2025 高考物理三维设计二轮第一部分　专题六　热学和近代物理

7/72025高考物理三维设计二轮第一部分专题六热学和近代物理第14讲热学1.（2024·北京高考3题）一个气泡从恒温水槽的底部缓慢上浮，将气泡内的气体视为理想气体，且气体分子个数不变，外界大气压不变。在上浮过程中气泡内气体（）A.内能变大 B.压强变大C.体积不变 D.从水中吸热2.（2024·福建高考9题）17℃时轮胎胎压为2.9个大气压，胎内气体视为理想气体。气体体积质量不变，则27℃时轮胎胎压为个大气压，内能（填“大于”“等于”或“小于”）17℃时气体内能。3.（多选）（2024·河北高考9题）如图，水平放置的密闭绝热汽缸被导热活塞分成左右两部分，左侧封闭一定质量的理想气体，右侧为真空，活塞与汽缸右壁中央用一根轻质弹簧水平连接。汽缸内壁光滑且水平长度大于弹簧自然长度，弹簧的形变始终在弹性限度内且体积忽略不计。活塞初始时静止在汽缸正中间，后因活塞密封不严发生缓慢移动，活塞重新静止后（）A.弹簧恢复至自然长度B.活塞两侧气体质量相等C.与初始时相比，汽缸内气体的内能增加D.与初始时相比，活塞左侧单位体积内气体分子数减少4.（多选）（2024·新课标卷21题）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：1→2为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），2→3为等压过程，3→4为绝热过程，4→1为等容过程。上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程。下列说法正确的是（）A.1→2过程中，气体内能增加B.2→3过程中，气体向外放热C.3→4过程中，气体内能不变D.4→1过程中，气体向外放热5.（2024·江苏高考13题）某科研实验站有一个密闭容器，容器内有温度为300K、压强为105Pa的理想气体，容器内有一个面积为0.06m2的观测台，现将这个容器移动到月球上，容器内的温度变成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求：（1）在月球上容器内气体的压强；（2）观测台所受的压力大小。考点一热学概念的理解1.微观量的估算（1）油膜法估测油酸分子的大小：d＝VV为纯油酸体积，S为单分子油膜面积。（2）分子总数：N＝nNA＝mMmNA＝VV注意：对气体而言，N≠VV（3）两种分子模型球模型：V＝43πR3（常用于估算液体、固体分子直径）；立方体模型：V＝a3（常用于估算气体分子间距2.反映分子运动规律的两个实例布朗运动悬浮在液体或气体中的固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈扩散现象分子永不停息地做无规则运动，温度越高，扩散越快3.分子间作用力、分子势能随r的变化图像4.固体和液体（1）晶体与非晶体①晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点。②晶体和非晶体可以相互转化。（2）液体的表面张力：表面张力具有使液体表面积收缩到最小的趋势。（3）液晶：液晶具有液体的流动性，也具有晶体的光学各向异性。（4）温度①宏观表现：物体的冷热程度。②微观表现：分子平均动能的标志。【例1】（2024·河北辛集一中三模）关于分子运动的规律，下列说法正确的是（）A.如果气体温度升高，则每个分子的运动速率都将增大B.如果某气体分子质量为m，平均速度为v，则分子平均动能Ek＝12mC.悬浮在水中的花粉颗粒做布朗运动，不能反映花粉颗粒内分子热运动的规律D.将某气体密闭于正方体容器中，则在相同的时间内与容器内部各面相撞的分子数目必严格相等尝试解答【例2】（2023·海南高考5题）下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）A.分子间距离大于r0时，分子间作用力表现为斥力B.分子从无限远靠近到距离r0处过程中分子势能变大C.分子势能在r0处最小D.分子间距离小于r0且减小时，分子势能在减小尝试解答【例3】（2024·四川宜宾模拟）下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（）A.图甲表明晶体熔化过程中分子平均动能变大B.图乙水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力C.图丙是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹D.图丁中A是浸润现象，B是不浸润现象尝试解答考点二气体实验定律与热力学定律1.气体实验定律与热力学定律综合问题的求解思路2.关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体时，注意找两部分气体的压强、体积等关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。【例4】（2024·安徽高考13题）某人驾驶汽车，从北京到哈尔滨，在哈尔滨发现汽车的某个轮胎内气体的压强有所下降（假设轮胎内气体的体积不变，且没有漏气，可视为理想气体）。于是在哈尔滨给该轮胎充入压强与大气压强相同的空气，使其内部气体的压强恢复到出发时的压强（假设充气过程中，轮胎内气体的温度与环境相同，且保持不变）。已知该轮胎内气体的体积V0＝30L，从北京出发时，该轮胎气体的温度t1＝－3℃，压强p1＝2.7×105Pa。哈尔滨的环境温度t2＝－23℃，大气压强p0取1.0×105Pa。求：（1）在哈尔滨时，充气前该轮胎气体压强的大小。