第十章 光学 热学 电磁波 近代物理（综合训练）（安徽专用）

第十章光学热学电磁波近代物理

（考试时间：100分钟试卷满分：75分）

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卜对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮

擦干净后，冉选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案与在答题卡上。与在本试卷上尢效。

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42分）

一、选择题（本题共10小题，共42分。在每个小题给出的四个选项中，第1〜8小题，每小题4分，只有一

个选项符合题意；第9〜10小题，有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选对而不全的得3分，错选

或不选的得0分）

1.%<4.（24-25高三下•安徽六安一中•模拟预测）如图所示，将一平面镜置于某透明液体中，从光源S

处发出的一束频率为的细激光束垂直液面入射后射到平面镜上的。点，当平面镜与水平方向的夹角为。=

22.5°时，经平面镜反射到液面的细激光束恰好不能从液面射出。已知光在真空中传播速率为，，则该激光

束在液体中的波长为（）

S

疝x/2c「辰nA

---------RD.U.

v-----------2v-------------V--------------2v

【答案】B

【解析】光路如图所示

根据几何关系可知a=22.5

激光在液体中的临界角为。=45

根据临界角公式sin

n

可得〃=拒

激光在介质中速度为y=£=受c

n2

根据酎二人丫

解得激光束在液体中的波长为"国

2v

故选Bo

2.（24-25高三下•安徽六安-中•模拟预测）如图甲为水晶透明“平安扣”由同材质同心环形材料组成，将“平

安扣〃平放在水平莫面上，过环心的横截面如图乙所示，外环的半径为上细光束从P点射入“平安扣”时，

经一次折射后，恰好在内环上发生全发射，且从外环上第一次的射出点为。（图中未画出），并测得圆心

角POQ为2仇已知光在真空中的传播速度为c,水晶的折射率为〃。细光在“平安扣”中由P点入射到Q点

出时所经历的时间为（）

2

A2nRsinO_irRsinG2〃2RCOS。irRcosO

A.--------------B.------------C.Lx・

【答案】A

【解析】作出光在水晶中的光路如图所示

RI

设P点到内表面发生全发射的点距离为/,根据图中几何关系和正弦定理有诉二^=薪

光在内环上刚好发生全反射，贝iJsinC二，

n

由对称性可知，光从P点射入到从。点射出的时间为,二2?1

乂光在水晶中的传播速度y=£

n

2/Rsin。

联"解得/=

故选Ao

3.（24-25高三下•安徽阜阳第一中学•）彩虹是由太阳光进入水滴，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。下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，〃、力是白光射

入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线。则（）

A.。光的频率小于b光的频率

B.〃光在由空气进入水滴后波长变长

C.从同一介质射向空气，。光比b光容易发生全反射

D.通过同一双缝干涉装置，。光的相邻条纹间距比〃光的大

【答案】C

【解析】A.由光路图可知，。光的偏折程度大于力光，可知水滴对〃光的折射率大于对b光的折射率，所

以■光的频率大于6光的频率，故A错误；

B.。、b光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据2=]

可知波长变短，故B错误；

C.根据sinC=,可知，〃光的临界角小于方光的临界角，即。光比〃光容易发生全反射，故C正确；

11

D.由于。光的频率大于人光的频率，所以。光的波长小于人光的波长，根据©=4彳可知，通过同•双缝

a

干涉装置，。光干涉的相邻条纹间距比〃光的小，故D错误。

故选Co

4.’新思堆（24-25高三下•安徽淮北一中•模拟）如图所示，（〃）为氢原子能级图，（/力为某放射性元素

剩余质量”与原质量加。的比值随时间/变化的图像，（c）为轧制钢板时动态监测钢板厚度的装置图，（4）

为原子核的比结合能随质量数变亿的图像。下列说法正确的是（）

比结合能;MeV

土4

4

+4

+1•卜

+♦•人人•b・4

•r■

4-4-4-4--*

・・・卜・•■

4444•m•卜■4-4-444H

4HH-+-bITT卜4-W4-h1

•♦彳•个4•卜

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招工七、L.k.A.4.^

4I•4*aaI*aI・(d

•I•I••「.广：」

20406080120140160180200220

（d）比结合能随成俄数变化图像

A.图（。）中，一个氢原子从〃=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出3个光子

B.图（％）中，由放射性元素剩余质量机与原质量外的比值随时间/的变化规律可知其半衰期为67.3

天

C.图（c）中，探测器接收到的射线可能是。射线

D.图（d）中，比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定

【答案】A

【解析】A.一个氢原子从〃=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出3种不同频率的光，即从八=4到〃=3,

