热、光、原、振动与波（原卷版）-2025年高考物理二轮复习热点题型专项训练（新高考）

热点题型•选择题攻略

专题07热、光、原、振动与波

目录

01.题型综述..................................................................

02.解题攻略..................................................................

题组01热学...........................................................................1

题组02光学...........................................................................5

题组03楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用...........................................8

题组04振动与波.....................................................................14

03.高考练场............................................35

01题型综述

热、光、原、振动与波是高考物理的必考点，考察方向多以选择题形式考察深度较浅多以识记与简

单计算为主，属于学生必须得分的模块。从往年高考中可以看出在选择题中热学考察主要以热力学定律及

图像分析为主，光学多以物理光学为主，原子物理多以光电效应、能级跃迁、原子核相关知识点为主、振

动与波多以波的图像分析为主。本专题更多是基于以上分析的基础上精选具有代表性的习题作为例题与变

式训练，旨在通过本专题的训练能帮助考生在这四个模块上取得满分。

02解题攻略

题组01热学

【提分秘籍】

L分子动理论

(1)分子大小

①分子体积(或占有空间的体积)：及=勺。

NA

②分子质量：〃?o=必辿。

NA

③油膜法估测分子的直径：d=[

3

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④两种微观模型

a.球体模型（适用于固体、液体）：一个分子的体积%=5（1）3=J71d3,d为分子的直径。

326

b.立方体模型（适用于气体）：一个分子占据的平均空间体积%=乐，d为分子间的距离。

⑵分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动

①扩散现象特点：温度越高，扩散越快.

②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则地运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈。（反映

了液体分子的无规则运动，但并非液体分子的无规则运动）

⑶分子势能、分子力与分子间距离的关系

2.热力学第一定律的灵活应用

（1）应用热力学第一定律时，要注意各符号正负的规定，并要充分考虑改变内能的两个因素：做功和热传递。

不能认为物体吸热（或对物体做功），物体的内能一定增加。

（2）若研究物体为气体，对气体做功的正负由气体的体积决定，气体体积增大，气体对外做功，少为负值；

气体的体积减小，外界对气体做功，水为正值。

（3）三种特殊情况

①若过程是绝热的，则。=0,W=\U,外界对物体（物体对外界）做的功等于物体内能的增加量（减少量）。

②若过程中不做功，即乎=0,QZ,物体吸收（放出）的热量等于物体内能的增加量（减少量）。

③若过程的始、末状态物体的内能不变，即△[/=（）,则少+。=0或少=外界对物体做的功等于物体

放出的热量（物体对外界做的功等于物体吸收的热量）.

【典例剖析】

【例1-1】（2024•全国•模拟预测）一定质量的理想气体按图中箭头所示的顺序进行状态变化，图中5c段是

以纵轴和横轴为渐近线的双曲线，则下列说法正确的是（）

10203040

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A.Zf8过程，气体体积增大，温度降低

B.5-C过程，气体体积增大，温度不变，每个气体分子的动能都不变

C.C-D过程，气体体积减小，温度降低，气体分子的平均动能减小

D.气体沿不同的途径从状态D变化到状态A的过程对外界做的功都相同

【例1-2].（2025高三上•江苏南京•期中）关于下列各图说法正确的是（）

A.图甲中，实验现象说明薄板材料是非晶体

B.图乙中液体和管壁表现为不浸润

C.图丙中，乃对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图

D.图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显

【例1-3】.用打气筒给篮球打气，设每推一次活塞都将一个大气压的一整筒空气压入篮球。不考虑打气过

程中的温度变化，忽略篮球容积的变化，则后一次与前一次推活塞过程相比较（）

A.两次篮球内气体压强的增加量相等

B.后一次篮球内气体压强的增加量大

C.后一次压人的气体分子数多

D.后一次压入的气体分子数少

【变式演练】

【变式（2025高三上•内蒙古赤峰•阶段练习）下图是一台热机的循环过程，工作物质为理想气体，它

由两个等容过程和两个等温过程组成，/f8温度为工，。一。温度为心，关于该循环，下列判断正确的

A.温度工小于温度与

B.8fC放出的热量等于。吸收的热量

C.243气体对外做功等于C7。外界对气体做功

D.气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能

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【变式1-2],一定质量的理想气体从状态/开始，经/一反B-CC-/三个过程后回到初始状态4其P-忆

