(共21张PPT)
专题六
热学 近代物理
专题练 热学 近代物理
1. (2025·南通第二次调研)康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长．X射线波长变长，则( )
A. 速度变小 B. 频率变大
C. 动量变小 D. 能量变大
C
2. (2025·南通四模)如图所示是α粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是( )
A. 甲
B. 乙
C. 丙
D. 丁
【解析】在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至超过90°，所以荧光屏和显微镜放在甲位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故A正确．
A
3. (2025·镇江质监)一只探空气球中封闭着一定质量的理想气体，在地面附近释放气球让其不断上升，随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐步增大．在气球上升的过程中( )
A. 气球内部的每个气体分子动能都减小
B. 气球内气体分子的数密度减小
C. 单位时间内气球单位面积上气体分子撞击次数变大
D. 气球中的气体一定吸收热量
B
4. (2025·扬州期末检测)在玻璃管内加入水银，液面出现如图所示现象，下列说法中正确的是( )
A. 水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
B. 水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
C. 水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
D. 水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
【解析】由图可知，水银不浸润玻璃，则表面层中的水银分子间作用力表现为引力，故D正确．
D
5. (2025·南通第三次调研)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片．与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则( )
A. 铋块熔化过程中温度不断升高
B. 液态铋表面分子间作用力表现为引力
C. 铋片中的分子呈无规则排列
D. 铋片中的分子在做布朗运动
【解析】金属铋块是晶体，融化过程中温度不变，故A错误；液态铋表面分子间距离大于分子间平衡距离r0，表现为引力，故B正确；铋片是金属晶体，分子呈规则排列，故C错误；铋片中的分子在做热运动，不是布朗运动，故D错误．
B
C
7. (2025·四川卷)如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a处．将汽缸置于恒温冷水中，如图乙所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持汽缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处．不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，则( )
A. 活塞从a到b的过程中，汽缸内气体压强升高
B. 活塞从a到b的过程中，汽缸内气体内能不变
C. 活塞从b到a的过程中，汽缸内气体压强升高
D. 活塞从b到a的过程中，汽缸内气体内能不变
D
【解析】根据题意可知活塞从a到b的过程中，汽缸内气体温度降低，则内能减小，体积减小，压强不变，故A、B错误；根据题意可知，活塞从b到a的过程中汽缸内气体温度不变，则内能不变，体积增大，根据玻意耳定律pV＝C可知，压强减小，故C错误，D正确．
8. 如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置，图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙为氢原子的能级图．下列说法中正确的是( )
A. 同一介质中a光的波长小于c光
B. 若b光为可见光，则a光可能是紫外线
C. 若b光光子能量为2.86 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
D. 若b光光子是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的，则a光光子也是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的
D
9. (2024·山东卷)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．下列说法中正确的是( )
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
C
【解析】a→b过程压强不变，是等压变化，且体积增大，气体对外做功，W<0，由盖－吕萨克定律可知Tb>Ta，即内能增大，ΔUab>0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0，又由气体体积增大可知Wbc<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体内能减少，故B错误；c→a过程为等温过程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；根据热力学第一定律结合上述分析可知，a→b→c→a一整个热力学循环过程ΔU＝0，整个过程气体对外做功，由热力学第一定律可得ΔU＝Qab－Qca－W＝0，故a→b过程气体从外界吸收的热量不等于c→a过程放出的热量，D错误．
10. (2024·连云港三模)某种光伏电池的工作原理如图所示．半径为R的透明导电球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K.现用动量为p的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为Ek的光电子．已知电子电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h，忽略光电子重力及之间的相互作用．下列说法中正确的是( )
B
11. (2025·南京、盐城期末调研)如图所示，在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一定质量的气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时容器内气体的温度为T0，活塞与容器底部的距离为L0.当外界空气的温度逐渐降低，活塞缓慢向左移动d后再次平衡，气体向外放出热量为Q.求：
(1) 此时的外界空气的温度T.
(2) 此过程中气体内能的变化量ΔU.
12. (2024·南通第一次调研)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量．已知电子的电荷量e＝1.60×10－19 C.
(1) 开关S断开时，用单色光照射光电管的K极，电流表的读数I＝1.76 μA.求单位时间内打到A极的电子数N.
