专题06 热学与近代物理（期末真题汇编，湖南专用）高二物理下学期

**基本信息** 热学与近代物理专题期末试题汇编，涵盖分子动理论、热力学定律、原子物理3大高频考点，精选湖南多校期末真题，注重实验探究与实际应用。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|14题|分子动理论（油膜法实验）、热力学定律（循环过程）、原子物理（氢原子能级）|结合生活情境（零食鼓包）、科技素材（北斗氢原子钟）| |多选题|9题|气体性质（表面张力）、光电效应（智能家居传感器）、核反应（碳14衰变）|注重概念辨析与图像分析（比结合能曲线）| |解答题|14题|气体实验定律（汽缸活塞多过程）、热力学第一定律（内能变化计算）|综合应用实际装置（气动避震、气温计），强调模型建构与科学推理|

专题06 热学与近代物理（解析版） 3大高频考点概览 考点01 分子动理论及气体、液体和固体 考点02 热力学定律的应用 考点03 原子物理 地 城 考点01 分子动理论及气体、液体和固体 一、单选题 1． （24-25高二下·湖南省永州市第一中学·期末）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．实验时观察到油膜的面积先增大后不变 B．将油酸分子看成球形且紧密排列，体现的是等效替代法的物理思想方法 C．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有纯油酸10-2mL D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，分子直径的计算结果将偏小 【答案】D 【详解】A．实验时观察到油膜的面积先扩张后收缩，原因是油酸酒精溶液中的酒精溶于水中，故A错误； B．将油酸分子看成球形且紧密排列，体现的是理想模型法的物理思想方法，故B错误； C．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴油酸酒精溶液的体积为10-2mL，含纯油酸的体积小于10-2mL，故C错误； D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，则计算得出的一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积偏小，根据 可知油酸分子直径的计算结果将偏小，故D正确。 故选D。 2． （24-25·湖南省长沙市第十五中学·期末）生活中处处充满了物理知识。下列表述正确的是（　　） A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．只有液体浸润细管壁才会形成毛细现象 C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点 D．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块没有确定的形状，因此蔗糖糖块是非晶体 【答案】C 【详解】A．布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误； B．在玻璃试管中，不论液体是否浸润细管壁都能形成毛细现象，故B错误； C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点，故C正确； D．蔗糖是多晶体，没有固定的形状，故D错误。 故选C。 二、多选题 3． （24-25高二下·湖南长沙·期末）下列关于热运动的说法中正确的是（　　） A．0℃的物体中的分子依旧做无规则运动 B．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动 C．布朗运动是悬浮在液体（或气体）中固体小颗粒的运动，布朗运动也叫作热运动 D．运动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动激烈 【答案】ABD 【详解】A．的物体中的分子仍然不停地做无规则运动，故A正确； B．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动，故B正确； C．分子的无规则运动叫热运动，布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，布朗运动不是热运动，故C错误； D．物体温度越高分子无规则运动越剧烈，物体的运动是机械运动，运动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动激烈，故D正确。 故选ABD。 4． （24-25高一下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力相互作用，的大小与分界线的长度成正比，即（为液体的表面张力系数），的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的U型细框上放置一细杆，两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对产生水平向左的力．小明用一测力计水平向右拉住使其保持静止，测力计示数为，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图所示。当肥皂泡大小稳定时，测得其球形半径为。下列说法正确的是（    ） A．表面张力系数的单位是 B．测得肥皂水的表面张力系数为 C．肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强 D．肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 【答案】BCD 【知识点】用量纲法解物理问题、液体的表面张力 【详解】A．由，得 其中的单位是，即，的单位是，代入上式，得到表面张力系数的单位是，故A错误； B．肥皂水上下两个表面都存在表面张力，故有 得到肥皂水的表面张力系数为 故B正确； C．由于肥皂泡表面存在表面张力，肥皂泡呈球形，为了维持球形的形状，肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强，故C正确； D．右侧半球膜受到膜内、外气体的压力和膜边缘的表面张力，如图 根据受力平衡可知 因肥皂泡的内外表面都存在表面张力，故肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 故D正确。 故选BCD。 三、解答题 5． （24-25高二下·湖南长沙·期末）如图，一竖直放置、密闭导热良好的汽缸上端开口，汽缸内壁上有卡口a，下部有一个阀门K处于关闭状态。内部充有理想气体，汽缸内放有一密封的乒乓球，体积为（远小于汽缸体积），初始时乒乓球静止于汽缸底部。已知大气压强为，环境温度恒为，汽缸内气体密度为，不计活塞质量和厚度，横截面积为S，活塞与汽缸间的摩擦忽略不计，初始时活塞与卡口之间的作用力为，重力加速度大小为g。 (1)现用力缓慢向下推动活塞，当力达到时，乒乓球恰好能浮起，求乒乓球及其中气体的总质量； (2)撤去推力F，并打开阀门K，缓慢向缸内充入压强为、温度为的同种理想气体，直到乒乓球恰好能浮起，求充入气体的质量与汽缸内原气体的质量之比。 【答案】(1) (2) 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用 【详解】（1）初始时对活塞受力分析有 气体发生等温变化时，又由于 联立，解得 当推力为F时，对活塞有，乒乓球刚好能浮起，说明浮力等于重力，即 联立解得 （2）由第（1）问可得，当时，乒乓球浮起，当体积V不变时， 解得 6． （24-25高二下·湖南岳阳·期末）如图所示，导热良好、粗细均匀的足够长玻璃管开口向上竖直放置，管内用一段高度的水银柱，封闭了长度的空气柱，已知大气压强，初始时环境温度。 (1)缓慢加热玻璃管，使温度升至，求此时空气柱的长度； (2)保持温度不变，将玻璃管缓慢转至开口向下，稳定时求空气柱的长度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）温度从升高到的过程，封闭气体做等压变化，设玻璃管的横截面积为S，由盖-吕萨克定律可得 代入数据解得 （2）保持温度不变，将玻璃管顺时针旋转至开口向下，管内气体的压强为 初始状态，管内气体的压强为 根据玻意耳定律则有 代入数据解得 7． （24-25高二下·湖南邵阳·期末）混凝土内的空腔会对建筑的安全构成一定的影响。工人浇筑混凝土墙体时，内部形成了一块气密性良好充满空气的空腔，墙体导热性能良好。 (1)空腔内气体的温度变化范围为260K~320K，求空腔内气体的最小压强与最大压强之比； (2)填充空腔前，需要测出空腔的容积。在墙上钻一个小孔，用细管将空腔和一个带有气压传感器的汽缸连通，形成密闭空间。