暑期综合提高练习（十）光学热学综合5——2026-2027年高中物理新高三年级暑期强化训练含答案

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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．可通过“气相外延法”，在高温下将气态杂质五价磷元素通入反应室，使杂质气体在硅片表面沉积并形成掺杂层制成N型半导体，下列说法正确的是（ ）
A．硅片表面形成掺杂层后物理性质为各向同性
B．此时磷的分子平均动能比硅的大
C．磷元素掺入硅片后将停止无规则运动
D．高温环境是为了加快磷元素掺入硅片的速度
2．(理想气体·应用)自主学习活动中,同学们对密闭容器中的氢气性质进行讨论,下列说法中正确的是( )
A．体积增大时,氢气分子的密集程度保持不变
B．压强增大是因为氢气分子之间斥力增大
C．因为氢气分子很小,所以氢气在任何情况下均可看成理想气体
D．温度变化时,氢气分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化
3．关于液体和固体的一些现象，下列说法正确的是（ ）
图（1）图（2）图（3）图（4）
A．图（1）中水黾停在水面上是因为浮力作用
B．图（2）中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不浸润玻璃
C．图（3）中固体薄片上涂蜡，用烧热的针接触薄片背面上一点，蜡熔化的范围如图（3）空白所示，说明固体薄片是多晶体
D．图（4）中食盐晶体的原子是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，因此每个原子都是静止不动的
4．小明将海边拾到的漂流瓶竖直放入热水中（如图所示），以便打开瓶塞.瓶塞的质量为m，横截面积为S，瓶内密闭气体的压强等于此时外界大气压强p0、温度为摄氏温度t1；当瓶子被置于热水中一段时间后，气体的温度为摄氏温度t2，瓶塞恰好能移动.0℃时的热力学温度为T0，重力加速度为g，不考虑瓶子的容积变化.瓶塞所受最大静摩擦力大小为（ ）
A．t2−t1T0+t2p0S+mgB．t2−t1T0+t2p0S−mg
C．t2−t1T0+t1p0S+mgD．t2−t1T0+t1p0S−mg
5．氦气是惰性气体，有众多应用，如气球、深海潜水、低温技术、火箭燃料增压、安全气囊等.工人师傅在压强为1.0×105Pa、温度为15℃生产氦气球的车间里，用一个压强为2.0×107Pa、体积为10L的氦气罐给气球充气，每个气球需要充入氦气10L，充气后压强等于1.0×105Pa，假设充气前后气球和氦气罐温度都与车间温度相同，氦气可视为理想气体，不计充气过程中的漏气和气球内原有的气体，以下说法正确的是（ ）
A．用一个氦气罐可以充出398个符合要求的气球
B．用一个氦气罐可以充出199个符合要求的气球
C．用氦气罐给气球充气过程中，氦气内能增加
D．用氦气罐给气球充气过程中，氦气向外界释放热量
6．一氧气瓶内氧气压强为12个标准大气压、温度为27℃，快速（时间很短）放出了适量氧气后，此时瓶内氧气压强为8个标准大气压、温度为17℃，氧气可视为理想气体，则下列说法正确的是（ ）
A．氧气瓶放出了适量氧气后，瓶内氧气的密度不变
B．此过程中放出的氧气质量是原有气体质量的
C．氧气瓶内的氧气单位时间内撞击瓶壁的次数变少了
D．由于温度降低氧气瓶内每个气体分子的速度都变小了
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．对于下列四幅图描述说明正确的是( )

图(a) 水中炭粒每隔30 s运动位置连线 图(b) 石墨的微观结构

图(c) 毛细现象 图(d) 氧气分子的速率分布情况
A．由图(a)可知，水分子在短时间内的运动是规则的
B．由图(b)可知，石墨中碳原子排列具有空间上的周期性
C．由图(c)可知，管的内径越大，毛细现象越明显
D．由图(d)可知，温度越高，分子的热运动越剧烈
8．两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近.若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（ ）
A．在r>r0阶段，F做正功，分子动能增加，势能减小
B．在rr0阶段，分子力先变大后变小
9．钛金属阳极氧化工艺是一种在金属及其合金表面通过电解使其表面形成氧化膜的技术。通过控制电压可以改变薄膜的厚度，自然光照射在工件表面时，光线在薄膜前后表面发生反射，工件就显示出不同的颜色。关于该现象，下列说法正确的是（ ）
A．这是光的干涉现象
B．这是光的衍射现象
C．薄膜各处厚度不均匀的话，工件看上去是白色的
D．薄膜各处厚度不均匀的话，工件看上去是彩色的
10．如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历过程①②到达状态c,其p−V图像如图所示,虚曲线ac为等温线。则（ ）
A． 在状态b,气体体积为4.0×10−3m3
B． 过程①中,气体对外做功,内能减小
C． 过程②中,气体对外放热
D． 经历过程①②到达状态c,气体吸收的热量为120J
三、非选择题：本大题共5题，共56分。
11．（6分）某同学用如图甲所示的装置验证查理定律，操作步骤简述如下：
甲
①将一装有细导管的橡皮塞塞住试管口封闭一定质量的气体，细导管的另一端接压强传感器；
②将压强传感器与计算机相连，将一温度传感器也与计算机相连；
③将适量热水（约80℃）倒入大号烧杯中，并将试管浸入热水中至管口与水面相平，再将温度传感器浸没入水中；
④在计算机上打开相应软件，等待水温缓慢下降，计算机将两传感器的示数拟合成一条曲线，如图乙所示为部分图线.