图像如图所示，已知状态/的气体温度为心=200K,下列说法正确的是（）

A.状态8的气体温度为800K

B.在过程中，气体对外界做负功

C.在2-C过程中，外界对气体做功为120J

D.在一个循环过程中，气体从外界吸收热量为450J

【变式1-3].（2025高三上•河北沧州•期中）一定质量的理想气体由状态/经过状态3变为状态C,其T

图像如图所示。已知气体在状态C时的体积为0.6mK下列说法正确的是（）

A.气体在状态工时的温度为300K、体积为0.45n?

B,从状态/到状态3的过程中，单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数可能不变

C.从状态3到状态C的过程中，分子数密度减小，单个分子对器壁的平均撞击力不变

D.从状态A到状态C的过程中，气体从外界吸收的热量大于45000J

【变式1-4]（2025•辽宁本溪•一模）一定质量的理想气体经历了a-b-c-a循环，其厂-7图像如图所示,

气体在各状态时的温度、压强和体积部分已标出。已知该气体在状态。时的压强为P。，下列说法正确的是

A.气体在状态。的温度是0.5"

B.气体由状态c到状态。的过程中单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少

C.气体由状态。到状态6,外界对气体做功为P。％

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D.气体经历了a-6-c-a循环的过程中，吸收的热量小于释放的热量

【变式1-5】用活塞式气筒向一个容积为％的容器内打气，每次把体积为%、压强为4的空气打入容器内。

若容器内原有空气的压强为P。，打气过程中温度不变，则打了“次气后容器内气体的压强为()

A.刘聆■B.p0+np0

C.p0+n^-D.Po+件]Po

【变式1-5].(2025高三上•天津北辰•期中)气缸内封闭有一定质量的理想气体，当快速压缩该气体，压缩

过程可以看作绝热变化，则压缩过程中()

A.气体温度升高，内能增大

B.气体温度升高，内能减小

C.气体压强增大，内能减小

D.气体压强减小，内能增大

题组02光学

【提分秘籍】

1.常用的三个公式：瓯?=〃，〃=’,sinC=-o

sin02Vn

2.折射率的理解

(1)折射率与介质和光的频率有关，与人射角的大小无关。

(2)光密介质指折射率较大的介质，而不是指密度大的介质。

(3)同一种介质中，频率越高的光折射率越大，传播速度越小.

3.求解光的折射和全反射问题的思路

⑴根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线。

(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系。

(3)利用折射定律等公式求解。

(4)注意折射现象中光路的可逆性.

4.光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环);

光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑。

5.光的双缝干涉和单缝衍射的比较

双缝干涉单缝衍射

发生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或狭缝的尺寸足够小

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（明显衍射现象）

条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽

图样不同点条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等

亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗

干涉、衍射都是波特有的现象；

与光的偏振的区别

光的偏振现象说明光是横波

【典例剖析】

【例2-1】（2024•广东韶关•模拟预测）如图为某款手机防窥膜的原理图，在透明介质中等距排列有相互平行

的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度均为虫相邻屏障的间距为乙方向与屏幕垂直。防窥膜的可视