(2) 开关S闭合时，用频率ν1＝5.8×1014 Hz和ν2＝6.8×1014 Hz的单色光分别照射光电管的K极，调节滑动变阻器，电压表示数分别为U1＝0.13 V和U2＝0.53 V时，电流表的示数刚好减小到零．求普朗克常量h.
答案：(1) 1.1×1013个 (2) 6.4×10－34 J·s专题练 热学 近代物理
1. (2025·南通第二次调研)康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长．X射线波长变长，则( )
A. 速度变小 B. 频率变大
C. 动量变小 D. 能量变大
2. (2025·南通四模)如图所示是α粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是( )
A. 甲 B. 乙
C. 丙 D. 丁
3. (2025·镇江质监)一只探空气球中封闭着一定质量的理想气体，在地面附近释放气球让其不断上升，随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐步增大．在气球上升的过程中( )
A. 气球内部的每个气体分子动能都减小
B. 气球内气体分子的数密度减小
C. 单位时间内气球单位面积上气体分子撞击次数变大
D. 气球中的气体一定吸收热量
4. (2025·扬州期末检测)在玻璃管内加入水银，液面出现如图所示现象，下列说法中正确的是( )
A. 水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
B. 水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
C. 水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
D. 水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
5. (2025·南通第三次调研)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片．与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则( )
A. 铋块熔化过程中温度不断升高 B. 液态铋表面分子间作用力表现为引力
C. 铋片中的分子呈无规则排列 D. 铋片中的分子在做布朗运动
6. 用中子轰击静止的锂核，核反应方程为 n＋Li―→He＋X＋γ.已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c.下列说法中正确的是( )
A. X核为 H核 B. γ光子的动量p＝
C. 释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1 D. 质量亏损Δm＝
7. (2025·四川卷)如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a处．将汽缸置于恒温冷水中，如图乙所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持汽缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处．不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，则( )
甲 乙
A. 活塞从a到b的过程中，汽缸内气体压强升高
B. 活塞从a到b的过程中，汽缸内气体内能不变
C. 活塞从b到a的过程中，汽缸内气体压强升高
D. 活塞从b到a的过程中，汽缸内气体内能不变
8. 如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置，图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙为氢原子的能级图．下列说法中正确的是( )
甲 乙 丙
A. 同一介质中a光的波长小于c光
B. 若b光为可见光，则a光可能是紫外线
C. 若b光光子能量为2.86 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
D. 若b光光子是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的，则a光光子也是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的
9. (2024·山东卷)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．下列说法中正确的是( )
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
10. (2024·连云港三模)某种光伏电池的工作原理如图所示．半径为R的透明导电球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K.现用动量为p的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为Ek的光电子．已知电子电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h，忽略光电子重力及之间的相互作用．下列说法中正确的是( )
A. 入射光子的波长为
B. 阴极感光材料的逸出功为cp－Ek
C. 若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大
D. 若用紫光照射K极，电压表的最大示数将小于
11. (2025·南京、盐城期末调研)如图所示，在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一定质量的气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时容器内气体的温度为T0，活塞与容器底部的距离为L0.当外界空气的温度逐渐降低，活塞缓慢向左移动d后再次平衡，气体向外放出热量为Q.求：
(1) 此时的外界空气的温度T.
(2) 此过程中气体内能的变化量ΔU.
12. (2024·南通第一次调研)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量．已知电子的电荷量e＝1.60×10－19 C.
(1) 开关S断开时，用单色光照射光电管的K极，电流表的读数I＝1.76 μA.求单位时间内打到A极的电子数N.
