高考物理一轮复习【分层练习】 阶段性检测（10）热学与光学

高考物理一轮复习策略

首先，要学会听课：

1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;

2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。

3、听要结合写和思考。

4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。

其次，要学会记忆：

1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。

2、合理用脑。

3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：

一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。

1.摸透主干知识       2.能力驾驭高考      3.科技领跑生活

阶段性检测（十）

热学与光学

时间：90分钟   满分：100分

一、单项选择题：共8小题，每小题4分，共32分。

1．将一个分子P固定在O点，另一个分子Q从图中的A点由静止释放，两分子之间的作用力与间距关系的图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．分子Q由A运动到C的过程中，先加速再减速

B．分子Q在C点时分子势能最大

C．分子Q在C点时加速度最大

D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，加速度先增大后减小再增大

【答案】D

【解析】AB．分子Q由A运动到C的过程中，一直受引力作用，速度一直增加，分子动能增加，分子势能减小，在C点的分子势能最小，选项AB错误；C．分子Q在C点时受到的分子力为零，故分子Q在C点时加速度大小为零，选项C错误；D．分子Q由A点释放后运动到C点左侧的过程中，分子间的引力先增大后减小，然后到C点左侧时分子力为斥力逐渐变大，故加速度先增大后减小再增大，选项D正确。故选D。

2．某容器中一定质量的理想气体，从状态A开始经状态B到达状态C，其p-V图像如图所示，A、B、C三个状态对应的温度分别是TA、TB、TC，用NA、NB、NC分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则（　　）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】AB．根据，以及A、B、C三个状态的P、V关系可知

AB错误；CD．A、C两状态温度不变，体积增大，压强减小，则碰撞的频率减小，则；从A到B温度增大，体积增大，压强减小，则碰撞的频率减小，则；从B到C依据

则有

可得

则有

C正确，D错误。故选C。

3．肥皂泡在阳光下呈现彩色，则（　　）

A．肥皂泡表面水分子间表现为斥力

B．肥皂泡内气体压强小于外部气体压强

C．肥皂泡呈现彩色是由于光的衍射形成的

D．肥皂膜厚度改变会导致彩色条纹移动

【答案】D

【解析】A．肥皂泡表面水分子间距离r略大于r0，分子间作用力表现为引力，故A错误；B．肥皂泡稳定时体积不变，泡内气体压强等于外部气体压强，故B错误；CD．通常而言，不同位置的肥皂膜，厚度不同，因此在膜上的不同位置，来自前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹，在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹。由于不同颜色的光波长不同，导致从肥皂膜的前后两面反射的光在不同位置相互加强，所以从肥皂膜上看到的亮条纹的位置也会不同，薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相互交错，看上去呈彩色，所以这是薄膜干涉中的色散现象，肥皂膜厚度改变会导致彩色条纹移动，故C错误，D正确。故选D。

4．绝热容器内封闭一定质量的理想气体，气体分子的速率分布如图所示，横坐标表示速率v，纵坐标表示某一速率区间的分子数占总分子数的百分比N，经过一段时间分子的速率分布图由状态①变为②，则由图可知（　　）

A．气体的温度不变 B．气体的压强减小

C．气体的内能不变 D．外界对气体做功

【答案】D

【解析】A．由图像可知，由状态①变为②，分子速率变大的分子数占总分子数的百分比在增加，说明气体温度升高，选项A错误；C．对于一定质量的理想气体，不计分子势能，则温度升高，气体的内能一定增大，选项C错误；

D．由于气体在绝热容器内，与外界没有热交换，气体的内能增大，根据热力学第一定律可知外界对气体做功，选项D正确；B．外界对气体做功，气体体积减小，而气体温度升高，根据理想气体状态方程

可知气体压强增大，选项B错误。故选D。

5．对于以下教材中配图说明，说法正确的是（　　）       

A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量厚一些

B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，布朗运动越明显

C．丙图为模拟气体压强产生机理实验图。说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的

D．丁图为热机工作时的能流分配图。说明热机的效率可能达到100%

【答案】C

【解析】A．甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需将痱子粉撒的尽量薄一些，油酸滴到痱子粉上能尽可能的散开，故A错误；B．乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大，液体分子沿各方向撞击它的数量越多，微粒各方向受力比较均衡，布朗运动不明显，故B错误；C．气体分子永不停息地做无规则的热运动，频繁地碰撞容器的器壁，会对器壁产生压强，丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明气体压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞产生的，故C正确；D．丁图为热机工作时的能流分配图。从高温向低温传递热量时会伴随着对外做功，说明热机的效率不可能达到100%，故D错误。故选C。

