专题六 热学和近代物理（测）-2023年高考物理二轮复习讲练测（新高考专用）（解析版）

2023年高考物理二轮复习讲练测（新高考专用）

专题六 热学和近代物理（测）

（时间：90分钟  分值：100分）

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。

1、（2023·江苏省南京外国语学院高三上学期期末）以下说法中不正确的是（　　）

A. 布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，温度越高、微粒越大，运动越显著

B. 雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果

C. 液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性

D. 达到热平衡的系统一定具有相同的温度

【答案】A

【解析】

A．布朗运动是液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，温度越高、微粒越小，运动越显著，A错误，符合题意；

B．表面张力使得液体表面有收缩的趋势，雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果，B正确，不符合题意；

C．液晶是一种特殊的物质形态，它既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，C正确，不符合题意；

D．温度是否相等是两个系统是否达到热平衡的标志，因此达到热平衡的系统一定具有相同的温度，D正确，不符合题意。

故选A。

2、（2023·天津市四十中高三上学期期末）如图所示，一定量的理想气体，由状态a等压变化到状态b，再从b等容变化到状态c，a、c两状态温度相等。下列说法正确的是（　　）

A. 从状态b到状态c的过程中气体吸热

B. 气体在状态a的内能大于在状态c的内能

C. 气体在状态b的温度小于在状态a的温度

D. 从状态a到状态b的过程中气体对外做正功

【答案】D

【解析】

A．从b等容变化到状态c，根据

可知

根据热力学第一定律，气体没有对外做功，而温度降低，内能能减小，因此一定放出热量，A错误；

B．理想气体内能是由温度决定的，a、c两状态温度相等，因此内能相等，B错误；

C．由于a、c两状态温度相等，而c温度小于b的温度，因此a的温度小于b的温度，C错误；

D．从状态a到状态b的过程中，根据热力学第一定律，气体体积膨胀，对外做功，D正确。

故选D。

3、（2023·北京市房山区高三上学期期末）下列说法正确的是（　　）

A. 外界对气体做功，气体内能可能减少

B. 悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显

C. 一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离一定变大

D. 分子间存在着分子力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功

【答案】A

【解析】

A．据热力学第一定律可知，外界对气体做功的同时，若气体放出较多热量，气体内能可能减少，A正确；

B．悬浮在液体中的固体颗粒越小，受到液体分子撞击的不平衡性越明显，布朗运动越明显，B错误；

C．一定质量的理想气体，压强变小时体积不一定变大，故分子间的平均距离不一定变大，C错误；

D．当分子间距大于时，分子力表现为引力，当分子间距离增大时，分子力一定做负功，D错误。

故选A。

4、（2023·辽宁省大连市高三上学期期末）如图所示，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，再变化到状态c，然后再由状态c回到状态a，p-V图像中的bc段与横轴平行，ca段与纵轴平行。下列说法正确的是（　　）

A. 由气体温度逐渐升高

B. 由气体从外界吸收热量

C. 由气体内能增大

D. 由外界对气体做正功

【答案】C

【解析】

A．根据理想气体状态方程，可得气体压强降低、体积增大，所以无法判断状态a和状态b的的大小关系，所以不能判断a到b温度的变化，A错误；

B．压强不变，体积变小，可得温度T降低，内能减少，根据

结合体积变小外界对气体做正功，可得此时气体对外界放出热量，B错误；

C．气体体积不变，压强增大，所以温度升高，内能增大，C正确；

D．体积增大，外界对气体做负功为

体积减小，外界对气体做正功为

体积不变，所以有

，

所以可得外界对气体做功为

所以该过程外界对气体做负功，D错误。

故选C。

 5、（2023·湖南社怀化市高三上学期期末）轻核聚变的一个核反应方程为：，若已知的质量为m1，的质量为m2，的质量为m3，X的质量为m4，则下列说法中正确的是（　　）

A. 和在常温下就能够发生聚变

B. X是质子

C. 这个反应释放的核能为

D. 我国大亚湾核电站是利用轻核的聚变释放的能量来发电的

【答案】C

【解析】

A．和常温下不能发生聚变，只有在高温下才能发生聚变，故A错误；

B．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，为中子，故B错误；

C．该反应的质量亏损为

故C正确；

D．我国大亚湾核电站是利用重核的裂变释放的能量来发电的，故D错误。

故选C。

6、（2023·天津市四十中高三上学期期末）物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（    ）

