（2021-2025）5年高考1年模拟物理真题分类汇编专题08 热学与光学（天津专用）（解析版）

五年（2021-2025）高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题08热学与光学考点五年考情（2021-2025）命题趋势考点1热学2021、2022、2023、2024从2021年到2025年天津高考物理卷来看，热学与光学的命题呈现出以下趋势：热学部分常考查分子动理论、气体的压强与体积和温度的关系等基础知识，题型以选择题为主，也可能在实验题中涉及。命题注重与实际生活和科技的联系，如以空气弹簧、绝热压缩等为背景考查热力学第一定律和气体实验定律。光学部分则重点考查光的折射规律、干涉/衍射现象及定量计算、折射率测量实验等。选择题中常出现对光学特性、电磁波谱相关知识的考查，实验题也可能涉及光学实验。整体上，热学与光学的命题难度适中，注重对基础概念和规律的理解与应用，同时也会结合一些实际情境来考查学生的知识迁移能力。考点2光学2021、2022、2023、2024考点01热学1．（2024·天津·高考）压缩空气储能是一种新型储能技术，其中涉及了空气的绝热膨胀和等温压缩过程，对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（

）A．绝热膨胀过程，气体的内能增大B．绝热膨胀过程，外界对气体做功C．等温压缩过程，气体的压强不变D．等温压缩过程，气体的内能不变【答案】D【详析】AB．绝热膨胀过程，理想气体与外界没有热量的交换，即Q=0，理想气体对外界做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU=W+QC．等温压缩过程，由玻意耳定律pV=C，可知气体的压强变大，故D．等温压缩过程，气体的温度保持不变，则内能不变，故D正确。故选D。2．（2023·天津·高考）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（）

A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变【答案】B【详析】A．由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；B．爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确；C．根据热力学第一定律可知ΔU=W+D．爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有PVT=C故选B。3．（2022·天津·高考）采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（

）A．绝热过程中，气体分子平均动能增加 B．绝热过程中，外界对气体做负功C．等压过程中，外界对气体做正功 D．等压过程中，气体内能不变【答案】AC【详析】AB．一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误；CD．一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度，可知气体温度降低，气体内能减少；根据VT=C可知气体体积减小，外界对气体做正功，故C故选AC。4．（2021·天津·高考）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（）A．上下乘客时，气体的内能不变 B．上下乘客时，气体从外界吸热C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变【答案】AC【详析】AB．上下乘客时汽缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温变化，温度不变，气体的内能不变；根据热力学第一定律，气体被压缩，外界对气体做功，气体放出热量，A正确，B错误；CD．剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，根据热力学第一线定律，气体内能增加，温度升高，C正确，D错误。故选AC。考点02光学5．（2024·天津·高考）下列关于光的说法正确的是（

）A．光电效应揭示了光具有波动性B．光从真空进入介质，波长不变C．光纤通信利用了光的全反射现象D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象【答案】C【详析】A．光电效应揭示了光具有粒子性，故A错误；B．光从真空进入介质，频率不变，波速减小，根据v=λf，可知波长变短，故C．光纤通信利用了光的全反射现象，故C正确；D．油膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故D错误。故选C。6．（2023·天津·高考）能说明光是横波的是（）

A．全反射 B．干涉 C．偏振 D．衍射【答案】C【详析】A．根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；BD．干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性，故BD错误；C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确；故选C。7．（2022·天津·高考）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（）A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大【答案】BD【详析】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长λa大于b光的波长λb，a光的频率νa小于bA．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件hν=En-EB．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确；C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程eUc=Ek=hD．