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专题06 热学与近代物理-高考物理分题型多维刷题练
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专题06 热学与近代物理
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是（ ）
A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度降低时，每个分子的动能都减小
C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
D．物体的运动速度越快，则物体的温度越高
【答案】C
【详解】A．温度是分子平均动能的标志。温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止，A错误；B．温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减小，B错误；C．物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，C正确；D．物体的运动速度增大，宏观机械能（动能）增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D错误。故选C。
2．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气。通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（ ）
A．体积变大，压强变小 B．体积变小，压强变大
C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小
【答案】B
【详解】温度不变，细管中的气体做等温变化，当水位升高时，细管内气体压强增大，由玻意耳定律
可知气体的体积减小。
故选B。
3．液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是（ ）
A．液晶态就是固态和液态的混合
B．液晶具有各向同性的性质
C．液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性
D．天然存在的液晶很多，如果一种物质是液晶，那么它在任何条件下都是液晶
【答案】C
【详解】A．液晶态是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误；BC．液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误，C正确；D．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，液晶在不同温度下的状态不同，有结晶态、液晶态和液态三种状态，D错误。故选C。
4．关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（ ）
A．闭合导线的一部分在磁场中运动时，一定会产生感应电流
B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
C．电磁铁的原理是利用电磁感应现象制成的，麦克风是电流的磁效应
D．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
【答案】B
【详解】A．闭合导线的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，若沿着磁感线方向运动就不会产生感应电流，A错误；B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，B正确；C．电磁铁的原理是利用电流的磁效应制成的，麦克风是电磁感应现象，C错误；D．能量量子化的理论是由普朗克提出的，D错误。故选B。
5．一束单色光照射处于基态的一群氢原子后，可以测出氢能发出六种频率的光，氢原子的能级图如图所示，如果用这束单色光照射某一逸出功是2.21eV金属，测得从金属中射出电子的最大初动能是（ ）
A．12.75eV B．10.54eV C．9.88eV D．7.99eV
【答案】B
【详解】单色光照射到大量处于基态的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出六种频率的光，根据
可知基态的氢原子跃迁到n =4的激发态，根据玻尔理论得到照射氢原子的单色光的光子能量为
由爱因斯坦光电效应方程，可得从该金属中射出电子的最大初动能为
故B正确；ACD错误。故选B。
6．以下涉及物理学史上的四个大发现，说法正确的有（ ）
A．牛顿通过真实实验和逻辑推理认为重物和轻物下落一样快
B．安培通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，并通过安培定则判断方向
C．法拉第以他深刻的洞察力不但提出电场的客观存在，而且引入了电场线
D．伦琴发现了一种射线叫X射线，它是由原子核受激发出的
【答案】C
【详解】A．通过真实实验和逻辑推理认为重物和轻物下落一样快的科学家是伽利略，故A错误；B．通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，并通过安培定则判断方向的科学家是奥斯特，故B错误；C．法拉第不但提出电场的客观存在，而且引入了电场线，故C正确；D．伦琴发现了一种射线叫X射线，它是由原子内层电子受激发出的，故D错误。故选C。
7．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是（ ）
A．卡文迪许通过实验测出了引力常量G
B．牛顿总结出了行星运动的三大规律
C．爱因斯坦发现了万有引力定律
D．开普勒建立了狭义相对论
【答案】A
【详解】A．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值，故A正确；B．德国天文学家开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录，总结出了行星运动的三大规律，故B错误；CD．牛顿发现了万有引力定律，爱因斯坦建立了狭义相对论，故CD错误。故选A。
8．如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t的关系图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的有（ ）
A．气体的内能增大
B．气体的压强减小
C．气体的压强不变
D．气体对外做功，同时从外界吸收热量
【答案】ABD
【详解】A．A到B气体的温度升高，内能增大，故A正确；BC．在V-t图象中等压线是延长线过-273.15℃的直线，斜率越大，压强越小，气体从状态A到状态B的过程中，压强变小，故B正确，C错误；
D．从状态A到状态B，体积增大，气体对外做功，W＜0；温度升高，内能增大，△U＞0，根据热力学第一定律△U=W+Q知Q＞0，故D正确；故选ABD。
9．下列现象是由表面张力引起的是（ ）
A．钢针浮在水面上
B．船只浮在水面上
C．太空飞船中自由漂浮的水滴呈球形
D．布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水
【答案】ACD
【详解】A．钢针受到水的表面张力作用，与所受重力平衡，浮在水面上，A正确；B．船只在水的浮力作用下浮在水面上，与表面张力无关，B错误；C．太空飞船中自由漂浮的水滴在表面张力作用下使表面积收缩到最小，即呈球形，C正确；D．由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞布料有缝隙，但不漏雨水，D正确。故选ACD。
10．下列说法正确的是（ ）
A．液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，使得液面有表面张力
B．物体中所有分子的热运动动能的总和叫做物体的内能
C．热力学温度T与摄氏温度t的关系为t=T+273.15
D．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡
【答案】A
【详解】A．液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，使得液面有表面张力，选项A正确；B．物体中所有分子的热运动动能和势能的总和叫做物体的内能，选项B错误；C．热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273.15，选项C错误；D．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越不容易平衡，选项D错误。故选A。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．如图所示，一细束白光经过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大
B．若b光照射某金属可发生光电效应，则c光照射该金属也一定能发生光电效应
C．若分别让a、b、c三色光经过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从同一介质射入空气中，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
【答案】A
【详解】A．由图可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式
可得a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故A正确；B．光电效应方程为
若b光照射某金属可发生光电效应，则c照射该金属不一定能发生光电效应，因为c光的折射率小频率低，b光的折射率大频率高，故B错误；C．c光的波长最长，a光的波长最短，由于干涉条纹的间距与波长成正比，则a光的干涉条纹间距最小，故C错误；D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由临界角公式
可得a的临界角最小，c的临界角最大，若让a、b、c三色光以同一入射角，从同一介质射入空气中，b光恰能发生全反射，则c光一定没有发生全反射，故D错误。故选A。
2．下列描述符合物理学史实的是（ ）
A．贝可勒尔首先发现了X射线
B．波尔理论成功的解释了所有的原子光谱问题
C．普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念
D．英国物理学家汤姆孙发现电子并测定了电子电荷量
【答案】C
【详解】A．伦琴发现X射线，A错误；B．波尔理论成功的解释了氢原子光谱问题，B错误；C．普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念，C正确。
D．电子电荷量由密立根测定，D错误；故选C。
3．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（ ）
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的
【答案】D
【详解】AB．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律。故AB错误；C．由热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，同时做功和热传递也不一定会改变内能。故C错误；D．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化。故D正确。
故选D。
4．下列说法中，正确的是（ ）
A．第二类永动机不能制成的原因是因为违背了能量守恒定律
B．布朗运动就是分子热运动
C．液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更密集
D．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点
【答案】D
【详解】A．第二类永动机不能制成的原因是因为违背了热力学第二定律，故A错误；B．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，不是分子运动，故B错误；C．液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更稀疏，故C错误；D．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，故D正确。故选D。
5．如图甲所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态。现将汽缸倒立挂起，稳定后如图乙所示，该过程中缸内气体（ ）
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
【答案】C
【详解】A．初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，设初始时气缸内的压强为p1，活塞的面积为S，则有
p1S=p0S+mg
将汽缸倒立挂起，气缸内的压强为p2，活塞的面积为S，则有
p2S=p0S-mg
由此可知气体的压强减小，气体膨胀，气体对外做功
W<0
汽缸、活塞都是绝热的，根据热力学第一定律
可知内能减小，故A错误；BCD．由上分析可知，气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，温度降低速率大的分子数占总分子数的比例减小，故BD错误，C正确。故选C。
6．一定质量的理想气体由状态a变为状态b，再变为状态c，其图像如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．由状态a沿图像变化到状态b气体温度升高
B．由状态b沿图像变化到状态c气体温度升高
C．由状态a沿图像变化到状态b气体要从外界吸热
D．气体在状态c的内能大于在状态a的内能
【答案】B
【详解】AC．由状态a沿图像变化到状态b，属于等容变化，根据查理定律可得
由状态a沿图像变化到状态b，压强减小，则温度降低，内能减小，气体需要放热，AC错误；B．由状态a沿图像变化到状态b，属于等圧変化，由盖-吕萨克定律可得
由状态a沿图像变化到状态b，体积增大，温度升高，B正确；D．对于一定量的气体而言，则有
结合图形代入数据可得
理想气体的内能只与温度有关，因此，气体在状态c的内能等于在状态a的内能，D错误。故选B。
7．用同位素衰变的半衰期，可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率。衰变方程为。则下列判断正确的是（ ）
A．不再具有放射性 B．的核子平均质量比的小
C．X是中的一种核子 D．X具有很强的电离能力
【答案】B
【详解】A．具有极其微弱的放射性，故A错误；B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，所以的比结合能比的比结合能大，结合平均质量越小比结合能越大的关系可知，的核子平均质量比的核子平均质量小，故B正确；