当汽缸内气体体积为0.20L时，传感器的示数为2.0atm；将活塞缓慢下压，汽缸内气体体积为0.15L时，传感器的示数为2.4atm。求该空腔的容积。 【答案】(1) (2)0.10L 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用、查理定律的理解及初步应用 【详解】（1）根据查理定律可知 解得 （2）设空腔的体积为，以整个系统内的气体为研究对象，根据玻意耳定律可知 解得 8． （24-25高二下·湖南张家界·期末）在导热良好的矩形汽缸内用厚度可忽略的活塞封闭有理想气体，当把汽缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于汽缸口处，如图甲所示；当把汽缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强为，环境温度不变，汽缸的深度为 h，重力加速为 g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： (1)图甲中封闭气体的压强； (2)图乙中活塞离汽缸底部的高度。 【答案】(1) (2) 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用 【详解】（1）设甲中封闭气体的压强为，则有 解得 （2）设乙中封闭气体的压强分别为，则有 气体做等温变化，由玻意耳定律有 联立解得 9． （24-25高二下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上，一块玉石放在汽缸内，横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在缸内，活塞与缸壁无摩擦且不漏气，此时封闭气体压强为，气体温度为，活塞静止时活塞离缸底的高度为h；现将缸内的温度缓慢升高为，此时活塞离缸底的距离为，重力加速度为g． (1)求玉石体积大小； (2)温度升高后，保持温度不变，向活塞上缓慢倒上细沙，当活塞与缸底的距离变为h时，求倒在活塞上的细沙质量． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设玉石体积大小为，根据盖吕萨克定律有 解得 （2）设活塞质量为M，大气压为，则初态时有 向活塞上缓慢倒上细沙，设沙质量为m，当活塞与缸底的距离变为h时，末态有 则有理想气体状态方程有 联立解得 10． （24-25高二下·湖南省永州市第一中学·期末）右端开口、水平放置的导热汽缸内封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m、横截面积为S、气密性良好，气体的初始稳定体积为V0，环境温度为T0，大气压强为p0，重力加速度大小为g，活塞和汽缸间的摩擦可忽略不计。 (1)保持环境温度不变，将汽缸开口向上竖直放置，求稳定后气体的体积V1； (2)将汽缸开口斜向右上平行斜面静止放置在斜面上，并使环境温度变为2T0。已知斜面倾角为θ且足够粗糙，求稳定后气体的体积V2。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）初始汽缸水平放置，缸内气体压强为p0，汽缸开口向上放置，对活塞根据平衡条件，有 温度不变，根据玻意耳定律有 解得 （2）汽缸开口斜向右上固定放置在斜面上，活塞根据平衡条件有 根据理想气体状态方程有 解得 11． （24-25高二下·湖南省长沙市雅礼中学·期末）如图甲所示，气动避震是通过控制气压来改变车身高低，备受高档轿车的青睐。其工作原理可以简化为如图乙，在导热良好的汽缸内用可自由滑动的面积为 活塞和砝码组合体封闭一定质量的空气，活塞和砝码总质量为m=10kg。充气装置可通过开关阀门K对汽缸进行充气或放气来改变车身高低。初始时，开关阀门 K关闭，此时汽缸内气体高度为。已知外界大气压强 求： (1)初始状态汽缸内压强； (2)仅将活塞和砝码的总质量减少至5kg时，汽缸内气体高度； (3)乘员下车时气动避震总能保持车身高度不变，可以简化为活塞和砝码的总质量减少至5kg，打开阀门K，缓慢放汽缸内气体，当汽缸内气体高度最终恢至时，求放出的气体在外界压强下的体积V。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】“变质量气体”模型 【详解】（1）对活塞和砝码组合体进行受力分析，由受力平衡可知 解得初始状态汽缸内压强 （2）由受力平衡，末态气体压强 又由等温变化玻意耳定律 解得 （3）根据等温变化可得 解得 12． （24-25高二下·湖南省长沙市芙蓉高级中学·期末）如图所示，在一根长度、下端封闭上端开口、粗细均匀的玻璃管中，用长为的水银柱封闭一部分空气，玻璃管竖直放置，管内空气柱的长度。已知大气压强保持不变，初始时封闭气体和环境的热力学温度。 (1)若缓慢转动玻璃管，使得玻璃管开口向下竖直放置，水银没有溢出，求水银柱稳定后空气柱的长度； (2)若缓慢加热封闭气体，使得水银柱恰好未溢出，求此时封闭气体的热力学温度； (3)若缓慢转动玻璃管使其水平放置，同时使得水银柱恰好未溢出，求此时封闭气体的热力学温度。（结果保留一位小数） 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】“玻璃管液封”模型 【详解】（1）管内封闭气体做等温变化，则有 解得 （2）管内封闭气体做等压变化，则有 解得 （3）对管内封闭气体，根据一定质量的理想气体状态方程有 解得 地 城 考点02 热力学定律的应用 一、单选题 1． （24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4个过程组成：a→b为等压过程，b→c为绝热过程，c→d为等压过程，d→a为绝热过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中，气体内能增加 B．b→c过程中，气体内能不变 C．c→d过程中，气体吸收热量 D．d→a过程中，气体温度不变 【答案】A 【知识点】热力学第一定律的应用 【详解】A．a→b过程中，气体等压膨胀，根据可知，温度升高，则内能增加，故A正确； B．b→c过程中，气体体积变大，对外做功，而气体绝热，则根据热力学第一定律可知气体内能减小，故B错误； C．c→d过程中，压强不变，根据可知，体积减小，则温度降低，外界对气体做功，内能减小，则根据热力学第一定律可知，气体放出热量，故C错误； D．d→a过程中，气体体积减小，外界对气体做功，气体绝热，则气体内能增加，即温度增加，故D错误。 故选A。 2． （24-25高二下·湖南郴州·期末）下列说法正确的是（　　） A．气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大 B．船浮于水面上，是由于液体的表面张力造成的 C．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体 D．单晶体的各种物理性质都具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的 【答案】C 【详解】A．温度升高时，气体分子的平均动能增大，但并非所有分子的动能都增大，个别分子动能可能减小，故A错误； B．船浮于水面是由于浮力（阿基米德原理），而非表面张力。表面张力主要解释小尺度现象（如水珠形成），故B错误； C．热力学第二定律的克劳修斯表述明确指出，热量不能自发从低温物体传到高温物体，故C正确； D．单晶体仅在特定物理性质（如导热性、导电性）上表现各向异性，并非所有性质；多晶体和非晶体宏观上各向同性，故D错误。 故选C。 3． （24-25高二下·湖南省衡阳市·期末）曾同学去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了严重的鼓包（体积膨胀）现象，如图所示。假设零食袋里密封的气体可视为理想气体，从低海拔地区到高海拔地区的过程中温度保持不变，高海拔地区的大气压强显著小于低海拔地区的大气压强，下列说法正确的是（　　） A．袋内气体的压强增大 B．零食袋中气体分子的平均动能减小 C．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体从外界吸收了热量 D．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，外界对气体做正功 【答案】C 【详解】A．根据气体的等温变化规律可知，袋内气体压强减小，选项A错误； B．温度不变，则零食袋中气体分子的平均动能不变，选项B错误； CD．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体对外界做正功，袋内气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，袋内气体从外界吸收了热量，选项C正确、D错误。 故选C。 