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距Δx=ldλ故选BD。8．（2021·天津·高考）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（）A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大【答案】A【详析】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据λ=vf故选A。1．（2025·天津北辰·三模）如图所示，在水面上将少量水装入容积较大的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后压入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。则水进入瓶内的过程中瓶内气体（）A．压强变大 B．对外界做功C．从水中吸收热量 D．所有分子热运动的速率均不变【答案】A【详析】A．对瓶中所封的气体，由玻意耳定律p1V1B．水进入瓶内的过程中，瓶内气体体积减小，外界对气体做功，故B错误；C．全程气体温度不变，故气体内能不变，即ΔU=0，且外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体对外放热，故D．全程气体温度不变，气体分子热运动平均速率不变，但不是所有气体分子热运动的速率都不变，故D错误。故选A。2．（2025·天津九校联考·一模）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，下列说法正确的是（）A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热B．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变C．人体缓慢挤压健身球过程中，球内气体压强变小D．人体缓慢挤压健身球过程中，球内气体内能不变【答案】D【详析】AB．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变大，压强变小，气体分子数密度减小，而分子的平均速率不变，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减小，气体对外做功，内能不变，根据热力学第一定律ΔU=WCD．人体缓慢挤压健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变小，压强变大，内能不变，故C错误，D正确。故选D。3．（2025·天津耀华中学·一模）下列关于热现象的说法正确的是（）A．一定质量的理想气体温度发生变化，内能不一定改变B．物体吸收热量其内能一定增加C．热量不能从低温物体传到高温物体D．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热【答案】D【详析】A．温度是气体内能的标志，一定质量的理想气体温度发生变化，内能一定改变，故A错误；B．物体从外界吸收热量，并对外做功，其内能不一定增加，故B错误；C．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故C错误；D．压强不变体积变大则温度升高，内能变大，而体积变大气体膨胀对外做功，由Δ可知一定吸热，故D正确。故选D。4．（2025·天津新华中学·模拟）庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体（）A．压强不变 B．外界对气体做正功C．内能变大 D．吸收热量【答案】D【详析】A．气体温度不变，体积变大，根据玻意耳定律p1V1=B．气体体积增大，则气体对外做功，故B错误；C．气体温度不变，则气体内能不变，故C错误；D．根据BC选项分析可知，外界对气体做负功，气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU=Q故气体吸收热量，故D正确。故选D。5．（2025·天津·二模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在a→b的过程中与外界无热量交换，b→c的过程中压强不变，则（）A．a→b过程中，气体分子的平均动能减少B．a→b→c过程中，气体的内能一直增大C．b→c过程中，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数减少D．a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量【答案】D【详析】A．a→b过程中，无热量交换，体积减小，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，A错误；B．a→b过程中，气体的内能增大；b→c过程中，根据理想气体状态方程，体积减小，温度降低，气体的内能减小，所以a→b→c过程中，气体的内能先增大后减小，B错误；C．b→c过程中，体积减小，分子的密集程度增大，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数增大，C错误；D．a→b→c过程中，因为paVa=pcV故选D。6．（2025·天津和平·二模）空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，若外界温度保持不变，缓慢增大重物的质量，下列说法正确的是（）A．汽缸内气体的压强始终等于外界大气压B．汽缸内气体的内能一定变大C．汽缸内气体一定从外界吸热D．汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多【答案】D【详析】A．设活塞的质量为M，根据平衡条件可得pS可知汽缸内气体的压强大于外界大气压，故A错误；BC．由于汽缸导热良好，外界温度保持不变，则汽缸内气体的温度保持不变，汽缸内气体的内能不变；缓慢增大重物的质量，汽缸内气体的压强增大，根据pV=C，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔUD．由于汽缸内气体的温度保持不变，气体分子平均动能不变，而汽缸内气体的压强增大，根据压强微观意义可知，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多，故D正确。