A. 电子的发现使人们认识到原子具有核式结构

B. 天然放射现象说明原子核内部是有结构的

C. 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的

D. 密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的

【答案】B

【解析】

A．卢瑟福的粒子散射实使人们认识到原子的核式结构，A错误；

B．贝克勒尔发现天然放射现象说明原子核内部是有结构的，B正确；

C．密立根用油滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续，它只能是元电荷e的整数倍，即粒子的电荷是量子化的，C错误；

D．轨道量子化是波尔在卢瑟福模型的基础上加以改进而提出的，D错误。

故选B。

7、（2023·北京市房山区高三上学期期末）2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL－2M）在成都建成并首次实现利用核聚变放电。下列是核聚变反应的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

A．属于核聚变。故A正确；

B．属于衰变。故B错误；

C．属于重核的裂变。故C错误；

D．属于原子核的人工转变。故D错误。

故选A。

8、（2023·天津市二十五中高三上学期期末）镭是一种放射性很强的元素，它的所有同位素都具有强烈的放射性，其中最稳定的同位素为镭226，半衰期约为1600年，会衰变成氡222，衰变时放射出和两种射线。镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌，因此，常用来治疗癌症。此外，镭盐与铍粉的混合制剂，可作为中子放射源，用来探测石油资源、岩石组成等。下列说法正确的是（　　）

A. 100个镭226原子核，经过1600年后只剩下50个

B. 核反应中释放出的射线的穿透本领比射线的强

C. 镭226衰变成氡222的过程中质量会发生亏损

D. 核反应式为

【答案】C

【解析】

A．半衰期具有统计意义，对少数的原子核没有意义，故A错误；

B．α射线的穿透本领比γ射线的弱，故B错误；

C．镭226衰变成氡222的过程中有核能释放出来，根据质能方程可知质量会发生亏损，故C正确；

D．根据核反应遵循质量数守恒、电荷数守恒可知，该核反应式电荷数不守恒，故D错误；

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9、（2023·河南省洛阳市孟津区一中高三上学期期末）下列有关生活中的一些物理现象，说法正确的是（　　）

A. 液晶显示屏用力一压颜色改变，是因为液晶的光学性质具有各向异性

B. 向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在快速翻滚，说明温度越高布朗运动越剧烈

C. 从保温瓶中倒一部分开水后盖上瓶塞，瓶塞会自动跳起是由于冷空气进入瓶中气体受热膨胀对外做功

D. 空间站里处于完全失重状态下的水大多呈球形，这是液体表面张力的作用

【答案】ACD

【解析】

A．液晶的光学性质具有各向异性，当外界条件，如温度、压力等发生变化时会改变液晶的光学性质，故A正确；

B．向一锅水中撒一点胡椒粉，加热时水中的胡椒粉在快速翻滚是水的对流引起的，不是布朗运动，故B错误；

C．从保温瓶中倒一部分开水后盖上瓶塞，瓶塞会自动跳起是由于冷空气进入瓶中，气体受热膨胀对外做功，故C正确；

D．在空间站里处于完全失重状态下的水大多呈球形，这是液体表面张力的作用，故D正确。

故选ACD。

10、（2023·天津市宝坻区一中高三上学期期末）对于下列实验，说法正确的有      ．

A. 甲图是用油膜法测分子直径的示意图，认为油酸薄膜厚度等于油酸分子直径

B. 乙图是溴蒸气的扩散实验，若温度升高，则扩散的速度加快

C. 丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体重力引起的

D. 丁图是蜂蜡涂在单层云母片上熔化化实验，说明云母晶体的导热性能各向同性

【答案】AB

【解析】

【分析】本题考查常见实验室物理实验

A．甲图是利用单分子油膜层粗测油酸分子直径，故A正确；

B．乙图是溴蒸气的扩散实验，温度越高，扩散的速度越快，故B正确；

C．丙图是模拟气体压强产生机理的实验，说明气体压强是由气体分子频繁的撞击器壁产生的，故C错误；

D．丁图是蜂蜡涂在单层云母片上融化实验，说明云母晶体的导热性能各向异性，故D错误。

11、（2023·天津市二十五中高三上学期期末）如图甲为研究光电效应实验装置，用频率为v的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则（　　）