二、多选题 4． （24-25高二下·湖南省岳阳市岳阳县第一中学·期末）两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热汽缸分成体积相等的三部分，在汽缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A、B向上、向下运动，如图所示。初始状态下，甲乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27℃，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　） A．乙中气体的温度有可能不变 B．甲部分气体的温度为75℃时，活塞A已经上升 C．甲部分气体的温度为425℃时，乙部分气体的内能大于初始状态 D．如果甲部分气体的温度不超过75℃，电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和 【答案】AD 【详解】B．对活塞A分析：设活塞A质量为m，故活塞B质量为m，设接触面积为S，则 得 活塞B刚想离开卡环时，对活塞B受力分析可知，甲部分气体的压强 由查理定律 得 对应摄氏温度为 即甲部分气体的温度升高到77℃时，活塞开始上升，B错误； AC．如果继续升温，直到活塞A刚好到达上端卡环处，对甲部分气体由盖吕萨克定律 得 即甲部分气体的温度升高到时，活塞A刚好到达上端卡环处，在此之前，乙部分气体体积一直保持不变，甲部分气体的温度升高到425℃之前，乙部分气体 故 乙部分气体的内能不变，故乙中气体的温度有可能不变，故A正确，C错误； D．根据前面分析可知如果甲部分气体的温度不超过75℃，此时B活塞还没开始上升，故电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和，D正确； 故选AD。 5． （24-25·湖南省衡阳市第八中学·期末）气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，不计气动杆与汽缸之间的摩擦。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，此过程温度不变。然后开空调让室内温度降低到某设定温度，稳定后气体状态为C；接着人离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图或叙述中正确的有（　　）    A．气体的V—T图如图甲 B．气体的图如图乙 C．从状态A到状态D，气体向外放出的热量大于外界对气体做的功 D．与状态A相比，处于状态D时，单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数增多 【答案】CD 【详解】AB．A到B的过程中，气体等温压缩，压强增大，体积减小；从B到C的过程中，气体等压降温，温度降低，体积减小；从C到D的过程中，等温膨胀，压强减小，体积增加，而且此时D状态的压强又恢复到最初A状态的压强，其图像和图像如图所示    AB错误； C．根据热力学第一定律 由于气体温度降低，内能减小，因此气体向外放出的热量大于外界对气体做的功，C正确； D．由于状态A与状态D压强相等，而状态D温度更低，单个分子撞击容器壁力减小，因此单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数更多，D正确。 故选CD。 三、解答题 6． （24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知饮料罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为时，油柱离管口，取大气压为。 (1)当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，该过程为等压变化还是等容变化？ (2)求这个气温计能测量的最高温度（用摄氏温度表示）； (3)已知气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 【答案】(1)等压变化 (2) (3) 【详解】（1）当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，饮料罐中的压强保持不变，所以该过程为等压变化。 （2）初始状态                     测量温度最高时                     由盖吕萨克定律得                 解得                     即                             即气温计测量的最高温度为 （3）气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，体积膨胀，气体对外做功                 由热力学第一定律得                     可得 即内能增加量为。 7． （24-25高二下·湖南永州·期末）如图所示，在竖直放置的导热圆柱形容器内用质量为m的活塞密封了一部分气体，活塞能无摩擦地在容器内滑动，活塞的横截面积为S，初始时容器内气体温度为T0，活塞距离容器底部h0的距离，容器周围环境大气压恒为p0。由于环境温度缓慢升高，经过一段时间，发现活塞缓慢移动到了距离容器底部距离为d的位置。容器内气体可视为理想气体，求： (1)此过程中，环境温度的改变量ΔT； (2)在此过程中气体从外界吸收的热量为Q，则容器内气体的内能的改变量ΔU。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）气体进行等压变化，则根据盖吕萨克定律可知 解得 （2）在此过程中气体对外做功 气体从外界吸收的热量为Q，则容器内气体的内能的增量 8． （24-25高二下·湖南·期末）已知一种气压避震装置主要由活塞、汽缸和轻质弹簧组成。某研究小组将其放在光滑斜面上进行研究，简化结构如图所示，在倾角为θ的斜面上放置一个带有活塞的导热汽缸，一平行于斜面的轻弹簧一端固定在活塞上，另一端被固定在与斜面底端相连的挡板上，初始状态活塞到汽缸底部内侧的距离为L1，汽缸底部外侧到斜面上端挡板的距离为L2，汽缸内气体的初始温度为T1。已知汽缸质量为M，活塞的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞始终未脱离汽缸，大气压强为p0，该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，不计一切摩擦，重力加速度大小为g。 (1)现对汽缸进行缓慢加热，求汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时气体的温度T2； (2)求从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时，气体吸收的热量Q。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板的过程中汽缸的受力知，此过程为等压变化，由盖−吕萨克定律可得 ， 即， 解得 （2）对汽缸受力分析有， 解得 该过程中内能增大 气体对外做功 根据热力学第一定律有 联立解得 9． （24-25高二下·湖南省常德市汉寿县第一中学·期末）气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置，其简化结构如图所示，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积为S=28cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始长度L0=0.18m、压强。当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，汽缸下降，稳定后封闭气体长度L=0.12m，此过程中气体温度保持不变，封闭气体放出热量为，求： （1）外界对封闭气体做功W； （2）稳定后封闭气体的压强p和物体A的质量m。 【答案】（1）；（2）6×105Pa，56kg 【详解】（1）因理想气体，温度不变，则内能变化，即 封闭气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得 （2）对封闭气体，初态体积为 末态体积为 由玻意耳定律得 解得 气体对汽缸上表面的压力增加量等于物体A的重力大小，则 解得 10． （24-25高一下·湖南省长沙市雅礼中学·期末）如图所示，一光滑圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，现通过电热丝给气体加热一段时间，使活塞上升高度为h。若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g。求： （1）气体的压强； （2）这段时间内气体内能的变化量。