故选D。7．（2025·天津滨海新区大港一中·冲刺）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“双太阳”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则（）A．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射B．冰晶对a的折射率比对b的折射率大C．a光光子能量比b更大D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a的条纹间距大【答案】D【详析】A．全反射条件是光密进入光疏介质才能发生，故A错误；B．由图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，故B错误；C．a的折射率比b的小，则a的频率比b的小，根据E=hν可知a的光子能量比b的小，故D．a的频率比b的小，根据c=λν则a的波长比b的大，用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，根据Δx=故选D。8．（2025·天津北辰·三模）一束复色光通过平行玻璃砖后分成两束单色光a、b，关于这两束光，下列说法正确的是（）A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，b光的遏止电压高D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，b光的干涉条纹间距小【答案】A【详析】A．由图可知,a光的偏折程度较大，则a光的频率大于b光的频率，由光子的能量ε=hυ可知a光的能级能量差大，故B．因为a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光的波长，故b光衍射现象更明显，故B错误；C．由爱因斯坦的光电效应方程有hυ=WD．由Δx=Ldλ知波长越长，Δ故选A。9．（2025·天津九校联考·一模）如图所示，两束单色光a、b平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出，成为一束复色光，下列说法正确的是（）A．若a光是黄光，则b光可能是紫光B．在同一种介质中a光的临界角大于b光的临界角bC．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光光电子的最大初动能较大D．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光的光子数比b光的光子数多【答案】C【详析】A．由光路的偏折程度可得，a光折射率大于b光，则a光子的频率较大。若a光为黄色光，b光不可能为紫色光，故A错误；B．a光折射率大于b光，根据临界角公式sinC=1n可知同一种介质中a光的临界角小于C．a光频率比b光大，根据光电效应方程Ekm=hν-W0则a光和D．光子数的多少与入射光的强度有关，由于不知道a与b的光的强度关系，所以不能判断哪一种光光子数多，故D错误。故选C。10．（2025·天津河西区·三调）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其在真空中的波长为193 nm。EUV光刻机使用的是极紫外线，其在真空中的波长是13.5 nm。下列说法正确的是（）A．在同一种介质中，极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率B．深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量C．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射D．深紫外线和极紫外线都不是可见光，无法发生偏振现象【答案】A【详析】A．根据光的波长与频率的关系c=λν可知波长越短，频率越高；极紫外线波长(13.5nm）比深紫外线波长（193nm）短，所以极紫外线频率高。在同一种介质中，频率越高的光折射率越大，所以极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率，故B．光子能量公式为E=hν因为极紫外线频率更高，所以极紫外线光子的能量大于深紫外线光子的能量，故C．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。极紫外线波长比深紫外线波长短，所以深紫外线比极紫外线更容易发生衍射，故C错误；D．深紫外线和极紫外线都属于电磁波，而电磁波是横波，横波能发生偏振现象，与是否是可见光无关，故D错误。故选A。11．（2025·天津·二模）在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．图（a）所示的射线“1”为α射线B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑C．图（c）所示为α粒子散射实验，实验发现极少数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进D．图（d）所示为氢原子能级图，一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出6种光子【答案】B【详析】A．由天然放射现象知识可知，在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，故射线“1”应为β射线，故A错误；B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑，故B正确；C．卢瑟福通过图（c）进行α粒子散射实验研究时，发现绝大多数α粒子穿过金箔后运动方向几乎不变，少数发生大角度偏转，极少数被弹回，故C错误；D．图（d）中一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出(4-1)=3种光子，故D错误；故选B。12．（2025·天津滨海新区·三模）图甲所示，光学传感器能够更加方便演示单缝衍射现象，测量出光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布。