CD．由质量数守恒和电荷数守恒可得，衰变方程为
可知，是电子，则不是核子，具有较弱的电离能力，故CD错误。故选B。
8．下列说法正确的是（ ）
A．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的
D．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都能在真空中传播
【答案】C
【详解】A．当声源与观察者的间距发生变化时，出现多普勒效应的现象，原因是接收的频率发生变化，故A错误；B．当变化是非均匀变化的则一定能产生变化的电场或磁场，当变化是均匀变化时，则不能产生变化的电场或磁场，只能产生稳定的电场或磁场，故B错误；C．根据狭义相对论光速不变原理可知，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；D．电磁波和机械波都都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是波的特有现象，机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故D错误。故选C。
9．下列说法正确的是（ ）
A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故
B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力以及分子间作用力的合力均减小
D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加
【答案】AD
【详解】A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故，选项A正确；B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项B错误；C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力均减小；当rr0时分子间作用力的合力随分子间距离增大先增加后减小，选项C错误；D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，分子平均动能不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加，选项D正确。故选AD。
10．如图所示，一绝热容器中间有一挡板，右半边封闭有理想气体，左半边是真空。若把挡板抽开，右边气体将向左边膨胀，最后气体将均匀分布在整个容器中，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外做功，内能减小
B．气体温度不变，压强减小
C．气体分子单位时间对气壁单位面积的碰撞次数减小
D．根据热力学第二定律，抽开挡板，挡板左侧气体分子不能全部自发地回到右侧
【答案】BCD
【详解】A．挡板抽开后，由于左侧为真空，因此气体不对外做功，容器绝热，根据热力学第一定律得气体的内能不变，A错误；B．对理想气体有内能不变温度不变，根据玻意耳定律，气体体积增大，所以压强减小，B正确；C．温度不变分子平均动能不变，压强减小则气体分子单位时间对气壁单位面积的碰撞次数减小，C正确；D．根据热力学第二定律可知热力学过程是有方向的，所以挡板左侧气体分子不能全部自发地回到右侧，D正确。故选BCD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．在物理学发展过程中，许多物理学家做出了巨大贡献，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿通过实验验证了牛顿第一定律
B．法拉第提出了电场的概念
C．相对论时空观不能通过实验验证
D．伽利略通过实验证明了自由落体运动是匀变速直线运动
【答案】B
【详解】A．牛顿第一定律是通过合理推理得到的，现实中不可能通过实验验证，因为不存在完全不受力的物体，故A错误；B．法拉第提出了电场的概念，故B正确；C．相对论时空观可以通过实验验证，且已经通过实验证明了其正确性，故C错误；D．伽利略是经过合理外推根据逻辑推理说明了自由落体运动是匀加速直线运动，故D错误。故选B。
2．在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素。下列说法正确的是（ ）
A．α射线、β射线和γ射线都是电磁波
B．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核
【答案】C
【详解】A．射线是高速He核流，β射线是高速电子流，γ射线是能量很高的电磁波，故A错误；B．在α、β、γ三种射线中，射线的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，故B错误；
C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变成质子时产生的，故C正确；D．半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律，对于少数原子核无意义，故D错误。故选C。
3．如图所示为氦离子（He+）的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A．大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子
B．从n=4向n=3能级跃迁，要向外辐射2.64eV能量
C．处于n=1能级的氦离子，可以吸收54.0eV的能量而发生电离
D．从n=3跃迁到n=2能级比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子波长短
【答案】B
【详解】A．大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射3种不同频率的光子，对应的能级跃迁分别为从3能级到2能级、3能级到1能级、2能级到1能级。故A错误；B．从n=4向n=3能级跃迁，要向外辐射的能量为
故B正确；C．由能级图得，处于n=1能级的氦离子，最少吸收54.4eV的能量才能发生电离。故C错误；D．从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子能量为
从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为
则
为普朗克常量，根据
得从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子的频率小。为光速固定不变，再根据
得从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子的波长比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子的波长大。故D错误。故选B。
4．如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程，a→b是温度为T1的等温过程，c→d是温度为T2的等温过程，b→c和d→a为绝热过程（气体与外界无热量交换），这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为。下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程气体对外界做功且吸收热量
B．b→c过程气体对外做的功小于气体内能的减少量
C．c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D．由卡诺循环可知热机效率可能达到100%
【答案】A
【详解】A．a→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；B．b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知b→c过程气体对外做的功等于气体内能的减少量，故B错误；C．c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，并且还存在热量损失，机械效率不可能达到100%，故D错误。故选A。
5．下列说法正确的是（ ）
A．物体的内能改变时，其温度一定改变
B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C．气体向真空膨胀的过程是可逆的
D．对于一定量的气体，当其温度降低时速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增多
【答案】D
【详解】A．物体的内能与物体的温度和体积等因素有关，物体的内能改变时，其温度可能不变。A错误；B．摄氏温度可以取负值，热力学温度不可以取负值。B错误；C．由热力学第二定律，气体向真空膨胀的过程是不可逆的。C错误；D．对于一定量的气体，当其温度降低时速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增多。D正确。故选D。
6．固体和液体的性质下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（ ）
A．图甲说明可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体
B．图乙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的
C．图丙水黾可以在水面自由活动，说明其受到的浮力等于重力
D．图丁中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润
【答案】A
【详解】A．晶体和非晶体的最大区别是：是否有固定的熔点，因此可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体，故A正确；B．液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故B错误；C．水黾可以在水面自由活动，是液体的表面张力造成的，与浮力无关，故C错误；D．酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故D错误。故选A。
7．如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的图像，密闭气体在A点的压强，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量。已知外界大气压强，下列说法正确的是（ ）
A．重物质量
B．气体在状态B时的体积为
C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功
D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加
【答案】D
【详解】A．在A状态，根据题意
解得
故A错误；B．根据图像可知
所以气体做等压变化
解得
故B错误；C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功
故C错误；D．根据热力学第一定律
故D正确。故选D。
8．以下说法中正确的是（ ）
A．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．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向同性
D．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
【答案】AB
【详解】A．液体表面张力使液体有收缩成球形的趋势，雨后叶子表面的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用，故A正确；B．根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，在绝热条件下Q=0，压缩气体即W＞0，所以ΔU＞0，则气体的内能一定增加，故B正确；C．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，故C错误；D．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，故D错误。故选AB。
9．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中正确的是（ ）
A．气体温度升高，压强变大 B．气体温度不变，压强变大
C．外界对气体做正功，气体内能增加 D．气体对外界做正功，气体内能减少
【答案】AC
【详解】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功。由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量，由公式
在瞬间
所以内能增加，则温度升高，气体体积减小，压强增大。故选AC。
10．下列说法正确的是（ ）
A．由图甲可知，用光子能量为的光直接照射大量处于激发态的氢原子，不能使氢原子跃迁
B．由图甲可知，用光子能量为的光直接照射大量处于激发态的氢原子，可以产生3种不同频率的电磁波
C．图乙所示的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
D．图丙是利用金属晶格作为障碍物得到的电子衍射图样，则电子动能越大衍射现象越不明显
【答案】BD
【详解】AB．用光子能量为1.89eV的光直接照射大量处于激发态的氢原子，氢原子可以吸收光子跃迁到能级，大量处于能级的氢原子最多可以释放出不同频率的光子种数为，故A错误，B正确；
C．半衰期描述的是大量原子核的统计规律，不适用于少数原子核的衰变，故C错误；
D．图丙是利用金属晶格作为障碍物得到的电子衍射图样，则电子动能越大，则电子的动量越大，根据可知波长越小，衍射现象越不明显，D正确。故选BD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．下列有关物理内容的若干叙述中正确的是（ ）
A．小船过河的时间会因河中心附近水流速度逐渐增大而减少
B．接近光速的列车，地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短
C．只要高度合适，北京上空也可能存在同步卫星
D．伽利略发现了行星运动的规律
【答案】B
【详解】A．小船过河的时间取决于河宽及船在垂直河岸的分速度，与水速无关，A错误；B．由爱因斯坦相对论中的尺缩效应可知，接近光速的列车，地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短，B正确；C．由引力作为向心力可得
同步卫星相对地球静止，运行周期24h，故只能定位在赤道上空固定高度处，C错误；D．开普勒发现了行星运动的规律，D错误。故选B。