6．如图所示，一束复色光射入均匀透明半圆柱体，色散成a、b两束光，a光与b光比较，下列说法正确的是（　　）

A．a光频率更高

B．a光在介质中传播的速度更慢

C．若光由该介质射向真空发生全反射时，a光的临界角较小

D．a光更容易发生明显衍射现象

【答案】D

【解析】B．a、b两束光在介质中的折射角分别为、，在介质中传播的速度分别为、，

由图可知，根据折射率的定义可知

可知

a光在介质中传播的速度更快，B错误；A．同种介质中折射率越高的光，其频率也越高，因此，b光频率更高，A错误；C．根据全反射临界角和折射率的关系可知，折射率越小，发生全反射的临界角越大，即光由该介质射向真空发生全反射时，a光的临界角较大，C错误；D．根据可知，频率越高波长越短，a光的频率低，波长长，更容易发生明显衍射现象，D正确。故选D。

7．大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时产生的a、b两种单色光照射某光电管的阴极时，测得遏止电压之比为2:1，根据该信息下列说法正确的是（       ）

A．在同种介质中，b光的传播速度是a光的倍

B．若b光是跃迁到n=3能级产生的，则a光可能是跃迁到n=4能级产生的

C．用同样的装置做双缝干涉实验，b光束的条纹间距是a光束的两倍

D．当两种光从水中射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角

【答案】D

【解析】A．遏止电压是光电流为零时的最小反向电压，根据动能定理可知

因测得遏止电压之比为2:1，则a、b两种单色光的频率

在同种介质中，频率越大，拆射率越大，光速越小，因a光的频率大，所以b光的传播速度大于a光的传播速度，A错误；B．a光的频率大，则a光的光子能量大于b光的光子能量，若b光是跃迁到n=3能级产生的，则a光跃迁到比n=3能级低才能产生，B错误；C．根据

a、b两种单色光的频率有，则b光的波长比a光波长的2倍小，由

可知b光束的条纹间距比a光束的条纹间距的2倍小，C错误；D．a光的频率大，在同一种介质中，其折射率大，根据

可知a光的临界角小，D正确。故选D。

8．氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n＝3能级上，下列说法正确的是（　　）

A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低

C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收1.51eV的能量

D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量

【答案】D

【解析】A．大量氢原子处于n＝3能级上，这些原子向低能级跃迁时最多可辐射出

即可辐射出3种频率的光子，A错误；       

B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级，则辐射光子的能量有

从n＝3能级跃迁到n＝2能级，则辐射光子的能量有

由计算可知，B错误；C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收的能量

C错误；D．由能级图可知，处于n＝3能级的氢原子的能量为−1.51eV，因此使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，D正确。故选D。

二、多项选择题：共3小题，每小题4分，共12分。全部选对得4分，部分选对得2分，有选错得得0分。

9．关于波的性质，下列说法正确的是（        ）

A．波是振动的传播，所以波的传播都需要介质

B．只要两列波的频率相同，就能形成稳定干涉

C．哈勃望远镜观测到遥远恒星发光的红移现象（频率变小），证明了宇宙在膨胀

D．两列机械波叠加时，振动减弱点可能一直处于平衡位置

E．光的衍射现象证明了光是一种波，而偏振现象则说明它是横波

【答案】CDE

【解析】A．机械波是介质之间相互作用，将振动的形式传播下去，所以机械波的传播需要介质，而电磁波是电磁场相互激发产生进行传播的，不需要介质，故A错误；B．形成稳定干涉的条件是，两列波的频率相同且相位差保持恒定不变，故B错误；C．根据多普勒效应，哈勃望远镜观测到遥远恒星发光的红移现象（频率变小），说明遥远恒星正在远离我们，证明了宇宙在膨胀，故C正确；D．如果两列机械波的振幅相同，叠加时，振动减弱点一直处于平衡位置，故D正确；E．光的衍射现象证明了光是一种波，而偏振现象则说明它是横波，故E正确。故选CDE。

10．分子力实际是分子间存在的引力和斥力共同作用体现的结果，如图所示，横轴r表示两分子间的距离，纵轴F表示两分子间引力、斥力的大小，图中ab、cd两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点。下列说法正确的是（       ）

A．当r=r0时，分子势能最大

B．若两分子间的距离增大，则分子间的斥力比引力减小得更快

C．若r=r0，则分子间没有引力和斥力

D．分子间距离从r0开始增大时，分子势能一定增大

【答案】BD

【解析】A．由图可知，r=r0是平衡位置，分子势能最小，故Ａ错误；B．当两分子间的距离增大时，分子间的斥力比引力减小得快，故B正确；C．当r=r0时，分子间引力和分子间斥力大小相等，其合力为零，故C错误；D．当分子间距离从r0开始增大时，分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。故选BD。