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）活塞的受力如图所示 根据平衡条件有 解得 （2）气体对外做功大小为 由热力学第一定律可知增加的内能为 地 城 考点03 原子物理 一、单选题 1． （24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，为玻尔原子理论下的氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则下列说法正确的是（　　） A．处于n=1能级的氢原子可以吸收11.0eV的光子并跃迁到更高的能级 B．在玻尔理论中，电子的轨道是量子化的 C．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时会辐射出红外线 D．一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁过程中可能辐射出6种频率的可见光 【答案】B 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】A．因−13.6eV+11.0eV=−2.6eV不等于任何能级的能量值，可知处于n=1能级的氢原子不可以吸收11.0eV的光子并跃迁到更高的能级，故A错误； B．在玻尔理论中，电子的轨道是量子化的，故B正确； C．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时会辐射出光子的能量为（−1.51eV）−（−3.4eV）=1.89eV，则为可见光，不是红外线，故C错误； D．若一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁过程中最多能辐射出6种频率的光，而一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁过程中最多只能辐射出3种频率的光，所以一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁过程中不可能辐射出6种频率的可见光，故D错误。 故选B。 2． （24-25高二下·湖南郴州·期末）在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。下列叙述与事实相符合的是（　　） A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，发现了质子 B．汤姆孙发现了电子，并提出原子的核式结构模型 C．麦克斯韦认为，均匀变化的磁场可以产生均匀变化的电场 D．爱因斯坦提出的光电效应理论，可以很好地解释光电效应实验中的各种现象 【答案】D 【知识点】α粒子散射实验、物理学史 【详解】A．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，而发现质子是他在1919年用α粒子轰击氮核的实验成果，并非源于α散射实验本身，故A错误； B．汤姆孙发现了电子，但提出核式结构模型的是卢瑟福，汤姆孙提出的是“葡萄干布丁”模型，故B错误； C．麦克斯韦理论指出，均匀变化的磁场会产生恒定的电场（如法拉第定律中，磁场均匀变化时，感生电场不随时间变化），而非均匀变化的电场，故C错误； D．爱因斯坦基于光子假设提出光电效应方程，成功解释了截止频率、光电子动能与频率关系等实验现象，故D正确。 故选D。 3． （24-25高二下·湖南·期末）数码相机中的图像传感器利用光电效应将光信号转化为电信号，从而记录下图像信息。当有紫光照射到采用硅基材料制作的感光元件上时，会有光电子逸出。下列说法正确的是（　　） A．紫光照射到感光元件上后，感光元件带负电 B．绿光照射到感光元件上一定能发生光电效应 C．增大紫光的强度，逸出的光电子的最大初动能变大 D．光电效应揭示了光具有粒子性 【答案】D 【知识点】光电效应现象及其解释、爱因斯坦光电效应方程 【详解】A．紫光照射到感光元件上后，电子从感光元件逸出，所以感光元件带正电，故A错误； B．紫光照射到感光元件上发生光电效应，由于绿光频率小于紫光频率，所以绿光照射到感光元件上不一定能发生光电效应，故B错误； C．根据光电效应方程可知，增大紫光的强度，逸出的光电子的最大初动能不变，故C错误； D．光电效应需用光子能量量子化解释，揭示了光具有粒子性，故D正确。 故选D。 4． （24-25高二下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A．处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子 B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 【答案】B 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】A．根据 可知大量处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子，故A错误； B．处于能级的氢原子发生电离需要吸收的能量为，已知可见光光子的能量范围，由于紫外线的光子能量大于可见光的光子能量，所以处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离，故B正确； C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能增大，原子的电势能减小，故C错误； D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子能量为 可知氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子不是可见光光子，故D错误。 故选B。 5． （24-25高二下·湖南永州·期末）关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是α粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型 B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，轨迹1对应的是α射线 D．图丁是氢原子能级图，1个处于n=5能级的氢原子跃迁回基态时最多辐射出10种不同频率的光子 【答案】A 【知识点】光电效应现象及其解释、α粒子散射实验、玻尔理论对氢原子光谱的解释、α和β、γ三种射线的性质 【详解】A．图甲是粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型，故A正确； B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带正电，故B错误； C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，由左手定则可知1粒子带负电，为射线，故C错误； D．1个处于n=5能级的氢原子跃迁回基态时最多辐射出4种不同频率的光子（，，，），故D错误； 故选A。 6． （24-25高二下·湖南张家界·期末）我国四川省首个深地核天体物理实验项目锦屏深地核天体物理实验，其测量灵敏度和统计精度均高于国际同类装置。某次实验中的核反应方程是，则其中参与反应的X为（　　） A．中子 B．质子 C．电子 D．粒子 【答案】B 【知识点】核反应方程的书写 【详解】设反应前X的电荷数为，质量数为A；根据核反应中电荷数守恒和质量数守恒： 电荷数守恒 解得 质量数守恒 解得 电荷数为+1且质量数为1的粒子是质子。故B正确，ACD错误。 故选B。 7． （24-25·湖南省衡阳市第八中学·期末）我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为。下列相关说法正确的是（　　） A．原子核的比结合能比的大 B．此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 C．骨骼中以碳酸钙（）形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长 D．X是氦核，此反应为α衰变 【答案】B 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念、结合能与比结合能、质能方程 【详解】A．β衰变释放能量，反应后的原子核更稳定，故的比结合能比的小，故A错误； B．原子核衰变时质量数守恒，但会出现质量亏损，释放能量，故B正确； C．衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，与化学状态无关，故C错误； D．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知X为电子，属于β衰变，故D错误。 