2．放射性物质碳14（）可用于检测文物的年份，碳14经过某一衰变后变成氮14（），半衰期为5730年。下列说法正确的是（ ）
A．该衰变为β衰变
B．碳14包含6个中子
C．文物的年份越久，文物中碳14的半衰期越长
D．50个碳14原子核，经过5730年一定剩下25个碳14原子核
【答案】A
【详解】A．根据衰变过程可知放出的粒子是电子，所以该衰变为β衰变，A正确；B．碳14的质量数为14，质子数为6，所以可得中子数为8，B错误；C．半衰期是由原子核自身决定，跟外界状态无关，C错误；D．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，少数原子核的衰变不符合该规律，D错误。故选A。
3．两分子间的作用力F与分子间距r的关系如图所示。规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，当分子从距O点很远处沿x轴向O运动时，则在两分子间距逐渐减小的过程中（ ）
A．从r3到r2，分子间引力和斥力都减小
B．从r2到r1，分子间引力、斥力与合力都增大
C．从r3到r2，分子势能始终减小
D．从r2到r1，分子势能始终增大
【答案】C
【详解】AC．从r3到r2，分子间距减小，分子间引力和斥力都增大，分子之间作用力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，A错误，C正确；BD．从r2到r1，分子间距减小，分子间引力和斥力都增大，合力减小，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，BD错误。故选C。
4．某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上后杯内空气（视为一定质量的理想气体）的温度约为97℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，若此时杯中空气的温度与外部环境温度均为17℃，则下列说法正确的是（ ）
A．杯盖很难被打开的原因是降温后杯内空气的压强大于外界大气压强
B．17℃时杯内空气的体积比97℃时的大
C．17℃时杯内空气的密度比97℃时的大
D．17℃时杯内空气对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数比97℃时的少
【答案】D
【详解】A．杯内空气温度降低，由
可知杯内压强减小，杯内空气的压强小于外界大气压强，故A错误；BC．17℃时与97℃时相比，杯内空气的体积不变，质量不变，所以密度不变，故BC错误；D．17℃时与97℃时相比，杯内空气压强减小，对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数减少，故D正确。故选D。
5．列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律
C．一定质量的理想气体，在温度不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定增大
D．因为液体表面层中分子只存在引力，从而使得液体表面具有收缩的趋势
【答案】B
【详解】A．布朗运动是液体分子无规则运动撞击悬浮在液体中的微粒，导致微粒产生了无规则的运动，即布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故A错误；B．气体中的大多数分子的速率都接近某个数值，与这个数值相差越多，分子数越少，呈现出“中间多，两头少”的分布规律，故B正确；C．一定质量的理想气体，在温度不变而体积增大时，分子数密度减小，分子平均动能不变，则单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减小，故C错误；D．液体表面层中分子同时存在引力和斥力，故D错误。故选B。
6．如图所示，A、B两装置均由一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中，插入过程没有空气进入管内，且插入水银槽的深度相同。经过一段较长时间后，水银柱均上升至玻璃泡上方位置后达到稳定状态，如图所示，则关于两管中水银内能的增量，下列说法正确的是（ ）
A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C．A和B中水银体积增量相同，故内能增量相同
D．A和B中水银上升高度不能确定，故无法比较
【答案】B
【详解】在水银进入管状容器的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A、B中的水银柱在稳定后高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同。但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由题图可知B装置中水银的重力势能较小，所以B装置中水银的内能增量较大。故选B。
7．如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是（ ）
A．若已知可见光的光子能量范围为1.62eV～3.11eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线在可见光范围内的有2条
B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能减小
C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3（λ1＞λ2＞λ3）的三条谱线，则λ1＝λ2＋λ3
D．若处于第2能级状态的氢原子向基态跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应
【答案】A
【详解】A．若已知可见光的光子能量范围为1.62eV～3.11eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线，对应的能量分别为
ΔE1＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV
ΔE2＝－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV
ΔE 3＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV
ΔE 4＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV
ΔE 5＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV
ΔE 6＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV
在可见光范围内的有2条，故A正确；B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，运动半径减小，则氢原子的电势能减小，而根据
k＝m
可知，电子的动能增加，故B错误；C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3（λ1>λ2>λ3）的三条谱线，则有
hν3＝hν2＋hν1，λ＝
因此
h＝h＋h
即
＝＋
故C错误；D．若处于第2能级状态的氢原子跃迁后辐射出的光能使某金属板发生光电效应，由于从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光的能量小于第2能级状态的氢原子向基态跃迁辐射出的光的能量，不一定能使此金属板发生光电效应，故D错误。故选A。
8．下列说法正确的是（ ）
A．X射线是原子外层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波
B．粒子散射实验中用金箔而没有用铝箔，主要原因是金的延展性比铝好
C．汤姆孙求出了阴极射线的比荷，并粗略测到了该种粒子的电荷量，发现了电子
D．核子结合成原子核释放的能量叫作结合能，结合能越大，原子核越稳定
【答案】BC
【详解】A．X射线是原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波，故A错误；B．α粒子散射实验中用金箔而没有用铝箔，主要原因是金的延展性比铝好，且金的原子核质量较大，可以使α粒子发生散射，故B正确；C．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，确定了阴极射线的本质是带负电的粒子流，并测到了该种粒子的电荷量，发现了电子，故C正确；D．比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。故选BC。
9．中国自主三代枝电“华龙一号”示范工程第2台机组——中枝集团福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运，两台机组每年总发电量约200亿千瓦·时。“华龙一号”在安全、技术和经济指标上已经达到或超过了国际三代核电用户需求。“华龙一号”利用重核的裂变，一个重要的核反应方程是。则（ ）
A．快中子更容易使轴核裂变
B．核反应式中x=3
C．Kr的比结合能大于U的比结合能
D．“华龙一号”两台机组发电一年需消耗U核约为0.8kg
【答案】BC
【详解】A．速度很大的快中子不容易被俘获，则需要慢中子轰击铀核才容易发生裂变反应，故A错误；
B．根据反应前后质量数守恒可得
解得
故B正确；
C．根据比结合能和原子序数的关系图可知，的比结合能大于的比结合能。另外该核反应释放了能量，得到比更稳定，则的比结合能大于的比结合能。故C正确；
D．根据质能方程
可知，产生200亿千瓦·时对应的质量亏损为0.8kg，考虑到发电效率，原子核消耗的质量应当大于0.8kg。故D错误。故选BC。
10．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。关于该气温计的说法正确的是（ ）
A．气温计刻度是均匀的，左大右小
B．读数变大过程，罐中气体压强增大
C．读数变大过程，罐中气体对外做功，内能增大
D．读数变小过程，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功
【答案】CD
【详解】A．由题意可知，罐内气体做等压变化，由盖−吕萨克定律可知，当罐内气体温度升高时，气体的体积增大，吸管内的油柱向右移动，则吸管上的温度刻度值左小右大，A错误；B．吸管内的油柱受内外气压的作用处于平衡状态，所以温度升高时，即读数变大过程，罐中气体做等压变化，压强不变，B错误；
C．读数变大过程，罐内气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，则气体对外做功W小于气体向外界吸收的热量Q，C正确；D．读数变小过程，罐内气体温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，因此罐中气体放出的热量大于外界对其做的功，D正确。故选CD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．下列叙述正确的是（ ）
A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外还具有动量
B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能减小，电势能增加
C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率可能等于吸收光子的频率
D．结合能越大，原子核越稳定
【答案】C
【详解】A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子除了具有能量之外还具有动量，后者表明光子具有能量，故A错误；B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道的过程中，放出光子，电子的动能增大，电势能减小。故B错误；C．处于基本的氢原子吸收一个光子跃近到激发态，再向低能级跃迁时辐射子的频率小于或等于入射光子的频率。故C正确；D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。故选C。
2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小
B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
C．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变
D．原子核越大，它的结合能越高，原子核越稳定
【答案】C
【详解】A．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量增大，故A错误；B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故B错误；C．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变，故C正确；D．比结合能越高，原子核越稳定；原子核越大，它的结合能越高，但比结合能不一定越高，故D错误。故选C。
3．下列说法正确的是（ ）
A．研制核武器的钚239（Pu） 由铀239（U）经过2次β衰变而产生
B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
C．20g的U经过两个半衰期后，质量变为15g
D．U在中子轰击下，生成Sr和Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少
【答案】A
【详解】A．经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239由铀239经过2次β衰变而产生，故A正确；B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的核聚变反应，故B错误；C．根据半衰期公式
可得
即20g的U经过2个半衰期后其质量变为5g，故C错误；
D．核反应前后，原子核的核子总数守恒，故D错误。故选A。
4．若以M表示水的摩尔质量，表示液态水的摩尔体积，表示标准状态下水蒸气的摩尔体积，为液态水的密度，为标准状态下水蒸气的密度，为阿伏加德罗常数，、分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式正确的是（ ）
A．= B．=
C．= D．=
【答案】A
【详解】A．由摩尔质量的意义可知
对液态水，由密度的定义可得
解得
=
故A正确；BD． 由于水蒸气分子间有较大距离，所以
对水蒸气
故BD错误；C．由
可得
故C错误。故选A。
5．如图所示，粗细均匀两端开口的U形玻璃管，管内注入一定量的水银，但在其中封闭了一段空气柱，其长度为l。在空气柱上面的一段水银柱长为，空气柱下面的水银面与左管水银面相差为。若往管内加入适量水银（水银没有溢出），则（ ）
A．水银加入右管，l变短，变大