2

角度通常是以垂直于屏幕的法线为基线，左右各有一定的可视角度8（如下图所示），可视角度越小，防窥

【例2-2].（2025•云南昆明•模拟预测）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最

后离开水滴时再折射一次形成的.彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，°、6是白光

射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线6是单色光）。下列关于。光与6光的说法正确

A.水滴对a光的折射率大于对b光的折射率

B.«光在水滴中的传播速度等于b光在水滴中的传播速度

C.6光在由空气进入水滴后波长变长

D.若。光、6光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若。光能够发生全反射，则6光也

一定能够发生全反射

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【变式演练】

【变式2-1】（2025届广西壮族自治区贵港市高三上学期12月模拟考试物理试题）如图，一个圆柱形储油

桶的底面直径为/B=8d,高为BC=6d。当桶内没有油时，从某点£恰能看到桶底边缘的某点H当桶内

7

油的深度等于桶高的一半时，仍沿£4方向看去，恰好看到桶底上的点E尸、4两点相距:工则油的折射

4

率为（）

AFB

A.^=-B.n=V2C.n=V3D.«=-

J。

【变式2-1].（2025•河北邯郸•阶段练习）如图所示，a、6两束相同的平行细光束以垂直底面的方向射到正

三棱镜的两个侧面，且。、6两束光间的距离为d,两束光的入射点43到底面的距离相等，经折射后两

束光射到三棱镜的底面上。已知三棱镜截面的边长为2d,三棱镜的折射率为百，则底面上两光点间的距离

A.0B.—dC.—dD.d

42

【变式2-2].如图所示，半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，截面的半径为R,。点为截面的圆心，。。'与

水平直径N8垂直，玻璃砖的左侧紧靠与直径垂直的光屏.一细束与截面平行且与OO'成6=37。角的光

线在。点反射、折射后，在光屏上形成两个光斑C、D,且反射光线与折射光线垂直。已知sin37°=0.6,

则此玻璃砖对单色光的折射率为（）

【变式2-3].（2025高三上•江苏•阶段练习）霓的形成原理与彩虹大致相同，是太阳光经过水珠的折射和反

射形成的，简化示意图如图所示，其中。、b是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是（）

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A.霓是经过2次折射和1次全反射形成的现象

B.光束以6通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻亮条纹间距大

C.b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大

D.若。光能使某金属发生光电效应，则6光也一定能使该金属发生光电效应

【变式2-4].（2025高三上•四川宜宾•专题练习）如图甲是夏季常出现的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层

云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上的光路图，d6为其折射出的

光线中的两种单色光，比较以6两种单色光，下列说法正确的是（）

A.b光比a光更容易发生明显衍射现象

B.在冰晶中，a光的波速与b光的波速一样大

C.通过同一装置发生双缝干涉，。光的相邻明条纹间距较大

D.d6两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小

题组03楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

【提分秘籍】

一.光电效应问题的五个关系与四种图象

⑴五个关系

①逸出功版一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能.

②人射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。

③爱因斯坦光电效应方程反=前-航。

④光电子的最大初动能反可以利用光电管用实验的方法测得，即£k=eUc,其中，为遏止电压。

⑤光电效应方程中的航为逸出功。它与极限频率％的关系是Wo=hv0.

（2）四种光电效应的图象

图象名称图线形状由图线直接（或间接）得到的物理量

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(1)极限频率：图线与V轴交点的横坐标之

Ek

最大初动能反与(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝

入射光频率V的关对值

C

系图线WQ=\-E\=E

-1r

(3)普朗克常量：图线的斜率左=〃

颜色相同、强度不(1)遏止电压u：图线与横轴交点的横坐标

>I,——强光(黄)c

，度弱光(黄)

同的光，光电流与£(2)饱和光电流/m：电流的最大值

电压的关系UCOu(3)最大初动能：Ek=eUc

1一黄光(1)遏止电压Ucl、U02

颜色不同时,光电

―-----^光(2)饱和光电流

流与电压的关系

UciUc2ou(3)最大初动能Eki=eU",凡2=eg

(1)极限频率/：图线与横轴的交点的横坐标

Uc值

遏止电压a与入\

(2)遏止电压Uc.随人射光频率的增大而增

射光频率V的关系

大

图线

u

vcV(3)普朗克常量等于图线的斜率与电子电

荷量的乘积，即〃=船

二.原子能级跃迁问题的解题技巧

(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即==初-£末

(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值.

(3)一群氢原子和一个氢原子不同，氢原子核外只有一个电子，这个电子在某时刻只能处在某一个确定的轨

道上，在某段时间内，由这一轨道跃迁到另一较低能级轨道时，可能的情况只有一种，所以一个氢原子从“

能级跃迁发射出光子的最多可能种类1。但是如果有大量〃能级的氢原子，它们的核外电子向低能

级跃迁时就会有各种情况出现了，发射光子的种类N=CM=迎二

2

(4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子

伏计算时需换算单位，leV=1.6xlOT9j。

(5)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小.