故选B。 8． （24-25高二下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）如图为原子核的比结合能曲线，横坐标为质量数，纵坐标为比结合能，由图可知（　　） A．质量数的原子核比结合能最大，因此该核发生核反应时会释放大量能量 B．铀核的比结合能小于中等质量原子核，故铀核裂变生成两个中等核的过程会释放核能 C．两个氢核聚变为氦核的过程需要吸收能量 D．比更稳定 【答案】B 【知识点】结合能与比结合能 【详解】A．质量数的原子核比结合能最大，意味着这些原子核的核子结合得最为紧密，要将其分开需要更多的能量，因此这些原子核最稳定，发生核反应时会吸收大量能量，故A不符合题意； B．铀核裂变生成中等核，比结合能增大，释放能量，故B符合题意； C．两个氢核聚变为氦核的过程是一个轻核聚变的过程，在这个过程中，由于比结合能的增加，会有质量亏损，因此这个过程需要释放能量，而不是吸收能量，故C不符合题意； D．比结合能越大，原子核越稳定，故D不符合题意。 故选B。 9． （24-25·湖南省长沙市雅礼中学·期末）在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　） A．原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大 B．若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子 C．原子核衰变的方程可以是 D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量 【答案】B 【知识点】α衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念、结合能与比结合能 【详解】A．原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，与压强无关，故A错误； B．衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，则衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大反向，根据洛伦兹力提供向心力 可得 由于α粒子的电荷量较小，所以半径较大，故B正确； C．由图可知，两粒子在相切的位置受到相反方向的洛伦兹力，且两粒子的速度方向相反，所以粒子的电性相同，则两粒子应该都带正电，故C错误； D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于反应后的，放出能量，故D错误。 故选B。 二、多选题 10． （24-25·湖南省长沙市长郡二十校·期末）在智能家居系统中，光电传感器通过光电效应原理控制窗帘开关。当阳光透过窗户照射到阴极K时，电路中产生光电流，经放大器放大的电流驱动电磁铁吸引衔铁，从而打开窗帘。当电流减弱或消失时，衔铁自动脱离，窗帘关闭。在一次调试中，用一定强度的绿光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片从最左端向右恰好滑到中间位置时，窗帘自动打开了。假设电路中电流始终未达到饱和电流。则（　　） A．仅改用同等强度的红光，也一定可以打开窗帘 B．电源正负极装错，可能无法自动打开窗帘 C．仅将滑动变阻器滑片从中间位置向左滑动一小段距离，窗帘在更亮时打开 D．仅将滑动变阻器滑片从中间位置向右滑动一小段距离，窗帘在更亮时打开 【答案】BC 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】A．仅改用同等强度的红光，由于红光的频率小于绿光的频率，可能不发生光电效应，不会打开窗帘，故A错误； B．电源正负极装错，光电管两端电压为反向电压，当反向电压较大时光电流会减小甚至消失，则无法打开窗帘，故B正确； CD．仅将滑片向左滑动，会使正向电压减小，光电流会减小，则需要更强的光照才能达到足够大的光电流，即窗帘在更亮时打开；同理仅将滑片向右滑动，会使正向电压增大，光电流会增大，窗帘在更暗时打开，故C正确，D错误。 故选BC。 11． （24-25·湖南省长沙市岳麓区湖南师范大学附属中学·期末）不同波长的电磁波具有不同的特性，在生产生活中具有不同的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（   ） A．若a、b两光分别作为同一双缝干涉实验装置的光源，a光产生的条纹间距较大 B．若a、b两光都是由氢原子能级跃迁产生的，产生a对应的能级差更大 C．若a、b两光照射同一个光电管时都能发生光电效应，b光的遏止电压更大 D．若a、b两光照射同一个狭缝，b光的衍射现象更明显 【答案】AC 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、衍射条件、遏止电压的本质及其决定因素、玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】A．根据电磁波谱可知a光波长大于b光波长，根据条纹间距 可知a光产生的条纹间距较大，故A正确； B．a光波长大，频率小，故a光能量小，则a对应的能级差更小，故B错误； C．b光波长小，频率大，b光的遏止电压更大，故C正确； D．因为b光波长小，更不易产生明显的衍射现象，故D错误。 故选AC。 12． （24-25高二下·湖南省衡南县第一中学·期末）如题图所示，a、b是玻尔氢原子模型中的核外电子绕核运动的两条可能轨道，由于吸收光子，电子从a轨道跃迁至b轨道，按经典物理理论，跃迁后电子的动能、轨道对应能级的能量的变化为（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．能级的能量增大 D．能级的能量减小 【答案】BC 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】CD．电子吸收光子从a轨道跃迁至b轨道能量增大，C正确，D错误； AB．根据 可知 电子吸收光子从a轨道跃迁至b轨道，半径增大，则核外电子动能减小，A错误，B正确。 故选BC 13． （24-25高二下·湖南郴州·期末）氚是最简单的放射性元素，某夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中产生粒子和新核，并放出一定的能量。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为 B．此衰变过程中，发生了质量亏损 C．氚与氧反应生成的化合物没有放射性 D．若有质量为的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为 【答案】AB 【知识点】β衰变的特点、本质及其方程的写法、半衰期的概念、质能方程 【详解】A．根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为，故A正确； B．此衰变过程中，放出一定的能量，发生了质量亏损，故B正确； C．氚核具有放射性与自身原子核结构有关，氚与氧反应生成的化合物具有放射性，故C错误； D．氚核的半衰期为12.5年，若有质量为的氚核，经过25年后，即经过2个半衰期，剩余氚核的质量为，故D错误。 故选AB。 14． （24-25·湖南省长沙市雅礼中学·期末）铯137是一类致癌物，是铯133的同位素，其半衰期约为30年，发生β衰变的同时会发出γ射线。下列说法正确的有（　　） A．100个铯137原子核经过30年一定有50个发生衰变 B．铯137发生β衰变时，辐射出的电子来自原子核内 C．提高环境温度与压强，铯137的半衰期会变小 D．铯137发生β衰变的核反应方程式为 【答案】BD 【知识点】半衰期的概念、β衰变的特点、本质及其方程的写法 【详解】A．半衰期是统计规律，对于少数原子核不适用，故A错误； B．铯137发生β衰变时，是原子核发生衰变造成的，故B正确； C．原子核的半衰期与原子核内部本身的因素决定，跟所处的物理、化学状态无关，所以半衰期不会发生变化，故C错误； D．此核反应方程满足电荷数和质量数守恒，故D正确； 故选BD。 2 / 30 1 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 热学与近代物理（原卷版） 3大高频考点概览 考点01 分子动理论及气体、液体和固体 考点02 热力学定律的应用 考点03 原子物理 地 城 考点01 分子动理论及气体、液体和固体 一、单选题 1． （24-25高二下·湖南省永州市第一中学·期末）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．实验时观察到油膜的面积先增大后不变 B．将油酸分子看成球形且紧密排列，体现的是等效替代法的物理思想方法 C．