下面说法正确的是（）A．a光比b光的波长更大B．上述实验，a光的衍射现象更明显C．若以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量大D．分别照射在同一金属板，若a光能引起光电效应，b光也一定能【答案】C【详析】AB．由图乙可知，a光衍射条纹宽度较小，则a光波长比b光波长短，则b光的衍射现象更明显，故AB错误；C．根据f=cλ由于a光波长比b光波长短，可知a光频率比b的大，在同一介质中，频率大的光折射率大，因此a光折射率更大，偏转角度更大。因此以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，aD．当入射光的频率大于金属板的极限频率时，金属板会发生光电效应，a光频率较大，照射同一金属板，若a光能发生光电效应，b光不一定能引起光电效应，故D错误。故选C。13．（2025·天津耀华中学·一模）下列有关光的说法正确的是（）A．验钞机发出的紫外线比电视机遥控器发出的红外线更容易绕过障碍物B．横波纵波均可以产生偏振现象C．雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，是发生了光的衍射所形成的现象D．在水下的潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C（C【答案】D【详析】A．紫外线的波长小于红外线的波长，波长越短越不容易绕过障碍物，故A错误；B．偏振光一定是横波，不可能是纵波，故B错误；C．雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，是发生了光的薄膜干涉所形成的现象，故C错误；D．岸上的景物，即使发出的光几乎与水面平行，经水面折射后射入水中时，折射角也不会超过临界角C，因此在水下的潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C（C为临界角）的倒立的圆锥里，故D正确。故选D。14．（2025·天津·二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（）A．若改用绿色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度B．若改用绿色光射入，绿光通过BC的时间比黄光通过BC的时间短C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度D．若改用红色光射入，可能会在C点发生全反射【答案】A【详析】A．若改用绿色光射入，绿光的折射率比黄光大，折射后射到C点左侧，需要入射角i增大到某一合适的角度才能射到C点，A正确；B．若改用绿色光射入，绿光的折射率比黄光大，根据v=cn，绿光在玻璃中的速度比黄光小，绿光通过BC的时间比黄光通过BCC．若改用红色光射入，红光的折射率比黄光小，折射后射到C点右侧，需要入射角i减小到某一合适的角度才能射到C点，C错误；D．若改用红色光射入，不会在C点发生全反射，光线一定能通过玻璃且通过玻璃后不会改变传播方向，D错误。故选A。15．（2025·天津新华中学·统练四）如图所示，O为半径为2R的半球形玻璃砖平面圆的圆心，虚线为玻璃砖的对称轴，一束复色光平行对称轴垂直射向玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两种单色光a、b。已知复色光束与对称轴的距离为R，b光与对称轴的夹角为30°A．玻璃砖对a光的折射率大于3B．将复色光向上平移，a光最先消失C．在玻璃砖中b光的波长小于a光的波长D．若某金属被b光照射恰好发生光电效应，则它被a光照射也会发生光电效应【答案】C【详析】A．如图所示根据几何关系可得sini=R2R=12可得i=30°根据图中几何关系可得r=i+30°=60°则玻璃砖对b光的折射率为nb=sinrB．根据全反射临界角公式sinC=1n，可知b光发生全反射的临界角较小，则将复色光向上平移，C．根据n=cv=λ空λ玻，有λ玻=λ空n由于玻璃砖对a光的折射率小于玻璃砖对b光的折射率，则aD．由于a光的频率小于b光的频率，则a光的光子能量小于b光的光子能量，若某金属被b光照射恰好发生光电效应，则它被a光照射不会发生光电效应，故D错误。故选C。16．（2025·天津九校联考·二模）越来越多的体育爱好者喜欢潜水运动，潜水者在水中呼出的气体，从水下几米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的气体视为理想气体，则在这一过程中，下列说法正确的是（）A．气体分子的平均动能保持不变B．单位时间内与气泡壁碰撞的气体分子数减少C．气体体积变大，压强减少，对外做功D．气体减少的内能小于它对外做的功【答案】BC【详析】ACD．设气泡在水下深度为h，大气压强为p0，则气泡压强为p=p0+ρgh可见从水下几米深处快速上升到水面的过程中，压强变小，假设气体的温度不变，则根据玻意耳定律：根据热力学第一定律ΔU=W+Q所以ΔU=WB．因为分子平均动能减小且气体体积增大，所以单位时间内与气泡壁碰撞的气体分子数减小，B正确。故选BC。17．（2025·天津和平区·三模）分子间的作用力F跟分子间距离r的关系如图所示，关于分子间作用力与分子间势能（设两分子相距无穷远时分子势能为0），下列说法正确的是（）A．当r=B．当r=C．在分子间距离从r2减小到rD．分子间距离在从r1增大到r【答案】CD【详析】AD．两分子相距无穷远时分子势能为0，r1为分子间的平衡距离，当分子间距r＞r1时分子力表现为引力，分子间距由无穷远开始减小，分子力做正功，分子势能减小，所以当分子间距离为r1时，分子势能最小不为零，从r1增大到r2的过程中，分子间作用力做负功，故A错误，B．由图可知，当r=r1时，分子力间作用力为0，此时分子力最小，当rC．从r2减小到r1的过程中，由图可知，分子间作用力减小，分子间作用力为引力，做正功，分子势能减小，故故选CD。18．（2025·天津滨海新区·三模）如图所示，是气压式升降椅的简易结构图。可上下移动的气缸与气缸杆之间封闭一定质量的理想气体，设气缸气密性、导热性能良好，不计气缸与气缸杆间的摩擦。过程1：人坐上椅面，椅子缓慢下降至稳定；过程2：人保持坐姿，打开空调冷风至稳定。下列说法正确的是（）A．在过程1中，气体向外放出热量B．