热学、振动和波动、光学及原子物理【测】【解析版】-2023年高考物理二轮复习（新教材新高考）

热学、振动和波动、光学及原子物理【测】

（时间：90分钟满分：120分）

一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30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.（2022•山东威海市下学期模拟考试）下列说法正确的是（）

A.扩散运动是由微粒和水分子发生化学反应引起的

B.水流速度越大，水分子的热运动越剧烈

C.某时刻某一气体分子向左运动，则下一时刻它一定向右运动

DO□和100口氧气分子的速率都呈现“中间多、两头少”的分布规律

【答案】D

【解析】扩散运动是物理现象，没有发生化学反应，选项A错误；水流速度是宏观物理量，水分子的运动速

率是微观物理量，它们没有必然的联系，所以分子热运动剧烈程度和流水速度无关，选项B错误；分子运动是

杂乱无章的，无法判断分子下一刻的运动方向，选项C错误；0匚和100口氧气分子的速率都呈现“中间多、两

头少”的分布规律，选项D正确。

2.（2022•北京市海淀区6月二模）下列说法中不氐璇的是（）

A.水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙

B.将香水瓶盖打开后能闻到香水的气味，这是扩散现象

C.在绕地球运行的“天宫二号”中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结

果

D.用气筒给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这说明空气分子间存在斥力

【答案】D

【解析】水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和，说明分子间有空隙，故A正确；将香水瓶盖打

开后能闻到香水的气味，这是扩散现象，说明分子永不停息的无规则运动，故B正确；在绕地球运行的“天宫

二号，，中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故C正确；用气筒

给自行车车胎打气时要用力才能压缩空气，这是因为压强增大的原因，故D错误。

3.（2022•山东潍坊市第二次高考模拟）蛟龙号深潜器在执行某次实验任务时，外部携带一装有氧气的汽缸，汽缸

导热良好，活塞与缸壁间无摩擦且与海水相通。已知海水温度随深度增加而降低，则深潜器下潜过程中，下列

说法正确的是（）

A.每个氧气分子的动能均减小

B.氧气放出的热量等于其内能的减少量

C.氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加

D.氧气分子每次对缸壁的平均撞击力增大

【答案】C

【解析】海水温度随深度增加而降低，汽缸导热良好，氧气分子平均动能降低，但不是每个氧气分子的动能

均减小，故A错误；根据热力学第一定律AU=%+Q,内能的减少量等于氧气放出的热量和外界对氧气做功之

和，故B错误；根据液体压强公式P=Pg〃，可知随下潜深度增加，海水压强增大，由于活塞与缸壁间无摩擦且

与海水相通，氧气压强增加，即氧气分子单位时间撞击缸壁单位面积的次数增加，故C正确；温度降低，氧气

分子平均动能降低，氧气分子每次对缸壁的平均撞击力减小，故D错误。

4.（2022•苏、锡、常、镇四市二模）用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、紫光分别做单缝衍射实验，得