用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量杯，若100滴溶液的体积是1mL，则1滴溶液中含有纯油酸10-2mL D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，分子直径的计算结果将偏小 2． （24-25·湖南省长沙市第十五中学·期末）生活中处处充满了物理知识。下列表述正确的是（　　） A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．只有液体浸润细管壁才会形成毛细现象 C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点 D．蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块没有确定的形状，因此蔗糖糖块是非晶体 二、多选题 3． （24-25高二下·湖南长沙·期末）下列关于热运动的说法中正确的是（　　） A．0℃的物体中的分子依旧做无规则运动 B．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动 C．布朗运动是悬浮在液体（或气体）中固体小颗粒的运动，布朗运动也叫作热运动 D．运动物体中的分子热运动不一定比静止物体中的分子热运动激烈 4． （24-25高一下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力相互作用，的大小与分界线的长度成正比，即（为液体的表面张力系数），的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的U型细框上放置一细杆，两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对产生水平向左的力．小明用一测力计水平向右拉住使其保持静止，测力计示数为，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图所示。当肥皂泡大小稳定时，测得其球形半径为。下列说法正确的是（    ） A．表面张力系数的单位是 B．测得肥皂水的表面张力系数为 C．肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强 D．肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 三、解答题 5． （24-25高二下·湖南长沙·期末）如图，一竖直放置、密闭导热良好的汽缸上端开口，汽缸内壁上有卡口a，下部有一个阀门K处于关闭状态。内部充有理想气体，汽缸内放有一密封的乒乓球，体积为（远小于汽缸体积），初始时乒乓球静止于汽缸底部。已知大气压强为，环境温度恒为，汽缸内气体密度为，不计活塞质量和厚度，横截面积为S，活塞与汽缸间的摩擦忽略不计，初始时活塞与卡口之间的作用力为，重力加速度大小为g。 (1)现用力缓慢向下推动活塞，当力达到时，乒乓球恰好能浮起，求乒乓球及其中气体的总质量； (2)撤去推力F，并打开阀门K，缓慢向缸内充入压强为、温度为的同种理想气体，直到乒乓球恰好能浮起，求充入气体的质量与汽缸内原气体的质量之比。 6． （24-25高二下·湖南岳阳·期末）如图所示，导热良好、粗细均匀的足够长玻璃管开口向上竖直放置，管内用一段高度的水银柱，封闭了长度的空气柱，已知大气压强，初始时环境温度。 (1)缓慢加热玻璃管，使温度升至，求此时空气柱的长度； (2)保持温度不变，将玻璃管缓慢转至开口向下，稳定时求空气柱的长度。 7． （24-25高二下·湖南邵阳·期末）混凝土内的空腔会对建筑的安全构成一定的影响。工人浇筑混凝土墙体时，内部形成了一块气密性良好充满空气的空腔，墙体导热性能良好。 (1)空腔内气体的温度变化范围为260K~320K，求空腔内气体的最小压强与最大压强之比； (2)填充空腔前，需要测出空腔的容积。在墙上钻一个小孔，用细管将空腔和一个带有气压传感器的汽缸连通，形成密闭空间。当汽缸内气体体积为0.20L时，传感器的示数为2.0atm；将活塞缓慢下压，汽缸内气体体积为0.15L时，传感器的示数为2.4atm。求该空腔的容积。 8． （24-25高二下·湖南张家界·期末）在导热良好的矩形汽缸内用厚度可忽略的活塞封闭有理想气体，当把汽缸倒置悬挂在空中，稳定时活塞刚好位于汽缸口处，如图甲所示；当把汽缸开口朝上放置于水平地面上，活塞稳定时如图乙所示。已知活塞质量为m，横截面积为S，大气压强为，环境温度不变，汽缸的深度为 h，重力加速为 g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求： (1)图甲中封闭气体的压强； (2)图乙中活塞离汽缸底部的高度。 9． （24-25高二下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上放在水平面上，一块玉石放在汽缸内，横截面积为S的活塞将一定质量的气体封闭在缸内，活塞与缸壁无摩擦且不漏气，此时封闭气体压强为，气体温度为，活塞静止时活塞离缸底的高度为h；现将缸内的温度缓慢升高为，此时活塞离缸底的距离为，重力加速度为g． (1)求玉石体积大小； (2)温度升高后，保持温度不变，向活塞上缓慢倒上细沙，当活塞与缸底的距离变为h时，求倒在活塞上的细沙质量． 10． （24-25高二下·湖南省永州市第一中学·期末）右端开口、水平放置的导热汽缸内封有一定质量的理想气体。已知活塞质量为m、横截面积为S、气密性良好，气体的初始稳定体积为V0，环境温度为T0，大气压强为p0，重力加速度大小为g，活塞和汽缸间的摩擦可忽略不计。 (1)保持环境温度不变，将汽缸开口向上竖直放置，求稳定后气体的体积V1； (2)将汽缸开口斜向右上平行斜面静止放置在斜面上，并使环境温度变为2T0。已知斜面倾角为θ且足够粗糙，求稳定后气体的体积V2。 11． （24-25高二下·湖南省长沙市雅礼中学·期末）如图甲所示，气动避震是通过控制气压来改变车身高低，备受高档轿车的青睐。其工作原理可以简化为如图乙，在导热良好的汽缸内用可自由滑动的面积为 活塞和砝码组合体封闭一定质量的空气，活塞和砝码总质量为m=10kg。充气装置可通过开关阀门K对汽缸进行充气或放气来改变车身高低。初始时，开关阀门 K关闭，此时汽缸内气体高度为。已知外界大气压强 求： (1)初始状态汽缸内压强； (2)仅将活塞和砝码的总质量减少至5kg时，汽缸内气体高度； (3)乘员下车时气动避震总能保持车身高度不变，可以简化为活塞和砝码的总质量减少至5kg，打开阀门K，缓慢放汽缸内气体，当汽缸内气体高度最终恢至时，求放出的气体在外界压强下的体积V。 12． （24-25高二下·湖南省长沙市芙蓉高级中学·期末）如图所示，在一根长度、下端封闭上端开口、粗细均匀的玻璃管中，用长为的水银柱封闭一部分空气，玻璃管竖直放置，管内空气柱的长度。已知大气压强保持不变，初始时封闭气体和环境的热力学温度。 (1)若缓慢转动玻璃管，使得玻璃管开口向下竖直放置，水银没有溢出，求水银柱稳定后空气柱的长度； (2)若缓慢加热封闭气体，使得水银柱恰好未溢出，求此时封闭气体的热力学温度； (3)若缓慢转动玻璃管使其水平放置，同时使得水银柱恰好未溢出，求此时封闭气体的热力学温度。（结果保留一位小数） 地 城 考点02 热力学定律的应用 一、单选题 1． （24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，一定质量的理想气体的循环由下面4个过程组成：a→b为等压过程，b→c为绝热过程，c→d为等压过程，d→a为绝热过程。下列说法正确的是（　　） A．a→b过程中，气体内能增加 B．b→c过程中，气体内能不变 C．c→d过程中，气体吸收热量 D．d→a过程中，气体温度不变 2． （24-25高二下·湖南郴州·期末）下列说法正确的是（　　） A．气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大 B．船浮于水面上，是由于液体的表面张力造成的 C．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体 D．单晶体的各种物理性质都具有各向异性，而多晶体和非晶体是各向同性的 3． （24-25高二下·湖南省衡阳市·期末）曾同学去西藏旅行时，发现从低海拔地区买的密封包装的零食，到了高海拔地区时出现了严重的鼓包（体积膨胀）现象，如图所示。假设零食袋里密封的气体可视为理想气体，从低海拔地区到高海拔地区的过程中温度保持不变，高海拔地区的大气压强显著小于低海拔地区的大气压强，下列说法正确的是（　　） A．袋内气体的压强增大 B．零食袋中气体分子的平均动能减小 C．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，袋内气体从外界吸收了热量 D．