2026年黑吉辽蒙高考物理二轮复习模块三 光学 热学 原子物理（综合训练）（解析版）

模块三光学热学原子物理综合测试卷

（考试时间：75分钟试卷满分：100分）

注意事项：

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如

需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写

在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第Ⅰ卷(选择题，共46分)

一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，

每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，

有选错的得0分。

1．下列说法正确的是（）

A．卢瑟福通过粒子散射实验，发现了质子

B．一个处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射3种不同频率的光子

C．康普顿效应说明光具有波动性

D．铀235裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，其反应称为链式反应，其反应方程为

235141921

92U56Ba36Kr20n

【答案】B

【详解】A．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子核式结构模型，而质子是通过α粒子轰击氮核实验发现的，

故A错误；

B．一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射413种不同频率的光子，故B正确；

C．康普顿效应中光子与电子碰撞后波长变长，需用光子动量解释，说明光具有粒子性，而非波动性，故C

错误；

D．铀235裂变需吸收一个中子才能触发链式反应，可知原方程左侧缺少中子，正确的方程为

2351141921

92U0n56Ba36Kr30n，故D错误。

故选B。

2．爱因斯坦这样评价普朗克的贡献：“普朗克常量h的发现成为20世纪所有物理学研究的基础，并从那时

起几乎完全决定了物理学的发展”，美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克

常量h。如图为光电效应实验中金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系图像，已知该图线与横轴交点的

横坐标为a，与纵轴交点的纵坐标绝对值为b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量h可表示为（）

beaeee

A．B．C．D．

abab

【答案】A

【详解】根据光电效应方程可得hW0Ek

根据动能定理可得eUc0Ek

hW

联立可得U0

cee

hb

可知U图像的斜率为k

cea

be

则普朗克常量为h

a

故选A。

3．某同学研究光电效应的电路如图甲。用蓝光照射真空管的铯极板（阴极K），控制开关，调节滑动变阻

器，测得电路中光电流I与A、K之间的电压UAK。根据数据描绘图线如图乙，则（）

A．横轴截距的数据可由开关S断开时测得

B．纵轴截距的数据可由开关S断开时测得

C．Ⅱ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得

D．Ⅰ象限的数据由如图甲交换电源正负极测得

【答案】B

【详解】A．横截距表示遏止电压，当S断开时，电路没有外加电压，无法测得遏止电压，故A错误；

B．纵截距表示没有外加电压时的光电流，当S断开时，电路中没有外加电压，此时灵敏电流计测量的恰好

是对应的光电流，故B正确；

CD．Ⅱ象限UAK0，说明A极的电势低于K极的电势，而图甲中电压的接法使得A极的电势高于K极的

电势，同理可知，Ⅰ象限的数据由如图甲电源正负极接法测得，故CD错误。

故选B。

4．氢原子光谱的精密测量是检验量子力学理论和量子电动力学的重要手段。氢原子能级示意图如图所示。

已知可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11eV，则大量位于n4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出

不同频率的可见光的种类为（）

A．6种B．4种C．3种D．2种

【答案】D

【详解】氢原子由n4能级跃迁至n2能级时释放的光子能量为2.55eV的可见光，由n3能级跃迁至

n2能级时释放的光子能量为1.89eV的可见光，其他跃迁所释放的光子能量均不在1.62eV~3.11eV范围内。

故选D。

5．如图，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，已知此过程中，气体从外界吸热1500J，则该过程