三.核反应核能

1.原子核的衰变问题

(1)衰变实质：a衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氮核并射出；p衰变是原子核中的一个中

子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；丫衰变伴随着a衰变或0衰变同时发生，不改变原子核的质量

数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中的多余能量。

⑵核衰变规律：加掰°,N=(；)N。其中/为衰变的时长，?为原子核的半衰期.衰变的快慢由原

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子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义。

(3)a衰变和|3衰变次数的确定方法

①方法一：由于B衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定a衰变的次数，再根据电荷数守恒确定0衰

变的次数。

②方法二：设a衰变次数为x,|3衰变次数为％根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。

2.三种射线

(l)a射线：穿透能力最弱，电离作用最强。

(2明射线：穿透能力较强，电离作用较弱。

(3R射线：穿透能力更强，电离作用更弱。

3.核反应方程

⑴核反应方程遵循的规律

核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。核

反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“一”表示方向而不能用等号代替。

(2)核反应类型

①衰变

a衰变：夕X—4NY+夕He

B衰变：夕X—>z?i¥+oie

②原子核的人工转变

质子的发现：将N+?He—>^O+1H

中子的发现：?Be+iHe―>¥C+Jn

人工放射性同位素的发现：召Al+iHe—>即+An

即一>HSi++?e

③重核裂变

例如：W+An—>Wa+^Kr+3in„

④轻核聚变

例如：汨+汨—弓He+血。

4.核能的计算方法

⑴根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，BPA£=Amc2(J).

(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以

931.5MeV,即△£=A〃?x931.5(MeV)。

(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能.

【典例剖析】

【例3-1】太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，太阳能硅晶片中，P型半导体中含有较多的空

穴(可视为正电荷)，而N型半导体中含有较多的电子。当能量等于线、波长为H的光子打在太阳能硅晶片

上时，太阳能硅晶片吸收一个光子恰好产生一对自由电子和空穴，电子一空穴对从太阳能硅晶片表面向内

迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，工作原理如图所示。太阳光照强

度越大，太阳能硅晶片单位时间内释放的电子越多，若光速为则()

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Fc

A,可以得出普朗克常量〃=上

A

B,太阳能硅晶片内部电流方向从下极板流向上极板

C,继续增大太阳光照强度，上下电极间的电势差不会变化

D.用能量为线的光子照射太阳能硅晶片，电子和空穴的最大初动能为零

【例3-2】氢原子的能级图如图甲所示，一群处于〃=4能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照

射图乙电路中的阴极K,其中只有服6两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴

极K,测得图乙中电流表示数随电压表示数变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（）

A.题中的氢原子跃迁共能发出6种不同频率的光

B.a光是从"=4能级向«=1能级跃迁产生的

C.。光的波长小于6光的波长

D.b光照射阴极K时逸出的光电子的最大初动能比a光照射时的小

【例3-3】（2025高三上•广西南宁•阶段练习）我国第四代反应堆一一包基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已

获重要突破。在相关中企发布熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计方案之后，社基熔盐核反应堆被很多

