2025 高考物理三維設(shè)計二輪第一部分　專題六　熱學(xué)和近代物理

7/72025高考物理三維設(shè)計二輪第一部分專題六熱學(xué)和近代物理第14講熱學(xué)1.（2024·北京高考3題）一個氣泡從恒溫水槽的底部緩慢上浮，將氣泡內(nèi)的氣體視為理想氣體，且氣體分子個數(shù)不變，外界大氣壓不變。在上浮過程中氣泡內(nèi)氣體（）A.內(nèi)能變大 B.壓強變大C.體積不變 D.從水中吸熱2.（2024·福建高考9題）17℃時輪胎胎壓為2.9個大氣壓，胎內(nèi)氣體視為理想氣體。氣體體積質(zhì)量不變，則27℃時輪胎胎壓為個大氣壓，內(nèi)能（填“大于”“等于”或“小于”）17℃時氣體內(nèi)能。3.（多選）（2024·河北高考9題）如圖，水平放置的密閉絕熱汽缸被導(dǎo)熱活塞分成左右兩部分，左側(cè)封閉一定質(zhì)量的理想氣體，右側(cè)為真空，活塞與汽缸右壁中央用一根輕質(zhì)彈簧水平連接。汽缸內(nèi)壁光滑且水平長度大于彈簧自然長度，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)且體積忽略不計?；钊跏紩r靜止在汽缸正中間，后因活塞密封不嚴發(fā)生緩慢移動，活塞重新靜止后（）A.彈簧恢復(fù)至自然長度B.活塞兩側(cè)氣體質(zhì)量相等C.與初始時相比，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加D.與初始時相比，活塞左側(cè)單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減少4.（多選）（2024·新課標卷21題）如圖，一定量理想氣體的循環(huán)由下面4個過程組成：1→2為絕熱過程（過程中氣體不與外界交換熱量），2→3為等壓過程，3→4為絕熱過程，4→1為等容過程。上述四個過程是四沖程柴油機工作循環(huán)的主要過程。下列說法正確的是（）A.1→2過程中，氣體內(nèi)能增加B.2→3過程中，氣體向外放熱C.3→4過程中，氣體內(nèi)能不變D.4→1過程中，氣體向外放熱5.（2024·江蘇高考13題）某科研實驗站有一個密閉容器，容器內(nèi)有溫度為300K、壓強為105Pa的理想氣體，容器內(nèi)有一個面積為0.06m2的觀測臺，現(xiàn)將這個容器移動到月球上，容器內(nèi)的溫度變成240K，整個過程可認為氣體的體積不變，月球表面為真空狀態(tài)。求：（1）在月球上容器內(nèi)氣體的壓強；（2）觀測臺所受的壓力大小。考點一熱學(xué)概念的理解1.微觀量的估算（1）油膜法估測油酸分子的大?。篸＝VV為純油酸體積，S為單分子油膜面積。（2）分子總數(shù)：N＝nNA＝mMmNA＝VV注意：對氣體而言，N≠VV（3）兩種分子模型球模型：V＝43πR3（常用于估算液體、固體分子直徑）；立方體模型：V＝a3（常用于估算氣體分子間距2.反映分子運動規(guī)律的兩個實例布朗運動懸浮在液體或氣體中的固體小顆粒永不停息、無規(guī)則的運動，顆粒越小、溫度越高，運動越劇烈擴散現(xiàn)象分子永不停息地做無規(guī)則運動，溫度越高，擴散越快3.分子間作用力、分子勢能隨r的變化圖像4.固體和液體（1）晶體與非晶體①晶體有固定熔點，非晶體無固定熔點。②晶體和非晶體可以相互轉(zhuǎn)化。（2）液體的表面張力：表面張力具有使液體表面積收縮到最小的趨勢。（3）液晶：液晶具有液體的流動性，也具有晶體的光學(xué)各向異性。（4）溫度①宏觀表現(xiàn)：物體的冷熱程度。②微觀表現(xiàn)：分子平均動能的標志。【例1】（2024·河北辛集一中三模）關(guān)于分子運動的規(guī)律，下列說法正確的是（）A.如果氣體溫度升高，則每個分子的運動速率都將增大B.如果某氣體分子質(zhì)量為m，平均速度為v，則分子平均動能Ek＝12mC.懸浮在水中的花粉顆粒做布朗運動，不能反映花粉顆粒內(nèi)分子熱運動的規(guī)律D.將某氣體密閉于正方體容器中，則在相同的時間內(nèi)與容器內(nèi)部各面相撞的分子數(shù)目必嚴格相等嘗試解答【例2】（2023·海南高考5題）下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法正確的是（）A.分子間距離大于r0時，分子間作用力表現(xiàn)為斥力B.