B．水银加入左管，l不变，变大
C．水银加入右管，l变短，不变
D．水银加入左管，l变短，变大
【答案】A
【详解】AC．以右侧管中封闭气体做为研究对象，根据同一液面处压强相等知，封闭气体压强为
左侧水银柱根据连通器的原理可得
联立可知
故无论在左管或右管加入水银，平衡后都有
水银加入右管， h2变大，加入水银后，封闭气体的压强变大，而温度不变，由可知体积变小，则l变短，故A正确，C错误；
BD．当水银加入左管，h1不变，则h2不变，空气柱压力不变，l不变，故BD错误。故选A。
6．液体表面张力产生的原因是（ ）
A．表面层的液体分子受到空气分子吸引
B．液体表面层中的分子间距离比内部小，分子间相互作用表现为引力
C．液体表面层中的分子间距离比内部大，分子间相互作用表现为引力
D．液体表面层中的分子间距离比内部大，分子间相互作用表现为斥力
【答案】C
【详解】与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离，分子引力大于分子斥力，分子力表现为分子引力，即存在表面张力。故选C。
7．如图所示，密封的矿泉水瓶中，由于底部放置在加热装置上，距瓶底部越近，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。轻轻挤压矿泉水瓶，使得小瓶缓慢向底部下沉，小瓶内气体不断吸热，则在小瓶逐渐下沉的过程中，小瓶内气体（ ）
A．内能减少
B．增加的内能大于吸收的热量
C．对外界做正功
D．温度升高，分子的速率都增大
【答案】B
【详解】A．距瓶底部越近，水的温度越高，因此小瓶下沉过程中，小瓶内气体温度升高，则其内能增大，故A错误；
BC．轻轻挤压矿泉水瓶，小瓶所受浮力减小，缓慢向底部下沉，可知小瓶内气体体积减小，所以外界对小瓶内气体做正功，由热力学第一定律，可知增加的内能大于吸收的热量，故B正确，C错误；
D．温度升高，小瓶内气体分子平均速率变大，运动速率大的分子所占比例增加，但不是分子速率都增大，故D错误。故选B。
8．全飞秒激光是国际上最先进的角膜屈光手术模式之一，目前仅德国蔡司的“VisuMax”全飞秒激光系统可以应用于“全飞秒”近视矫正手术中。经查阅资料得知，飞秒激光是一种波长1053nm 的激光，已知普朗克常数为 6.63´10-34 J ×s 则下列说法正确的是（ ）
A．飞秒激光的传播速度有可能超过3´108 m/s
B．飞秒激光光子的能量是不连续的
C．飞秒激光的频率为1.053´106 Hz
D．飞秒激光的光子能量约为1.2eV
【答案】BD
【详解】A．根据爱因斯坦的相对论观点，飞秒激光的速度不可能超过光在真空中的速度，故A错误；B．根据爱因斯坦光子说，可知飞秒激光的能量的变化是不连续的，故B正确；C．飞秒激光的频率为
故C错误；D．飞秒激光的光子能量约为
故D正确。故选BD。
9．目前，地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功率为，光电池系统的光电转换效率为。用表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为，地球半径为，真空光速为。太阳光传播到达地面的过程中大约有的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为。则在时间内，下列说法正确的有（ ）
A．路灯正常工作消耗的太阳能约为
B．因释放核能而带来的太阳质量变化约为
C．到达地球表面的太阳辐射总能量约为
D．路灯正常工作所需日照时间约为
【答案】BCD
【详解】A．路灯正常工作消耗的太阳能约为
故A错误；B．根据
因释放核能而带来的太阳质量变化约为
故B正确；
C．以太阳为球心，为半径的球面积为
到达地球单位面积功率为
到达地球表面的太阳辐射总能量约为
故C正确；D．路灯需要的总能量为
路灯正常工作所需日照时间约为
故D正确。故选BCD。
10．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱M与气闸舱N之间装有阀门K，座舱M中充满空气，气闸舱N内为真空。航天员从太空返回气闸舱N后，打开阀门K，M中的气体进入N中，最终达到平衡。此过程中气体与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外不做功，气体内能不变
B．气体体积膨胀，对外做功，内能减小
C．气体温度降低，体积增大，压强减小
D．N中气体不能自发地全部退回到M中
【答案】AD
【详解】AB．M中的气体自由扩散膨胀，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律
可知，气体内能不变，选项A正确、B错误；
C．因气体内能不变，故温度不变，根据玻意耳定律等于定值可知，扩散后气体的体积V增大，压强p减小，选项C错误；
D．根据热力学第二定律可知，一切宏观热现象均具有方向性，故N中气体不能自发地全部退回到M中，选项D正确。故选AD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成
B．第一类永动机违反热力学第二定律，因此不可能制成
C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
D．从单一热库吸收热量，使之完全变为功，是提高机械效率的常用手段
【答案】C
【详解】A．第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律，故A错误；B．第一类永动机不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律，故B错误；C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但同时会产生其他影响，故C正确；D．根据热力学第二定律可知，从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不产生其他影响，是不可能实现的，故D错误。故选C。
2．装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体不可能的是（ ）
A．压强增大 B．内能增大
C．外界对气体做正功 D．分子平均动能不变
【答案】B
【详解】A．缓慢推动铝筒铝筒在下降过程中筒内气体压强为
随着铝筒下降，筒内外液体高度差h增大，则气体压强增大，故A正确，不符合题意；BD．由于水温恒定，薄铝筒导热良好，温度不变，故气体内能不变，分子平均动能不变，故B错误，符合题意；D正确，不符合题意；C．筒内气体发生等温变化，根据玻意耳定律
可知，铝筒内气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，故，故C正确，不符合题意。故选B。
3．“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（ ）
A．能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置
B．“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小
C．“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小
D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功
【答案】D
【详解】AC．在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故AC错误；B．分子间距离从大于r0减小到r0左右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误；D．王亚平放开双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D正确。故选D。
4．2021年中国的“人造太阳”技术创造了新的世界纪录，人造太阳中发生的主要是氢的同位素——氘和氚的核聚变反应。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应过程吸收能量
B．该核反应生成物的质量大于反应物的质量
C．氘、氚的核聚变反应方程式为，其中X是中子
D．该核反应放出的能量来源于氘、氚原子中电子从高能级向低能级跃迁
【答案】C
【详解】A．该核反应过程释放能量，因此有质量亏损，该核反应生成物的质量小于反应物的质量，故AB错误；C．根据质量数守恒、电荷数守恒，氘、氚的核聚变反应方程式为
X质量数是
2+3-4=1
电荷数是
1+1-2=0
X是中子，故C正确；D．该核反应放出的能量来源于原子核聚变反应质量亏损，而不是核外电子的跃迁，故D错误。故选C。
5．氢原子能级如图甲所示。一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．阴极K材料的逸出功为12.75eV
B．a光的波长大于b光的波长
C．图中M点的数值为-6.34
D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大
【答案】C
【详解】A．一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出光的频率数为
发出的光子频率由低到高依次为、、、、、，则
，，
，，
但只检测到3条电流，根据光电效应方程，分析图乙可知，a的遏止电压最大，其次为b和c，所以发生光电效应的能量值为
， ，
由
，
解得阴极K材料的逸出功为
故A错误；
B．由，可知a光的波长小于b光的波长，故B错误；
C．由
所以
因此图中M点的数值为-6.34，故C正确；D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，正向电压增大，刚开始电流表示数会增大，但达到饱和电流以后电流表的示数不变，故D错误。故选C 。
6．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，时间单位“秒”是根据该辐射光子的频率定义的。可见光波长范围为400nm～700nm。则（ ）
A．秒是国际单位制中的导出单位
B．该跃迁辐射出的是γ射线
C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于9.2×109Hz
D．用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，能发生光电效应
【答案】C
【详解】A．秒是国际单位制中的基本单位不是导出单位，A错误；B．γ射线是波长短于0.01埃的电磁波，频率超过300EHz（3×1020Hz），从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，故跃迁辐射出的不是γ射线，B错误；C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于从能级2跃迁到能级1发出光子的频率即大于9.2×109Hz，C正确；D．已知可见光的紫光可以照射锌板使其发生光电效应，而红光不能发生光电效应。紫光的频率约为
红光的频率约为
频率为9.2×109Hz远小于可见光的频率，故用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，不能发生光电效应，D错误。故选C。
7．某同学将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的注射器内，注射器通过非常细的导气管与压强传感器相连，将整套装置置于恒温水池中。开始时，活塞位置对应刻度数为“8”，测得压强为P0。活塞缓慢压缩气体的过程中，当发现导气管连接处有气泡产生时，立即进行气密性加固。继续缓慢压缩气体，当活塞位置对应刻度数为“2”时停止压缩，此时压强为。则该过程中（ ）
A．泄漏气体的质量为最初气体质量的
B．气泡在上升过程中会放出热量
C．在压缩气体的过程中，气体分子的平均动能变大
D．泄漏出的气体的内能与注射器内存留气体的内能相等
【答案】A
【详解】A．对被封闭气体，如没有泄露气体，等温变化时，由玻意耳定律
解得
x=6
则泄露气体的质量与最初气体质量之比为
4:6=2:3
A正确；B．气泡在上升过程，随着压强的减小，体积将增大，气体对外做功，由热力学第一定律，温度不变内能不变，则此过程会吸收热量，B错误；C．注射器导热性能良好，在压缩气体的过程中，气体温度不变，气体分子的平均动能不变，C错误；D．由A项分析知泄露出的气体的质量与注射器内存留气体的质量之比为2:1，同种气体，在同样的状态下，显然泄露出的气体内能大于残留气体的内能，D错误。故选A。
8．如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，下列说法正确的是（ ）
A．气体处于状态A时的内能等于处于状态B时的内能
B．气体由状态A变化到状态B的过程中，其内能先减小后增大
C．气体由状态A变化到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量为
D．气体的体积为时，其温度最高
【答案】ACD
【详解】A．由理想气体状态方程得
代入数据解得
因为一定质量的理想气体的内能由温度决定，所以理想气体处于状态A时的内能等于处于状态B时的内能，故A正确；BD．题给图象的方程为
根据理想气体状态方程有
联立两式得
所以该式为开口向下的二次函数，当
T有最大值，此时气体的内能最大，所以气体的内能先增大后减小，故B错误，D正确；
C．因为，由热力学第一定律可知，理想气体从状态A变化到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功，而气体对外界做的功等于力P-V图象中图线与V轴所围图形的面积，可得
故C正确；故选ACD。
9．如图所示是某容器内一定量理想气体的状态变化过程的图象，下列说法正确的是（ ）
A．由状态A到状态的过程中，气体吸收热量，内能不变
B．由状态到状态的过程中，气体吸收热量，内能增加
C．由状态到状态A的过程中，气体放出热量，内能减小
D．气体处于状态A与状态相比，气体分子平均距离较小，分子平均动能较大
【答案】BC
【详解】A．由状态A到状态的过程中，气体体积增大，则气体对外做功，由
可知pV的乘积变大，温度升高，所以气体吸热，内能增大，故A错误；
B．由状态到状态的过程中，做等容变化，压强变大，所以温度升高，气体吸收热量，内能增加，故B正确；C．由状态到状态A的过程中，体积减小，外界对气体做功，且pV的乘积变小，温度降低，所以气体放出热量，内能减小，故C正确；D．气体处于状态A与状态相比，气体体积更小，分子平均距离较小，温度较低，分子平均动能较小，故D错误；故选BC。
10．氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。电子电荷量为，则下列说法正确的是（ ）
A．题述氢原子跃迁一共能发出4种不同频率的光子
B．阴极金属的逸出功为
C．题述光电子能使处于能级的氢原子电离
D．若图（c）中饱和光电流为，则内最少有个氢原子发生跃迁
【答案】CD
【详解】A．题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子，故A错误；B．根据波尔定理，跃迁时能够释放出最大光子能量为