A. 测量遏止电压Uc时开关S应扳向“1”

B. 只增大光照强度时，图乙中Uc的值会增大

C. 只增大光照强度时，图乙中I0的值会减小

D. 阴极K所用材料的极限频率为

【答案】AD

【解析】

A．测量遏止电压时应在光电管两端加反向电压，即开关S应扳向“1”，故A正确；

B．由动能定理得

由爱因斯坦光电效应方程可知，图乙中Uc的值与光照强度无关，故B错误；

C．图乙中I0的值表示饱和光电流，增大光照强度时，饱和光电流增大，故C错误；

D．由动能定理得

由爱因斯坦光电效应方程可得

则阴极K所用材料的极限频率为

故D正确。

故选AD。

12、（2023·浙江省十校高三下学期第三次联考）由俄罗斯、比利时和德国科学家组成的国际科研小组，首次在实验中观察到了中子衰变的新方式——放射衰变，即一个自由中子衰变成质子（）和电子（）同时放出质量可视为零的反中微子（）。该科研成果对粒子物理的研究有重要意义。已知电子质量，中子质量，质子质量（为光速，不考虑粒子之间的相互作用）。若某次一个静止的中子衰变中放出的质子动量。则（　　）

A. 强相互作用是中子衰变成质子和电子的原因

B. 中子衰变的核反应式为

C. 中子衰变过程中电子和反中微子的总动能为0.7468MeV

D. 中子衰变过程中放出的质子和电子，两者的动量大小相等方向相反

【答案】BC

【解析】

A．弱相互作用是中子衰变成质子和电子的原因，A错误；

B．中子衰变的核反应式为，B正确；

C．中子衰变过程中释放的能量为

一个静止的中子衰变过程中放出的质子动能为

中子衰变过程中电子和反中微子的总动能为

C正确；

D．中子衰变过程中放出的质子和电子，中子衰变前速度不一定为零，质子和电子两者不一定大小相等方向相反，D错误。

故选BC。

三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。

13、（2023·福建省泉州市高三下学期第二次质量检测）如图为氢原子的能级图。一群处于能级的氢原子，自发跃迁到低能级的过程中最多能辐射出______种频率不同的光子，其中从的能级直接跃迁到的能级，辐射出的光子能量为______。

【答案】    ①. 6    ②. 2.55

【解析】

[1]这群氢原子自发跃迁时能发出光子频率的种类为

即能辐射出6种不同频率的光子。

[2]从的能级直接跃迁到的能级，辐射出的光子能量为

14、（2023·人大附中高三下学期开学摸底练习）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。

（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成______（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径d的表达式为______。

（2）在该实验中，有下列实验步骤：

A.将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上

B.往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量痱子粉均匀地撒在水面上

C.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定

D.取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液

E.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜面积计算出油酸分子直径的大小

F.用注射器将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积

上述步骤中，正确的顺序是______。（填写步骤前面的字母代号）

（3）若实验时痱子粉撒得太厚，则所测的分子直径会______（选填“偏大”或“偏小”）。

（4）本实验中油膜的形成是分子力的作用效果。图甲为分子力F随分子间距r的变化图线，图乙为某同学参照图甲所做的分子势能随分子间距r的变化图线。请你对图乙的合理性做出分析，填在下面表格相应的位置中。

【答案】    ①. 单层    ②.     ③. DFBCAE    ④. 偏大    ⑤. 见解析    ⑥. 见解析

【解析】

（1）[1]油膜法估测分子直径是使得在液面上形成单分子油膜层，因此，本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性；

[2]若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，由于油膜层的体积与溶液体积相等，则由此可估测油酸分子的直径d的表达式为

（3）[3]实验时为了确保形成单分子油膜层，实验前先应该将纯油酸稀释，即取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，在用注射器将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，为了使得油膜层边缘部分清晰，应该往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量痱子粉均匀地撒在水面上，之后将用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜面积计算出油酸分子直径的大小，即操作步骤中，正确的顺序是DFBCAE。

（3）[4]若实验时痱子粉撒得太厚，由于痱子粉的阻碍作用，油膜分子会发生累积，不能够形成单分子油膜层，则所测的分子直径会偏大。

（4）[5]图乙的大致变化情况合理。因为分子间距由足够远减小到的过程中，分子力体现为引力做正功，分子势能逐渐减小，所以处的分子势能最小，此后再靠近的过程中，分子力体现为斥力做负功，所以分子势能逐渐增大；

