34j.s,電子的電荷量6=1.6x09。光速c=3xl0”n/s,則下列說法正確的是（）

A.將圖甲的電源反接,一定不會產生電信號

B.波長10pm的紅外線在真空中的頻率為3x10131匕

C.由圖乙數據可知該光電管的陰極金屬逸出功約為0.02eV

D.若人體溫度升高，則輻射紅外線的強度減弱，光電管轉換成的光電流減小

12.（山東臨沂高三二模）為了做好疫情防控工作，考試時工作人員利用紅外線體溫計對考生進行體溫

檢測。紅外線體溫計的工作原理:被測人員輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉變成電信號,該信號

再經換算轉變為被測目標的溫度值。下圖為氫原子能級示意圖,一知普朗克常量為〃=6.63xl0T$

光在真空中的速度為c=3xl0,m/s,元電荷6=1.60x10""Co紅外線中只有波長在0.761.im至14Hm的

范圍內的才能被紅外線體溫計捕捉。要使氫原子輻射出的光子可被紅外線體溫計捕捉，最少應給處于

基態的氫原子提供的能量為（）

“

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

參考答案

專題分層突破練15近代物理初步

1.D解析玻爾原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規律，盧瑟福根據a粒子散射

實臉，得到了原子的核式結構模型,A錯誤。盧瑟福通過a粒子轟擊氮核實驗的研究，實現

了原子核的人工轉變，發現了質子，預言了中子的存在,B錯誤。貝克勒爾通過對天然放射

現象的研究，提出了原子內部有復雜的結構,C錯誤。湯姆孫通過陰極射線在電場和在磁

場中的偏轉實臉,發現了陰極射線是由帶負電的粒子（即電子）組成,并測出了該粒子的比

荷,D正確。

2.C解析愛因斯坦提出的質能方程￡二〃后告訴我們，物體具有的能量與它的質量成正

比,A正確。根據△￡1二是虧損質量,AE是釋放的核能,B正確。若m表示核電站

參與反應的鈾235的質量，則E表示其具有的能量,不表示核反應釋放的核能,C錯誤。太

陽輻射的能量來自太陽內部的輕核聚變，即熱核反應，輕核聚變有質量虧損，釋放核能,D

正確。

3.C解析根據質量數和電荷數守恒得,X應為，He,A錯誤。根據愛因斯坦質能方程得,

該核反應釋放的核能為（m+〃⑵〃73加4）/用錯誤。該核反應中生成的新核核子平均質量

變小，新核的比結合能變大,C正確,D錯誤。

4.C解析放射性元素的原子核有半數發生衰變時所需要的時間叫半衰期，放射性元素

衰變的快慢是由原子核自身內部決定的，與外界的物理和化學狀態無關,A、D錯誤。半

衰期是一個統計規律，對于大量的原子核才適用，對于少量原子核是不成立的,B錯誤。14c

發生P衰變產生電子，根據電荷數守恒，質量數守恒,14c的衰變方程為24c-吶+1°e,C

正確。

5.D解析根據核反應方程遵循質量數守恒和電荷數守恒可知，粒子X為中子，粒子Y也

為中子,A錯誤。核反應方程式i+Y-；He+表示的核反應為原子核的人工轉變,B

錯誤。核反應生成物中的a粒子具有很強的電離本領,但是穿透能力較弱,C錯誤。在

汨+；H-；He+X核反應中，能釋放大量的能量，根據愛因斯坦質能方程可知，

反應前的總質量大于反應后的總質量,D正確。

6.C解析將滑片P向。端移動,光電管所加電壓為三向電壓，光電流增大到飽和光電流

后,將不再增大,A錯誤。根據光電效應方程，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，

與光電管兩端的電壓無關,B、D錯誤。將滑片P向〃端移動，光電管所加的電壓為反向

電壓,所以光電流會變小,C正確。

7.D解析入射光的頻率需達一定值才能使氫原子發生電離，與入射光的強弱無關,A錯

誤。若這群氫原子處在〃=3的能級上，只能發出3種頻率的光,B錯誤。頻率越高,粒子性

越強，故在這四種光中，粒子性最顯著的是d光,C錯誤。d光頻率最高，折射率最大，偏折程

度最大，故由這四種光組成的復色光通過三棱鏡，出射時偏向角最大的是d光,D正確。

8.BC解析由題圖可知,犯6核的比結合能為7乂?2因此它的結合能為71^曠又4=28

MeV,A錯誤。比結合能越工表明原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩定，結合題圖可

知B正確。兩個比結合能小的2H核結合成比結合能大的4He時,會釋放能量,C正確。

由題圖可知牖5U核的比結合能比瑞Kr核的小,D錯誤。

9.AC解析