〃=3至1]〃=2,〃=2至1」〃=1,故A1E确：

21

B.放射性原子核从§恤衰变为7%,所用时间182.4天-67.3天=115.1天

则有半数发生衰变，所以半衰期为115.1天，故B错误；

C.。粒子穿透能力比较弱，不能穿透钢板，故C错误；

D.比结合能越大，平均核子质量越小，原子核越稳定，故D错误。

故选A。

5.（24-25高卜・安徽合肥六中•学业水平选择忖考试预测）我国第一颗原子弹核反应物的主要成分是aU。

是不稳定的,它经过若干次a衰变和夕衰变最终成为稳定的元素Pb。已知Pb的同位素种类如下表所示,

则衰变成Pb需要的a衰变和夕衰变次数为（）

七Pb*Pb北Pb/Pb

A.6次a衰变，2次4衰变

B.7次«衰变，4次少衰变

C.8次a衰变，6次“衰变

D.9次a衰变,8次外衰变

【答案】B

【解析】铀（2；：U）衰变为铅（Pb）时，设a衰变次数为x,夕衰变次数为y,铅的质量数为A,由质量数

守恒则有235-4x=A

电荷数守恒则有92-2x+y=82

代入选项可知，当x=7,y=4时，A=207

故选Bo

6.（24-25高三下•安徽合肥一中•素养拓展八）用。粒子轰击静止的氮核，核反应方程为a+^NTtO+X+Y。

已知了光子的频率为y，氮核的质量为成，“粒子的质量为〃％，氧核的质量为〃?2，X的质量为机3,普朗

克常量为〃，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）

A.X核为气核

B.V光子的动量大小为手

2

C.移放的核能大小为（叫+fni-/n2-nii）c

D.反应后氧核和X核的总动量等于。粒子的初动量

【答案】C

【解析】A.根据核电荷数守恒和质量数守恒，可得X的电荷数为2+7-8=1

质量数为4+14—17=1

X核为气核，故A错误；

B./光子的频率为可知其动量为〃=2=如

XC

故B错误：

C.核反应过程中的质量亏损为=町+（-〃?2-吗

反应过程中释放的核能为AE=Aw/=（叫+〃心—%-外）。2

故C正确;

D.反应后氧核和X核以及/光子的总动量等于。粒子的初动量，故D错误。

故选Co

7.124-25高三上・安徽阜阳•统测）一定质量的理想气体，经历如图所示的状态变化过程。其中他为等容过

程，儿为等温过程，ca为等压过程。则在这三个过程中，下列说法正确的是（）

A.帅过程中，气体不做功，气体内能减少

B.反过程中，气体对外做功，气体内能不变

C.ca过程中，外界对气体做功，气体内能增加

D.ca过程中，外界对气体做功，单位体积的分子数不变

【答案】B

【解析】A.在过程时中做等容升压，根据

T

可知，气体温度升高，一定质量的理想气体内能决定于气体的温度，温度升高，则内能增加，气体不做功,

故A错误；

B.在过程反中，属于等温变化，气体膨胀对外做功，而气体的温度不变，则内能不变，故B正确；

CD.在过程ca中，压强不变，体积减小，温度降低，外界对气体做功，同时气体内能减小，单位体枳的分

子数增加，故CD错误。

故选Bo

8.（2025•安徽合肥皖智商芙蓉•一模）某同学用硬质圆柱形矿泉水瓶制作了一个水深测量仪，如图所示。

使用前先在矿泉水瓶内注入-定量的水，拧紧瓶盖并将矿泉水瓶倒置，水面到达矿泉水瓶圆柱部分，记录

该位置为基准位置，测量基准位置到瓶底的距离为H。使用时潜水员把该装置带入水下，保持瓶口向下竖

直放置，拧开瓶盖，稳定后测量瓶内水面到基准位置的高度为九已知大气压强为p〃，水的密度为〃，重力

加速度为g，忽略水温变化，则矿泉水瓶内水面所在处水的深度为（）

.P°H

A---------

.pg(H-h)

p°H

'pg(H+h)