分子從無限遠靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C.分子勢能在r0處最小D.分子間距離小于r0且減小時，分子勢能在減小嘗試解答【例3】（2024·四川宜賓模擬）下列四幅圖所涉及的物理知識，論述正確的是（）A.圖甲表明晶體熔化過程中分子平均動能變大B.圖乙水黽可以在水面自由活動，說明它所受的浮力大于重力C.圖丙是顯微鏡下三顆小炭粒的運動位置連線圖，連線表示小炭粒的運動軌跡D.圖丁中A是浸潤現(xiàn)象，B是不浸潤現(xiàn)象嘗試解答考點二氣體實驗定律與熱力學(xué)定律1.氣體實驗定律與熱力學(xué)定律綜合問題的求解思路2.關(guān)聯(lián)氣體問題解決由活塞、液柱相聯(lián)系的兩部分氣體時，注意找兩部分氣體的壓強、體積等關(guān)系，列出關(guān)聯(lián)關(guān)系式，再結(jié)合氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解。【例4】（2024·安徽高考13題）某人駕駛汽車，從北京到哈爾濱，在哈爾濱發(fā)現(xiàn)汽車的某個輪胎內(nèi)氣體的壓強有所下降（假設(shè)輪胎內(nèi)氣體的體積不變，且沒有漏氣，可視為理想氣體）。于是在哈爾濱給該輪胎充入壓強與大氣壓強相同的空氣，使其內(nèi)部氣體的壓強恢復(fù)到出發(fā)時的壓強（假設(shè)充氣過程中，輪胎內(nèi)氣體的溫度與環(huán)境相同，且保持不變）。已知該輪胎內(nèi)氣體的體積V0＝30L，從北京出發(fā)時，該輪胎氣體的溫度t1＝－3℃，壓強p1＝2.7×105Pa。哈爾濱的環(huán)境溫度t2＝－23℃，大氣壓強p0取1.0×105Pa。求：（1）在哈爾濱時，充氣前該輪胎氣體壓強的大小。（2）充進該輪胎的空氣體積。嘗試解答【例5】（2024·甘肅高考13題）如圖，剛性容器內(nèi)壁光滑，盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板與容器右側(cè)用一根輕質(zhì)彈簧相連（忽略隔板厚度和彈簧體積）。容器橫截面積為S，長為2l。開始時系統(tǒng)處于平衡態(tài)，A、B體積均為Sl，壓強均為p0，彈簧為原長?，F(xiàn)將B中氣體抽出一半，B的體積變?yōu)樵瓉淼?4。整個過程系統(tǒng)溫度保持不變，氣體視為理想氣體。求（1）抽氣之后A、B的壓強pA、pB。（2）彈簧的勁度系數(shù)k。嘗試解答活塞封閉氣體的三種常見問題（1）氣體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和物體的平衡條件解題。（2）氣體系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，需要綜合應(yīng)用氣體實驗定律和牛頓運動定律解題。（3）兩個或多個汽缸封閉著幾部分氣體，并且汽缸之間相互關(guān)聯(lián)的問題，解答時應(yīng)分別研究各部分氣體，找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應(yīng)的方程，還要寫出各部分氣體之間壓強或體積的關(guān)系式，最后聯(lián)立求解。【例6】（2024·浙江6月選考17題）如圖所示，測定一個形狀不規(guī)則小塊固體體積，將此小塊固體放入已知容積為V0的導(dǎo)熱效果良好的容器中，開口處豎直插入兩端開口的薄玻璃管，其橫截面積為S，接口用蠟密封。容器內(nèi)充入一定質(zhì)量的理想氣體，并用質(zhì)量為m的活塞封閉，活塞能無摩擦滑動，穩(wěn)定后測出氣柱長度為l1。將此容器放入熱水中，活塞緩慢豎直向上移動，再次穩(wěn)定后氣柱長度為l2、溫度為T2。已知S＝4.0×10－4m2，m＝0.1kg，l1＝0.2m，l2＝0.3m，T2＝350K，V0＝2.0×10－4m3，大氣壓強p0＝1.0×105Pa，環(huán)境溫度T1＝300K。（1）在此過程中器壁單位面積所受氣體分子的平均作用力（選填“變大”“變小”或“不變”），氣體分子的數(shù)密度（選填“變大”“變小”或“不變”）；（2）求此不規(guī)則小塊固體的體積V；（3）若此過程中氣體內(nèi)能增加10.3J，求吸收熱量Q。