逸出功为
故B错误；C．使n=3能级氢原子电离所需要的能量为1.51eV，题中光电子最大动能大于电离所需要的能量，故能够使n=3能级的氢原子电离，故C正确；D．饱和光电流为3.2μA，则1s内阴极发出的光电子数目为
故D正确。故选CD。
专题06 热学与近代物理
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是（ ）
A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度降低时，每个分子的动能都减小
C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
D．物体的运动速度越快，则物体的温度越高
【答案】C
【详解】A．温度是分子平均动能的标志。温度是0 ℃，物体中分子的平均动能并非为零，因为分子无规则运动不会停止，A错误；B．温度降低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减小，B错误；C．物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多，C正确；D．物体的运动速度增大，宏观机械能（动能）增大，但物体内分子的热运动不一定加剧，温度不一定升高，D错误。故选C。
2．如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气。通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量。设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气（ ）
A．体积变大，压强变小 B．体积变小，压强变大
C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小
【答案】B
【详解】温度不变，细管中的气体做等温变化，当水位升高时，细管内气体压强增大，由玻意耳定律
可知气体的体积减小。
故选B。
3．液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是（ ）
A．液晶态就是固态和液态的混合
B．液晶具有各向同性的性质
C．液晶既有液体的流动性，又有晶体的各向异性
D．天然存在的液晶很多，如果一种物质是液晶，那么它在任何条件下都是液晶
【答案】C
【详解】A．液晶态是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误；BC．液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误，C正确；D．天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，液晶在不同温度下的状态不同，有结晶态、液晶态和液态三种状态，D错误。故选C。
4．关于电磁感应现象、电磁波、能量量子化，下列说法正确的是（ ）
A．闭合导线的一部分在磁场中运动时，一定会产生感应电流
B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波
C．电磁铁的原理是利用电磁感应现象制成的，麦克风是电流的磁效应
D．爱因斯坦为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
【答案】B
【详解】A．闭合导线的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，若沿着磁感线方向运动就不会产生感应电流，A错误；B．赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，做变速运动的电荷会在空间产生电磁波，B正确；C．电磁铁的原理是利用电流的磁效应制成的，麦克风是电磁感应现象，C错误；D．能量量子化的理论是由普朗克提出的，D错误。故选B。
5．一束单色光照射处于基态的一群氢原子后，可以测出氢能发出六种频率的光，氢原子的能级图如图所示，如果用这束单色光照射某一逸出功是2.21eV金属，测得从金属中射出电子的最大初动能是（ ）
A．12.75eV B．10.54eV C．9.88eV D．7.99eV
【答案】B
【详解】单色光照射到大量处于基态的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出六种频率的光，根据
可知基态的氢原子跃迁到n =4的激发态，根据玻尔理论得到照射氢原子的单色光的光子能量为
由爱因斯坦光电效应方程，可得从该金属中射出电子的最大初动能为
故B正确；ACD错误。故选B。
6．以下涉及物理学史上的四个大发现，说法正确的有（ ）
A．牛顿通过真实实验和逻辑推理认为重物和轻物下落一样快
B．安培通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，并通过安培定则判断方向
C．法拉第以他深刻的洞察力不但提出电场的客观存在，而且引入了电场线
D．伦琴发现了一种射线叫X射线，它是由原子核受激发出的
【答案】C
【详解】A．通过真实实验和逻辑推理认为重物和轻物下落一样快的科学家是伽利略，故A错误；B．通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，并通过安培定则判断方向的科学家是奥斯特，故B错误；C．法拉第不但提出电场的客观存在，而且引入了电场线，故C正确；D．伦琴发现了一种射线叫X射线，它是由原子内层电子受激发出的，故D错误。故选C。
7．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是（ ）
A．卡文迪许通过实验测出了引力常量G
B．牛顿总结出了行星运动的三大规律
C．爱因斯坦发现了万有引力定律
D．开普勒建立了狭义相对论
【答案】A
【详解】A．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值，故A正确；B．德国天文学家开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录，总结出了行星运动的三大规律，故B错误；CD．牛顿发现了万有引力定律，爱因斯坦建立了狭义相对论，故CD错误。故选A。
8．如图所示是一定质量的理想气体的体积V和摄氏温度t的关系图象，气体由状态A变化到状态B的过程中，下列说法正确的有（ ）
A．气体的内能增大
B．气体的压强减小
C．气体的压强不变
D．气体对外做功，同时从外界吸收热量
【答案】ABD
【详解】A．A到B气体的温度升高，内能增大，故A正确；BC．在V-t图象中等压线是延长线过-273.15℃的直线，斜率越大，压强越小，气体从状态A到状态B的过程中，压强变小，故B正确，C错误；
D．从状态A到状态B，体积增大，气体对外做功，W＜0；温度升高，内能增大，△U＞0，根据热力学第一定律△U=W+Q知Q＞0，故D正确；故选ABD。
9．下列现象是由表面张力引起的是（ ）
A．钢针浮在水面上
B．船只浮在水面上
C．太空飞船中自由漂浮的水滴呈球形
D．布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水
【答案】ACD
【详解】A．钢针受到水的表面张力作用，与所受重力平衡，浮在水面上，A正确；B．船只在水的浮力作用下浮在水面上，与表面张力无关，B错误；C．太空飞船中自由漂浮的水滴在表面张力作用下使表面积收缩到最小，即呈球形，C正确；D．由于雨水表面存在表面张力，虽然布伞布料有缝隙，但不漏雨水，D正确。故选ACD。
10．下列说法正确的是（ ）
A．液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，使得液面有表面张力
B．物体中所有分子的热运动动能的总和叫做物体的内能
C．热力学温度T与摄氏温度t的关系为t=T+273.15
D．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越容易平衡
【答案】A
【详解】A．液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离，使得液面有表面张力，选项A正确；B．物体中所有分子的热运动动能和势能的总和叫做物体的内能，选项B错误；C．热力学温度T与摄氏温度t的关系为T=t+273.15，选项C错误；D．悬浮在液体中的微粒越小，受到液体分子的撞击就越不容易平衡，选项D错误。故选A。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．如图所示，一细束白光经过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大
B．若b光照射某金属可发生光电效应，则c光照射该金属也一定能发生光电效应
C．若分别让a、b、c三色光经过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从同一介质射入空气中，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
【答案】A
【详解】A．由图可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式
可得a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故A正确；B．光电效应方程为
若b光照射某金属可发生光电效应，则c照射该金属不一定能发生光电效应，因为c光的折射率小频率低，b光的折射率大频率高，故B错误；C．c光的波长最长，a光的波长最短，由于干涉条纹的间距与波长成正比，则a光的干涉条纹间距最小，故C错误；D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由临界角公式
可得a的临界角最小，c的临界角最大，若让a、b、c三色光以同一入射角，从同一介质射入空气中，b光恰能发生全反射，则c光一定没有发生全反射，故D错误。故选A。
2．下列描述符合物理学史实的是（ ）
A．贝可勒尔首先发现了X射线
B．波尔理论成功的解释了所有的原子光谱问题
C．普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念
D．英国物理学家汤姆孙发现电子并测定了电子电荷量
【答案】C
【详解】A．伦琴发现X射线，A错误；B．波尔理论成功的解释了氢原子光谱问题，B错误；C．普朗克首先把能量子引入了物理学，正确破除了“能量连续变化”的传统观念，C正确。
D．电子电荷量由密立根测定，D错误；故选C。
3．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（ ）
A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律
B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律
C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
D．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的
【答案】D
【详解】AB．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机违反热力学第二定律。故AB错误；C．由热力学第一定律
ΔU=W+Q
可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，同时做功和热传递也不一定会改变内能。故C错误；D．由热力学第二定律可知从单一热源吸收热量，完全变成功是可能的，但会引起其他变化。故D正确。
故选D。
4．下列说法中，正确的是（ ）
A．第二类永动机不能制成的原因是因为违背了能量守恒定律
B．布朗运动就是分子热运动
C．液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更密集
D．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点
【答案】D
【详解】A．第二类永动机不能制成的原因是因为违背了热力学第二定律，故A错误；B．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动，不是分子运动，故B错误；C．液体表面张力形成原因是表面层液体分子比内部更稀疏，故C错误；D．晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点，故D正确。故选D。
5．如图甲所示，内壁光滑的绝热汽缸内用绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，初始时汽缸开口向上放置，活塞处于静止状态。现将汽缸倒立挂起，稳定后如图乙所示，该过程中缸内气体（ ）
A．内能增加，外界对气体做正功
B．内能减小，所有分子热运动速率都减小
C．温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少
D．温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加
【答案】C
【详解】A．初始时气缸开口向上，活塞处于平衡状态，气缸内外气体对活塞的压力差与活塞的重力平衡，设初始时气缸内的压强为p1，活塞的面积为S，则有
p1S=p0S+mg
将汽缸倒立挂起，气缸内的压强为p2，活塞的面积为S，则有
p2S=p0S-mg
由此可知气体的压强减小，气体膨胀，气体对外做功
W<0
汽缸、活塞都是绝热的，根据热力学第一定律
可知内能减小，故A错误；BCD．由上分析可知，气体内能减小，缸内理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，并不是所有分子热运动的速率都减小，温度降低速率大的分子数占总分子数的比例减小，故BD错误，C正确。故选C。
6．一定质量的理想气体由状态a变为状态b，再变为状态c，其图像如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．由状态a沿图像变化到状态b气体温度升高
B．由状态b沿图像变化到状态c气体温度升高
C．由状态a沿图像变化到状态b气体要从外界吸热
D．气体在状态c的内能大于在状态a的内能
【答案】B
【详解】AC．由状态a沿图像变化到状态b，属于等容变化，根据查理定律可得
由状态a沿图像变化到状态b，压强减小，则温度降低，内能减小，气体需要放热，AC错误；B．由状态a沿图像变化到状态b，属于等圧変化，由盖-吕萨克定律可得
由状态a沿图像变化到状态b，体积增大，温度升高，B正确；D．对于一定量的气体而言，则有
结合图形代入数据可得
理想气体的内能只与温度有关，因此，气体在状态c的内能等于在状态a的内能，D错误。故选B。
7．用同位素衰变的半衰期，可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率。衰变方程为。则下列判断正确的是（ ）
A．不再具有放射性 B．的核子平均质量比的小