【答案】B

【解析】初始时矿泉水瓶内气体压强为po,设矿泉水瓶圆柱部分的横截面积为S',则初始时矿泉水瓶内气体

体积为Vo=SH

设末状态矿泉水瓶内水面所在处水的深度为d,则末状态矿泉水瓶内气体压强为Pi=P0+Pgd

末状态矿泉水瓶内气体体积为匕=S（H-h）

由题意知，矿泉水瓶内的气体发生等温变化，由玻意耳定律可得po%=p/H

联立解得"二万舟J

故选Bo

9.（2025.安徽皖江名校联盟联考）水底灯是水中环境中常用的灯具之一，在夜间可以营造出丰常美丽的水

下场景、增加水下的浪漫感和视觉效果，营造出水下花园或水上酒店的气氛，也可以用来打造水下的音乐

喷泉表演等。某公园水池底部安装了可视为点光源的A灯和B灯，两灯到水面的距离相等，如图所示，两

幻发出不同颜色的光，分别为光〃，光。，从每盏灯的正上方观察，发现A幻的视深大于B幻的视深，贝IJ卜

列说法正确的是（）

A.水对a光的折射率比对方光的折射率要小

B.在水中，光的传播速度大于〃光的传播速度

C.A灯照凫水面的面积大于B灯照亮的面积

D.将a和人光通过相同的双缝干涉装置、〃光的干涉条纹间距较大

【答案】AC

【解析】A.设实际深度是〃，柳深为/?,作出光路图如图所示。根据折射率定义式有

sina

n=---

sin。

结合几何关系有

Man^=/?lantr

由于。与a很小，则有

sin。«tana,sin。«[an。

解得

,H

h=一

故水对〃光的折射率比对力光的折射率要小，A1E确；

B.根据

n=­

v

在玻璃砖中，人光的传播速度小于。光的传播速度，B错误；

C.照亮水面的面积

S=nr2=n(//tanC)2=

故C正确；

D.。光的折射率较小，则频率较小，根据

2=—

f

则。光的波长较大。根据

入》=4九〃光的干涉条纹间距较大，D错误。

a

故选ACo

10.（24-25高三卜••安徽•百师联盟•二轮联考三）在智能家居系统中，光电传感器通过光电效应原理控制窗

帘开关。当阳光透过窗户照射到阴极K时，电路中产生光电流，经放大器放大的电流驱动电磁铁吸引衔铁,

从而打开窗帘。当电流减弱或消失时，衔铁自动脱离，窗帘关闭。在一次调试中，用•定强度的绿光照射

阴极K,当滑动变阻器的滑片从最左端向右恰好滑到中间位置时，窗帘自动打开了。假设电路中电流始终未

达到饱和电流。则（）

A.仅改用同等强度的红光，也一定可以打开窗帘

B.电源正负极装错，可能无法自动打开窗帘

C.仅将滑动变阻器滑片从中间位置向左滑动一小段距离，窗帘在更亮时打开

D.仅将滑动变阻器滑片从中间位置向右滑动一小段距离，窗帘在更亮时打开

【答案】BC

【蟀析】A.仅改用同等强度的红光，由于红光的频率小于绿光的频率，可能不发生光电效应，不会打开窗

帘，故A错误；

B.电源正负极装错，光电管两端电压为反向电压，当反向电压较大时光电流会减小甚至消失，则无法打开

窗帘，故B正确；

CD.仅将滑片向左滑动，会使正向电压减小，光电流会减小，则需要更强的光照才能达到足够大的光电流,

即窗帘在更痉时打开；同理仅将滑片向右滑动，会使正向电压增大，光电流会增大，窗帘在更暗时打开，

故（:正确，D错误。

故选BCo

第n卷（非选择题，共58分）

二、填空题（本题共2小题，共15分）

11.（6分）（2025•安徽阜阳一中•六模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃豉MNPQ,

画出玻璃砖与空气的两个界面和。夕（如图甲）。

⑴实验小组内的两位学生在实验中：

①第一位学生为了避免笔尖触划波璃砖的折射面，画出的。〃和她'都比实际的折射面向外侧平移了一些（如

图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以和仍为折射面画出了光路图，这样测出的折射率〃的值将

（填“偏大”"偏小"或"不变"）;

②第二位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面加'和帅'，在后面的实验中因不慎碰动了玻璃砖，使