从低海拔地区到高海拔地区的过程中，外界对气体做正功 2、 多选题 4． （24-25高二下·湖南省岳阳市岳阳县第一中学·期末）两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热汽缸分成体积相等的三部分，在汽缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A、B向上、向下运动，如图所示。初始状态下，甲乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27℃，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，下列说法正确的是（　　） A．乙中气体的温度有可能不变 B．甲部分气体的温度为75℃时，活塞A已经上升 C．甲部分气体的温度为425℃时，乙部分气体的内能大于初始状态 D．如果甲部分气体的温度不超过75℃，电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和 5． （24-25·湖南省衡阳市第八中学·期末）气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，设汽缸气密性、导热性能良好，不计气动杆与汽缸之间的摩擦。设气体的初始状态为A，某人坐上椅面，椅子缓慢下降一段距离后达到稳定状态B，此过程温度不变。然后开空调让室内温度降低到某设定温度，稳定后气体状态为C；接着人离开座椅，椅子重新处于另一个稳定状态D。则气体从状态A到状态D的过程中，关于p、V、T的关系图或叙述中正确的有（　　）    A．气体的V—T图如图甲 B．气体的图如图乙 C．从状态A到状态D，气体向外放出的热量大于外界对气体做的功 D．与状态A相比，处于状态D时，单位时间内碰撞单位面积容器壁的分子数增多 三、解答题 6. （24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知饮料罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为时，油柱离管口，取大气压为。 (1)当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，该过程为等压变化还是等容变化？ (2)求这个气温计能测量的最高温度（用摄氏温度表示）； (3)已知气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 7. （24-25高二下·湖南永州·期末）如图所示，在竖直放置的导热圆柱形容器内用质量为m的活塞密封了一部分气体，活塞能无摩擦地在容器内滑动，活塞的横截面积为S，初始时容器内气体温度为T0，活塞距离容器底部h0的距离，容器周围环境大气压恒为p0。由于环境温度缓慢升高，经过一段时间，发现活塞缓慢移动到了距离容器底部距离为d的位置。容器内气体可视为理想气体，求： (1)此过程中，环境温度的改变量ΔT； (2)在此过程中气体从外界吸收的热量为Q，则容器内气体的内能的改变量ΔU。 8. （24-25高二下·湖南·期末）已知一种气压避震装置主要由活塞、汽缸和轻质弹簧组成。某研究小组将其放在光滑斜面上进行研究，简化结构如图所示，在倾角为θ的斜面上放置一个带有活塞的导热汽缸，一平行于斜面的轻弹簧一端固定在活塞上，另一端被固定在与斜面底端相连的挡板上，初始状态活塞到汽缸底部内侧的距离为L1，汽缸底部外侧到斜面上端挡板的距离为L2，汽缸内气体的初始温度为T1。已知汽缸质量为M，活塞的质量为m，汽缸内部的横截面积为S，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞始终未脱离汽缸，大气压强为p0，该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=kT，不计一切摩擦，重力加速度大小为g。 (1)现对汽缸进行缓慢加热，求汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时气体的温度T2； (2)求从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板时，气体吸收的热量Q。 9. （24-25高二下·湖南省常德市汉寿县第一中学·期末）气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置，其简化结构如图所示，导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积为S=28cm2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接．封闭气体初始长度L0=0.18m、压强。当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，汽缸下降，稳定后封闭气体长度L=0.12m，此过程中气体温度保持不变，封闭气体放出热量为，求： （1）外界对封闭气体做功W； （2）稳定后封闭气体的压强p和物体A的质量m。 10. （24-25高一下·湖南省长沙市雅礼中学·期末）如图所示，一光滑圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，现通过电热丝给气体加热一段时间，使活塞上升高度为h。若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g。求： （1）气体的压强； （2）这段时间内气体内能的变化量。 地 城 考点03 原子物理 一、单选题 1. （24-25高二下·湖南郴州·期末）如图所示，为玻尔原子理论下的氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则下列说法正确的是（　　） A．处于n=1能级的氢原子可以吸收11.0eV的光子并跃迁到更高的能级 B．在玻尔理论中，电子的轨道是量子化的 C．氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时会辐射出红外线 D．一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁过程中可能辐射出6种频率的可见光 2. （24-25高二下·湖南郴州·期末）在物理学发展过程中，很多伟大的物理学家对物理的发展都做出了杰出的贡献。下列叙述与事实相符合的是（　　） A．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，发现了质子 B．汤姆孙发现了电子，并提出原子的核式结构模型 C．麦克斯韦认为，均匀变化的磁场可以产生均匀变化的电场 D．爱因斯坦提出的光电效应理论，可以很好地解释光电效应实验中的各种现象 3. （24-25高二下·湖南·期末）数码相机中的图像传感器利用光电效应将光信号转化为电信号，从而记录下图像信息。当有紫光照射到采用硅基材料制作的感光元件上时，会有光电子逸出。下列说法正确的是（　　） A．紫光照射到感光元件上后，感光元件带负电 B．绿光照射到感光元件上一定能发生光电效应 C．增大紫光的强度，逸出的光电子的最大初动能变大 D．光电效应揭示了光具有粒子性 4. （24-25高二下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A．处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子 B．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 5. （24-25高二下·湖南永州·期末）关于下列四幅图的说法正确的是（　　） A．图甲是α粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型 B．图乙是光电效应实验，张开的验电器指针和锌板都带负电 C．图丙是放射源放出三种射线在磁场中的运动轨迹，轨迹1对应的是α射线 D．图丁是氢原子能级图，1个处于n=5能级的氢原子跃迁回基态时最多辐射出10种不同频率的光子 6. （24-25高二下·湖南张家界·期末）我国四川省首个深地核天体物理实验项目锦屏深地核天体物理实验，其测量灵敏度和统计精度均高于国际同类装置。某次实验中的核反应方程是，则其中参与反应的X为（　　） A．中子 B．质子 C．电子 D．粒子 7. （24-25·湖南省衡阳市第八中学·期末）我国首次利用核电商用堆成功批量生产碳14同位素，标志着我国彻底破解了国内碳14同位素供应依赖进口的难题，实现碳14供应全面国产化。碳14具有放射性，其衰变方程为。下列相关说法正确的是（　　） A．原子核的比结合能比的大 B．此核反应会出现质量亏损，但反应前后总质量数不变 C．骨骼中以碳酸钙（）形式存在的的半衰期比单质的半衰期更长 D．X是氦核，此反应为α衰变 8. （24-25高二下·湖南省长沙市长郡二十校·期末）如图为原子核的比结合能曲线，横坐标为质量数，纵坐标为比结合能，由图可知（　　） A．