(2) 开关S闭合时，用频率ν1＝5.8×1014 Hz和ν2＝6.8×1014 Hz的单色光分别照射光电管的K极，调节滑动变阻器，电压表示数分别为U1＝0.13 V和U2＝0.53 V时，电流表的示数刚好减小到零．求普朗克常量h.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题练 热学 近代物理
1. (2025·南通第二次调研)康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现了部分X射线的波长变长．X射线波长变长，则(C)
A. 速度变小 B. 频率变大
C. 动量变小 D. 能量变大
【解析】X射线是一种光，光在真空中传播速度始终为c，即X射线速度不变，故A错误；根据c＝λf，可知X射线波长变长，则频率变小，故B错误；根据λ＝，可知X射线波长变长，则动量变小，故C正确；结合上述可知，X射线波长变长，则频率变小，根据E＝hν，可知能量变小，故D错误．
2. (2025·南通四模)如图所示是α粒子散射实验装置，实验时在图中甲、乙、丙、丁四处观察，相同时间内荧光屏上闪光点最多的位置是( A)
A. 甲 B. 乙
C. 丙 D. 丁
【解析】在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚至超过90°，所以荧光屏和显微镜放在甲位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，故A正确．
3. (2025·镇江质监)一只探空气球中封闭着一定质量的理想气体，在地面附近释放气球让其不断上升，随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐步增大．在气球上升的过程中(B)
A. 气球内部的每个气体分子动能都减小
B. 气球内气体分子的数密度减小
C. 单位时间内气球单位面积上气体分子撞击次数变大
D. 气球中的气体一定吸收热量
【解析】温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子的平均动能减小，但不是每个分子的动能都减小，故A错误；随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐渐增大，根据理想气体状态方程＝C可知，气体的压强减小，而气体的质量不变，所以气球内气体分子的数密度减小，故B正确；随着高度升高，气球中的气体温度逐渐降低，体积逐渐增大，根据理想气体状态方程可知，气体的压强减小，而气体的质量不变，所以单位时间内气球单位面积上气体分子撞击次数变小，故C错误；气球中的气体温度逐渐降低，气体的内能减小，体积逐步增大，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体可能放出热量，也可能吸收热量，故D错误．
4. (2025·扬州期末检测)在玻璃管内加入水银，液面出现如图所示现象，下列说法中正确的是(D)
A. 水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
B. 水银浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
C. 水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为斥力
D. 水银不浸润玻璃，表面层中的水银分子间作用力表现为引力
【解析】由图可知，水银不浸润玻璃，则表面层中的水银分子间作用力表现为引力，故D正确．
5. (2025·南通第三次调研)我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片．与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强，则(B)
A. 铋块熔化过程中温度不断升高 B. 液态铋表面分子间作用力表现为引力
C. 铋片中的分子呈无规则排列 D. 铋片中的分子在做布朗运动
【解析】金属铋块是晶体，融化过程中温度不变，故A错误；液态铋表面分子间距离大于分子间平衡距离r0，表现为引力，故B正确；铋片是金属晶体，分子呈规则排列，故C错误；铋片中的分子在做热运动，不是布朗运动，故D错误．
6. 用中子轰击静止的锂核，核反应方程为 n＋Li―→He＋X＋γ.已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c.下列说法中正确的是(C)
A. X核为 H核 B. γ光子的动量p＝
C. 释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1 D. 质量亏损Δm＝
【解析】根据质量守恒数和电荷数守恒可知X核为 H核，故A错误；光子的频率为ν，可知γ光子的动量p＝＝，故B错误；由比结合能的概念可知，该核反应释放的核能为ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1，故C正确；质量亏损为Δm＝，故D错误．
7. (2025·四川卷)如图甲所示，用活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内，活塞稳定在a处．将汽缸置于恒温冷水中，如图乙所示，活塞自发从a处缓慢下降并停在b处，然后保持汽缸不动，用外力将活塞缓慢提升回a处．不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，则(D)
甲 乙
A. 活塞从a到b的过程中，汽缸内气体压强升高
B. 活塞从a到b的过程中，汽缸内气体内能不变
C. 活塞从b到a的过程中，汽缸内气体压强升高
D. 活塞从b到a的过程中，汽缸内气体内能不变
【解析】根据题意可知活塞从a到b的过程中，汽缸内气体温度降低，则内能减小，体积减小，压强不变，故A、B错误；根据题意可知，活塞从b到a的过程中汽缸内气体温度不变，则内能不变，体积增大，根据玻意耳定律pV＝C可知，压强减小，故C错误，D正确．
8. 如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置，图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙为氢原子的能级图．下列说法中正确的是(D)