它向方向平移了•点（如图丙所示），以后的操作都正确无误，并仍以，"和协’为折射面画出了光路图,

这样测出的折射率〃的值将（填“偏大”"偏小"或"不变"）。

⑵纠正错误后，实验小组得到如图丁所示的插针结果，则：

①请在图中画出光路图,并标明在入射面上的入射角q和折射角%；

②该玻璃砖的折射率〃=

【答案】⑴偏小不变

【解析】（1）⑴同学1光路图如图所示

由图可知

sin<7

n=------

sinp

其中£变大，则〃减小，即测量值偏小:

⑵同学2的光路图如图所示

由图可知

sina

角度保持不变，所以〃的值不变。

（2）根据结果画出的光路图如图所示

折射率

sin6^.

n=------L

sin&

12.（9分）40.（2025♦安徽A10联用・5月最后一卷）某实验小组的同学在实验室利用图示的实验装置完成“探

究定质量气体的压强和体积的关系"实验。

⑴实验时，为判断气体的压强和体积的定性关系，—（填"需要"或"不需要”）测出针筒内空气柱的横截面

积；

⑵关于该实验，下列说法止确的是:（填选项前字母序号）

A.推拉活塞时，动作要慢

B.实验中要用手握住针筒前端以保持注射器稳定

C.若实验中不慎将活塞拉出针筒，将活塞塞回针筒后可继续实验

⑶若连接注射器与压强传感器的塑料管内的气体体积/不能忽略，小组同学测得注射器内气体压强为P，

体枳为仁为了在直角坐标系中得到直线.应该作一（填“〃-1〃或“V-L，，）图线，图线与纵轴的截距

VP

为。

【答案】（1）不需要

⑵A

⑶V~~~Vo

P

【解析】（1）由玻意耳定律有P/S=p/S,等式两边的面积消去了，所以不需要测出针筒内空气柱的横

截面积。

（2）A.为了保证气体的温度不变，推拉活塞时，动作要慢，故A正确；

B.用手握住注射器，会改变气体的温度，故B错误；

C.若实验中不慎将活塞拉出针筒，气体的质量发生变化，应该重新做实验，故C错误。

故选Ao

CI

（3）⑴⑵塑料管中的气体体积为h,则〃（V+%）=C,则有丫一5-%,所以应作丫-5图，且图线与纵

轴的截距为:-匕。

三、计算题（本题共3小题，共43分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位）

13.（10分）（24-25高三下•安徽六安一中•模拟预测）如图a所示，公园里的装饰灯在晚上通弓后会发出非

常漂亮的光。该装饰灯可简化为图b所示模型，该装饰灯为对红光折射率〃=1.5的透明材料制成的棱长为

L的立方体，中心有一个发红光点0,不考虑光的二次和多次反射，光速为c。求:

⑴光线从玻璃砖射出的最长时间为多少？

⑵从外面看玻璃砖六个面被照亮的总面积为多少？

【答案】（1）咆

20c

（2）yL2

【解析】（1）考虑射到侧面上一条发生全反射的光线，临界角

由光的折射定律

C

〃=­

V

根据

X

Zmax=~

联立解得光线从玻璃砖射出的最长时间为

［二也

皿20c

（2）每一侧面被照亮的半径

tanC--y-

2

面枳为

c_2_乃炉

S\-4)-

从外面看玻璃砖被照亮的总面积为

S=6Si麦产

14.（15分）.（24-25高三下•安徽六安一中•学业水平考试）“拔火罐〃是一种中医的传统疗法，某实验小

组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻

质活塞通过细线与置于地面上质量为〃?的重物相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的阀门K处扔到汽

缸内，酒精棉球熄灭时密闭阀门K,此时活塞下的细线刚好拉直且拉力为零，而这时活塞距缸底为L由于

汽缸传热良好，随后重物会被缓慢吸起，最后重物稔定在距地面《处。已如汽缸内气体内能变化量与温

度变化量△7的关系式为△U=CA7,C为已知常数；环境温度为"不变，S=?竺，g为当地重力加速度,

Po

%为大气压强，汽缸内的气体可看作理想气体。求：

阀门K

铁

架

台

m

（1）酒精棉球熄灭时，汽缸内气体的温度7；

（2）从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中，汽缸内气体放出的热量Q。

【答案】（1）与

（2）mgL+^-

【解析】（1）阀门K密闭时，大气压强为P。，重物稳定在距地面9处时，根据平衡条件有pS+mg=P（）S

4

解得气体压强〃=

〃亿_4s

根据理想气体状态方程有目竺=‘I4）

TTQ

解得丁=苧

（2）气体内能的变化量△U=C（7；-T）=-平

外界对气体做功w=p-gs

根据热力