嘗試解答考點三氣體圖像與熱力學(xué)定律的綜合問題圖像特點等溫變化p-V圖像pV＝CT（其中C為恒量），即pV之積越大的等溫線，溫度越高，線離原點越遠p-1Vp＝CT1V，斜率k＝CT，即斜率越大，等容變化p-T圖像p＝CVT，斜率k＝CV，即斜率越大等壓變化V-T圖像V＝CpT，斜率k＝Cp，即斜率越大【例7】（2024·河南商丘三模）一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，體積V隨熱力學(xué)溫度T變化的圖像如圖所示。已知氣體在狀態(tài)b的壓強為1.36×105Pa，從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b氣體吸收的熱量為4×104J，則該過程中氣體的內(nèi)能增加了（）A.2.04×104J B.1.96×104JC.1.64×104J D.1.28×104J嘗試解答【例8】（2024·山東高考6題）一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，a→b過程是等壓過程，b→c過程中氣體與外界無熱量交換，c→a過程是等溫過程。下列說法正確的是（）A.a→b過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功B.b→c過程，氣體對外做功，內(nèi)能增加C.a→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功D.a→b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c→a過程放出的熱量嘗試解答【例9】（2024·江西高考13題）可逆斯特林熱機的工作循環(huán)如圖所示。一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)ABCDA完成循環(huán)過程，AB和CD均為等溫過程，BC和DA均為等容過程。已知T1＝1200K，T2＝300K，氣體在狀態(tài)A的壓強pA＝8.0×105Pa，體積V1＝1.0m3，氣體在狀態(tài)C的壓強pC＝1.0×105Pa。求：（1）氣體在狀態(tài)D的壓強pD；（2）氣體在狀態(tài)B的體積V2。嘗試解答氣體變質(zhì)量問題【典例1】如圖所示，A、B是兩個容積為V的容器，C是用活塞密封的氣筒，它的工作容積為0.5V，C與A、B通過兩只單向進氣閥a、b相連，當氣筒抽氣時a打開、b關(guān)閉，當氣筒打氣時b打開、a關(guān)閉。最初A、B兩容器內(nèi)氣體的壓強均為大氣壓強p0，活塞位于氣筒C的最右側(cè)。（氣筒與容器間連接處的容積不計，氣體溫度保持不變）求：（1）活塞以工作容積完成第一次抽氣后，氣筒C內(nèi)氣體的壓強p1；（2）活塞以工作容積完成抽氣、打氣各2次后，A、B容器內(nèi)的氣體壓強之比。嘗試解答【典例2】如圖所示的是某排水管道的側(cè)面剖視圖。井蓋上的瀉水孔因故堵塞，井蓋與管口間密封良好但不粘連。暴雨期間，水位迅速上漲，該井蓋可能會不斷跳躍。設(shè)井蓋質(zhì)量為m＝20.0kg，圓柱形豎直井內(nèi)水面面積為S＝0.300m2，圖示時刻水面與井蓋之間的距離為h＝2.00m，井內(nèi)密封有壓強剛好等于大氣壓強p0＝1.01×105Pa、溫度為T0＝300K的空氣（可視為理想氣體），重力加速度取g＝10m/s2。密閉空氣的溫度始終不變。（1）井蓋第一次被頂起時，井內(nèi)空氣壓強p為多大？從圖示位置起，水面上漲多少后井蓋第一次被頂起？（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（2）井蓋第一次被頂起后迅速回落再次封閉井內(nèi)空氣，此時空氣壓強重新回到p0，溫度仍為T0，求此次向外界排出的空氣相當于壓強為p0、溫度為T1＝290K時的體積。（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）嘗試解答提示：完成課后作業(yè)第一部分專題六第14講第15講近代物理1.（2024·河北高考1題）鋰是新能源汽車、儲能和信息通信等新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。研究表明，鋰元素主要來自宇宙線高能粒子與星際物質(zhì)的原子核產(chǎn)生的散裂反應(yīng)，其中一種核反應(yīng)方程為

