暑期综合提高练习（十）光学热学综合1——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案

这是一份暑期综合提高练习（十）光学热学综合1——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案，共5页。试卷主要包含了关于内能，下列说法正确的是，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是( )
A．温度不变是系统处于平衡态的标志
B．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的
C．热平衡研究的是单个物体，平衡态研究的是多个物体
D．处于热平衡的两个系统温度不一定相等
2．恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中( )
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
3．白炽灯正常发光时，其消耗的电能约有10%的部分用于产生可见光.如图所示，白炽灯发出的白光通过元件M照射到光屏P上.下列说法中正确的是（ ）
A．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是红色亮条纹
B．如果M是单缝屏，光屏上出现的衍射图样中央是白色亮条纹
C．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的颜色将发生变化
D．如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度将发生周期性的变化
4．用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在将手机屏幕旋转90度，会观察到（ ）
A．两镜片都变亮B．两镜片都变暗
C．两镜片没有任何变化D．左镜片变暗，右镜片变亮
5．关于内能，下列说法正确的是( )
A．物体的内能是物体动能和势能的总和
B．物体的内能是物体内所有分子平均动能和分子势能的总和
C．温度高的物体一定比温度低的物体内能大
D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同
6．导光管采光系统是一套采集自然光并经管道传输到室内的采光系统，如图为过装置中心轴线的截面.上面部分是收集阳光的半径为R的某种均匀透明材料制成的半球形采光球，O为球心，下面部分是内侧涂有反光涂层的导光管，MN为两部分的分界面，M、N为球面两点.若一束平行MN且与MN相距ℎ=32R的细光束从空气入射到采光球表面时，经折射绿光恰好照射到N点，光在真空中的传播速度为c.则（ ）
A．绿光在采光球中的传播速度为32c
B．红光一定能从N点上方射出
C．紫光的折射光线可能经过O点
D．要使光束在导光管中发生全反射，涂层折射率应小于管壁折射率
二、选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7．下列说法正确的是（ ）
A．照相机镜头表面的增透膜利用了薄膜干涉原理
B．光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
C．在光导纤维内传送图像利用了光的色散
D．雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的衍射现象
8．一束由a光和b光组成的复色光由空气射向玻璃三棱镜的折射情况如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．a光频率低于b光频率
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．a、b光分别照射同一双缝干涉装置，a光产生的相邻两条亮条纹中心间距较大
D．a、b光照射同一种金属均有光电子逸出，a光产生的光电子最大初动能较大
9．已知在某一温度下，海水的折射率随盐度的变大而变大。如图将一复色光束从海水射向平行空气砖做空气砖的玻璃壁很薄，可忽略厚度的一个表面，当入射角合适时，组成复色光的光束1和2均从平行表面射出，侧移量分别为和，且。下列说法正确的是（ ）
A．光束1的频率大于光束2的频率
B．在海水中，光束1的传播速度大于光束2的传播速度
C．若海水的盐度变大，则和均变大
D．若海水的盐度变大，则和均变小
10．一定质量的理想气体在密闭容器中依次经历了A→B恒压升温、B→C恒温压缩体积的状态变化，设气体压强为p，体积为V，温度为T。下列图像中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，最后变化到状态C，V－T图像如图所示。已知该气体在状态B时的压强为1．0×105 Pa。下列说法正确的是
A．状态A时的气体压强为2．0×105 Pa
B． A→B过程气体吸热
C． B→C过程气体压强增大
D． B→C过程气体对外做功200 J
12．镀有反射膜的三棱镜常用在激光器中进行波长的选择.如图，一束复色光以一定入射角i(i≠0)进入棱镜后，不同颜色的光以不同角度折射，只有折射后垂直入射到反射膜的光才能原路返回形成激光输出.若复色光含蓝、绿光，已知棱镜对蓝光的折射率大于绿光，则蓝光在棱镜中的折射角____（填“大于”“等于”或“小于”）绿光的折射角；若激光器输出的是蓝光，当要调为绿光输出时，需将棱镜以过入射点O且垂直纸面的轴_____（填“顺时针”或“逆时针”）转动一小角度.