人认为是中国下一代核动力航母的理想动力。社基熔盐核反应堆的核反应方程式主要包括两个主要的核反

应，其中一个是：^u+in^i42Ba+y6Kr+3ino已知核fBa、$u、的质量分别为是141.9134u、

233.0154u、88.9059u、1.0087u,根据质能方程，1u物质的能量相当于931MeV。下列说法正确的是（）

A.核反应方程中的x=56,>=89

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B.一个；片U核裂变放出的核能约为196.36MeV

C.核裂变放出一个光子，若该光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变短

D.核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电

【变式演练】

【变式3-1］一静止的铀核放出一个。粒子衰变成社核，衰变方程为声U-记如+；He.下列说法正确的是

（）

A,。射线的穿透能力比/射线强B.高温下善U的半衰期变短

C.铀核的质量大于。粒子与社核的质量之和D.声U比记Th的比结合能大

【变式3-2］碳14能够自发地进行衰变：［C-i；N+X。碳14的半衰期为5730年。在考古和经济建设中

可用碳14测定年代。以下说法正确的是（）

A,衰变放出的X是一种穿透能力极强的高频电磁波

B.碳14的衰变方程为i：N+：e

C.温度升高，碳14的半衰期会变长

D.衰变后X与氮核的质量之和等于衰变前碳核的质量

【变式3-3］国际原子能机构利用核技术，如沉降放射性核素技术和特定化合物稳定同位素技术，可以协助

各国进行土壤侵蚀的评估，为土壤保护和土地管理提供科学依据.沉降放射性元素钠-137随雨水沉积在地

面后，被表层土壤吸收，通过测量不同位置表层土壤的放射性，从而确定容易出现土壤侵蚀的位置。钠-137

发生衰变时的方程为啜Ba+X,其半衰期约为30年，下列说法正确的是（）

A.钠-137发生的衰变为a衰变

B,雨后测量需要尽快，防止衰变反应导致嗯Cs含量随时间明显降低

C.啜Cs的比结合能比康Ba的比结合能更小

D.啜Cs在溶液中比在沉积物中衰变得更快

【变式3-4】2023年4月12日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置（人造太阳）成功实现稳态高约束模

式等离子体运行403秒，对提升核聚变能源经济性、可行性，加快实现聚变发电具有重要意义。实验装置

内核反应方程为汨+；11-；央+；11。已知质子的质量为%,中子的质量为名，汨、汨、；He原子核的

质量分别为叫、加2、啊，光在真空中的速度为J下列说法正确的是（）

A.核聚变在常温下即可进行

B.；He的结合能小于阳的结合能

C.1个;H、1个:H聚变释放的能量为［（网+加2）-加a］。？

D.iHe的结合能为［（2%+2%）-啊卜2

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【变式3-5】我国科学家通过分析“嫦娥六号”探测器带回来的月壤发现，月球上含有丰富的汨e（氨3）,它

是安全的核聚变燃料，汨6聚变的核反应方程为：116+：116-2*+：«：6+12.86乂6丫，111相当于9311\/16丫，

下列表述正确的是（）

A.X为中子

B.方程中核子平均释放的能量约为4.28MeV

C.反应后总质量减少0.0183u

D.汨e的比结合能比;He的比结合能小

【变式3-6】如图所示在铅制盒子中存放有放射性元素铀，射线只能从盒子右侧面上的小孔射出，形成细细

的一束。在射线经过的区域施加垂直于纸面向外的匀强磁场，发现射线分成了1、2和3三束，则（）

B.射线2为Y射线，电离能力最强

C,射线3的粒子与光电效应现象中从金属板中逸出的带电粒子是同一种粒子

D.三束射线的穿透能力相同

【变式3-7］光电效应实验，得到光电子最大初动能反与入射光频率v的关系如图所示。普朗克常量、金属

材料的逸出功分别为（）

【变式3-8】城市夜景因绽放的霓虹灯变得多姿多彩.霓虹灯发光原理是不同气体原子从高能级向低能级跃

迁时发出能量各异的光子而呈现五颜六色，如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子能量范围为

1.63~3.10eV,若一群氢原子处于力=5能级，则下列说法正确的是（）

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〃V

£/e

O

T

38

O

-

6

54

-

S

85

-

4

-

L51

3

4O

2

-3.

3.6

----1

----

----

----

----

----

1---

光

频率的

种不同

射出4

能辐

迁时

发跃

子自

氢原

这群

A.

/射线

射出

能辐

时可

跃迁

能级

向低

能级

从高

原子

群氢

B.这

可见光

的光为

中发出

迁过程

能级跃

〃=1

级向

5能

从〃=

原子

C.氢

可见光

频率的

种不同

出3

辐射

时能

跃迁

自发

原子

群氢

D.这

与波

4振动

题组0

】

秘籍

【提分

动

机械振

特征

的五个

谐运动

1.简

征

受力特

向相反

，方

成正比

大小

x的

大小与

。)的