乙
（1）在实验误差允许的范围内，所得的图像是一条直线，说明一定质量的气体，在体积不变时 （填正确答案标号）.
A．压强p与摄氏温度t成正比B．压强p与摄氏温度t成一次函数
（2）若实验过程中有少量气体缓慢逸出，则所得图像为 （填正确答案标号）.
A．B．
（3）另外一位同学用一个较小的试管也按相同的步骤做了该实验，现用计算机将两位同学实验采集的数据描绘在同一个p−t坐标系上，则得到的图像可能是
（填正确答案标号）.
A．B．C．
12．如图所示，水银柱将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的容器内，粗管横截面积是细管的3倍，水银柱的上表面正好与粗管上端口齐平。大气压强为，封闭气体的压强为，水银柱的上下长度为L，封闭气体的上下长度为4L，温度为。
(1)缓慢的给封闭气体加热，当水银柱刚好全部进入细管中，此时气体的温度为，求的大小；
(2)设细管的横截面积为S，当气体的温度再缓慢由变成的过程中，求气体对外界做的功为多少。
13．如图所示，一导热性能良好的圆柱形汽缸开口向上竖直固定，将一质量为m、密封良好且厚度不计的活塞从汽缸顶部水平缓慢释放，活塞静止时下降了L。然后将一质量为m的物块轻放在活塞上，活塞静止时又下降了0.5L。缸内气体可视为理想气体，外界大气压和环境温度保持不变，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。
(1)求汽缸内的深度h；
(2)现用外力将物块和活塞缓慢下压L后，再由静止释放，求释放瞬时活塞与物块之间的作用力大小。
14．如图所示，用透明介质材料制成长方体棱镜，棱镜上下表面是边长为的正方形，棱镜的高为，、分别为棱镜上下表面的中心；在棱镜上表面有一个以为球心、半径为的半球形凹坑，棱镜的4个侧面及底面均涂有吸光材料。在处放置一单色点光源，光源发出的光只能从上表面射出，射到其他面上的光线均被吸收。已知棱镜上表面有光射出的位置离球心的最大距离为，球冠表面积公式为，其中为球冠所在球面的半径，为球冠的高，求
(1)该介质材料的折射率；
(2)在半球面上有折射光线射出的区域（球冠）表面积。
15．如图所示，某同学用内部容积为的胶头滴管吸取某溶液做实验。该同学开始把空的胶头滴管竖直插入溶液中（胶头滴管内没有空气溢出），不挤压胶帽的情况下，胶头滴管下方玻璃管内液面比外液面高度低；现在挤压胶帽吸取溶液后（胶帽恢复原状），玻璃管内内液面比外液面高度高，此时胶头滴管刻度显示吸取液体体积为。已知大气压强为，溶液密度为ρ，重力加速度大小为g，胶头滴管内空气看做理想气体，忽略温度变化。求：
(1)胶头滴管竖直插入溶液后（不挤压胶帽），进入玻璃管溶液的体积；
(2)挤压胶帽吸取溶液时，溢出的空气质量与原胶头滴管内空气总质量的比值。
参考答案
1．【知识点】晶体的微观结构和特点
【答案】D
【详解】硅片表面掺入少量杂质磷，形成掺杂层后内部分子仍有规则排列，属于单晶体（点拨：单晶体具有各向异性），A错误；温度相同时磷和硅的分子平均动能相等（点拨：温度高低是分子平均动能大小的标志），B错误；热运动是永不停止的无规则运动，C错误；温度越高，热运动越剧烈，扩散的速度越快，D正确。
【情境应用】 本题以通过“气相外延法”形成掺杂层、制成N型半导体为情境，考查学生对晶体与非晶体以及分子动理论相关知识的理解，体现了我国科技上的进步与发展，增强学生关注科技的意识。
2．【知识点】分子运动速率分布图像、气体压强的微观解释
【答案】D
【解析】密闭容器中的氢气，分子总数恒定，当体积增加时，氢气分子的密集程度减小，A错误；压强增加可能是因为氢气分子平均动能增大或密集程度增大，与氢气分子之间斥力无关，B错误；理想气体是物理学中为了简化问题而引入的一个理想模型，实际生活中不存在，通常情况下，只要实际气体的压强不太大、温度不太低，都可以当成理想气体来处理，C错误；根据速率分布图像可知，温度变化时，气体分子各速率区间的分子数占总分子数的百分比会变化，D正确.
