高考名师预测物理试题知识点10热学光学原子物理

高考物理预测专题10：热学、光学、原子物理
高考预测
高考中对热、光、原部分的考查形式一般为三个选择题。

分值均为6分。

热学部分利用阿伏加德罗常数求分子的直径、分子的质量、估算分子个数以及布朗运动、分子间相互作用力随分子间距离变化的关系、内能及其变化是高考常考知识点，多以难度中等或中等偏下的选择题形式出现。

几何光学研究的是光线传播的规律，主要包括原理有光的直线传播规律、光的反射定律、光的折射定律、光路的可逆原理；物理光学主要包括光的干涉、光的衍射、光电效应现象等知识点规律。

一、选择题（共12小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。

全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分） 1. 下面的叙述中正确的是 （ ） A ．物体的温度升高，物体中分子热运动加剧，所有分子的热运动动能都一定增大 B ．对气体加热，气体的内能一定增大
C ．物质内部分子间吸引力随着分子间距离增大而减小，排斥力随着分子间距离增大而增大
D ．布朗运动是液体分子对换悬浮颗粒碰撞作用不平衡而造成的 答案：D
2.质量相等的氢气和氧气，温度相等，不考虑分子间的势能，则（ ） A 、氧气的内能较大 B 、氢气的内能较大
C 、两者的分子平均速率和两者的内能一样大
D 、氢气分子的平均动能较大 答案：B
3. 如图13－5
有一束细光束，垂直射到AO 面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB 面平行返回，角AOB 为135º，圆半径为r 。

则入射点P 距圆心O 的距离为
A ．rsin15º
B ．rsin7.5º
C ．12
r
D ．14
r
答案：B
4. 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（ ） Ａ．原子的中心有个核，叫原子核
Ｂ．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
Ｃ．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 Ｄ．带负电的电子在核外绕着核旋转 答案：ACD 5. 一束由红、蓝两单色光组成的光线从一平板玻璃砖的上表面以入射角θ射入，穿过玻璃砖自下表射出。

已知该玻璃对红光的折射率为1.5，设红光与蓝光穿过玻璃砖所用的时间分别为t 1和t 2，则在θ从0°逐渐增大至90°的过程中( )
A.t 1始终大于t 2
B.t 1始终小于t 2
图1
C.t 1先大于后小于t 2
D.t 1先小于后大于t 2
答案：B
6. 下列说法中不正确的是 ( )
A ．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B ．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到-274℃
C ．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它 违反热力学第二定律
D ．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不 引起其他变化 答案：ABD
7. 对于一定量的理想气体，下列说法正确的是（ ） A ．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 B ．若气体的内能不变，其状态也一定不变
C ．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D ．气体温度每升高1 K 所吸收的热量与气体经历的过程有关
E ．当气体温度升高时，气体的内能一定增大 答案：ADE
8. 如图2所示，气缸内盛有一定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。

现将活塞杆与外界连接并缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。

知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 ( )
A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律
B.气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律
D.A 、B 、C 三种说法都不对
答案：C
9. 以下说法正确的是（ ）
A.温度相等的两块铁，其内能一定相等
B.温度不等的两物体，其内能一定不等
C.两物体的内能相等，其分子平均动能一定相等
D.两块相同物质组成的固态物体，质量相等，温度相同，内能一样大 答案：D
10. 光子的能量为νh ，动量为
c
h ν
，如果一个静止的放射元素的原子核在发生γ辐射时只发生一个光子，则辐射后的原子核（ ） A ．仍然静止
B ．沿着与光子运动方向相反的方向运动
C ．沿着与光子运动方向相同的方向运动
D ．可能向相反的方向运动 答案：C
二、填空题（本题2小题，共28分，把答案填在题中的横线上）
11. （1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。

下面关于激光的叙述正确的是
（A ）激光是纵波
（B ）频率相同的激光在不同介质中的波长相同 （C ）两束频率不同的激光能产生干涉现象
（D ）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×710-m,屏上P 点距双缝1s 和2s 的路程差为7.95×710-m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。

现改用波长为6.30×710-m 的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将
（选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。

