高三物理热学光学原子物理学典型例题复习

高三物理热学、光学、原子物理学典型例题复习
1 ．如图8—3所示，有一固定的圆筒形绝热容器，用绝热活塞密封一定质量的理想气
体，当活塞处位置a 时，筒内气体压强等于外界大气压，当活塞在外力作用下由位
置口移动到位置6的程，下列说法正确的是( )
A ．气体分子间的平均距离减小
B ．气体内能增加
C ．气体分子的平均动能减小
D ．气体压强增大
2．如图8—4所示，导热气缸开口向下．内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且 不漏气，
活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止。

现在把砂桶底 部钻一小洞，细砂慢慢流
出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则 ( )
A ．气体压强增大，内能一定增大
B ．外界对气体做功，气体温度可能降低
C ．气体体积减小，压强增大，内能一定减小
D ．外界对气体做功，气体内能一定增大
3．如图8-1中活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，
且不漏气，以E 甲、E 乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向
外拉的过程 （ ）
A ．E 甲不变，E 乙减小
B ．E 甲增大，E 乙不变
C ．E 甲增大，E 乙减小
D ．
E 甲不变，E 乙不变
4．用Mo 表示液体和固体的摩尔质量，m 表示分子质量，ρ表示物质密度，V 表示摩尔
体积，V o 表示分子体积，N A 表示阿伏加德罗常数，那么反映这些量之间关系的下列式子中错误的有 （ ） A. B. C. D.
5．根据热力学第二定律，下列判断错误的是 （ ）
A ．电流的电能不可能全部变为内能
B ． 火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C ．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D ．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
6、恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，则下列说法中正确的是：（ ）
A 、气泡对外界做功
B 、气泡的内能增加
C 、气泡与外界没有热传递
D 、气泡内气体分子的平均动能保持不变
7下列说法中正确的有
（A ）两块纯净的铅压紧后能结合在一起，这时分子间只存在引力
（B ）液体很难被压缩，说明压缩时液体分子间的斥力大于引力
（C ）用打气筒向篮球充气时需要用力，这说明气体分子间有斥力
（D ）液体易分开，但很难被压缩，说明液体分子间只存在斥力 8． 目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u 夸克和d 夸克的两类夸克组成．u 夸克带电量为 e ，d 夸克带电量为 e ，e 为基元电荷．下列论断可能正确的是 ( )
A ．质子由1个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成
B ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和2个d 夸克组成
C ．质子由1个u 夸克和2个d 夸克组成，中子由2个u 夸克和1个d 夸克组成
D ．质子由2个u 夸克和1个d 夸克组成，中子由1个u 夸克和1个d 夸克组成
1 ．C 2．B 3．C 4．A 5 A 6 A D 7. B 8。