气体内能增加（）

A．300JB．600JC．900JD．2100J

【答案】C

【详解】由图可知，从状态A到状态B，气体的体积膨胀，气体对外做功，根据pV图像与V轴围成的面

2.01.0105

积表示气体对外做的功，则有W6.02.0103J600J

2

根据热力学第一定律，可得UQW1500J600J900J

故选C。

6．柱状材料的圆弧面与水平工件接触，上表面水平，图甲为装置的截面图。用单色光垂直于工件上表面照

射，形成如图乙所示的干涉图样。则相干光来源于（）

A．材料上、下表面反射的两列光

B．空气楔上、下表面反射的两列光

C．材料上表面与工件表面反射的两列光

D．材料下表面与工件下表面反射的两列光

【答案】B

【详解】题中图乙为薄膜干涉图样，干涉光是空气楔与材料界面处的反射光以及空气楔与工件上表面界面

处的反射光，即空气楔上、下表面反射的两列光。

故选B。

7．巴西科学家莫泽将漂白剂滴入装满水的透明水瓶里，制成可用于白天室内照明的莫泽灯，原理图如图（a）。

为方便研究，将水瓶简化成高h、直径为d的圆柱体，如图（b）所示，A、B、C、D为通过中轴线纵截

面图的四个顶点，有一束红光从C点射入，若经瓶身侧边CD折射后从AB中点射出。已知红光与BC边的

夹角为，光在空气中的速度为c，忽略塑料瓶对光的折射。下列说法正确的是（）

h2

d2

A．红光通过瓶子的时间为4

c

B．由题目条件可以求出瓶内溶液对红光的折射率

C．根据对称性，红光射出水瓶时与AB的夹角为

D．若仅将红光换成紫光，可能在AB边发生全反射

【答案】B

2

2h

【详解】A．光在瓶内传播路径为C到AB中点，距离sd

2

h2

sc2

传播时间t（瓶内光速vc），而非d，故A错误；

vn4

c

B．光路图示意图如下

sin

h

已知入射角和折射角1（tan1），由折射定律n可求折射率，故B正确；

2dsin1

C．在AB边折射后，法线垂直于AB边，折射角是折射光线与法线的夹角3，根据对称性折射角为3，

因此红光射出水瓶时与AB的夹角为90，故C错误；

D．在当前条件下，红光第二次折射没有发生全反射，因此第二次折射入射角小于临界角2Cr，又12，

因此第一次折射的入射角90，当换成紫光后，第一次折射的入射角90，第一次折射角小于临界角

1Cr，因此第二次折射入射角21小于临界角，不会发生全反射，故D错误。

故选B。

8．下列关于教材中的四幅插图的物理分析，正确的是（）

A．图甲中，a、b光分别用同一装置做双缝干涉实验，b光对应的条纹更宽

B．图乙中，用a光照射c、d金属，若c能发生光电效应，则d也一定可以

C．图丙中，0℃和100℃氧气分子的速率分布图线跟速率轴所围成图像的“面积”相等

D．图丁中，图中T1、T2为等温线，可知T1T2

【答案】AC

【详解】A．根据光电效应方程，遏止电压越大，光的频率越大，故a光频率高、波长短；b光频率低、波

长长。因此b光对应的条纹更宽，A正确；

B．由图可知，d金属的截止频率大于c金属的截止频率，若a光照射c能发生光电效应，但d不一定能发

生光电效应，故B错误；

C．图丙是分子速率分布曲线，曲线与速率轴围成的“面积”表示所有分子速率的概率和，其值恒为1（因为

所有分子的概率总和为1）。因此，氧气分子的速率分布图线与速率轴围成的面积相等，故C正确；

D．由理想气体状态方程可知，温度T越高，pV乘积越大，等温线离原点越远，则T1T2，故D错误。

故选AC。

9．密立根通过实验研究了钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，其结果验证了光子说的正确性，实验结