在过程1中，气体分子平均动能增大C．在过程2中，外界对气体所做的功等于气体向外放出的热量D．在过程2中，气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加【答案】AD【详析】A．过程1：椅子缓慢下降压缩气体，对气体做功增加气体内能，缓慢下降可认为气体与外界环境温度始终保持相同不变，故气体向外放出热，故A正确；B．在过程1中，气体的温度不变，气体分子平均动能不变，故B错误；C．人保持坐姿则气体压强不变，打开空调冷风至稳定则气体温度降低内能减小，根据热力学第一定律ΔU=W+Q<0根据D．在过程2中人保持坐姿则气体压强不变，打开空调冷风至稳定则气体温度降低，气体分子的平均速率降低，则气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。故选AD。19．（2025·天津滨海塘沽一中·三模）对图中所列光学现象的认识，正确的是（）A．甲图中，用激光水平射向塑料瓶小孔，观察到光的传播路径沿水流方向是光的全反射现象B．乙图中，用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现亮斑是光的折射现象C．丙图中，用3D眼镜看3D电影感受到的立体影像是利用了光的偏振现象D．丁图中，阳光下吹出的肥皂泡呈现出彩色花纹是光的全反射现象【答案】AC【详析】A．甲图中，用激光水平射向塑料瓶小孔，观察到光的传播路径沿水流方向是光的全反射现象，和光纤原理相同，故A正确；B．用白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象，故B错误；C．看3D电影所的特制眼镜的两镜片相当于两透振方向彼此垂直的偏振片，能够看到两种不同方向振动的光，形成了立体感，即戴上特制眼镜看3D电影有立体感是利用了光的偏振原理，故C正确；D．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，是由于肥皂膜上下表面反射回的光相遇发生干涉形成的，故是光的干涉现象，故D错误。故选AC。20．（2025·天津和平区·三模）为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水中有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成的圆形区域如图乙所示，中间小圆为复合光，环状区域只有b光射出，以下说法中正确的是（）A．水对a光的折射率大于对b光的折射率B．用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小C．在水中a光波速大于b光D．从水面上观察光源S的位置比光源实际位置深一些【答案】AB【详析】根据题意可知，由于a光发生全反射时，b光未发生全反射，则a光的临界角小于b光的临界角。AC．由公式sinC=1n可知，a光的折射率大于b光折射率，则a光的频率大于b光，由v=cn可知，在水中aB．a光的频率大于b光，则a光的波长小于b光的波长，则用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故B正确；D．由于光的折射的原因，从水面上观察光源S的位置比实际位置浅一些，故D错误。故选AB。专题08热学与光学考点五年考情（2021-2025）命题趋势考点1热学2021、2022、2023、2024从2021年到2025年天津高考物理卷来看，热学与光学的命题呈现出以下趋势：热学部分常考查分子动理论、气体的压强与体积和温度的关系等基础知识，题型以选择题为主，也可能在实验题中涉及。命题注重与实际生活和科技的联系，如以空气弹簧、绝热压缩等为背景考查热力学第一定律和气体实验定律。光学部分则重点考查光的折射规律、干涉/衍射现象及定量计算、折射率测量实验等。选择题中常出现对光学特性、电磁波谱相关知识的考查，实验题也可能涉及光学实验。整体上，热学与光学的命题难度适中，注重对基础概念和规律的理解与应用，同时也会结合一些实际情境来考查学生的知识迁移能力。考点2光学2021、2022、2023、2024考点01热学1．（2024·天津·高考）压缩空气储能是一种新型储能技术，其中涉及了空气的绝热膨胀和等温压缩过程，对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（

）A．绝热膨胀过程，气体的内能增大B．绝热膨胀过程，外界对气体做功C．等温压缩过程，气体的压强不变D．等温压缩过程，气体的内能不变【答案】D【详析】AB．绝热膨胀过程，理想气体与外界没有热量的交换，即Q=0，理想气体对外界做功，即W<0，由热力学第一定律ΔU=W+QC．等温压缩过程，由玻意耳定律pV=C，可知气体的压强变大，故D．等温压缩过程，气体的温度保持不变，则内能不变，故D正确。故选D。2．（2023·天津·高考）如图是爬山所带氧气瓶，氧气瓶里的气体容积质量不变，爬高过程中，温度减小，则气体（）

A．对外做功 B．内能减小 C．吸收热量 D．压强不变【答案】B【详析】A．由于爬山过程中气体体积不变，故气体不对外做功，故A错误；B．爬山过程中温度降低，则气体内能减小，故B正确；C．根据热力学第一定律可知ΔU=W+D．爬山过程中氧气瓶里的气体容积质量均不变，温度减小，根据理想气体状态方程有PVT=C故选B。3．（2022·天津·高考）采用涡轮增压技术可提高汽车发动机效率。将涡轮增压简化为以下两个过程，一定质量的理想气体首先经过绝热过程被压缩，然后经过等压过程回到初始温度，则（