3．【知识点】晶体和非晶体的区分、浸润、不浸润及毛细现象、液体的表面张力
【答案】B
【解析】本题考查固体和液体的性质.题图（1）中水黾停在水面上是因为表面张力的作用，故A错误；题图（2）中水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银与玻璃的接触面具有收缩趋势，水银不浸润玻璃，故B正确；题图（3）中固体薄片上涂蜡，用烧热的针接触薄片背面上一点，蜡熔化的范围如题图（3）空白所示，说明固体薄片是单晶体，故C错误；题图（4）中食盐晶体的原子是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，每个原子都在平衡位置附近振动，故D错误.
4．【知识点】气体的等容变化与查理定律
【答案】D
【解析】本题考查活塞封闭气体压强的计算和气体实验定律.气体的温度为摄氏温度t2时，瓶塞恰好能移动，设此时瓶内气体的压强为p1，则mg+p0S+f=p1S，瓶内温度变化时，瓶内气体的体积不变，根据查理定律有p0T0+t1=p1T0+t2，解得f=t2−t1T0+t1p0S−mg，故D正确，A、B、C错误.
5．【知识点】变质量气体状态变化问题、热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】B
【解析】本题考查罐气问题.氦气罐体积V=10L，压强p=2.0×107Pa，每个气球充满气的体积V0=10L，压强p0=1.0×105Pa，由玻意耳定律可得pV=p0(nV0+V)，解得n=199，所以每个罐子可以充气球199个，故A错误，B正确；对充入气球内的氦气，从氦气罐内到气球内的过程，体积增大，对外做功，不计温度变化，将氦气视为理想气体，则内能不变，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，其中ΔU=0，W为负值，则Q为正值，气体吸热，故C、D错误.
6．【知识点】理想气体与理想气体状态方程
【答案】C
【详解】氧气瓶中的氧气在使用过程中，质量减小，因为是气体能够充满整个空间，所以体积不变，可知其密度减小，A错误；根据理想气体状态方程，可得，解得，则此过程中放出的氧气质量是原有氧气质量的，B错误；氧气瓶内的氧气压强减小，温度降低，分子平均速率减小，质量减小，体积不变，分子数密度减小，单位时间内撞击氧气瓶的次数变少了，C正确；温度降低氧气瓶内氧气分子的平均速率减小，但不是每个气体分子的速度都变小，D错误。
7．【知识点】布朗运动
【答案】BD
【解析】炭粒的运动为布朗运动，反映了水分子永不停息地做无规则运动，A错误；石墨的微观结构显示了碳原子排列具有空间上的周期性，B正确；管的内径越小，毛细现象越明显，C错误；温度越高，分子热运动越剧烈，D正确。
8．【知识点】分子势能随分子间距离变化的图像问题
【答案】AD
【解析】本题考查分子力与距离的关系.在r>r0阶段，分子之间为引力作用，互相靠近时引力做正功，分子动能增加，分子势能减小，故A正确；在rr0阶段，分子力先变大后变小，故D正确.