果如图1。玻尔最早推导出氢原子能级公式，图2为氢原子的能级图。已知电子的电量e=1.6×10-19C，根据

图中信息，可知（）

A．钠的极限频率为10.00×1014Hz

B．图1计算出的普朗克常量为h6.631034Js

C．位于能级4的单个氢原子最多能发射出3种频率的光

D．氢原子从能级4跃迁到能级2时放出的光子能使钠发生光电效应

【答案】CD

【详解】A．根据光电效应方程eUchW0

1414

当Uc0时，为极限频率，由图可知，4.3010Hz，而不是10.00×10Hz，故A错误；

B．根据光电效应方程eUchW0

hνW

变式得U0

cee

hΔUc2.215

由上式可知斜率k，将横纵轴截距坐标代入可得k14V/Hz3.8610V/Hz

eΔ104.3010

因此hek1.601019c3.861015V/Hz6.181034Js，故B错误；

C．单个氢原子从第n能级最多能发射出n-1种频率的光，因此位于能级4的单个氢原子最多能发射出3种

频率的光，故C正确；

D．由图2知氢原子从能级4跃迁到能级2时放出的光子能量为

1919

ΔEE4E20.853.402.55eV=2.551.6010J=4.0810J

由光电效应方程可知，钠的逸出功为

h

Wheek1.6010193.8610154.301014J2.661019J

0cecc

ΔEW0，故放出的光子能使钠发生光电效应，故D正确。

故选CD。

10．关于以下四张图片，下列说法正确的是（）

A．图甲中小男孩挥动发声的喇叭做圆周运动（轨迹相对小男孩对称），小男孩不能听到声音的多普勒

效应

B．从图乙分子间作用力与分子间距离的关系可知，当分子间距离为r0时，分子间不存在任何相互作用

的力

C．图丙所示时刻，电容器中的电场能正在减小

4229

D．由图丁知，2He核子平均质量比1H核子平均质量小约10kg

【答案】AD

【详解】A．图甲中小男孩挥动发声的喇叭做圆周运动，小男孩离发声物体距离不变，不能听到声音的多普

勒效应，故A正确；

B．当分子间距离为r0时，分子间引力与斥力大小相等，分子间合力为零，故B错误；

C．图丙电容器正在充电，电能增加，故C错误；

196

61.6101029

42

D．由图丁知，He核比结合能比H核高约6MeV，平均质量小约210kg，故D正确。

213108

故选AD。

第Ⅱ卷(非选择题，共54分)