612C＋11H→37Li＋211H＋A.01n BC.10e D2.（2024·北京高考1題）已知釷234的半衰期是24天，則1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（）A.0g B.0.25gC.0.5g D.0.75g3.（2024·江蘇高考5題）在某原子發(fā)生的躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，是（）A.λ1 B.λ2C.λ3 D.λ44.（2024·北京高考13題）產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學(xué)獎，阿秒（as）是時間單位，1as＝1×10－18s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能。設(shè)有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，下列說法正確的是（）A.對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的洐射現(xiàn)象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C.此阿秒光脈沖可以使能量為－13.6eV（－2.2×10－18J）的基態(tài)氫原子電離D.為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應(yīng)大于電子的運動周期考點一光電效應(yīng)及其圖像1.光電效應(yīng)兩條對應(yīng)關(guān)系（1）光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。（2）光照強度大（同種頻率的光）→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大。2.定量分析時應(yīng)抓住三個關(guān)系式愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0最大初動能與遏止電壓的關(guān)系Ek＝eUc逸出功與截止頻率的關(guān)系W0＝hνc3.光電效應(yīng)的四類圖像分析圖像名稱圖線形狀由圖線直接（或間接）得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線Ek＝hν－h(huán)νc（1）截止頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc（2）逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的絕對值W0＝｜－E｜＝E（3）普朗克常量：圖線的斜率k＝h圖像名稱圖線形狀由圖線直接（或間接）得到的物理量顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系（1）遏止電壓Uc：圖線與橫軸交點的橫坐標（2）飽和光電流Im：光電流的最大值（3）最大初動能：Ek＝eUc顏色不同時，光電流與電壓的關(guān)系（1）遏止電壓Uc1＞Uc2，則ν1＞ν2（2）飽和光電流（3）最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線（1）截止頻率νc：圖線與橫軸的交點的橫坐標（2）普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積，即h＝ke（注：此時兩極之間接反向電壓）【例1】（2024·黑龍江哈爾濱三模）在研究甲、乙兩種金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象實驗中，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是（）A.甲金屬的逸出功大于乙金屬的逸出功B.兩條圖線與橫軸的夾角α和β可能不相等C.若增大入射光的頻率，則所需遏止電壓隨之增大D.若增大入射光的強度，但不改變?nèi)肷涔獾念l率，則光電子的最大初動能將增大嘗試解答【例2】（2024·海南高考8題）利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，單刀雙擲開關(guān)S與1接通，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0，此時電壓表的示數(shù)為U1，已知電子電荷量絕對值為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（）A.其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大B.改用比ν1更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時電壓表示數(shù)仍為U1C.其他條件不變，使開關(guān)S與2接通，電流表示數(shù)仍為零D.光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－e嘗試解答【例3】（2024·浙江1月選考11題）如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會逸出光電子，最大速率為vm。正對M放置一金屬網(wǎng)N，在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d（遠小于板長），電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，則（）A.M、N間距離增大時電子到達N的動能也增大B.只有沿x方向逸出的電子到達N時才有最大動能1C.電子從M到N過程中y方向位移大小最大為vmd2D.M、N間加反向電壓mv嘗試解答考點二原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論1.原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論2.原子能級躍遷問題的解題技巧（1）原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。（2）原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。（3）一個處于第n能級的氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為n－1。（4）一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N＝Cn2＝②利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。（5）計算氫原子能級躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時，要注意各能級的能量值均為負值，且單位為電子伏特，計算時需換算單位，1eV＝1.6×10－19J?！纠?】（2024·安徽高考1題）大連相干光源是我國第一臺高增益自由電子激光用戶裝置，其激光輻射所應(yīng)用的玻爾原子理論很好地解釋了氫原子的光譜特征。圖為氫原子的能級示意圖，已知紫外光的光子能量大于3.11eV，當大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射不同頻率的紫外光有（）A.1種 B.2種C.3種 D.4種嘗試解答【例5】（2024·浙江6月選考10題）玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于n＝3能級的原子向低能級躍遷，會產(chǎn)生三種頻率為ν31、ν32和ν21的光，下標數(shù)字表示相應(yīng)的能級。已知普朗克常量為h，光速為c。正確的是（）A.頻率為ν31的光，其動量為EB.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置，均產(chǎn)生光電子，其最大初動能之差為hν32C.頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為l的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為lD.若原子從n＝3躍遷至n＝4能級，入射光的頻率ν34'＞E嘗試解答考點三原子核及其衰變1.原子核的衰變2.衰變次數(shù)的確定方法方法一先由質(zhì)量數(shù)守恒確定α衰變的次數(shù)，然后再根據(jù)電荷數(shù)守恒確定β衰變的次數(shù)。方法二設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒列方程組求解。【例6】（2024·廣西高考4題）近期，我國科研人員首次合成了新核素鋨－160（76160Os）和鎢－156（74156W）。若鋨－160經(jīng)過1次α衰變，鎢－156經(jīng)過1次β＋衰變（放出一個正電子），A.電荷數(shù) B.中子數(shù)C.質(zhì)量數(shù) D.質(zhì)子數(shù)嘗試解答【例7】（2024·山東高考1題）2024年是中國航天大年，神舟十八號、嫦娥六號等已陸續(xù)飛天，部分航天器裝載了具有抗干擾性強的核電池。已知

3890Sr衰變?yōu)?/p>

3990Y的半衰期約為29年；94238Pu衰變?yōu)?/p>

92234U的半衰期約為87年。現(xiàn)用相同數(shù)目的

3890A.

3890Sr衰變?yōu)?/p>

3990B.94238Pu衰變?yōu)?/p>

92234C.50年后，剩余的

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3890Sr數(shù)