C.蓝、紫、红、黄D.蓝、黄、红、紫

【答案】B

【解析】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，因此第一个和第三个是双缝

干涉现象，根据双缝干涉条纹间距∆x=今可知，波长越长，∆x越大，因此第一个是红光，第三个是蓝光。单

缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越长，中间亮条纹越粗，因此第二个和第四个

是单缝衍射图样，而第二个是紫光，第四个是黄光。综上所述，从左到右依次是红、紫、蓝、黄，故A、C、D

错误，B正确。

5.（2022•北京市密云区4月一模）如图所示，一束平行光经过玻璃三棱镜折射后分解为人6两种单色光。则下列

说法正确的是（）

A.在真空中传播时，α光的速度大

B.从玻璃射向空气时，6光发生全反射的临界角小

C.经过同一双缝干涉实验装置时，观察到a光的相邻亮条纹间距大

D.若b光能使某金属发生光电效应，则α光也一定能发生光电效应

【答案】D

【解析】各种色光在真空中传播时，速度都是一样的，并不是“光的速度大，故选项A错误；由图可知,

光的偏程度大，故它的折射率较大，再由SinC=:可得，4光的临界角较小，选项B错误；因为〃光的折射率

较大，其波长较小，故由双缝干涉的条纹间距ZU=》公式可知，α光相邻亮纹间距一定也小，选项C错误；若

b光能使某金属发生光电效应，则α光也一定能发生光电效应，选项D正确。

6.已知氢原子基态的能量为昂=-13.6eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子

中，频率最大的光子能量为-0.9375后（激发态能量及=今，其中〃=2,3……）,则下列说法正确的是（）

A.这些氢原子中最高能级为5能级

B.这些氢原子中最高能级为6能级

C.这些光子可具有6种不同的频率

D.这些光子可具有4种不同的频率

【答案】C

【解析】氢原子基态的能量为-13.6eV,大量氢原子处于某一激发态，由这些氢原子可能发出的所有光子中，

频率最大的光子能量为-0.9375臼，则有AE=-0.9735El=ELEI,解得E,=0.0625E∣=-0.85eV=得，即

处在〃=4能级；根据C4=6,可知这些光子可具有6种不同的频率，故C正确，A、B、D错误。

7.（2022•山东泰安市4月多校联考）如图所示为研究光电效应的装置，金属板K所用材料为铝，已知铝的逸出功

为4.2eV,以F分析正确的是（）

_[⅛M]_1

A.只要照射时间长一些，入射光光子能量小于4.2eV时，也能发生光电效应

B.若入射光光子能量大于逸出功，即使光的强度很弱，也能发生光电效应

C.发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率成正比

D.研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相同

【答案】B

【解析】能否发生光电效应不取决于光的强度，而取决于光的频率，若入射光光子能量大于逸出功则能发生

光电效应，若小于逸出功则不能发生光电效应。发生光电效应后，光强的大小影响光电流的大小，选项A错误，

B正确；由光电效应方程知，遏止电压与入射光的频率为一次函数关系，不是成正比，选项C错误；研究饱和

光电流时A板为收集电子的板，光电管中的电场方向为A-K板，研究遏止电压时电场阻碍电子运动，光电管

中的电场方向为K-A板，即研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反，选项D错误。

8.（2022•山东省等级考试物理模拟卷）某一列沿X轴传播的简谐横波，在f=;（时刻的波形图如图所示，P、0为介

质中的两质点，质点尸正在向动能增大的方向运动。下列说法正确的是（）

A.波沿X轴正方向传播

B.∕=（时刻，。比尸的速度大

C1=?时刻，。到达平衡位置

Dl=苧1寸刻，尸沿y轴正方向运动

【答案】D

【解析】越靠近平衡位置质点运动速度越大，质点尸正在向动能增大的方向运动，则尸向下运动，波沿X轴

负方向传播，故A错误；寸刻，。到达波谷位置，速度为零。尸在平衡位置和波峰位置之间，速度不为零，

所以。比P的速度小，故B错误；/=争寸刻，。到达波峰位置，故C错误；f=芋时刻，P在y轴负向位置沿

y轴正方向运动，故D正确。

9∙（2022∙天津市和平区第二次质量调查）2022年3月15日中国散列中子源（CSNS）利用中子成像技术帮助中国科

技大学进行了考古方面的研究。散射中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。下列关于

中子研究的说法正确的是（）

A.α粒子轰击VN,生成YO并产生了中子

B.锣U经过4次a衰变，2次β衰变后，新核与原来的原子核相比中子数少了10个

C.γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗

D.核电站可通过“慢化齐厂控制中子数目来控制核反应的速度

【答案】B

【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒知，lHe+⅛lN→√O+∣H,故A错误；每次a衰变，质量数少4,电荷