B
〖例14〗：一束复色光经三棱镜折射后，分解为两束单色光a 和b ，若a 光可使锌板产生光电效应，下列说法中正确的是：
Ａ、b 光不要可能使锌板产生光电效应 Ｂ、b 光的频率比a 光的低些
Ｃ、b 光的波长比a 光的大些 Ｄ、在玻璃中传播的速度b 光比a 光小些
答案：D
〖例15〗单色光从真空射入玻璃时，它的（ ） A ．波长变长、波速变小 B ．波长变短、波速变大
C ．波长变长、波速变大
D ．波长变短、波速变小 答案：D
〖例16〗设λ1、λ2是两种单色可见光1，2在真空中的波长，若λ1＞λ2，则这两种单色光相比（ ）
Vo V N A =V Vo N A =ρMo N A =A A N Mo N
=1-
32
A ．单色光1的频率较小
B ．玻璃对单色光1的折射率较大
C ．在玻璃中单色光1的传播速度较大
D ．单色光1的光子的能量较大 答案：AC 〖例17〗（2000年高考全国卷）A 与B 是两束平行的单色光，它们从空气中射入水中的折射角分别为r A 、r B ，若r A ＞r B ，则（ ）
A ．在空气中A 的波长大于
B 的波长 B ．在水中A 的传播速度大于B 的传播速度
C ．A 的频率大于B 的频率
D ．在水中A 的波长小于B 的波长 答案：AB 〖例18〗（2003全国高考）如图所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O 点（半圆的圆心）产生反射光束1和2，已知玻璃折射率为3，入射角为450（相应的折射角为240）,现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过150，如图中虚线所示，则：
A ． 光束１转过150
B ． 光束1转过300
C ． 光束2转过的角度小于150
D. 光束2转过的角度大于150 答案：B 、C
〖例19〗一束白光从顶角为ϑ的一边以较大的入射角I
棱镜在入射角i Ａ、红光最先消失，紫光最后消失
Ｂ、紫光最先消失，红光最后消失
Ｃ、紫光最先消失，黄光最后消失 Ｄ、红光最先消失，黄光最后消失 答案：B 〖例28〗（1999年高考上海卷）一束复色可见光射到置于空气中的平板
玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a 、b 两束平行单色光，如图
甲所示，对于两束单色光来说（ ）
A ．玻璃对a 光的折射率较大
B ．a 光在玻璃中传播的速度较大
C ．b 光每个光子的能量较大
D ．b 光的波长较大 答案：AD 〖例1〗（1997年高考全国卷）在双缝干涉实验中，以白光为光源，在
屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）
A ．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失
B ．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在
C ．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D ．屏上无任何光亮
〖例8〗现代光学装置中的透镜，棱镜的表面常涂上一层薄膜（一般用氟化镁），当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1/4时，可以大大减少入射光的反射损失，从而增强透射光的强度，这种作用是应用了光的（ ）
A ．色散现象
B ．全反射现象
C ．干涉现象
D ．衍射现象 答案：C
〖例1〗（1995年高考全国卷）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。

用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示。

这时（ ）
A ．锌板带正电，指针带负电
B ．锌板带正电，指针带正电
C ．锌板带负电，指针带正电
D ．锌板带负电，指针带负电 答案：B
〖练2〗（2000年高考上海卷）下列关于光的说法中正确的是（ ）
A ．在真空中红光波长比紫光波长短
B ．红光光子能量比紫光光子能量小
C ．红光和紫光相遇时能产生干涉现象
D ．红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射 答案：BD 10．如图14 - 6所示是光电管使用的原理图，当频率为v o 的可见
光照射到阴极K 上时，电流表中有电流通过，则 ( )
A ．若将滑动触头P 移到A 端时，电流表中一定没有电流通过
B ．若将滑动触头P 逐渐由图所示位置向曰端移动时，电流表示数一定增大
C ．若用紫外线照射阴级K 时，电流表中一定有电流通过
D ．若用红外线照射阴级K 时，电流表中一定有电流通过
〖例3〗（2000年春季高考北京、安徽卷）某金属在单色光的照射下发射出光电子，这光
电子的最大初动能（ ）
A ．随照射光的强度增大而增大
B ．随照射光的频率增大而增大
C ．随照射光的波长增大而增大
D ．与照射光的照射时间无关 答案：BD
甲 乙
〖例4〗（1999年高考上海卷）某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（ ）
A ．延长光照时间
B ．增大光的强度
C ．换用波长较短的光照射
D ．换用频率较低的光照射 答案：C
〖例5〗（1998年高考全国卷）一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的
三束光，分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上，如图所示，已知金属板b 有光电子放
出，则可知 （）
A ．板a 一定不放出光电子
B ．板a 一定放出光电子
C ．板c 一定不放出光电子
D ．板c 一定放出光电子 答案：D
〖例6〗2004江苏：若原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空
位位时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X 射线。

内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位（被电离的电子称内转换电子），Po 214的原子核从某一激发态回到基态时，可能将能量MeV E 416.10=交给内层电子，（如K 、L 、M 层电子，K 、L 、M 标记原子中最靠近核的三个电子层）使其电离，实验测得从Po 214原子的K 、L 、M 层电离出的电子的动能分别为MeV E K 323.1=，E L =1.399MeV ，E M =1.412MeV ,则可能发射的特征X 射线的能量为：
A 、0.013MeV
B 、0.017MeV
C 、0.076MeV
D 、0.093MeV 答案：A 、C 〖例12〗（ 高考全国卷）在X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。