C．X是中的一种核子 D．X具有很强的电离能力
【答案】B
【详解】A．具有极其微弱的放射性，故A错误；B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，所以的比结合能比的比结合能大，结合平均质量越小比结合能越大的关系可知，的核子平均质量比的核子平均质量小，故B正确；
CD．由质量数守恒和电荷数守恒可得，衰变方程为
可知，是电子，则不是核子，具有较弱的电离能力，故CD错误。故选B。
8．下列说法正确的是（ ）
A．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化
B．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
C．相对论认为：真空中的光速大小在不同惯性参考系中都是相同的
D．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都能在真空中传播
【答案】C
【详解】A．当声源与观察者的间距发生变化时，出现多普勒效应的现象，原因是接收的频率发生变化，故A错误；B．当变化是非均匀变化的则一定能产生变化的电场或磁场，当变化是均匀变化时，则不能产生变化的电场或磁场，只能产生稳定的电场或磁场，故B错误；C．根据狭义相对论光速不变原理可知，真空中的光速在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；D．电磁波和机械波都都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，这是波的特有现象，机械波的传播需要介质，在真空中不能传播，故D错误。故选C。
9．下列说法正确的是（ ）
A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故
B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力以及分子间作用力的合力均减小
D．晶体熔化时要吸热而温度保持不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加
【答案】AD
【详解】A．小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故，选项A正确；B．第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项B错误；C．分子间距离增大时，分子间引力和斥力均减小；当r
10．如图所示，一绝热容器中间有一挡板，右半边封闭有理想气体，左半边是真空。若把挡板抽开，右边气体将向左边膨胀，最后气体将均匀分布在整个容器中，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外做功，内能减小
B．气体温度不变，压强减小
C．气体分子单位时间对气壁单位面积的碰撞次数减小
D．根据热力学第二定律，抽开挡板，挡板左侧气体分子不能全部自发地回到右侧
【答案】BCD
【详解】A．挡板抽开后，由于左侧为真空，因此气体不对外做功，容器绝热，根据热力学第一定律得气体的内能不变，A错误；B．对理想气体有内能不变温度不变，根据玻意耳定律，气体体积增大，所以压强减小，B正确；C．温度不变分子平均动能不变，压强减小则气体分子单位时间对气壁单位面积的碰撞次数减小，C正确；D．根据热力学第二定律可知热力学过程是有方向的，所以挡板左侧气体分子不能全部自发地回到右侧，D正确。故选BCD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．在物理学发展过程中，许多物理学家做出了巨大贡献，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿通过实验验证了牛顿第一定律
B．法拉第提出了电场的概念
C．相对论时空观不能通过实验验证
D．伽利略通过实验证明了自由落体运动是匀变速直线运动
【答案】B
【详解】A．牛顿第一定律是通过合理推理得到的，现实中不可能通过实验验证，因为不存在完全不受力的物体，故A错误；B．法拉第提出了电场的概念，故B正确；C．相对论时空观可以通过实验验证，且已经通过实验证明了其正确性，故C错误；D．伽利略是经过合理外推根据逻辑推理说明了自由落体运动是匀加速直线运动，故D错误。故选B。
2．在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素。下列说法正确的是（ ）
A．α射线、β射线和γ射线都是电磁波
B．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
D．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核
【答案】C
【详解】A．射线是高速He核流，β射线是高速电子流，γ射线是能量很高的电磁波，故A错误；B．在α、β、γ三种射线中，射线的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，故B错误；
C．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变成质子时产生的，故C正确；D．半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律，对于少数原子核无意义，故D错误。故选C。
3．如图所示为氦离子（He+）的能级图，根据玻尔原子理论，关于氦离子能级跃迁，下列说法正确的是（ ）
A．大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射2种不同频率的光子
B．从n=4向n=3能级跃迁，要向外辐射2.64eV能量
C．处于n=1能级的氦离子，可以吸收54.0eV的能量而发生电离
D．从n=3跃迁到n=2能级比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子波长短
【答案】B
【详解】A．大量处于n=3能级的氦离子，最多可辐射3种不同频率的光子，对应的能级跃迁分别为从3能级到2能级、3能级到1能级、2能级到1能级。故A错误；B．从n=4向n=3能级跃迁，要向外辐射的能量为
故B正确；C．由能级图得，处于n=1能级的氦离子，最少吸收54.4eV的能量才能发生电离。故C错误；D．从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子能量为
从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子能量为
则
为普朗克常量，根据
得从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子的频率小。为光速固定不变，再根据
得从n=3跃迁到n=2能级辐射出的光子的波长比从n=2跃迁到n=1能级辐射出的光子的波长大。故D错误。故选B。
4．如图所示，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d再回到状态a的过程，a→b是温度为T1的等温过程，c→d是温度为T2的等温过程，b→c和d→a为绝热过程（气体与外界无热量交换），这就是著名的“卡诺循环”。卡诺循环构建了从单一热源吸收热量用来做功的理想过程，符合卡诺循环的热机的效率为。下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程气体对外界做功且吸收热量
B．b→c过程气体对外做的功小于气体内能的减少量
C．c→d过程单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少
D．由卡诺循环可知热机效率可能达到100%
【答案】A
【详解】A．a→b过程为等温过程，温度不变，气体的内能不变，气体体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸收热量，故A正确；B．b→c过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，根据热力学第一定律可知b→c过程气体对外做的功等于气体内能的减少量，故B错误；C．c→d为等温过程，压强变大，体积减小，因为温度不变，故气体分子的平均动能不变，压强变大说明单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C错误；D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，并且还存在热量损失，机械效率不可能达到100%，故D错误。故选A。
5．下列说法正确的是（ ）
A．物体的内能改变时，其温度一定改变
B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C．气体向真空膨胀的过程是可逆的
D．对于一定量的气体，当其温度降低时速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增多
【答案】D
【详解】A．物体的内能与物体的温度和体积等因素有关，物体的内能改变时，其温度可能不变。A错误；B．摄氏温度可以取负值，热力学温度不可以取负值。B错误；C．由热力学第二定律，气体向真空膨胀的过程是不可逆的。C错误；D．对于一定量的气体，当其温度降低时速率大的分子数目减少，速率小的分子数目增多。D正确。故选D。
6．固体和液体的性质下列四幅图所涉及的物理知识，论述正确的是（ ）
A．图甲说明可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体
B．图乙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的
C．图丙水黾可以在水面自由活动，说明其受到的浮力等于重力
D．图丁中的酱油与左边材料不浸润，与右边材料浸润
【答案】A
【详解】A．晶体和非晶体的最大区别是：是否有固定的熔点，因此可以通过是否存在固定的熔点来判断固体是晶体或非晶体，故A正确；B．液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故B错误；C．水黾可以在水面自由活动，是液体的表面张力造成的，与浮力无关，故C错误；D．酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，故D错误。故选A。
7．如图甲所示，在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积的质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体，活塞上静止一质量为m的重物。图乙是密闭气体从状态A变化到状态B的图像，密闭气体在A点的压强，从状态A变化到状态B的过程中吸收热量。已知外界大气压强，下列说法正确的是（ ）
A．重物质量
B．气体在状态B时的体积为
C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功
D．从状态A变化到状态B的过程，气体的内能增加
【答案】D
【详解】A．在A状态，根据题意
解得
故A错误；B．根据图像可知
所以气体做等压变化
解得
故B错误；C．从状态A变化到状态B的过程，气体对外界做功
故C错误；D．根据热力学第一定律
故D正确。故选D。
8．以下说法中正确的是（ ）
A．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．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向同性
D．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
【答案】AB
【详解】A．液体表面张力使液体有收缩成球形的趋势，雨后叶子表面的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用，故A正确；B．根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，在绝热条件下Q=0，压缩气体即W＞0，所以ΔU＞0，则气体的内能一定增加，故B正确；C．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，故C错误；D．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，故D错误。故选AB。
9．景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃。对筒内封闭的气体，在此压缩过程中的下列说法中正确的是（ ）
A．气体温度升高，压强变大 B．气体温度不变，压强变大
C．外界对气体做正功，气体内能增加 D．气体对外界做正功，气体内能减少
【答案】AC
【详解】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功。由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量，由公式
在瞬间
所以内能增加，则温度升高，气体体积减小，压强增大。故选AC。
10．下列说法正确的是（ ）
A．由图甲可知，用光子能量为的光直接照射大量处于激发态的氢原子，不能使氢原子跃迁
B．由图甲可知，用光子能量为的光直接照射大量处于激发态的氢原子，可以产生3种不同频率的电磁波
C．图乙所示的半衰期是5730年，则100个经过5730年还剩50个
D．图丙是利用金属晶格作为障碍物得到的电子衍射图样，则电子动能越大衍射现象越不明显
【答案】BD
【详解】AB．用光子能量为1.89eV的光直接照射大量处于激发态的氢原子，氢原子可以吸收光子跃迁到能级，大量处于能级的氢原子最多可以释放出不同频率的光子种数为，故A错误，B正确；
C．半衰期描述的是大量原子核的统计规律，不适用于少数原子核的衰变，故C错误；
D．图丙是利用金属晶格作为障碍物得到的电子衍射图样，则电子动能越大，则电子的动量越大，根据可知波长越小，衍射现象越不明显，D正确。故选BD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．下列有关物理内容的若干叙述中正确的是（ ）
A．小船过河的时间会因河中心附近水流速度逐渐增大而减少
B．接近光速的列车，地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短
C．只要高度合适，北京上空也可能存在同步卫星
D．伽利略发现了行星运动的规律
【答案】B
【详解】A．小船过河的时间取决于河宽及船在垂直河岸的分速度，与水速无关，A错误；B．由爱因斯坦相对论中的尺缩效应可知，接近光速的列车，地面上的人观测它在运动方向上的长度缩短，B正确；C．由引力作为向心力可得
同步卫星相对地球静止，运行周期24h，故只能定位在赤道上空固定高度处，C错误；D．开普勒发现了行星运动的规律，D错误。故选B。
2．放射性物质碳14（）可用于检测文物的年份，碳14经过某一衰变后变成氮14（），半衰期为5730年。下列说法正确的是（ ）
A．该衰变为β衰变
B．碳14包含6个中子