）A．绝热过程中，气体分子平均动能增加 B．绝热过程中，外界对气体做负功C．等压过程中，外界对气体做正功 D．等压过程中，气体内能不变【答案】AC【详析】AB．一定质量的理想气体经过绝热过程被压缩，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能增加，则气体温度升高，气体分子平均动能增加，故A正确，B错误；CD．一定质量的理想气体经过等压过程回到初始温度，可知气体温度降低，气体内能减少；根据VT=C可知气体体积减小，外界对气体做正功，故C故选AC。4．（2021·天津·高考）列车运行的平稳性与车厢的振动密切相关，车厢底部安装的空气弹簧可以有效减振，空气弹簧主要由活塞、汽缸及内封的一定质量的气体构成。上下乘客及剧烈颠簸均能引起车厢振动，上下乘客时汽缸内气体的体积变化缓慢，气体与外界有充分的热交换；剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，气体与外界来不及热交换。若汽缸内气体视为理想气体，在气体压缩的过程中（）A．上下乘客时，气体的内能不变 B．上下乘客时，气体从外界吸热C．剧烈颠簸时，外界对气体做功 D．剧烈颠簸时，气体的温度不变【答案】AC【详析】AB．上下乘客时汽缸内气体与外界有充分的热交换，即发生等温变化，温度不变，气体的内能不变；根据热力学第一定律，气体被压缩，外界对气体做功，气体放出热量，A正确，B错误；CD．剧烈颠簸时汽缸内气体的体积变化较快，且气体与外界来不及热交换，气体经历绝热过程，在气体压缩的过程中，外界对气体做功，根据热力学第一线定律，气体内能增加，温度升高，C正确，D错误。故选AC。考点02光学5．（2024·天津·高考）下列关于光的说法正确的是（

）A．光电效应揭示了光具有波动性B．光从真空进入介质，波长不变C．光纤通信利用了光的全反射现象D．油膜呈现彩色条纹是光的偏振现象【答案】C【详析】A．光电效应揭示了光具有粒子性，故A错误；B．光从真空进入介质，频率不变，波速减小，根据v=λf，可知波长变短，故C．光纤通信利用了光的全反射现象，故C正确；D．油膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故D错误。故选C。6．（2023·天津·高考）能说明光是横波的是（）

A．全反射 B．干涉 C．偏振 D．衍射【答案】C【详析】A．根据光的全反射现象，说明光由光密介质进入光疏介质和由光疏介质进入光密介质会有不同的现象，不能因此确定是横波还是纵波，故A错误；BD．干涉和衍射是所有波的特性，不能因此确定是横波还是纵波；根据光能发生干涉和衍射现象，说明光是一种波，具有波动性，故BD错误；C．光的偏振现象说明振动方向与光的传播方向垂直，即说明光是横波，故C正确；故选C。7．（2022·天津·高考）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（）A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大【答案】BD【详析】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长λa大于b光的波长λb，a光的频率νa小于bA．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件hν=En-EB．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确；C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程eUc=Ek=hD．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距Δx=ldλ故选BD。8．（2021·天津·高考）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（）A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大【答案】A【详析】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据λ=vf故选A。1．（2025·天津北辰·三模）如图所示，在水面上将少量水装入容积较大的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后压入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。则水进入瓶内的过程中瓶内气体（）A．压强变大 B．对外界做功C．从水中吸收热量 D．所有分子热运动的速率均不变【答案】A【详析】A．对瓶中所封的气体，由玻意耳定律p1V1B．水进入瓶内的过程中，瓶内气体体积减小，外界对气体做功，故B错误；C．全程气体温度不变，故气体内能不变，即ΔU=0，且外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体对外放热，故D．全程气体温度不变，气体分子热运动平均速率不变，但不是所有气体分子热运动的速率都不变，故D错误。故选A。2．（2025·天津九校联考·一模）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，下列说法正确的是（）A．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热B．人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变C．人体缓慢挤压健身球过程中，球内气体压强变小D．人体缓慢挤压健身球过程中，球内气体内能不变【答案】D【详析】AB．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变大，压强变小，气体分子数密度减小，而分子的平均速率不变，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减小，气体对外做功，内能不变，根据热力学第一定律ΔU=WCD．人体缓慢挤压健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变小，压强变大，内能不变，故C错误，D正确。故选D。3．（2025·天津耀华中学·一模）下列关于热现象的说法正确的是（）A．一定质量的理想气体温度发生变化，内能不一定改变B．物体吸收热量其内能一定增加C．热量不能从低温物体传到高温物体D．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热【答案】D【详析】A．温度是气体内能的标志，一定质量的理想气体温度发生变化，内能一定改变，故A错误；B．物体从外界吸收热量，并对外做功，其内能不一定增加，故B错误；C．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故C错误；D．压强不变体积变大则温度升高，内能变大，而体积变大气体膨胀对外做功，由Δ可知一定吸热，故D正确。故选D。4．（2025·天津新华中学·模拟）庆典活动中放飞的气球在空中缓慢上升，气球体积逐渐变大。