（3）如图乙所示，一束激光从O 点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A 点射出。

已知入射角为i ,A 与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.
答案：
12. 如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。

这是光的 (填“干涉”、“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的 (填“波动说"、“微粒说"或“光子说")。

答案：衍射，波动说
13. 在利用双缝干涉测定光波波长的实验中，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是 ；若调至屏上出现了干涉图样后，用测量头去测量，转动手轮，移动分划板，第一次分划板中心刻度线对齐A 条纹中心时，如图5所示，游标卡尺的示数如图7所示；第二次分划板中心刻度线对齐 B 条纹中心时如图6所示，游标卡尺的示数如图8所示．已知双缝的间距为0．5mm ，从双缝到屏的距离为1m ，则图7中游标卡尺的示数是 mm 。

图8中游标卡尺的示数为 mm ，实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是 ，所测光波的波长为 m(保留两位有效数字)．
三、计算题（共4小题，共72分。

解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。

只写最后答案的不得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

） 14. （18分）
U 235
92
受中子轰击时会发生裂变，产生Ba 13956和Kr 94
36，同时放出能量，已知每
个铀核裂变时释放的能量为MeV 200，则（1）写出核反应方程；（2）现在要建设发电功率
为kW 5
105⨯的核电站，用铀235做为核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗铀235多少千克？（阿伏加德罗常数为1
23100.6-⨯mol ） 14.解析：（1）核反应方程为：
MeV n Kr Ba n U 20031
094361395610235
92
+++→+①
（2）电站一天发出的电能Pt E =1 ②
设每天消耗
U 235
92
为mkg ，核裂变释放的能量为：
235/106.110200100.6101962332-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=m E ③
由能量转化得：21E E η= ④ 由②③④式得：kg m 06.1=
15. （18分）已知地球半径R=6.4×106
m ，地球表面的重力加速度g=9.8m/s 2
，大气压P 0=1.0
×105Pa ，空气平均摩尔质量为M=2.9×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1
，在下列问题的计算中还可以查用其他数据。

（1）试估算地球周围大气层的空气分子数？
（2）假如把地球大气全部变为液体而分布在地球表面，地球的半径将增大多少？ 15. 解析：（1） 因为大气压是由大气重力产生的，故大气的总质量
21804 5.210G R m P kg g g
π===⨯
故地球周围大气层的空气分子数为441.010A m
N N M
=
=⨯个。

（2）虽然各种液体的密度不同，但数量级均为103
kg/m 3
,现以水的密度来代替液化空气的密度，则液化空气的体积1535.210m
V m ρ
=
=⨯， 设大气为液体分布在地球表面时地球半径
增加y ，则有3344
()33
V R y R ππ=+-，考虑到y 远小于R ，忽略y 的二次项和三次项，即得2
104V
y m R π=
=。

16. （20分）大原子反应堆中，用石墨（碳）做减速剂使快中子变为慢中子，已知碳核的质量是中子质量的12倍，假设中子与碳核的碰撞是弹性的（即碰撞中不计能量损失），而且碰撞前碳核是静止的，试求：（1）设碰撞前中子的动能为0E ，问经过一次碰撞后，中子的动能损失多少？（2）至少经过多少次碰撞，中子的动能才能少于06
10
E -（114.113lg =，
041.111lg =）？
16.解析：（1）设中子的质量为m ，速度为0v ，碳核的质量为0M ，二者碰撞后的速度分别
13.
为：1v 、v ，则Mv mv mv +=10 ①
221202
1
2121Mv mv mv += ② 由①②可得：0113
11
v v -=
碰撞一次，中子的动能损失为：022********
48
])1311(1[212121E mv mv mv E =-=-=∆
（2）中子与碳核第一次碰撞后剩余的动能为：
0220211)13
11
(])1311(2121E v m mv E =-==
同理经过第二次碰撞后，中子剩余的动能为：02221222)13
11
()1311(2121E v m mv E ⨯=== ……
第n 次碰撞后中子剩余的动能为：060221210)13
11
()1311(2121E E v m mv E n n n n --==== 有060210)1311(
E E n -=，即6210)13
11
(-=n 两边取对数可得：6)13lg 11(lg 2-=-n 得：421.41≈=n 次。