甲 乙 丙
A. 同一介质中a光的波长小于c光
B. 若b光为可见光，则a光可能是紫外线
C. 若b光光子能量为2.86 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
D. 若b光光子是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的，则a光光子也是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的
【解析】根据光电效应方程Ek＝hν－W0，结合动能定理有eUc＝Ek＝hν－W0，由图乙可知a光对应的遏止电压小于c光对应的遏止电压，则可知a光的频率小于c光的频率，根据c＝λν可知，a光的波长大于c光的波长，故A错误；由于a光对应的遏止电压等于b光对应的遏止电压，则可知两种光的频率相同，若b光为可见光，则a光也一定是可见光，故B错误；若b光光子能量为2.86 eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，由氢原子吸收b光光子后的能量值为E＝E2＋Eb＝－3.40 eV＋2.86 eV＝－0.54 eV，可知氢原子将跃迁至n＝5能级，而根据辐射光子的种数C＝10，可知氢原子从第5能级向基态跃迁的过程中将产生10种不同频率的光，故C错误；由于a光的频率等于b光的频率，若b光光子是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的，则a光光子也是由处于n＝3激发态的氢原子向n＝2跃迁产生的，故D正确．
9. (2024·山东卷)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．下列说法中正确的是(C)
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
【解析】a→b过程压强不变，是等压变化，且体积增大，气体对外做功，W<0，由盖－吕萨克定律可知Tb>Ta，即内能增大，ΔUab>0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知a→b过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；b→c过程中气体与外界无热量交换，即Qbc＝0，又由气体体积增大可知Wbc<0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知气体内能减少，故B错误；c→a过程为等温过程，可知Tc＝Ta，ΔUac＝0，根据热力学第一定律可知a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；根据热力学第一定律结合上述分析可知，a→b→c→a一整个热力学循环过程ΔU＝0，整个过程气体对外做功，由热力学第一定律可得ΔU＝Qab－Qca－W＝0，故a→b过程气体从外界吸收的热量不等于c→a过程放出的热量，D错误．
10. (2024·连云港三模)某种光伏电池的工作原理如图所示．半径为R的透明导电球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K.现用动量为p的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为Ek的光电子．已知电子电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h，忽略光电子重力及之间的相互作用．下列说法中正确的是(B)
A. 入射光子的波长为
B. 阴极感光材料的逸出功为cp－Ek
C. 若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大
D. 若用紫光照射K极，电压表的最大示数将小于
【解析】根据德布罗意波长公式可知入射光子的波长为λ＝，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程有h＝Ek＋W0，解得阴极感光材料的逸出功为W0＝cp－Ek，故B正确；随着K极逸出的光电子运动到A极，A、K之间的电压逐渐增大，若K电极逸出的最大动能的光电子恰好运动不到A电极，两极间电压达到最大，再增大入射光强度电压表示数不再增大，根据动能定理有－eU＝0－Ek，两极间的最大电压为U＝，若用紫光照射K极，可知初动能增大，则有U>，故C、D错误．
11. (2025·南京、盐城期末调研)如图所示，在水平固定的圆柱形导热容器内用活塞密封一定质量的气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时容器内气体的温度为T0，活塞与容器底部的距离为L0.当外界空气的温度逐渐降低，活塞缓慢向左移动d后再次平衡，气体向外放出热量为Q.求：
(1) 此时的外界空气的温度T.
(2) 此过程中气体内能的变化量ΔU.
答案：(1) T0 (2) p0dS－Q
【解析】(1) 由等压变化规律可得
＝
解得 T＝T0
(2) 由热力学第一定律得
ΔU＝W－Q
W＝p0dS
则ΔU＝p0dS－Q
12. (2024·南通第一次调研)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量．已知电子的电荷量e＝1.60×10－19 C.
(1) 开关S断开时，用单色光照射光电管的K极，电流表的读数I＝1.76 μA.求单位时间内打到A极的电子数N.
(2) 开关S闭合时，用频率ν1＝5.8×1014 Hz和ν2＝6.8×1014 Hz的单色光分别照射光电管的K极，调节滑动变阻器，电压表示数分别为U1＝0.13 V和U2＝0.53 V时，电流表的示数刚好减小到零．求普朗克常量h.
答案：(1) 1.1×1013个 (2) 6.4×10－34 J·s
【解析】(1) 由I＝，且q＝Ne
代入数据解得N＝1.1×1013个
(2) 设用频率为ν的光照射K极时，逸出的光电子的最大初动能为Ek，对应的遏止电压为U，逸出功为W0
根据光电效应方程有Ek1＝hν1－W0，Ek2＝hν2－W0
根据动能定理有eU1＝Ek1，eU2＝Ek2
代入数据解得h＝6.4×10－34 J·s
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