将气球内的气体视为理想气体，忽略环境温度的变化，则球内气体（）A．压强不变 B．外界对气体做正功C．内能变大 D．吸收热量【答案】D【详析】A．气体温度不变，体积变大，根据玻意耳定律p1V1=B．气体体积增大，则气体对外做功，故B错误；C．气体温度不变，则气体内能不变，故C错误；D．根据BC选项分析可知，外界对气体做负功，气体内能不变，根据热力学第一定律ΔU=Q故气体吸收热量，故D正确。故选D。5．（2025·天津·二模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在a→b的过程中与外界无热量交换，b→c的过程中压强不变，则（）A．a→b过程中，气体分子的平均动能减少B．a→b→c过程中，气体的内能一直增大C．b→c过程中，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数减少D．a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量【答案】D【详析】A．a→b过程中，无热量交换，体积减小，外界对气体做功，气体的内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，A错误；B．a→b过程中，气体的内能增大；b→c过程中，根据理想气体状态方程，体积减小，温度降低，气体的内能减小，所以a→b→c过程中，气体的内能先增大后减小，B错误；C．b→c过程中，体积减小，分子的密集程度增大，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数增大，C错误；D．a→b→c过程中，因为paVa=pcV故选D。6．（2025·天津和平·二模）空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，若外界温度保持不变，缓慢增大重物的质量，下列说法正确的是（）A．汽缸内气体的压强始终等于外界大气压B．汽缸内气体的内能一定变大C．汽缸内气体一定从外界吸热D．汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多【答案】D【详析】A．设活塞的质量为M，根据平衡条件可得pS可知汽缸内气体的压强大于外界大气压，故A错误；BC．由于汽缸导热良好，外界温度保持不变，则汽缸内气体的温度保持不变，汽缸内气体的内能不变；缓慢增大重物的质量，汽缸内气体的压强增大，根据pV=C，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔUD．由于汽缸内气体的温度保持不变，气体分子平均动能不变，而汽缸内气体的压强增大，根据压强微观意义可知，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多，故D正确。故选D。7．（2025·天津滨海新区大港一中·冲刺）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“双太阳”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则（）A．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射B．冰晶对a的折射率比对b的折射率大C．a光光子能量比b更大D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a的条纹间距大【答案】D【详析】A．全反射条件是光密进入光疏介质才能发生，故A错误；B．由图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，故B错误；C．a的折射率比b的小，则a的频率比b的小，根据E=hν可知a的光子能量比b的小，故D．a的频率比b的小，根据c=λν则a的波长比b的大，用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，根据Δx=故选D。8．（2025·天津北辰·三模）一束复色光通过平行玻璃砖后分成两束单色光a、b，关于这两束光，下列说法正确的是（）A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，b光的遏止电压高D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，b光的干涉条纹间距小【答案】A【详析】A．由图可知,a光的偏折程度较大，则a光的频率大于b光的频率，由光子的能量ε=hυ可知a光的能级能量差大，故B．因为a光的频率大于b光的频率，所以a光的波长小于b光的波长，故b光衍射现象更明显，故B错误；C．由爱因斯坦的光电效应方程有hυ=WD．由Δx=Ldλ知波长越长，Δ故选A。9．（2025·天津九校联考·一模）如图所示，两束单色光a、b平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出，成为一束复色光，下列说法正确的是（）A．若a光是黄光，则b光可能是紫光B．在同一种介质中a光的临界角大于b光的临界角bC．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光光电子的最大初动能较大D．若a光和b光都能使某种金属发生光电效应，则a光的光子数比b光的光子数多【答案】C【详析】A．由光路的偏折程度可得，a光折射率大于b光，则a光子的频率较大。若a光为黄色光，b光不可能为紫色光，故A错误；B．a光折射率大于b光，根据临界角公式sinC=1n可知同一种介质中a光的临界角小于C．a光频率比b光大，根据光电效应方程Ekm=hν-W0则a光和D．光子数的多少与入射光的强度有关，由于不知道a与b的光的强度关系，所以不能判断哪一种光光子数多，故D错误。故选C。10．（2025·天津河西区·三调）生产芯片的工具是紫外光刻机，目前有DUV和EUV两种。DUV光刻机使用的是深紫外线，其在真空中的波长为193 nm。EUV光刻机使用的是极紫外线，其在真空中的波长是13.5 nm。下列说法正确的是（）A．在同一种介质中，极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率B．深紫外线光子的能量大于极紫外线光子的能量C．