C．文物的年份越久，文物中碳14的半衰期越长
D．50个碳14原子核，经过5730年一定剩下25个碳14原子核
【答案】A
【详解】A．根据衰变过程可知放出的粒子是电子，所以该衰变为β衰变，A正确；B．碳14的质量数为14，质子数为6，所以可得中子数为8，B错误；C．半衰期是由原子核自身决定，跟外界状态无关，C错误；D．半衰期是大量放射性原子核衰变的统计规律，少数原子核的衰变不符合该规律，D错误。故选A。
3．两分子间的作用力F与分子间距r的关系如图所示。规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零，当分子从距O点很远处沿x轴向O运动时，则在两分子间距逐渐减小的过程中（ ）
A．从r3到r2，分子间引力和斥力都减小
B．从r2到r1，分子间引力、斥力与合力都增大
C．从r3到r2，分子势能始终减小
D．从r2到r1，分子势能始终增大
【答案】C
【详解】AC．从r3到r2，分子间距减小，分子间引力和斥力都增大，分子之间作用力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，A错误，C正确；BD．从r2到r1，分子间距减小，分子间引力和斥力都增大，合力减小，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小，BD错误。故选C。
4．某同学在水杯中倒入一半开水后，将杯盖盖上后杯内空气（视为一定质量的理想气体）的温度约为97℃，一段时间后，该同学想喝水时，发现杯盖很难被打开，若此时杯中空气的温度与外部环境温度均为17℃，则下列说法正确的是（ ）
A．杯盖很难被打开的原因是降温后杯内空气的压强大于外界大气压强
B．17℃时杯内空气的体积比97℃时的大
C．17℃时杯内空气的密度比97℃时的大
D．17℃时杯内空气对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数比97℃时的少
【答案】D
【详解】A．杯内空气温度降低，由
可知杯内压强减小，杯内空气的压强小于外界大气压强，故A错误；BC．17℃时与97℃时相比，杯内空气的体积不变，质量不变，所以密度不变，故BC错误；D．17℃时与97℃时相比，杯内空气压强减小，对杯壁单位时间内，单位面积上的碰撞次数减少，故D正确。故选D。
5．列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．气体分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律
C．一定质量的理想气体，在温度不变而体积增大时，单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定增大
D．因为液体表面层中分子只存在引力，从而使得液体表面具有收缩的趋势
【答案】B
【详解】A．布朗运动是液体分子无规则运动撞击悬浮在液体中的微粒，导致微粒产生了无规则的运动，即布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故A错误；B．气体中的大多数分子的速率都接近某个数值，与这个数值相差越多，分子数越少，呈现出“中间多，两头少”的分布规律，故B正确；C．一定质量的理想气体，在温度不变而体积增大时，分子数密度减小，分子平均动能不变，则单位时间碰撞容器壁单位面积的分子数一定减小，故C错误；D．液体表面层中分子同时存在引力和斥力，故D错误。故选B。
6．如图所示，A、B两装置均由一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中，插入过程没有空气进入管内，且插入水银槽的深度相同。经过一段较长时间后，水银柱均上升至玻璃泡上方位置后达到稳定状态，如图所示，则关于两管中水银内能的增量，下列说法正确的是（ ）
A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C．A和B中水银体积增量相同，故内能增量相同
D．A和B中水银上升高度不能确定，故无法比较
【答案】B
【详解】在水银进入管状容器的过程中，大气压力对水银做功，把大气的能量转化为水银的内能和重力势能，在一定的大气压下，A、B中的水银柱在稳定后高度是相同的，且进入管中的水银体积相同，所以大气压力做功相同。但两装置中水银重力势能的增量不同，所以两者内能的改变也不同，由题图可知B装置中水银的重力势能较小，所以B装置中水银的内能增量较大。故选B。
7．如图所示为氢原子的能级图，则下列说法正确的是（ ）
A．若已知可见光的光子能量范围为1.62eV～3.11eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线在可见光范围内的有2条
B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子的电势能增加，电子的动能减小
C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3（λ1＞λ2＞λ3）的三条谱线，则λ1＝λ2＋λ3
D．若处于第2能级状态的氢原子向基态跃迁时辐射出的光能使某金属板发生光电效应，则从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光也一定能使此金属板发生光电效应
【答案】A
【详解】A．若已知可见光的光子能量范围为1.62eV～3.11eV，则处于第4能级状态的氢原子，辐射光的谱线，对应的能量分别为
ΔE1＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV
ΔE2＝－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV
ΔE 3＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV
ΔE 4＝－1.51eV－(－3.4eV)＝1.89eV
ΔE 5＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV
ΔE 6＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV
在可见光范围内的有2条，故A正确；B．当氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，运动半径减小，则氢原子的电势能减小，而根据
k＝m
可知，电子的动能增加，故B错误；C．处于第3能级状态的氢原子，辐射出三种波长分别为λ1、λ2、λ3（λ1>λ2>λ3）的三条谱线，则有
hν3＝hν2＋hν1，λ＝
因此
h＝h＋h
即
＝＋
故C错误；D．若处于第2能级状态的氢原子跃迁后辐射出的光能使某金属板发生光电效应，由于从第5能级跃迁到第2能级时辐射出的光的能量小于第2能级状态的氢原子向基态跃迁辐射出的光的能量，不一定能使此金属板发生光电效应，故D错误。故选A。
8．下列说法正确的是（ ）
A．X射线是原子外层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波
B．粒子散射实验中用金箔而没有用铝箔，主要原因是金的延展性比铝好
C．汤姆孙求出了阴极射线的比荷，并粗略测到了该种粒子的电荷量，发现了电子
D．核子结合成原子核释放的能量叫作结合能，结合能越大，原子核越稳定
【答案】BC
【详解】A．X射线是原子内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波，故A错误；B．α粒子散射实验中用金箔而没有用铝箔，主要原因是金的延展性比铝好，且金的原子核质量较大，可以使α粒子发生散射，故B正确；C．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，确定了阴极射线的本质是带负电的粒子流，并测到了该种粒子的电荷量，发现了电子，故C正确；D．比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。故选BC。
9．中国自主三代枝电“华龙一号”示范工程第2台机组——中枝集团福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运，两台机组每年总发电量约200亿千瓦·时。“华龙一号”在安全、技术和经济指标上已经达到或超过了国际三代核电用户需求。“华龙一号”利用重核的裂变，一个重要的核反应方程是。则（ ）
A．快中子更容易使轴核裂变
B．核反应式中x=3
C．Kr的比结合能大于U的比结合能
D．“华龙一号”两台机组发电一年需消耗U核约为0.8kg
【答案】BC
【详解】A．速度很大的快中子不容易被俘获，则需要慢中子轰击铀核才容易发生裂变反应，故A错误；
B．根据反应前后质量数守恒可得
解得
故B正确；
C．根据比结合能和原子序数的关系图可知，的比结合能大于的比结合能。另外该核反应释放了能量，得到比更稳定，则的比结合能大于的比结合能。故C正确；
D．根据质能方程
可知，产生200亿千瓦·时对应的质量亏损为0.8kg，考虑到发电效率，原子核消耗的质量应当大于0.8kg。故D错误。故选BC。
10．如图所示，向一个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可忽略）。如果不计大气压的变化，该装置就是一支简易的气温计。关于该气温计的说法正确的是（ ）
A．气温计刻度是均匀的，左大右小
B．读数变大过程，罐中气体压强增大
C．读数变大过程，罐中气体对外做功，内能增大
D．读数变小过程，罐中气体放出的热量大于外界对其做的功
【答案】CD
【详解】A．由题意可知，罐内气体做等压变化，由盖−吕萨克定律可知，当罐内气体温度升高时，气体的体积增大，吸管内的油柱向右移动，则吸管上的温度刻度值左小右大，A错误；B．吸管内的油柱受内外气压的作用处于平衡状态，所以温度升高时，即读数变大过程，罐中气体做等压变化，压强不变，B错误；
C．读数变大过程，罐内气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律可知，则气体对外做功W小于气体向外界吸收的热量Q，C正确；D．读数变小过程，罐内气体温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，因此罐中气体放出的热量大于外界对其做的功，D正确。故选CD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．下列叙述正确的是（ ）
A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外还具有动量
B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能减小，电势能增加
C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率可能等于吸收光子的频率
D．结合能越大，原子核越稳定
【答案】C
【详解】A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子除了具有能量之外还具有动量，后者表明光子具有能量，故A错误；B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近轨道的过程中，放出光子，电子的动能增大，电势能减小。故B错误；C．处于基本的氢原子吸收一个光子跃近到激发态，再向低能级跃迁时辐射子的频率小于或等于入射光子的频率。故C正确；D．原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故D错误。故选C。
2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量减小
B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
C．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变
D．原子核越大，它的结合能越高，原子核越稳定
【答案】C
【详解】A．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电势能增大，电子的动能减小，原子的总能量增大，故A错误；B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，故B错误；C．原子核内的一个中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变，故C正确；D．比结合能越高，原子核越稳定；原子核越大，它的结合能越高，但比结合能不一定越高，故D错误。故选C。
3．下列说法正确的是（ ）
A．研制核武器的钚239（Pu） 由铀239（U）经过2次β衰变而产生
B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
C．20g的U经过两个半衰期后，质量变为15g
D．U在中子轰击下，生成Sr和Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少
【答案】A
【详解】A．经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239由铀239经过2次β衰变而产生，故A正确；B．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的核聚变反应，故B错误；C．根据半衰期公式
可得
即20g的U经过2个半衰期后其质量变为5g，故C错误；
D．核反应前后，原子核的核子总数守恒，故D错误。故选A。
4．若以M表示水的摩尔质量，表示液态水的摩尔体积，表示标准状态下水蒸气的摩尔体积，为液态水的密度，为标准状态下水蒸气的密度，为阿伏加德罗常数，、分别表示每个水分子的质量和体积，下面四个关系式正确的是（ ）
A．= B．=
C．= D．=
【答案】A
【详解】A．由摩尔质量的意义可知
对液态水，由密度的定义可得
解得
=
故A正确；BD． 由于水蒸气分子间有较大距离，所以
对水蒸气
故BD错误；C．由
可得
故C错误。故选A。
5．如图所示，粗细均匀两端开口的U形玻璃管，管内注入一定量的水银，但在其中封闭了一段空气柱，其长度为l。在空气柱上面的一段水银柱长为，空气柱下面的水银面与左管水银面相差为。若往管内加入适量水银（水银没有溢出），则（ ）
A．水银加入右管，l变短，变大
B．水银加入左管，l不变，变大
C．水银加入右管，l变短，不变
D．水银加入左管，l变短，变大
【答案】A
【详解】AC．以右侧管中封闭气体做为研究对象，根据同一液面处压强相等知，封闭气体压强为
左侧水银柱根据连通器的原理可得
联立可知
故无论在左管或右管加入水银，平衡后都有
水银加入右管， h2变大，加入水银后，封闭气体的压强变大，而温度不变，由可知体积变小，则l变短，故A正确，C错误；
BD．当水银加入左管，h1不变，则h2不变，空气柱压力不变，l不变，故BD错误。故选A。
6．液体表面张力产生的原因是（ ）
A．表面层的液体分子受到空气分子吸引
B．液体表面层中的分子间距离比内部小，分子间相互作用表现为引力
C．液体表面层中的分子间距离比内部大，分子间相互作用表现为引力