9．【知识点】薄膜干涉
【答案】AD
【详解】AB．薄膜前后表面反射的光线进行叠加后有的波长的光增强，有的波长的光减弱，这是干涉现象，选项A正确、B错误；
CD．薄膜各处厚度不同，不同的光得到增强，工件显示出不同的颜色，选项C错误、D正确。
选AD。
10．【知识点】气体的p-V图像问题
【答案】ACD
【详解】虚曲线ac为等温线，根据玻意耳定律有paVa=pcVc，可得Vc=2Va=4.0×10−3m3，根据图像可知Vb=Vc=4.0×10−3m3，A正确；过程①的压强不变，气体体积增大，气体对外做功，根据盖-吕萨克定律可知气体温度升高，所以气体的内能增大，B错误；过程②的气体体积不变，气体对外不做功，外界对气体不做功，根据查理定律可知气体温度降低，所以气体的内能减小，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体对外放热，C正确；理想气体的p−V图像与横轴围成的面积表示气体与外界所做的功，经历过程①②到达状态c，气体对外做功为W=0.6×105×2×10−3J=120J，气体温度不变，则气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体吸收的热量为120J，D正确。
11．【知识点】气体的等容变化与查理定律
【答案】（1）B
（2）B
（3）C
【解析】（1）根据查理定律有p=CT，其中C为与气体的质量成正比的常量，且温度为热力学温度，则有T=t+273K，则有p=Ct+273K⋅C，压强与摄氏温度t成一次函数，故选B.
（2）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有p=Ct+273K⋅C，其中C与气体的质量成正比，当有气体逸出时，C减小，则图像上的点与(−273，0)点连线的斜率减小，因为本实验中气体的温度是逐渐降低的，故图像从右向左斜率减小，故选B.
（3）结合上述可知，根据查理定律，一定质量的气体在体积不变时有p=Ct+273K⋅C，其中C与气体的质量成正比，则一定质量的气体在体积不变时，其p−t图像与t轴的交点坐标均为−273℃，只有第三个选择项符合要求，故选C.
12．【知识点】利用理想状态方程解决问题、气体的等压变化与盖—吕萨克定律
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）水银柱全部在粗管中，上下长度为L，根据题意水银柱对应的压强为，当水银柱刚好全部进入细管中，水银柱的上下长度为3L，水银柱对应的压强为，由理想气体状态方程可得
解得
（2）气体的温度再缓慢由变成的过程中，设气体体积的增加量为，气体做等压变化，则有
根据功的定义可得气体对外界做的功
联立解得
13．【知识点】气体等温变化与玻意耳定律
【答案】(1)；(2)
【详解】（1）设活塞面积为S，外界大气压强为，活塞第1次静止时，，活塞第2次静止时，，联立解得，。
（2）用外力将物块和活塞下压L并静止时，解得，释放瞬时，活塞与物块的加速度，此时，活塞对物块的作用力大小，联立解得。
14．【知识点】全反射与折射的综合应用
【答案】(1)；(2)
【详解】（1）光源发出的光在棱镜中传播的光路图如图所示
在最远点刚好发生全反射，有：
由全反射定律得：
解得：
（2）从点发出的光在球面上点恰好发生全反射，则，
由正弦定律得：
解得：
由几何关系得：
所以从半球面上有折射光线射出的区域面积为：
【方法总结】解答全反射类问题的技巧：
(1)根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图．
(2)作图时找出具有代表性的光线，如符合边界条件的临界光线等．
(3)利用平面几何知识分析线、角关系，找出入射角、折射角或临界角．注意入射角、折射角均以法线为标准．
(4)以刚好发生全反射的光线为比较对象，来判断光线是否发生全反射，从而画出其他光线的光路图．
15．【知识点】变质量气体状态变化问题
【答案】(1)；(2)
【详解】（1）以胶头滴管内空气为研究对象，没有插入溶液作为初状态：压强为，体积为，插入溶液后（不挤压胶帽）作为末状态；由玻璃管内外液面高度差知，气体压强为；由玻意耳定律知，解得，则进入玻璃管溶液的体积
（2）以胶头滴管内空气为研究对象，没有插入溶液作为初状态：压强为，体积为
挤压胶帽吸取溶液后（胶帽恢复原状）作为末状态；由玻璃管内外液面高度差知，气体压强为；胶头滴管内剩余空气体积为，设在与末状态同温同压情况下，溢出空气体积为，由玻意耳定律知，解得，则溢出的空气质量与原胶头滴管内空气总质量的比值为