11．如图所示，一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、cd、da四个过程回到原状态，其图像刚好是一个圆，气体在a、b、c、d四个状态的体积分别为、、，温度分别为、、，压强分别为、、、，其中，。下列说法正确的是（　　）

A．在这四个状态中，c状态时气体的内能最多

B．

C．

D．从状态a到状态b，气体从外界吸热

E．从状态c到状态d，气体对外界做功

【答案】ACD

【解析】A．由图像可知，在这四个状态中，c状态时气体的温度最高，则c

状态时气体的内能最多，A正确；B．由于，则有

可得

B错误；C．根据理想气体状态方程可得

其中

，

，

联立可得

C正确；D．从状态a到状态b，气体的温度升高，则气体的内能增加；气体的体积变大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，D正确；E．从状态c到状态d，气体的体积变小，外界对气体做正功，E错误。故选ACD。

三、实验题：共2小题，共18分。

12.（9分）气垫鞋指的是鞋底上部和鞋底下部之间设置有可形成气垫的储气腔，储气腔与设置在鞋上的进气孔道和出气孔道组成通气装置。设人走路时，当脚抬起离地，储气腔内吸入空气；当脚踩下地面，储气腔气体被排出。由此可判断，脚离地过程中，储气腔内气体对外界________（选填“做正功”、“做负功”或“不做功”），原来储气腔内的气体分子平均动能________（选填“增大”、“减小”、“不变”）。

【答案】做负功     不变

【解析】[1][2]脚离地过程中，抬脚的时候，储气腔迅速恢复原状，原来腔内气体自由扩散为储气腔体积，这个过程可认为没有做功；但气体体积变大了，所以气体压强变小了，则气体压强小于外界压强，外界把空气压进腔内，最后气体压强等于外界压强，此过程原来腔内气体体积变小，外界对气体做正功，则储气腔内气体对外界做负功；该过程，储气腔内气体与外界温度保持不变，储气腔内的气体分子平均动能不变。

13.（9分）如图所示，某透明介质的横截面是由半径为R的四分之一圆和长为1.5R的矩形构成，P是AB弧上的一点，且AP弧的长度是PB弧长度的2倍。现让一束单色光平行于AD边从P点射入介质中，已知介质材料对入射光的折射率为，真空中的光速为c，则光束射入介质后________（填“能”或“不能”）从AD边射出，光束在介质材料中的传播时间为________。

【答案】不能    

【解析】[1]由几何关系知光线射入时的入射角i＝60°,由折射定律得

由几何关系知光线射到AD边的入射角θ＝60°，因为

sin60°＝＞sinC＝＝

所以光线在AD边发生全反射，不能从AD边射出。

[2]由几何关系知为等腰三角形，PO＝EO＝R，ED＝1.5R－R＝0.5R,光线在玻璃中传播的距离

s＝2Rcos30°＋＝

光在玻璃中的传播速度v＝,光束在介质材料中的传播时间t＝,解得

t＝

四、计算题：共2小题：38分。

14.（18分）一个玻璃圆柱体的横截面如图所示，其半径为，圆心为。柱面内侧处的单色点光源发出的一束光与直径的夹角为，从点射出，出射光线与平行。已知该玻璃的折射率，光在真空中的传播速度为。

（1）求夹角的值；

（2）当，求从发出的光线经多次全反射回到点的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】（1）如图所示

有图中几何关系可知

根据折射定律可得

解得

（2）设光线在璃圆柱体发生全反射临界角为，则有

当时，从发出的光线经多次全反射回到点的光路图如图所示

从发出的光线经多次全反射回到点的时间为

又

联立解得

15（20分）如图，两个导热良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ的高度均为、底面积相同，其顶部分别有阀门、，下端用有阀门的细管（容积可忽略）连通，Ⅱ中有密封良好且可自由滑动的活塞（质量、体积均可忽略），初始时，三个阀门均打开，活塞在Ⅱ的底部。现关闭、，通过给汽缸充气，使Ⅰ中气体的压强达到大气压的1.5倍时关闭。已知环境温度为。

（1）保持关闭，同时打开、，求活塞稳定时的位置；

（2）在（1）状态下，再缓慢使环境温度升高到，求此时缸内气体的压强。

【答案】（1）活塞稳定时离底部距离为；（2）

【解析】（1）保持关闭，同时打开、，设活塞稳定时离底部距离为，且还没到达顶部，气体发生等温变化，根据玻意耳定律可得

解得

可知假设成立，则活塞稳定时离底部距离为。

（2）在（1）状态下，缓慢使环境温度升高，设活塞到达刚好到达顶部时，环境温度为，根据理想气体状态方程可得

解得

可知缓慢使环境温度升高到，活塞已经到达顶部，根据理想气体状态方程可得

解得此时缸内气体的压强为