二、实验题：本题共2小题，共16分。

11．某实验小组利用如图所示的装置探究一定质量气体的等温变化规律。装置由导热性能良好的注射器、

压强传感器、数据采集器和计算机组成。实验时，将一定质量的气体封闭在注射器内，缓慢推动活塞改变

气体体积，同时记录气体的压强和体积数据，环境温度保持不变。

(1)实验前，在活塞与注射器壁间涂抹润滑油，其主要目的是___________。

A．减小活塞与注射器壁的摩擦

B．防止气体泄漏，保证气体质量不变

C．使活塞更容易推动

D．提高活塞的密封性，避免外界热量传入

若实验中封闭气体的初始体积为，压强为；缓慢推动活塞使气体体积变为，根据玻意耳定律，此

(2)V1p1V2

时气体的压强理论值应为（用、、表示）

p1V1V2

1

(3)在实验数据处理时，为了更直观地展示压强与体积的关系，除了绘制p图像，还可以绘制的图像有

V

___________。

111

A．pV图像B．Vp图像C．V图像D．图像

ppV

【答案】(1)B

pV

(2)11

V2

(3)C

【详解】（1）在活塞与注射器壁间涂抹润滑油主要是为了防止气体泄漏，确保实验过程中封闭气体质量不

变。虽然它能在一定程度上减小摩擦、使活塞推动更轻松，但这并非主要目的；由于注射器导热良好，无

法依靠涂抹润滑油避免外界热量传入。

故选B。

（2）依据玻意耳定律，一定质量的气体在等温变化时，压强与体积的乘积恒定，即p1V1p2V2，由此可得

p1V1

p2

V2

C11

（3）由玻意耳定律pVCC

为常数

，变形可得VC，所以以体积V为纵坐标，压强的倒数为

ppp

横坐标绘制图像，会得到一条过原点的倾斜直线，能直观展示压强与体积成反比的关系。

故选C。

12．某实验小组用如图甲所示电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等

物理量之间的关系。阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光

电子。请回答以下问题∶

(1)该实验中，滑动变阻器采用的是接法（选填“分压式”或“限流式”）；

(2)断开开关，当入射光的频率增大到某一数值c时，电流表示数瞬间不为0，c被称为频率；

(3)闭合开关后，在光照条件不变的情况下，当滑片P置于图甲中区间（选填“Oa”或“Ob”），随着所

加电压的增大，光电流趋于一个饱和值；

(4)测量遏止电压时，滑片P应置于图甲中区间（选填“Oa”或“Ob”）。经多次实验，测得如下数据∶

入射光频率

5.645.896.106.306.50

（×1014Hz）

遏止电压Uc（V）0.540.660.710.810.88

在图乙坐标纸中绘制Uc关系图像，请描绘剩余的两个点并作出最佳拟合直线，计算得图像的斜率

k=V/Hz（保留两位有效数字），已知电子电荷量为e，则普朗克常量h=（用字母k、e表示）；

(5)若换用逸出功更大的阴极材料，该图线将向移动（选填“左”或“右”）。

【答案】(1)分压式

(2)截止（或极限）

(3)Oa

(4)Ob见解析4.01015ke

(5)右

【详解】（1）根据图甲可知，滑动变阻器采用的是分压式接法。

（2）断开开关，即阴极K和阳极A之间没有电场，当入射光的频率增大到某一数值c时，电流表示数瞬

间不为0，c被称为截止（或极限）频率。

（3）为了使光电流趋于一个饱和值，即达到饱和电流，阴极K和阳极A之间的电场应为加速电场，即电

子向左加速，电子所受电场力方向向左，电场强度方向向右，阳极A的电势比阴极K的电势高，可知，当

滑片P置于图甲中“Oa”，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。

（4）[1]测量遏止电压时，阴极K和阳极A之间的电场应为减速电场，即电子向左减速，电子所受电场力

方向向右，电场强度方向向左，阳极A的电势比阴极K的电势低，可知，滑片P应置于图甲中的Ob区间。

[2]根据表格中的数据描点，用直线将点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示

10.28

15

[3]根据上述所描绘的U关系图像有k14V/Hz4.010V/Hz

c6.85.010

[4]根据光电效应方程有EkmaxhW0

根据动能定理有eUc0Ekmax

hW

解得U0

cee

h

结合U关系图像有k

ce

解得hke

hW

（5）结合上述有U0

cee

可知，若换用逸出功更大的阴极材料，图像斜率不变，纵轴截距的绝对值增大，则该图线将向右移动。

三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后

答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

13．（9分）如图所示，导热柱形气缸B位于倾角为的斜面上，不可伸长的细绳连接着气缸中的活塞A，

初始状态活塞到气缸底部内侧的距离为2L，气缸底部外侧到斜面底端挡板的距离为L，气缸质量为m（不

含活塞），内部底面积为S。若活塞与气缸间密封一定质量的理想气体，且该气体的内能U与温度T之间关

系为UkT，k为已知常量，初始温度为T0。不计一切摩擦，重力加速度为g，大气压强为p0。求：

(1)初始状态下气缸内气体压强p；

(2)现对气缸进行缓慢加热，从初始状态到气缸底部恰好接触挡板的过程中（活塞未脱离气缸），气缸内气体

内能增加了多少。

pSmgsin

【答案】(1)0

S

kT

(2)0

2

【详解】（1）对气缸，由平衡条件得mgsinpSp0S

pSmgsin

解得p0

S

2LS(2LL)S

（2）分析可知，从初始状态到气缸底部恰好接触挡板的过程中，气体压强不变，则

T0T

气体初末状态的内能U0kT0，UkT

气缸内气体内能增加量UUU0

kT

联立解得U0

2

14．（10分）如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，C90，B37，D为AC面上的点。现让一波长

λ=441nm的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直

BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。已知

sin530.8，sin370.6，sin16sin5337。

(1)求该玻璃的折射率和cosθ的值。

19，3419

(2)若光电管阴极材料的逸出功W04.110J普朗克常量h6.6310Js，元电荷e1.610C，光速

8

c3.010m/s，求遏止电压Uc。（保留两位有效数字）

57

【答案】(1)，(2)0.26V

315

【详解】（1）光的传播路径如图所示

光经AB面发生全反射的临界角CB37

1

又由sinC

n

5

解得n

3

单色光经AC面折射，由几何关系可知，折射角r16

sin(90)

根据折射定律可得n

sinr

7

解得cosθ

15

（2）根据光电效应方程有EkmhW0

根据动能定理有eUc0Ekm

c

又

解得Uc0.26V

15．（19分）某同学研究光电效应的装置示意图如图所示，该装置可用于分析光电子的信息。A为竖直放置

1

足够大、逸出功为Wmv2的金属板，B为有一小孔O且平行于金属板A的薄金属板、AB间接有电压

020

mv2

U0的高压电源，B板接电源正极。图中S点、小孔O和速度选择器CD的中线OO位于同一水平线上，

2e

足够大的荧光屏OP与中线OO的夹角60。在速度选择器CD中及其右侧存在匀强磁场，磁感应强度大

2

mv0

小均为B0，方向垂直于纸面向里。现在用频率为的一束单色光照射金属板A的S处，产生的部分

h

光电子沿直线SO进入速度选择器，并都从O点射出速度选择器而打在荧光屏上。不计电子的重力和电子之

间的相互作用力，电子不会与速度选择器的极板碰撞。已知电子的质量为m，电荷量大小为e，普朗克常量

为h，v0为已知数。

(1)求金属板A表面S处逸出光电子的最大速度vm和从O点进入速度选择器的电子的速度范围。

(2)若速度为v0的电子恰好沿中线OO射出速度选择器，且进