13．(12分)如图所示，一定质量的理想气体由状态A经状态B、状态C回到状态A。其变化过程的p-V图像如图中的实线所示，已知一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比，气体在状态A时的内能为U0，求：
(1)气体在状态B时的内能；
(2)气体由状态B至状态C放出的热量；
(3)完成一个循环，气体放出的热量。
14．某款充气坐垫，充好气后容积约为，内部气体最大压强不能超过。现在使用活塞式气泵给该坐垫充气，活塞式气泵由一活塞和长为的圆桶组成，圆桶的容积为，气泵的前端有一个单向气体阀门，当气泵中气压达到时，单向阀门打开进行充气，忽略充气前充气坐垫内的气体。活塞与圆桶间封闭良好，不计活塞与圆桶间的摩擦，不计温度改变时充气坐垫的体积变化，早晨环境温度为12 ℃，中午环境温度为27 ℃，大气压始终保持不变。求：
（1）将活塞从圆桶底部向前缓慢推进多大距离，单向阀门才能打开？
（2）为使中午坐垫内部压强不超过最大压强，早晨给充气坐垫充气时最多能充气的次数。
15．如甲图所示拔火罐是中医的一种传统疗法，以罐为工具，利用燃火产生负压，使之吸附于体表、造成局部瘀血，以达到通经活络、消肿止痛等作用。小明亲身体验拔火罐的魅力后，想研究一下“火罐”的“吸力”，设计了如乙图的实验装置：将一个横截面积为S的圆柱状汽缸倒置固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与放在台面的重物m相连。实验时，他从汽缸底部的阀门K处，投入一团燃烧的轻质酒精棉球。待酒精棉球熄灭后，立即密闭阀门K。此时，活塞下的细线恰好被拉直，但拉力为零，活塞距汽缸底部的距离为L。由于汽缸传热良好，随后重物会被缓慢拉起，最后重物稳定在距台面处。已知环境温度T0不变，，p0为大气压强，汽缸内的气体可看作理想气体，不计活塞与汽缸内壁之间的摩擦。求：
(1)酒精棉球熄灭时的温度T与环境温度T0的比值；
(2)若从酒精棉球熄灭到最终稳定过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。
参考答案
1．【知识点】热平衡
【答案】B
【详解】平衡态是针对某一个系统而言的，描述系统状态的参量不止温度一个，还有体积、压强，当温度不变时，系统不一定处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义可知，两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统的温度是相等的，B正确，D错误；根据定义可知，平衡态是针对一个系统的概念，热平衡是针对多个系统而言，C错误。
2．【知识点】热力学第一定律及其应用
【答案】D
【详解】气泡上升过程中，外界压强降低，则气泡压强减小，气泡温度不变，根据p1V1＝p2V2，可知气泡的体积变大，则气泡对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，其中ΔU＝0，W0，气泡从外界吸热，故D正确。
3．【知识点】偏振现象和偏振光、光的干涉原理及应用
【答案】B
【解析】无论是单缝屏还是双缝屏，光屏上出现的图样中央都是白色条纹，单缝屏会出现衍射图样，双缝屏会出现干涉图样，故A错误，B正确；白炽灯发出的白光属于自然光，所以如果M是偏振片，沿水平轴线旋转M，光屏上光的亮度不会发生变化，颜色也不会发生变化，故C、D错误.
4．【知识点】偏振现象和偏振光
【答案】D
【解析】立体影院的特殊眼镜利用了光的偏振,其镜片为偏振片,左右两镜片的透振方向互相垂直,用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,则左镜片的透振方向与光的偏振方向夹角较小,右镜片的透振方向与光的偏振方向夹角较大,手机屏幕旋转90度后,左镜片透振方向与光的偏振方向夹角较大,变暗,右镜片透振方向与光的偏振方向夹角较小,变亮,D正确.
【知识拓展】
偏振片的特性是沿某一特定方向振动的光波能顺利通过.手机液晶屏幕发出的光是偏振光,这是因为当显示器通电后开启背光时,液晶屏发出的光（电磁波）是正向传播的横波和垂直于正向（上、下、左、右）的振动,人眼无法识别,看到的就是一幅白色的图画,因此手机液晶屏幕上会装有偏振片,即从手机液晶屏幕中发出的光是沿某一特定方向振动的偏振光.
5．【知识点】物体内能大小的决定因素
【答案】D
【详解】物体的动能和势能的总和叫作机械能，故A错误；内能是物体内部所有分子无规则运动的分子动能和分子势能的总和，故B错误；物体内能由物质的量、物体温度与物体体积决定，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故C错误；物体的内能与物质的量、温度、体积以及物态有关，内能不同的物体，它们的温度可能相等，即分子热运动的平均动能可能相同，故D正确。
6．【知识点】全反射与折射的综合应用
【答案】B
【解析】如图所示,根据几何关系得sinα=ℎR=32 ,则α=60∘ ,由几何知识得α=2θ ,则θ=30∘ ,透明材料对绿光的折射率n=sinαsinθ=3,绿光在采光球中的传播速度为v=cn=33c,故A错误；与绿光相比,该材料对红光的折射率小,折射角大,则红光一定能从N点上方射出,故B正确；紫光不可能直接折射经过O点,如果折射光线经过O点,折射角为0∘ ,不符合实际,故C错误；光由光密介质到光疏介质才可能发生全反射,则涂层折射率应大于管壁折射率,故D错误.