（2）充进该轮胎的空气体积。尝试解答【例5】（2024·甘肃高考13题）如图，刚性容器内壁光滑，盛有一定量的气体，被隔板分成A、B两部分，隔板与容器右侧用一根轻质弹簧相连（忽略隔板厚度和弹簧体积）。容器横截面积为S，长为2l。开始时系统处于平衡态，A、B体积均为Sl，压强均为p0，弹簧为原长。现将B中气体抽出一半，B的体积变为原来的34。整个过程系统温度保持不变，气体视为理想气体。求（1）抽气之后A、B的压强pA、pB。（2）弹簧的劲度系数k。尝试解答活塞封闭气体的三种常见问题（1）气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。（2）气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。（3）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。【例6】（2024·浙江6月选考17题）如图所示，测定一个形状不规则小块固体体积，将此小块固体放入已知容积为V0的导热效果良好的容器中，开口处竖直插入两端开口的薄玻璃管，其横截面积为S，接口用蜡密封。容器内充入一定质量的理想气体，并用质量为m的活塞封闭，活塞能无摩擦滑动，稳定后测出气柱长度为l1。将此容器放入热水中，活塞缓慢竖直向上移动，再次稳定后气柱长度为l2、温度为T2。已知S＝4.0×10－4m2，m＝0.1kg，l1＝0.2m，l2＝0.3m，T2＝350K，V0＝2.0×10－4m3，大气压强p0＝1.0×105Pa，环境温度T1＝300K。（1）在此过程中器壁单位面积所受气体分子的平均作用力（选填“变大”“变小”或“不变”），气体分子的数密度（选填“变大”“变小”或“不变”）；（2）求此不规则小块固体的体积V；（3）若此过程中气体内能增加10.3J，求吸收热量Q。尝试解答考点三气体图像与热力学定律的综合问题图像特点等温变化p-V图像pV＝CT（其中C为恒量），即pV之积越大的等温线，温度越高，线离原点越远p-1Vp＝CT1V，斜率k＝CT，即斜率越大，等容变化p-T图像p＝CVT，斜率k＝CV，即斜率越大等压变化V-T图像V＝CpT，斜率k＝Cp，即斜率越大【例7】（2024·河南商丘三模）一定质量的理想气体由状态a变化到状态b的过程中，体积V随热力学温度T变化的图像如图所示。已知气体在状态b的压强为1.36×105Pa，从状态a变化到状态b气体吸收的热量为4×104J，则该过程中气体的内能增加了（）A.2.04×104J B.1.96×104JC.1.64×104J D.1.28×104J尝试解答【例8】（2024·山东高考6题）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（）A.a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功B.b→c过程，气体对外做功，内能增加C.a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功D.a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量尝试解答【例9】（2024·江西高考13题）可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等温过程，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1200K，T2＝300K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105Pa，体积V1＝1.0m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105Pa。求：（1）气体在状态D的压强pD；（2）气体在状态B的体积V2。尝试解答气体变质量问题【典例1】如图所示，A、B是两个容积为V的容器，C是用活塞密封的气筒，它的工作容积为0.5V，C与A、B通过两只单向进气阀a、b相连，当气筒抽气时a打开、b关闭，当气筒打气时b打开、a关闭。最初A、B两容器内气体的压强均为大气压强p0，活塞位于气筒C的最右侧。（气筒与容器间连接处的容积不计，气体温度保持不变）求：（1）活塞以工作容积完成第一次抽气后，气筒C内气体的压强p1；（2）活塞以工作容积完成抽气、打气各2次后，A、B容器内的气体压强之比。尝试解答【典例2】如图所示的是某排水管道的侧面剖视图。井盖上的泻水孔因故堵塞，井盖与管口间密封良好但不粘连。暴雨期间，水位迅速上涨，该井盖可能会不断跳跃。设井盖质量为m＝20.0kg，圆柱形竖直井内水面面积为S＝0.300m2，图示时刻水面与井盖之间的距离为h＝2.00m，井内密封有压强刚好等于大气压强p0＝1.01×105Pa、温度为T0＝300K的空气（可视为理想气体），重力加速度取g＝10m/s2。密闭空气的温度始终不变。（1）井盖第一次被顶起时，井内空气压强p为多大？从图示位置起，水面上涨多少后井盖第一次被顶起？（计算结果均保留3位有效数字）（2）井盖第一次被顶起后迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到p0，温度仍为T0，求此次向外界排出的空气相当于压强为p0、温度为T1＝290K时的体积。（计算结果保留3位有效数字）尝试解答提示：完成课后作业第一部分专题六第14讲第15讲近代物理1.（2024·河北高考1题）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为