D．液体表面层中的分子间距离比内部大，分子间相互作用表现为斥力
【答案】C
【详解】与气体接触的液体表面分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离，分子引力大于分子斥力，分子力表现为分子引力，即存在表面张力。故选C。
7．如图所示，密封的矿泉水瓶中，由于底部放置在加热装置上，距瓶底部越近，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。轻轻挤压矿泉水瓶，使得小瓶缓慢向底部下沉，小瓶内气体不断吸热，则在小瓶逐渐下沉的过程中，小瓶内气体（ ）
A．内能减少
B．增加的内能大于吸收的热量
C．对外界做正功
D．温度升高，分子的速率都增大
【答案】B
【详解】A．距瓶底部越近，水的温度越高，因此小瓶下沉过程中，小瓶内气体温度升高，则其内能增大，故A错误；
BC．轻轻挤压矿泉水瓶，小瓶所受浮力减小，缓慢向底部下沉，可知小瓶内气体体积减小，所以外界对小瓶内气体做正功，由热力学第一定律，可知增加的内能大于吸收的热量，故B正确，C错误；
D．温度升高，小瓶内气体分子平均速率变大，运动速率大的分子所占比例增加，但不是分子速率都增大，故D错误。故选B。
8．全飞秒激光是国际上最先进的角膜屈光手术模式之一，目前仅德国蔡司的“VisuMax”全飞秒激光系统可以应用于“全飞秒”近视矫正手术中。经查阅资料得知，飞秒激光是一种波长1053nm 的激光，已知普朗克常数为 6.63´10-34 J ×s 则下列说法正确的是（ ）
A．飞秒激光的传播速度有可能超过3´108 m/s
B．飞秒激光光子的能量是不连续的
C．飞秒激光的频率为1.053´106 Hz
D．飞秒激光的光子能量约为1.2eV
【答案】BD
【详解】A．根据爱因斯坦的相对论观点，飞秒激光的速度不可能超过光在真空中的速度，故A错误；B．根据爱因斯坦光子说，可知飞秒激光的能量的变化是不连续的，故B正确；C．飞秒激光的频率为
故C错误；D．飞秒激光的光子能量约为
故D正确。故选BD。
9．目前，地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功率为，光电池系统的光电转换效率为。用表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为，地球半径为，真空光速为。太阳光传播到达地面的过程中大约有的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为。则在时间内，下列说法正确的有（ ）
A．路灯正常工作消耗的太阳能约为
B．因释放核能而带来的太阳质量变化约为
C．到达地球表面的太阳辐射总能量约为
D．路灯正常工作所需日照时间约为
【答案】BCD
【详解】A．路灯正常工作消耗的太阳能约为
故A错误；B．根据
因释放核能而带来的太阳质量变化约为
故B正确；
C．以太阳为球心，为半径的球面积为
到达地球单位面积功率为
到达地球表面的太阳辐射总能量约为
故C正确；D．路灯需要的总能量为
路灯正常工作所需日照时间约为
故D正确。故选BCD。
10．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理如图所示。座舱M与气闸舱N之间装有阀门K，座舱M中充满空气，气闸舱N内为真空。航天员从太空返回气闸舱N后，打开阀门K，M中的气体进入N中，最终达到平衡。此过程中气体与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体对外不做功，气体内能不变
B．气体体积膨胀，对外做功，内能减小
C．气体温度降低，体积增大，压强减小
D．N中气体不能自发地全部退回到M中
【答案】AD
【详解】AB．M中的气体自由扩散膨胀，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律
可知，气体内能不变，选项A正确、B错误；
C．因气体内能不变，故温度不变，根据玻意耳定律等于定值可知，扩散后气体的体积V增大，压强p减小，选项C错误；
D．根据热力学第二定律可知，一切宏观热现象均具有方向性，故N中气体不能自发地全部退回到M中，选项D正确。故选AD。
（第1小题-第7小题为单选题，第8小题-第10小题为多选题）
1．下列说法正确的是（ ）
A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成
B．第一类永动机违反热力学第二定律，因此不可能制成
C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
D．从单一热库吸收热量，使之完全变为功，是提高机械效率的常用手段
【答案】C
【详解】A．第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律，故A错误；B．第一类永动机不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律，故B错误；C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但同时会产生其他影响，故C正确；D．根据热力学第二定律可知，从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不产生其他影响，是不可能实现的，故D错误。故选C。
2．装有一定质量理想气体的薄铝筒开口向下浸在恒温水槽中，如图所示，现推动铝筒使其缓慢下降，铝筒内气体无泄漏，则铝筒在下降过程中，筒内气体不可能的是（ ）
A．压强增大 B．内能增大
C．外界对气体做正功 D．分子平均动能不变
【答案】B
【详解】A．缓慢推动铝筒铝筒在下降过程中筒内气体压强为
随着铝筒下降，筒内外液体高度差h增大，则气体压强增大，故A正确，不符合题意；BD．由于水温恒定，薄铝筒导热良好，温度不变，故气体内能不变，分子平均动能不变，故B错误，符合题意；D正确，不符合题意；C．筒内气体发生等温变化，根据玻意耳定律
可知，铝筒内气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，故，故C正确，不符合题意。故选B。
3．“天宫课堂”中，王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近，直到两个水球融合在一起，再把两板慢慢拉开，水在两块板间形成了一座“水桥”。如图甲所示，为我们展示了微重力环境下液体表面张力的特性。“水桥”表面与空气接触的薄层叫表面层，已知分子间作用力F和分子间距r的关系如图乙。下列说法正确的是（ ）
A．能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是B位置
B．“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏小
C．“水桥”表面层中水分子距离与其内部水分子相比偏小
D．王亚平放开双手两板吸引到一起，该过程分子力做正功
【答案】D
【详解】AC．在“水桥”内部，分子间的距离在r0左右，分子力约为零，而在“水桥”表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引，从而使“水桥”表面绷紧，所以能总体反映该表面层里的水分子之间相互作用的是C位置，故AC错误；B．分子间距离从大于r0减小到r0左右的过程中，分子力表现为引力，做正功，则分子势能减小，所以“水桥”表面层中两水分子间的分子势能与其内部水相比偏大，故B错误；D．王亚平放开双手，“水桥”在表面张力作用下收缩，而“水桥”与玻璃板接触面的水分子对玻璃板有吸引力作用，在两玻璃板靠近过程中分子力做正功，故D正确。故选D。
4．2021年中国的“人造太阳”技术创造了新的世界纪录，人造太阳中发生的主要是氢的同位素——氘和氚的核聚变反应。下列说法正确的是（ ）
A．该核反应过程吸收能量
B．该核反应生成物的质量大于反应物的质量
C．氘、氚的核聚变反应方程式为，其中X是中子
D．该核反应放出的能量来源于氘、氚原子中电子从高能级向低能级跃迁
【答案】C
【详解】A．该核反应过程释放能量，因此有质量亏损，该核反应生成物的质量小于反应物的质量，故AB错误；C．根据质量数守恒、电荷数守恒，氘、氚的核聚变反应方程式为
X质量数是
2+3-4=1
电荷数是
1+1-2=0
X是中子，故C正确；D．该核反应放出的能量来源于原子核聚变反应质量亏损，而不是核外电子的跃迁，故D错误。故选C。
5．氢原子能级如图甲所示。一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．阴极K材料的逸出功为12.75eV
B．a光的波长大于b光的波长
C．图中M点的数值为-6.34
D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大
【答案】C
【详解】A．一群处于能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出光的频率数为
发出的光子频率由低到高依次为、、、、、，则
，，
，，
但只检测到3条电流，根据光电效应方程，分析图乙可知，a的遏止电压最大，其次为b和c，所以发生光电效应的能量值为
， ，
由
，
解得阴极K材料的逸出功为
故A错误；
B．由，可知a光的波长小于b光的波长，故B错误；
C．由
所以
因此图中M点的数值为-6.34，故C正确；D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，正向电压增大，刚开始电流表示数会增大，但达到饱和电流以后电流表的示数不变，故D错误。故选C 。
6．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，时间单位“秒”是根据该辐射光子的频率定义的。可见光波长范围为400nm～700nm。则（ ）
A．秒是国际单位制中的导出单位
B．该跃迁辐射出的是γ射线
C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于9.2×109Hz
D．用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，能发生光电效应
【答案】C
【详解】A．秒是国际单位制中的基本单位不是导出单位，A错误；B．γ射线是波长短于0.01埃的电磁波，频率超过300EHz（3×1020Hz），从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，故跃迁辐射出的不是γ射线，B错误；C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于从能级2跃迁到能级1发出光子的频率即大于9.2×109Hz，C正确；D．已知可见光的紫光可以照射锌板使其发生光电效应，而红光不能发生光电效应。紫光的频率约为
红光的频率约为
频率为9.2×109Hz远小于可见光的频率，故用频率为9.2×109Hz的光照射锌板，不能发生光电效应，D错误。故选C。
7．某同学将一定质量的理想气体封闭在导热性能良好的注射器内，注射器通过非常细的导气管与压强传感器相连，将整套装置置于恒温水池中。开始时，活塞位置对应刻度数为“8”，测得压强为P0。活塞缓慢压缩气体的过程中，当发现导气管连接处有气泡产生时，立即进行气密性加固。继续缓慢压缩气体，当活塞位置对应刻度数为“2”时停止压缩，此时压强为。则该过程中（ ）
A．泄漏气体的质量为最初气体质量的
B．气泡在上升过程中会放出热量
C．在压缩气体的过程中，气体分子的平均动能变大
D．泄漏出的气体的内能与注射器内存留气体的内能相等
【答案】A
【详解】A．对被封闭气体，如没有泄露气体，等温变化时，由玻意耳定律
解得
x=6
则泄露气体的质量与最初气体质量之比为
4:6=2:3
A正确；B．气泡在上升过程，随着压强的减小，体积将增大，气体对外做功，由热力学第一定律，温度不变内能不变，则此过程会吸收热量，B错误；C．注射器导热性能良好，在压缩气体的过程中，气体温度不变，气体分子的平均动能不变，C错误；D．由A项分析知泄露出的气体的质量与注射器内存留气体的质量之比为2:1，同种气体，在同样的状态下，显然泄露出的气体内能大于残留气体的内能，D错误。故选A。
8．如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，下列说法正确的是（ ）
A．气体处于状态A时的内能等于处于状态B时的内能
B．气体由状态A变化到状态B的过程中，其内能先减小后增大
C．气体由状态A变化到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量为
D．气体的体积为时，其温度最高
【答案】ACD
【详解】A．由理想气体状态方程得
代入数据解得
因为一定质量的理想气体的内能由温度决定，所以理想气体处于状态A时的内能等于处于状态B时的内能，故A正确；BD．题给图象的方程为
根据理想气体状态方程有
联立两式得
所以该式为开口向下的二次函数，当
T有最大值，此时气体的内能最大，所以气体的内能先增大后减小，故B错误，D正确；
C．因为，由热力学第一定律可知，理想气体从状态A变化到状态B的过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界所做的功，而气体对外界做的功等于力P-V图象中图线与V轴所围图形的面积，可得
故C正确；故选ACD。
9．如图所示是某容器内一定量理想气体的状态变化过程的图象，下列说法正确的是（ ）
A．由状态A到状态的过程中，气体吸收热量，内能不变
B．由状态到状态的过程中，气体吸收热量，内能增加
C．由状态到状态A的过程中，气体放出热量，内能减小
D．气体处于状态A与状态相比，气体分子平均距离较小，分子平均动能较大
【答案】BC
【详解】A．由状态A到状态的过程中，气体体积增大，则气体对外做功，由
可知pV的乘积变大，温度升高，所以气体吸热，内能增大，故A错误；
B．由状态到状态的过程中，做等容变化，压强变大，所以温度升高，气体吸收热量，内能增加，故B正确；C．由状态到状态A的过程中，体积减小，外界对气体做功，且pV的乘积变小，温度降低，所以气体放出热量，内能减小，故C正确；D．气体处于状态A与状态相比，气体体积更小，分子平均距离较小，温度较低，分子平均动能较小，故D错误；故选BC。
10．氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。电子电荷量为，则下列说法正确的是（ ）
A．题述氢原子跃迁一共能发出4种不同频率的光子
B．阴极金属的逸出功为
C．题述光电子能使处于能级的氢原子电离
D．若图（c）中饱和光电流为，则内最少有个氢原子发生跃迁
【答案】CD
【详解】A．题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子，故A错误；B．根据波尔定理，跃迁时能够释放出最大光子能量为
逸出功为
故B错误；C．使n=3能级氢原子电离所需要的能量为1.51eV，题中光电子最大动能大于电离所需要的能量，故能够使n=3能级的氢原子电离，故C正确；D．饱和光电流为3.2μA，则1s内阴极发出的光电子数目为
故D正确。故选CD。
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