质量数的原子核比结合能最大，因此该核发生核反应时会释放大量能量 B．铀核的比结合能小于中等质量原子核，故铀核裂变生成两个中等核的过程会释放核能 C．两个氢核聚变为氦核的过程需要吸收能量 D．比更稳定 9. （24-25·湖南省长沙市雅礼中学·期末）在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　） A．原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大 B．若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子 C．原子核衰变的方程可以是 D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量 二、多选题 10. （24-25·湖南省长沙市长郡二十校·期末）在智能家居系统中，光电传感器通过光电效应原理控制窗帘开关。当阳光透过窗户照射到阴极K时，电路中产生光电流，经放大器放大的电流驱动电磁铁吸引衔铁，从而打开窗帘。当电流减弱或消失时，衔铁自动脱离，窗帘关闭。在一次调试中，用一定强度的绿光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片从最左端向右恰好滑到中间位置时，窗帘自动打开了。假设电路中电流始终未达到饱和电流。则（　　） A．仅改用同等强度的红光，也一定可以打开窗帘 B．电源正负极装错，可能无法自动打开窗帘 C．仅将滑动变阻器滑片从中间位置向左滑动一小段距离，窗帘在更亮时打开 D．仅将滑动变阻器滑片从中间位置向右滑动一小段距离，窗帘在更亮时打开 11. （24-25·湖南省长沙市岳麓区湖南师范大学附属中学·期末）不同波长的电磁波具有不同的特性，在生产生活中具有不同的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（   ） A．若a、b两光分别作为同一双缝干涉实验装置的光源，a光产生的条纹间距较大 B．若a、b两光都是由氢原子能级跃迁产生的，产生a对应的能级差更大 C．若a、b两光照射同一个光电管时都能发生光电效应，b光的遏止电压更大 D．若a、b两光照射同一个狭缝，b光的衍射现象更明显 12. （24-25高二下·湖南省衡南县第一中学·期末）如题图所示，a、b是玻尔氢原子模型中的核外电子绕核运动的两条可能轨道，由于吸收光子，电子从a轨道跃迁至b轨道，按经典物理理论，跃迁后电子的动能、轨道对应能级的能量的变化为（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．能级的能量增大 D．能级的能量减小 13. （24-25高二下·湖南郴州·期末）氚是最简单的放射性元素，某夜光手表是利用氚核衰变产生的射线激发荧光物质发光。氚核发生衰变过程中产生粒子和新核，并放出一定的能量。氚核的半衰期为12.5年，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程为 B．此衰变过程中，发生了质量亏损 C．氚与氧反应生成的化合物没有放射性 D．若有质量为的氚核，经过25年后，剩余氚核的质量为 14. （24-25·湖南省长沙市雅礼中学·期末）铯137是一类致癌物，是铯133的同位素，其半衰期约为30年，发生β衰变的同时会发出γ射线。下列说法正确的有（　　） A．100个铯137原子核经过30年一定有50个发生衰变 B．铯137发生β衰变时，辐射出的电子来自原子核内 C．提高环境温度与压强，铯137的半衰期会变小 D．铯137发生β衰变的核反应方程式为 2 / 10 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 热学与近代物理（答案版） 3大高频考点概览 考点01 分子动理论及气体、液体和固体 考点02 热力学定律的应用 考点03 原子物理 地 城 考点01 分子动理论及气体、液体和固体 一、单选题 1.【答案】D 2.【答案】C 二、多选题 3.【答案】ABD 4.【答案】BCD 三、解答题 5.【答案】(1) (2) 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用 【详解】（1）初始时对活塞受力分析有 气体发生等温变化时，又由于 联立，解得 当推力为F时，对活塞有，乒乓球刚好能浮起，说明浮力等于重力，即 联立解得 （2）由第（1）问可得，当时，乒乓球浮起，当体积V不变时， 解得 6.【答案】(1) (2) 【详解】（1）温度从升高到的过程，封闭气体做等压变化，设玻璃管的横截面积为S，由盖-吕萨克定律可得 代入数据解得 （2）保持温度不变，将玻璃管顺时针旋转至开口向下，管内气体的压强为 初始状态，管内气体的压强为 根据玻意耳定律则有 代入数据解得 7.【答案】(1) (2)0.10L 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用、查理定律的理解及初步应用 【详解】（1）根据查理定律可知 解得 （2）设空腔的体积为，以整个系统内的气体为研究对象，根据玻意耳定律可知 解得 8.【答案】(1) (2) 【知识点】玻意耳定律的理解及初步应用 【详解】（1）设甲中封闭气体的压强为，则有 解得 （2）设乙中封闭气体的压强分别为，则有 气体做等温变化，由玻意耳定律有 联立解得 9.【答案】(1) (2) 【详解】（1）设玉石体积大小为，根据盖吕萨克定律有 解得 （2）设活塞质量为M，大气压为，则初态时有 向活塞上缓慢倒上细沙，设沙质量为m，当活塞与缸底的距离变为h时，末态有 则有理想气体状态方程有 联立解得 10.【答案】(1) (2) 【详解】（1）初始汽缸水平放置，缸内气体压强为p0，汽缸开口向上放置，对活塞根据平衡条件，有 温度不变，根据玻意耳定律有 解得 （2）汽缸开口斜向右上固定放置在斜面上，活塞根据平衡条件有 根据理想气体状态方程有 解得 11.【答案】(1) (2) (3) 【知识点】“变质量气体”模型 【详解】（1）对活塞和砝码组合体进行受力分析，由受力平衡可知 解得初始状态汽缸内压强 （2）由受力平衡，末态气体压强 又由等温变化玻意耳定律 解得 （3）根据等温变化可得 解得 12.【答案】(1) (2) (3) 【知识点】“玻璃管液封”模型 【详解】（1）管内封闭气体做等温变化，则有 解得 （2）管内封闭气体做等压变化，则有 解得 （3）对管内封闭气体，根据一定质量的理想气体状态方程有 解得 地 城 考点02 热力学定律的应用 一、单选题 1.【答案】A 2.【答案】C 3.【答案】C 二、多选题 4.【答案】AD 5.【答案】CD 三、解答题 6.【答案】(1)等压变化 (2) (3) 【详解】（1）当温度变化时，油柱可在吸管内缓慢移动，饮料罐中的压强保持不变，所以该过程为等压变化。 （2）初始状态                     测量温度最高时                     由盖吕萨克定律得                 解得                     即                             即气温计测量的最高温度为 （3）气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，体积膨胀，气体对外做功                 由热力学第一定律得                     可得 即内能增加量为。 7.【答案】(1) (2) 【详解】（1）气体进行等压变化，则根据盖吕萨克定律可知 解得 （2）在此过程中气体对外做功 气体从外界吸收的热量为Q，则容器内气体的内能的增量 8.【答案】(1) (2) 【详解】（1）对从最初到汽缸底部恰好接触到斜面上端的挡板的过程中汽缸的受力知，此过程为等压变化，由盖−吕萨克定律可得 ， 即， 解得 （2）对汽缸受力分析有， 解得 该过程中内能增大 气体对外做功 根据热力学第一定律有 联立解得 9.【答案】（1）；（2）6×105Pa，56kg 【详解】（1）因理想气体，温度不变，则内能变化，即 封闭气体吸收热量为 根据热力学第一定律 可得 （2）对封闭气体，初态体积为 末态体积为 由玻意耳定律得 解得 气体对汽缸上表面的压力增加量等于物体A的重力大小，则 解得 10.【答案】（1）；（2） 【详解】（1）活塞的受力如图所示 根据平衡条件有 解得 （2）气体对外做功大小为 由热力学第一定律可知增加的内能为 地 城 考点03 原子物理 一、单选题 1.【答案】B 2.【答案】D 3.【答案】D 4.【答案】B 5.【答案】A 6.【答案】B 7.【答案】B 8.【答案】B 9.【答案】B 二、多选题 10.【答案】BC 11.【答案】AC 12.【答案】BC 13.【答案】AB 14.【答案】BD 2 / 30 1 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $