2025届高三物理二轮复习专题训练（十五）
——热学、光电效应、核反应和衰变
一、选择题:（1-7题为单项选择题，每题4分；8-10题为多项选择题，每题6分，少选漏选得3分，错选多选不得分；共46分。）
1．居里夫人发现了元素钋（Po），其衰变的核反应方程式为 ，其中，a、b、c、d、e、f的值依次为（ ）
A．211、84、4、2、1、0 B．210、84、4、2、0、0
C．207、84、1、1、0、1 D．207、83、1、1、0、0
2．给某包装袋充入氮后密封，在室温下，袋中气体压强为1个标准大气压、体积为 1L．将其缓慢压缩到压强为2个标准大气压时，若包装不漏气，则气体的体积变为（ ）
A．0.5L B．0.55L C．5L D．0.45L
3．年月日，日本福岛第一核电站核污染水开始排海，核污染水中含有如铀、锶、铑、铯、碘、碲等多种放射性元素，其中铑的半衰期约天，衰变方程为，碲的衰变方程为Y，下列说法正确的是（ ）
A．是粒子，Y是粒子；
B．锶发生衰变的衰变方程为的比结合能比的小；
C．大量的粒子形成了射线，能够轻松穿透几厘米厚的铅板；
D． 碲在空气中燃烧生成二氧化碲，会导致碲元素的半衰期发生变化。
4．物理课上老师制作了一个简易“浮沉子”如图所示，挤压矿泉水瓶，小瓶下沉到底部；松开后，小瓶缓慢上浮。原理是在密封的矿泉水瓶中，距瓶口越近水的温度越高。一开口向下、导热良好的小瓶置于矿泉水瓶中，小瓶中封闭一段空气。则在小瓶上浮过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小瓶内气体内能减少； B．小瓶内气体体积增大；
C．小瓶内气体压强变大 D．小瓶内气体增加的内能大于吸收的热量
5．图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出频率不同的光子，其中只有两种频率的光可使图乙中的光电管阴极发生光电效应。现分别用这两种频率的光、照射该光电管阴极，测得光电流随电压变化的关系如图丙所示，阴极金属材料的逸出功为。已知可见光的光子能量在到之间，下列说法正确的是（ ）
光的波长比光的小
氢原子向低能级跃迁时，可以得到3种可见光
用光照射光电管阴极时，遏止电压为
处于第能级的氢原子可以吸收一个能量为的光子并电离
6．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户。2020年12月科学家潘建伟等在量子计算领域取得了重大成果，构建个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需秒，而目前世界最快的超级计算机要用亿年。有关量子的相关知识，下列说法正确的是（ ）
A．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念
B．普朗克提出物体所带的电荷量是量子化的，是元电荷的整数倍
C．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
D．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
7．如图所示，一长度气缸固定在水平地面上，通过活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞与缸壁的摩擦可忽略不计，活塞的横截面积。活塞与水平平台上的物块用水平轻杆连接，的质量为，物块与平台间的动摩擦因数。开始时活塞距缸底，缸内气体压强等于外界大气压强，温度℃。现对气缸内的气体缓慢加热，，则（ ）
A. 物块开始移动时，气缸内的温度为35℃
B. 物块开始移动时，气缸内的温度为350K
C. 活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功
D. 活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功
8．（多选）一定质量的理想气体从状态开始经过状态、、又回到状态，其关系图像如图所示，已知状态、的温度分别为、，则下列说法正确的是（ ）
A．状态的体积：，
B．状态的温度得
C．从状态到状态，气体对外界做的功
D．从状态到状态，气体是放热，气体放出的热量为
9．（多选）如图所示，体积为、内壁光滑的圆形导热汽缸顶部有一厚度不计的轻质活塞，汽缸内密封有温度为、压强为的理想气体和分别为大气压强和室温，设容器内气体的变化过程都是缓慢的，已知该气体的密度为，摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（ ）
A．汽缸内气体分子的总个数则；
B．汽缸内气体与外界大气达到平衡时的体积；
C．活塞下降过程中，若汽缸内气体放出的热量为，则此过程中气体内能的变化量；
D．活塞下降过程中，活塞对气体做的功为
10、（ 多选）如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯被磁化，将衔铁吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁自动离开。下列说法正确的是（ ）
A．要产生光电流，端接电源正极；
B．要产生光电流，端接电源负极；
C．当用绿光照射光电管阴极时，可以发生光电效应，增大电源的电动势，电路中光电流一定增大；
D．当用绿光照射光电管阴极时，可以发生光电效应，仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大。
二、计算题，11题8分，12题10分，13题18分，14题18分，共54分。
11．（8分）核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生核裂变产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。核电站的燃料是铀，反应方程为，一座核电站反应堆产生的总功率为，发电功率为。已知一个铀核裂变时释放的能量约为，求：
（1）核电站的发电效率
（2）每秒钟发生裂变的铀的个数。
12．（10分）跳跳马是儿童健身运动型玩具，受到很多儿童的喜欢。某人用打气筒给闲置很久的跳跳马打气，已知跳跳马的容积为30L，跳跳马内原来空气压强为 P1=1.2×105Pa，温度为室温 27°C，设每打气一次可打入压强为一个标准大气压的空气V0=100cm3.
（1）若在打气过程中，跳跳马内的温度保持不变，求：打气n=5次后，此时腔内的压强P2；
（2）若打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了 n=30次后胎内温度升高到37°C(一个标准大气压为Po=1×105 Pa)。假设跳跳马因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时跳跳马内空气压强为多少 （计算结果保留两位有效数字）
13．（18分）如图，一端开口的薄壁玻璃管竖直放置，开口朝上，玻璃管总长，横截面积， 玻璃管内用水银封闭一段理想气体，水银和理想气体之间有一薄而轻的绝热光滑活塞，气柱高度与水银柱高度均为。已知该理想气体初始温度,水银密度 ，大气压强，重力加速度大小。
（1）过程 A:对封闭的气体缓慢加热，使水银上液面恰好到达玻璃管开口处，求过程 A 中封闭气体对外所做的功；
（2）过程 B：继续对封闭气体缓慢加热，直至水银恰好全部流出为止（薄活塞恰好与玻璃管开口平齐），通过计算说明过程 B 能否缓慢稳定地发生？忽略玻璃管和水银的热膨胀效应。
14．（18分）某些建筑材料如花岗岩、砖砂、水泥等可产生放射性气体氡，氡可以发生或衰变，将氡气吸入肺脏后，氡衰变放出的射线像小“炸弹”一样轰击肺细胞，使肺细胞受损，从而引发肺癌、白血病等，从而危害人体健康。若有一静止的氡核发生衰变，衰变方程为：；放出一个速度为2，质量为的粒子和一个质量为的反冲核钋，此过程动量守恒且释放的能量全部转化为粒子和钋核的动能．已知，，，相当于的能量。求：
（1）反冲核钋的速度；（计算结果用题中字母表示）
（2）衰变过程中的质量亏损；
（3）若氡在匀强磁场中发生衰变，衰变后He核与钋核在垂直磁场平面内做圆周运动，求衰变后He核与钋核做圆周运动的半径之比。2025届高三物理二轮复习专题训练（十五）答案与解析
热学、光电效应、核反应和衰变
1、B
【解析】
根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，可知a、b、c、d、e、f的值依次为210、84、4、2、0、0。选B.
A
【解析】
包装内的气体在压缩过程中，温度保持不变，由玻意耳定律可得：，由、，
解得：
3、B
【解析】
根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，可知是粒子，Y是粒子，故A错误；
锶衰变后的产物更稳定，其原子核中核子结合更牢固，比结合能更大，的比结合能比的小，B正确；
根据电荷数和质量数守恒可知为粒子，穿透性较强，但不能轻松穿透几厘米厚的铅板，故C错误；
D.放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身的因素决定的，跟元素所处的化学状态和外部条件没有关系，故D错误。
4、B
【解析】
A、由题，越靠近瓶口水的温度越高，则小瓶上升靠近瓶口的过程中温度也升高，可知小瓶内气体的内能增大，故A错误；
B、由理想气体的状态方程：，可知小瓶上升的过程中瓶内气体的体积一定增大，故B正确；
C、设大气压强为，瓶内气体的压强为，瓶内气体下侧到水面的高度差为，则瓶内气体的压强：，其中为水的密度；小瓶上升的过程中瓶内气体下侧到水面的高度差减小，则瓶内气体的压强减小，故C错误；
D、气体的内能增大，则为正，瓶内气体的体积增大，气体对外做功，则为负，根据热力学第一定律：，可知气体增大的内能小于气体吸收的热量，故D错误。
5、C
【解析】
在光电效应装置中，的遏止电压低，根据，可知光的光子能量小，又由于，因此光的波长比光的大，故A错误
大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多产生种不同频率的光，种光子的能量分别为
其中，对应的是可见光，故B错误；
图丙中的图线 所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于从 到 的跃迁，则光子能量为，则遏止电压为，故C正确；
D、根据波尔的能级跃迁理论，由图丙可知，第能级的能量值为，吸收的能量后能量值为。不存在这样的能级，故D错误；
6、C
【解析】
A：玻尔原子理论的成功之处是它引入量子观念，不足之处是它保留了经典粒子的概念，故A错误。
B：密立根提出物体所带的电荷量是量子化的，普朗克首次提出了能量子的概念，故B错误；
C：爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故C正确。
D：玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故D错误；
7、C
【解析】
初态气体，温度，物块开始移动时，根据查理定律可知，解得，选项AB错误；
活塞从图示位置到达气缸口的过程中气体对外做功，选项D错误，C正确。
8、BC
【解析】
A：由图分析可知，气体从状态到，压强不变
由盖吕萨克定律可得
结合、、
解得：
B：气体从状态到，体积不变，由查理定律可得
结合、，，解得；
C：在图象中，的反向延长线经过坐标原点，说明是一条等温线
气体从状态到，由玻意耳定律可得：
结合、，，解得：
气体从状态到，体积不变，则有
从状态到状态，气体对外界做的功；
D：从状态到状态，气体对外界做的功
从状态到状态，外界对气体做的功
从状态到状态，气体的体积不变，外界对气体做的功
从状态到状态，温度不变，内能不变
由热力学第一定律，可得
联立解得，则气体吸收的热量为。
9、ABD
【解析】
A：汽缸内气体分子总数为， ，则，故A正确．
B：在气体温度由降至的过程中，压强先由减少到，气体体积不变， 由查理定律得，； 在气体温度由降至的过程中，体积由减小到，该过程中气体压强不变， 由盖吕萨克定律得，．故B正确
CD:活塞下降过程中，活塞对气体做的功为， 由热力学第一定律得， 所以．故C错误，D正确
10、AD
【解析】
AB：电路中要产生电流，则端接电源的正极，阴极发射电子，电路中产生电流，故A正确；
C：增大电源的电动势，光电管两端电压变大，若电流已达到饱和电流，电路中光电流不变，故C错误；
D：根据光电效应方程可知，因为紫光的频率大于绿光的频率，则光电子的最大初动能增加，故D正确。
11、【解析】
核电站的发电效率约为：
4分
每秒钟发生裂变的铀个数：
个 4分
12、【解析】
P1=1.2×105Pa，V1=V=30 L， T1=(27+273)K=300K; 1分
每次打进的气体 P0=1×105Pa，V0=100cm3=0.1L，
打气过程是等温过程 1分
则有： 2分
解得：106Pa 1分
T2=(37+273)K=310K, 1分
一共打 n=30 次，则有： 3分
解得：105Pa 1分
13、【解析】
（1）过程 A 中封闭气体初态体积为，温度为 ，
初始压强为 2分
末态压强为 1分
末态体积为 1分
根据理想气体物态方程得 2分
由以上各式得 1分
过程 A 是等压过程，此过程中封闭气体对外所做的功为
=33.3J。 2分
（2）设过程 B 中水银柱的高度为x ，若该过程可以缓慢稳定地发生，则要求水银柱高度在不断减小的过程中，满足气体状态方程的x始终有解。设对应于x的封闭气体压强为 p ，体积为V ，温度为T ，则
2分
2分
根据理想气体状态方程有 1分
即 2分
解为 1分
x 随T 单调递减， 所以过程 B 可以缓慢稳定地发生。 1分
14、【解析】
（1）核反应过程动量守恒，以粒子的速度方向为正方向，
由动量守恒定律得：， 3分
解得：，负号表示方向与粒子速度方向相反； 2分
（2）质量亏损：
， 2分
根据爱因斯坦质能方程可得：， 3分
解得：； 2分
（3） 在衰变瞬间，粒子与反冲核的速度方向相反，根据题意，衰变过程动
量守恒，而系统初动量为零，则根据反冲运动规律可知反冲核和粒子动量大小相等，
由: 2分
得: 2分
得a粒子与新核的轨道半径之比为: 2分
结合左手定则判断画出新核运动轨迹的如图所示