612C＋11H→37Li＋211H＋A.01n BC.10e D2.（2024·北京高考1题）已知钍234的半衰期是24天，则1g钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（）A.0g B.0.25gC.0.5g D.0.75g3.（2024·江苏高考5题）在某原子发生的跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是（）A.λ1 B.λ2C.λ3 D.λ44.（2024·北京高考13题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位，1as＝1×10－18s，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，下列说法正确的是（）A.对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的洐射现象更明显B.此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多C.此阿秒光脉冲可以使能量为－13.6eV（－2.2×10－18J）的基态氢原子电离D.为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期考点一光电效应及其图像1.光电效应两条对应关系（1）光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。（2）光照强度大（同种频率的光）→光子数目多→发射光电子多→光电流大。2.定量分析时应抓住三个关系式爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0最大初动能与遏止电压的关系Ek＝eUc逸出功与截止频率的关系W0＝hνc3.光电效应的四类图像分析图像名称图线形状由图线直接（或间接）得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线Ek＝hν－hνc（1）截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc（2）逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝｜－E｜＝E（3）普朗克常量：图线的斜率k＝h图像名称图线形状由图线直接（或间接）得到的物理量颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系（1）遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标（2）饱和光电流Im：光电流的最大值（3）最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系（1）遏止电压Uc1＞Uc2，则ν1＞ν2（2）饱和光电流（3）最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线（1）截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标（2）普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke（注：此时两极之间接反向电压）【例1】（2024·黑龙江哈尔滨三模）在研究甲、乙两种金属的光电效应现象实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则下列说法正确的是（）A.甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功B.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等C.若增大入射光的频率，则所需遏止电压随之增大D.若增大入射光的强度，但不改变入射光的频率，则光电子的最大初动能将增大尝试解答【例2】（2024·海南高考8题）利用如图所示的装置研究光电效应，单刀双掷开关S与1接通，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量绝对值为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大B.改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1C.其他条件不变，使开关S与2接通，电流表示数仍为零D.光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－e尝试解答【例3】（2024·浙江1月选考11题）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1C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd2D.M、N间加反向电压mv尝试解答考点二原子结构与玻尔理论1.原子结构与玻尔理论2.原子能级跃迁问题的解题技巧（1）原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。（2）原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。（3）一个处于第n能级的氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1。（4）一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法①用数学中的组合知识求解：N＝Cn2＝②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加。（5）计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏特，计算时需换算单位，1eV＝1.6×10－19J。【例4】（2024·安徽高考1题）大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，当大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（）A.1种 B.2种C.3种 D.4种尝试解答【例5】（2024·浙江6月选考10题）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和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。正确的是（）A.频率为ν31的光，其动量为EB.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lD.若原子从n＝3跃迁至n＝4能级，入射光的频率ν34'＞E尝试解答考点三原子核及其衰变1.原子核的衰变2.衰变次数的确定方法方法一先由质量数守恒确定α衰变的次数，然后再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。方法二设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数守恒和电荷数守恒列方程组求解。【例6】（2024·广西高考4题）近期，我国科研人员首次合成了新核素锇－160（76160Os）和钨－156（74156W）。若锇－160经过1次α衰变，钨－156经过1次β＋衰变（放出一个正电子），A.电荷数 B.中子数C.质量数 D.质子数尝试解答【例7】（2024·山东高考1题）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知

3890Sr衰变为

3990Y的半衰期约为29年；94238Pu衰变为

92234U的半衰期约为87年。现用相同数目的

3890A.

3890Sr衰变为

3990B.94238Pu衰变为

92234C.50年后，剩余的

3890Sr数目大于

D.87年后，剩余的

3890Sr数