7．【知识点】光导纤维、薄膜干涉
【答案】AB
【详解】照相机镜头表面的增透膜利用了薄膜干涉原理，A正确；在光导纤维内传送图像利用了全反射原理，光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，B正确，C错误；雨后积水路面漂浮的彩色油膜属于光的干涉现象，D错误。
8．【知识点】光的折射定律及其应用、干涉条纹和光的波长之间的关系
【答案】AC
【题图剖析】
【详解】根据玻璃对a光的折射率小可知a光的频率低，A正确；由v=cn知，在玻璃中a光的传播速度大，B错误；a光的频率低，由公式c=λf可知，a光的波长长，由Δx=Ldλ 可知，a、b光分别照射同一双缝干涉装置，a光产生的相邻两条亮条纹中心间距较大，C正确；由Ek=ℎν−W0可知，a、b光照射同一种金属，a光产生的光电子的最大初动能较小，D错误。
【技巧必背】
入射角相同时，光的偏折程度大，则介质对该光的折射率大，该光的频率大，光在介质中的传播速度小，波长小，临界角小。
9．【知识点】光的折射定律及其应用
【答案】BC
【详解】由图可知，光束在平行于空气砖左侧面折射时，光束1的折射角小，而光束1和2的入射角相同，根据折射定律可知，光束1的折射率较小，频率小，A错误；光束1的折射率较小，由可知，光束1在海水中的传播速度较大，B正确；由题可知，在某一温度下，海水的折射率随盐度的变大而变大，若海水的盐度变大，则其折射率变大，则光束的偏折更明显，光束1和2的侧移量和均变大，C正确，D错误。
10．【知识点】气体的p-T（p-t）图像、气体的p-V图像问题、气体的V-T（V-t）图像问题
【答案】BD
【详解】根据理想气体状态方程pV=CT（C对分子数不变的理想气体为常量），可得T=1C⋅pV（点拨：图线问题本质是函数关系的问题，由物理规律推导出纵轴和横轴所表示物理量间的表达式、由表达式确定斜率和截距的物理意义是解决图像问题的关键），则T−pV图像的斜率恒为1C不变，T不变时pV的值不发生变化，A错误，B正确；B→C过程为恒温压缩体积，则V减小，C错误；由pV=CT可得V=C⋅Tp，则V−Tp图像在A→B恒压升温过程中斜率不变，且Tp值变大，在B→C恒温压缩体积的过程中斜率与之前相等且不变，同时V减小，D正确。
11．【知识点】气体的V-T（V-t）图像问题
【答案】D
【解析】从A到B，气体发生等温变化，由玻意耳定律得pAVA＝pBVB，解得pA＝5．0×104 Pa，A错误；由题图可知，从A到B，气体体积减小，外界对气体做功，温度不变，则气体内能不变，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W知，Q为负值，气体对外放热，B错误；由题图知，B到C过程的V－T图像的延长线过坐标原点，则该过程中气体压强不变，为等压变化，气体对外做功为W＝FΔL，F＝pBS，则W＝pBSΔL＝1．0×105×（4－2）×10－3 J＝200 J，C错误，D正确。
12．【知识点】全反射原理及其应用
【答案】小于； 逆时针
【解析】棱镜对蓝光的折射率大于绿光，根据折射定律n=sinisinr知，入射角相同，棱镜中蓝光折射角小于绿光折射角；若输出激光为蓝光，要变为绿光，即由蓝光的折射光线垂直入射到反射膜改为绿光的折射光线垂直入射到反射膜，根据折射定律n=sinisinr知，需要减小入射角i，由于入射光线不动，故应逆时针转动棱镜.
13．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】(1)9U0 (2)6U0+6p0V0 (3)2p0V0
【解析】(1)自状态A至状态B，图像的延长线过原点，可知状态B的压强为3p0，根据理想气体状态方程有p0V0T0=3p0×3V0TB(1分)
解得TB=9T0(1分)
根据一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比可知，气体在状态B时的内能为UB=9U0(1分)
(2)由状态B至状态C，气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律有3V0TB=V0TC(1分)
解得TC=3T0(1分)
气体在状态C时的内能为UC=3U0，
外界对气体做功为WBC=3p0×(3V0-V0)=6p0V0(关键：p-V图像与横轴围成的面积可表示外界对气体所做功的多少)(1分)
ΔU1=UC-UB，
根据热力学第一定律有ΔU1=WBC+Q1(1分)
解得Q1=-6U0-6p0V0(1分)
所以气体由状态B到状态C放出的热量为6U0+6p0V0(1分)
(3)完成一个循环，外界对气体做功W=12×(3p0-p0)×(3V0-V0)=2p0V0(1分)
根据热力学第一定律有ΔU=W+Q，其中ΔU=0，
解得Q=-2p0V0(1分)
即气体放出的热量为2p0V0(1分)
14．【知识点】变质量气体状态变化问题
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设圆筒底面积为S，将活塞从圆筒底部缓慢推进时，封闭气体做等温变化，有，
解得。
（2）设总共充气次，充气前气体的总体积，
气体温度，
气体压强，
中午时气垫内气体体积，
气体压强，
温度，
由理想气体状态方程有，
解得，
由于压强不能超过，所以。
15．【知识点】利用理想状态方程解决问题、热力学第一定律及其应用
【答案】(1)；(2)
【详解】（1）阀门K密闭时，气体压强为p0，重物稳定在距台面处时，由平衡条件得
可得
根据理想气体状态方程
解得
（2）外界对气体做功为
根据热力学第一定律
可得气体内能变化量