[6]图乙处分子势能为零的点不合理。由于分子力做功等于分子势能的变化，故分子间距由足够远减小到的过程中分子力做的总功应当为零，即甲图中处以右，图线下的总面积应当为零，图中显然不符合。另外图乙在的范围内弯曲情况不合理。由于图线的斜率即为分子力，该区间的分子力是越来越大的，而图中的斜率显然越来越小。

四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

 13、（2023·广东省汕头市高三上学期期末）为摆脱水源条件的限制，宋朝时人们就发明了一种能汲取地下水的装置——压水井。在汕头华侨公园的儿童玩水区，安放着如甲图所示的压水井让孩子们体验。压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为和。现研究缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的过程。已知大气压强为，水的密度为，下单向阀门质量为m，横截面积为S，下单向阀门到水面距离为，重力加速度为g。

（1）简要说明缓慢下压手柄过程，腔内气体是吸热还是放热；

（2）求下单向阀门刚被顶开时，腔体内气体的体积。

【答案】（1）吸热；（2）

【解析】

（1）下压手柄带动皮碗向上运动，气体体积变大对外做功。缓慢移动过程中，气体内能不变，根据热力学第一定律，则气体应吸热。

（2）设下阀门恰好要被顶开时，腔内气体压强为，体积为，则

根据玻意耳定律有

联立得

14、（2023·湖南社怀化市高三上学期期末）如图所示，有两个不计质量和厚度的活塞M、N，将两部分理想气体A、B封闭在绝热汽缸内，温度均是27 ℃．M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S＝2 cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为h1＝27 cm，N活塞相对于底部的高度为h2＝18 cm．现将一质量为m＝1 kg的小物体放在M活塞的上表面，活塞下降．已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa．(g＝10 m/s2)

（1）求下部分气体的压强大小；

（2）现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，使下部分气体的温度变为127 ℃，求稳定后活塞M、N距离底部的高度．

【答案】（1）1.5×105 Pa （2）22 cm   16 cm

【解析】

（1）以两个活塞和小物体作为整体受力分析得：

得：．

（2）对下部分气体进行分析，初状态压强为，体积为，温度为，末状态压强为，体积设为，温度为

由理想气体状态方程可得：，得：；

活塞N距离底部的高度为16cm

对上部分气体进行分析，根据玻意耳定律可得：

得：，故此时活塞M距离底部的高度为．

15、（2023·广东省肇庆中学高三下学期期开学考试）如图1所示装置可以用来研究气体状态变化问题。某次实验中，导热性能良好的玻璃注射器内密封了一部分气体，注射器上绑定一物块，当系统稳定时注射器内空气柱的长度为L，气体压强为p，实验室温度为T。现将此装置放在温度为1.1T的温室中，温室的大气压与实验室大气压相同，重力加速度为g，注射器横截面积为S，求：

（i）再次稳定时空气柱的长度L1；

（ii）在温室中将整个装置倒置如图2所示，稳定时空气柱的长度变为2L，求柱塞、压力表和物块的总质量m。

【答案】（i）（或）；（ii）（或）

【解析】

（i）在温度由T升高到1.1T过程中气体发生的是等压变化

得

（或）

（ii）在温室中装置倒置前后气体发生的是等温变化

得

又由

得

（或）

16、（2023·河南省漯河市中学高三下学期开学摸底）如图所示，三个粗细均匀装有一定量水银的导热试管底部连通，静止在水平面上，初始时三管中的水银面处于同一水平面，每个试管上端封闭有20cm的理想气体。试管下端部分和部分长度之比为1：2.现让试管一起以某一加速度向左运动，稳定时发现A管水银面下降了10cm，B管中水银面保持不变。已知环境温度始终不变，求原来三个试管中的气体压强。

【答案】30 cmHg

【解析】

如图所示，设开始时试管中封闭气体的初始压强为，气柱长为，试管的横截面积为S，加速稳定后A、B、C管内气体压强分别为，因试管导热且环境温度不变，根据玻意耳定律，对A管中封闭气体有

代入数据可得

对B管中封闭气体分析可知其压强不变，即

对C管中封闭气体有

可得

设试管下端部分水银的质量为m，则部分水银的质量为，根据牛顿第二定律，对部分水银有

即

对部分水银有

即

联立解得