数少2,中子数少2；每次β衰变一个中子转化成一个质子和一个电子，中子数少1,所以4次α衰变，2次β

衰变，新核与原来的原子核相比，中子数少4χ2+2χl=10,故B正确；γ射线实质是光子流，故C错误；镉棒

可以吸收中子，核反应堆中，通过改变镉棒插入的深度，可以控制核反应的速度，故D错误。

10.（2022•山东青岛市一模）在某种介质中，一列沿X轴传播的简谐横波在Z=O时刻的波形图如图（a）所示，此时质

点Z在波峰位置，质点。刚要开始振动，质点C的振动图像如图（b）所示；t=0时刻在O点有一台机械波信号

接收器（图中未画出），正以2m/s的速度沿X轴正向匀速运动。下列说法正确的是（）

A.质点Z）的起振方向沿y轴负方向

B∕=0.05S时质点8回到平衡位置

C.信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5Hz

D.若改变振源的振动频率，则形成的机械波在该介质中的传播速度也将发生改变

【答案】C

【解析】因f=0时刻质点C从平衡位置向下振动，可知波沿X轴正向传播，则质点O的起振方向沿y轴正方

）4

向，选项A错误；由题图知7=4m,T-OAs,则波速为V=Yl=万^m∕s=IOrn∕s,当质点8回到平衡位置时，

波向右至少传播1.5m,则所需时间为，=品s=0.15s,选项B错误；机械波的频率为2.5Hz,接收器远离波

源运动，根据多普勒效应可知，信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5Hz,选项C正确；机械波的传播速

度只与介质有关，则若改变振源的振动频率，则形成的机械波在该介质中的传播速度不变，选项D错误。

二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全

部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

11.（2022•四川成都市第二次诊断）如图所示，一定质量的理想气体从状态4开始，经历过程、□、口到达状态

对此气体，下列说法正确的是（）

A.过程口中，气体体积不断增大

B.过程U中，气体从外界吸收热量

C.过程口为绝热过程

D.状态α的体积大于状态d的体积

【答案】AD

【解析】过程口中，气体温度不变，压强减小，则气体体积不断增大，选项A正确；过程口中，气体体积不

变，温度降低，内能减小，则气体向外界放出热量，此过程不是绝热过程，选项B、C错误；根衅=C可知

在a、d两个状态与=平，Va=^Vd,状态。的体积大于状态d的体积，选项D正确。

12.[2022∙天津市东丽区等级考试模拟（三）]两束单色光。和6沿如图所示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O,已知

。光在底边界面处发生了全反射，两束光沿相同方向射出，则下列说法中正确的是（）

KX

A.在真空中，。光的速度比b光的大

B.如果用“光照射某金属能发生光电效应，则用b光照射该金属也能发生光电效应

C.将。光和b光以相同角度斜射到同一块平行玻璃板，透过平行表面后，。光侧移量大

D.分别用α光和b光在相同条件下做双缝干涉实验，α光的条纹间距比b光的小

【答案】CD

【解析】在真空中光的传播速度都相同即为光速，故A错误；令现在两束光出射方向为Oc,根据光路的可

逆性，若两束单色光。和6沿着CO方向入射，则。光将发生全反射，而6光发生折射，则知α光的临界角小

于6光的临界角，由临界角公式SinC=:得知，玻璃对α光的折射率较大，则“光的频率较大，如果用。照射

某金属能发生光电效应，则用6照射该金属不一定能发生，故B错误；将。光、6光以相同角度斜射到同一块

平行玻璃板，玻璃对〃光的折射率较大，则α光进入玻璃板时，«的折射角大，透过平行表面后，α光侧移量大，

故C正确；"光的频率较大，波长较短，而干涉条纹的间距与波长成正比，故“光的条纹间距比人光的小，故

D正确。

13.（2022•海南省新高考一模）在医学上，常用钻60产生的γ射线对患有恶性肿瘤的病人进行治疗。钻60的衰变

方程为日CoT煞Ni+X,下列说法正确的是（）

A.钻60发生的是B衰变，X是电子

B.γ射线比β射线的穿透能力强

C.X粒子是钻60原子核的组成部分

D.该衰变过程释放的核能全部转化为γ射线的能量

【答案】AB

【解析】由核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0,电荷数为一1,则钻60发生的是β哀变，X