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射D．深紫外线和极紫外线都不是可见光，无法发生偏振现象【答案】A【详析】A．根据光的波长与频率的关系c=λν可知波长越短，频率越高；极紫外线波长(13.5nm）比深紫外线波长（193nm）短，所以极紫外线频率高。在同一种介质中，频率越高的光折射率越大，所以极紫外线的折射率大于深紫外线的折射率，故B．光子能量公式为E=hν因为极紫外线频率更高，所以极紫外线光子的能量大于深紫外线光子的能量，故C．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。极紫外线波长比深紫外线波长短，所以深紫外线比极紫外线更容易发生衍射，故C错误；D．深紫外线和极紫外线都属于电磁波，而电磁波是横波，横波能发生偏振现象，与是否是可见光无关，故D错误。故选A。11．（2025·天津·二模）在近代物理发展的过程中，实验和理论相互推动，促进了人们对世界的认识。下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．图（a）所示的射线“1”为α射线B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑C．图（c）所示为α粒子散射实验，实验发现极少数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进D．图（d）所示为氢原子能级图，一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出6种光子【答案】B【详析】A．由天然放射现象知识可知，在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，故射线“1”应为β射线，故A错误；B．图（b）所示的中心亮斑为圆盘衍射而形成的泊松亮斑，故B正确；C．卢瑟福通过图（c）进行α粒子散射实验研究时，发现绝大多数α粒子穿过金箔后运动方向几乎不变，少数发生大角度偏转，极少数被弹回，故C错误；D．图（d）中一个处于第四能级的氢原子最多能辐射出(4-1)=3种光子，故D错误；故选B。12．（2025·天津滨海新区·三模）图甲所示，光学传感器能够更加方便演示单缝衍射现象，测量出光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布。下面说法正确的是（）A．a光比b光的波长更大B．上述实验，a光的衍射现象更明显C．若以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量大D．分别照射在同一金属板，若a光能引起光电效应，b光也一定能【答案】C【详析】AB．由图乙可知，a光衍射条纹宽度较小，则a光波长比b光波长短，则b光的衍射现象更明显，故AB错误；C．根据f=cλ由于a光波长比b光波长短，可知a光频率比b的大，在同一介质中，频率大的光折射率大，因此a光折射率更大，偏转角度更大。因此以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，aD．当入射光的频率大于金属板的极限频率时，金属板会发生光电效应，a光频率较大，照射同一金属板，若a光能发生光电效应，b光不一定能引起光电效应，故D错误。故选C。13．（2025·天津耀华中学·一模）下列有关光的说法正确的是（）A．验钞机发出的紫外线比电视机遥控器发出的红外线更容易绕过障碍物B．横波纵波均可以产生偏振现象C．雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，是发生了光的衍射所形成的现象D．在水下的潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C（C【答案】D【详析】A．紫外线的波长小于红外线的波长，波长越短越不容易绕过障碍物，故A错误；B．偏振光一定是横波，不可能是纵波，故B错误；C．雨后公路积水上面漂浮的油膜看起来是彩色的，是发生了光的薄膜干涉所形成的现象，故C错误；D．岸上的景物，即使发出的光几乎与水面平行，经水面折射后射入水中时，折射角也不会超过临界角C，因此在水下的潜水员看来，岸上的所有景物都出现在一个顶角为2C（C为临界角）的倒立的圆锥里，故D正确。故选D。14．（2025·天津·二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（）A．若改用绿色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度B．若改用绿色光射入，绿光通过BC的时间比黄光通过BC的时间短C．若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度D．若改用红色光射入，可能会在C点发生全反射【答案】A【详析】A．若改用绿色光射入，绿光的折射率比黄光大，折射后射到C点左侧，需要入射角i增大到某一合适的角度才能射到C点，A正确；B．若改用绿色光射入，绿光的折射率比黄光大，根据v=cn，绿光在玻璃中的速度比黄光小，绿光通过BC的时间比黄光通过BCC．若改用红色光射入，红光的折射率比黄光小，折射后射到C点右侧，需要入射角i减小到某一合适的角度才能射到C点，C错误；D．若改用红色光射入，不会在C点发生全反射，光线一定能通过玻璃且通过玻璃后不会改变传播方向，D错误。故选A。15．（2025·天津新华中学·统练四）如图所示，O为半径为2R的半球形玻璃砖平面圆的圆心，虚线为玻璃砖的对称轴，一束复色光平行对称轴垂直射向玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两种单色光a、b。已知复色光束与对称轴的距离为R，b光与对称轴的夹角为30°A．玻璃砖对a光的折射率大于3B．将复色光向上平移，a光最先消失C．在玻璃砖中b光的波长小于a光的波长D．若某金属被b光照射恰好发生光电效应，则它被a光照射也会发生光电效应【答案】C【详析】A．如图所示根据几何关系可得sini=R2R=12可得i=30°根据图中几何关系可得r=i+30°=60°则玻璃砖对b光的折射率为nb=sinrB．根据全反射临界角公式sinC=1n，可知b光发生全反射的临界角较小，则将复色光向上平移，C．根据n=cv=λ空λ玻，有λ玻=λ空n由于玻璃砖对a光的折射率小于