已知阳极与阴极之间的电势差U 、普朗克常数h 、电子电量e 和光速c ，则可知该X 射线管发出的X 光的（ ）
A ．最短波长为eUh c
B ．最长波长为h eU c
C ．最小频率为h eU
D ．最大频率为h
eU 答案：D 〖例16〗U 23892衰变为Pb 20682的过程中,下列说法中正确的是
A.经过8次α衰变、6次β衰变
B.中子数少了22个
C.质子数少了16个
D.有6个中子变为质子 答案：ABD
〖例17〗（1998年高考全国卷）天然放射性元素Th （钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb （铅），下列论断中正确的是（ ）
A ．铅核比钍核少24个中子
B ．铅核比钍核少8个质子
C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变
D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 答案：BD
〖例18〗（ 高考全国卷）在下列四个方程中，x 1、x 2、x 3和x 4各代表某种粒子。

① U ＋n →Sr ＋Xe ＋3 x 1 ② H ＋ x 2→He ＋n
③ U →Th ＋x 3 ④ Mg ＋He →Al ＋x 4
以下判断正确的是（ ）
A ．x 1是中子
B ．x 2是质子
C ．x 3是α粒子
D ．x 4是氘核 答案：AC
〖例23〗（2000年全国高考卷第11小题）裂变反应是目前核能利用中常用的反应。

以原子核２３５９２
U 为燃料的反应堆中，当U 俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为 （ ）
２３５９２
U + n → Xe + Sr + 3n 235.0439 1.0087 138.9178 93.9154
反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量（以原子质量单位u 为单位）。

已知1 u 的质量对应的能量为9.3×102 MeV ，此裂变反应释放出的能量是 MeV 。

答案：1.8×102 MeV
二、计算题
1．(10分)太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和 等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是 +
释放的核能，这些核能最后转化为辐射能，根据目前
关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的
核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，
假定目前太阳全部由电子和 核组成． (1)为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M ，已知地球半径R = 6.4×1011m ，
地球表面处的重力加速度g=10m ／s 2，1年约为2.3×107s ，试估算目前太阳的质量M ．
(2)已知质子质量m p = 1.6726×10—27kg ， 质量m A =6.6458 × 10-27kg ，电子质量m e =0.9×10—30kg ，光速c = 3×108m/8，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．
(3)又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W = 1.35×103W ／m 2，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．(估算结果只要求一位有效数字)
解析(1)设T 为地球绕日心运动的周期，则由万有引力定律和牛顿定律可知：
①
地球表面处的重力加速度： ② 由①②式联立解得：
以题给数值代入得：M=2×1030kg
(2)根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为 代人数值，解得：ΔE=4.2×10-12J
(3)根据题给假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核聚变反应的次数为： 因此，太阳总共辐射出的能量为：E=N ·△E
太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外放出的辐射能为：ε=4πr 2W 所以太阳继续保持在主序星的时问为： 由以上各式解得：
以题给数据代入，并以年为单位，可得：t=l ×1010年=1百亿年
2 .(10分)已知光子有动量，其动量的计算公式为 ，式中h 是普朗克常量，λ是光的波，长．既然光子有
动量，那么光照射到物体表面被吸收或被反射时就会对物体有压力，叫做 “光压”·有人设想在遥远的宇宙探测中利用光压力作动力推动航天器加速，这样可以大 大减少航天器发射的自身的体积和重量的影响，在某个设计方案中，计划给探测器安上 面积极大，反射率极高的薄膜，并设法让它始终正对太阳．
(1)已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳光的功率为P0 = 1.35kW ，探测
器本身的质量为M =100kg ，薄膜面积为S=4×104m 2，那么探测器由地球发射到太空时，由于太阳光的光
压而得到的加速度将为多大?
(2)若探测器仅靠光压加速，那么每一天内增加的速度将是多大?
解：2 ．(1)由E =hv 和 可得 E/P=C
设每秒照射到薄膜上光子个数为n 则，nE =P o S
由动量定理，当入射光全部被反射时，有F =n ·2P
由牛顿第二定律F=Ma ，得a =3.6 × 10-3m/s 2
(2)△υ=a △t =311m ／s
H
11He 42
g R r T m r mM G 22
22)2(π=22''R m G g m R m G g m ==g R r T m M 222)2(π=2
)24(c m m m E A e p -+=∆%104⨯=m p M N εE t =W r mp c mA m mp M t e 22
44)24(1.0π⨯-+=λh P =。