是电子，选项A正确；Y射线比P射线的穿透能力强，选项B正确；X粒子是电子，不是钻60原子核的组成

部分，选项C错误；该衰变过程释放的核能一部分转化为新核和电子的动能，一部分转化为Y射线的能量，选

项D错误。

14.分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如图甲、乙两条曲线所示（取无穷远处分子势能EP=0）。

下列说法正确的是（）

A.乙图线为分子势能与分子间距离的关系图线

B.当r=ro时，分子势能为零

C.随着分子间距离的增大，分子力先减小后一直增大

D.分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小，但斥力减小得更快

【答案】AD

【解析】在r=m时，分子势能最小，但不为霎，此时分子力为零，故A项正确，B项错误；分子间距离从「

Oo开始增大，分子间作用力先减小后反向增大，最后又一直减小，C项错误；分子间的引力和斥力都随分子

间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快，D项正确。

15.（2022•浙江杭州二中上学期选考模拟）一列机械波沿直线时向右传播，ab=2m,a、Z）两点的振动情况如图

所示，下列说法中正确的是（）

2B.波长可能是,m

A.波速可能是gm/s

2Q

C.波速可能大于§m/sD.波长可能大于§m

【答案】AB

【解析】由振动图像可知质点振动周期7=4s,在/=0时刻，0点位于波谷，b点经过平衡位置向上，结合

波形得

3

ab=(n+-^)λ

Q

得m

波速为y=亍=ʒ;~Iɔm∕s(∕z=O,1,2,...)

14〃十3

Qɔ

当〃=O时，波长最长，最长波长为］m；波速最大，最大波速为^m/s,A、B正确，C、D错误。

三、计算题(本题共6小题，共70分)

16.(2022•河南省顶尖名校4月联考)一列沿X轴负方向传播的简谐横波，在Z=O时刻的波形图如图所示，此时坐

标为(1,0)的质点刚好开始振动，P质点的坐标为(3,0)。在A=O.6s时刻，P质点首次位于波峰位置，。点的

(1)这列波的传播速度;

(2汝=1.5s时质点。的位移。

【答案】(1)0.05m/s⑵一2碑cm

【解析】(1)由图示波形图可知，这列波的波长工=4Cm=O.04m,由于波沿X轴负方向传播，根据波形平移法

知f=0时刻尸点向下振动，经过j3个周期首次到达波峰位置，由此可知3;T=O.6s,则得T=OSs,所以波速为

λ0.04…，

y=~^∙=0$m/?s=0.05m/s0

77

⑵因为及=1.5s=T+gr,故/2=1.5s时质点。的位移为y=4sin^t=-2y∣2cm。

17.(2022•江西九江市第二次模拟)振源处于X轴原点处，分别向X轴正向和负向形成两列简谐横波，在X轴上有

两点P和。，它们的振动图像分别是图甲和乙，它们间的距离为d=10m。

(1)如果它们都在X轴的正半轴，求这列波的最大速度；

(2)如果尸点在X轴的负半轴，坐标为(0,-E),。点在X轴的正半轴，求这列波的可能速度(E为已知量)。

……10(5-£)

【答案】(1)50m/s(2)——(〃=0,1,2,3,...)

【解析】(1)从图像可知振源的周期为Γ=0.4s

P和。的相位始终相反，则rf=∣+nλ

解得2=^~[[(〃=0,1,2,3,…)

2〃十1

由波速v=y

解得J=/'1ι5=0,1,2,3,...)

2/7+1

当〃=0时，波速最大，为y=50m∕s

(2)原点两侧的波形是镜像对称图形，P点和它的对称点P振动相同，在产和。之间

f

PQ=d-2E=^+nλ(n=0f1,2,3,...)

，口2Cd-2E)

得2=2〃+1(〃=61,2,3,…)

由公式v=y

.d-2E10(5-E)

解λz得m'=0.2(2"+l)=2”+15=°'I，2,3,…)。

18.一定质量的理想气体经历了如图所示的状态变化，问:

(1)已知从N到B的过程中，气体的内能减少了300J,则从4到8气体吸收或放出的热量是多少；

(2)试判断气体在状态8、C的温度是否相同。如果知道气体在状态C时的温度Tc=300K,则气体在状态4时

的温度为多少。

【答案】(1)放出热量120OJ(2)1200K

【解析】⑴从/到8,气体的体积减小，外界对气体做功，有岸=pA∕=15xlθ4χ(8-2)xiθ3J=%。j

根据热力学第一定律∖U=Wλ-Q

ρ=∆t∕-Mz=-I200J,

即气体放出热量1200Jo

(2)由题图可知p8%=pUc,

故TB-TC

根据理想气体状态方程有瞥

代入题图中数据可得A=I200Ko

19.(2022•四川绵阳市第三次诊断)某种透明材料制成的半球壳，外径是内径的两倍，过球心O的截面如图所示，

/是外球面上的点，4。是半球壳的对称轴。一单色光在图示截面内从力点射入，当入射角，・=45。时折射光恰与

内球面相切于8点。

(1)求透明材料对该光的折射率；

(2)要使从力点入射光的折射光能从内球面射出半球壳，求光在/点入射角应满足的条件。

【答案】(1)√2(2)f<30o

【解析】(1)当入射角i=45。时，设折射角为「，透明材料对该光的折射率为〃，/80为直角三角形，

RJ

则sinr=2^=2

〃=碧,解得〃=啦。

(2)光在N点入射角为「时，设折射角为了,折射光射到内球面上的。点刚好发生全反射，则折射光完全不能从

内球面射出半球壳，折射光在内球面的入射角等于临界角为C,如图所示，在NOO中，由正弦定理有

R_________2R

Sin/=Sin(180°-C)

.c1Sini'.,√2

sɪnC=-,“=而7，解得Sin/=i-

sin∕,=2,解得『=30°

要使从A点射入光的折射光能从内球面射出半球壳，则光在A点入射角r应满足r<30o,

20..如图所示，长为乙、横截面积为S、质量为机的筒状小瓶，底朝上漂浮在某液体中。平衡时，瓶内空气柱长

为0.2IL瓶内、外液面高度差为0.10L；再在瓶底放上一质量为机的物块，平衡时，瓶底恰好和液面相平。已

知重力加速度为g,系统温度不变，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：

(1)液体密度"；

(2)大气压强po。

・依・〃

【答e案】⑴云10/772(2)1-9广?"

【解析】(1)初态，瓶内气体压强为PI=Po+0.1"g

瓶处于平衡状态时，有p∖S=pι∖S+mg

联立解得液体密度0=罂。

(2)初态，瓶内气体压强0=po+管

由题意知瓶内气柱长度为心=0.21/.

末态，设瓶内气柱长度为上，瓶内气体压强为P2

瓶内气体压强P2=Pθ+pgi∙2

瓶和物块整体处于平衡状态，有QS=poS+2mg

联立解得L2=0.2L

瓶内气体做等温变化，由玻意耳定律PlLS=P2/2$

联立解得PO=喏。

21.(2022∙广东佛山市二模)一体积恒定的绝热汽缸如图竖直放置，可以自由移动的绝热活塞质量为5.0kg,面积

为1.0xl0-2m2.活塞上设有一通气阀，用插销将活塞固定在汽缸的正中央，关闭通气阀将缸内同种气体分隔成

质量相同的/、8两部分。现已知Z气体的压强为1.0χl05Pa,温度为27口。不计活塞摩擦，g取IOmzS2。求

A

插销

ZTZZZZZS^j

通4阀

B

-ʃrm.

电热丝

(1)若要让活塞在拔出插销后仍能维持在原位置不动，则B气体的压强及温度应分别多大(拔出插销时气体不会

外泄)？

(2)若插上插销，固定活塞，打开通气阀，让气体充分混合后再升温至357