2023年高考真题分类汇编：光学与热学

试卷更新日期：2023-07-14 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（）

A、分子的平均动能更小 B、单位体积内分子的个数更少 C、所有分子的运动速率都更小 D、分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大

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2. 阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（）

A、偏振现象 B、衍射现象 C、干涉现象 D、全反射现象

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3. 如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（）

A、劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B、劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C、劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D、劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动

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4. 下列关于分子力和分子势能的说法正确的是（）

A、分子间距离大于 $r_{0}$ 时，分子间表现为斥力 B、分子从无限远靠近到距离 $r_{0}$ 处过程中分子势能变大 C、分子势能在 $r_{0}$ 处最小 D、分子间距离在小于 $r_{0}$ 且减小时，分子势能在减小

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5. 在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为0.9m，水的折射率 $n = \frac{4}{3}$ ，细灯带到水面的距离 $h = \frac{\sqrt{7}}{10} m$ ，则有光射出的水面形状（用阴影表示）为（）

A、 B、 C、 D、

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6. 有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W₀。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m ，普朗克常量为h ，光速为c ，则（）

A、电子的动量 $p_{c} = \frac{h L}{d Δ x}$ B、电子的动能 $E_{k} = \frac{h L^{2}}{2 m d^{2} Δ x^{2}}$ C、光子的能量 $E = W_{0} + \frac{c h L}{d Δ x}$ D、光子的动量 $p = \frac{W_{0}}{c} + \frac{h^{2} L^{2}}{2 c m d^{2} Δ x^{2}}$

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7. 一定质量的理想气体，经历如图过程，其中ab、cd分别为双曲线的一部分。下列对a、b、c、d四点温度大小比较正确的是（）

A、T_a>T_b B、T_b>T_c C、T_c>T_d D、T_d>T_a

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8. 如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为 $30 °$ ， OP边上的点光源S到顶点O的距离为d ，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为 $45 °$ 。不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为（）

A、 $\frac{1}{2} d$ B、 $\frac{\sqrt{2}}{2} d$ C、 $d$ D、 $\sqrt{2} d$

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9. “空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p-T 图像如图所示。该过程对应的p-V 图像可能是（）。

A、 B、 C、 D、

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10. 地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（）

A、 B、 C、 D、

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11. 在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（）

A、把柱塞快速地向下压 B、把柱塞缓慢地向上拉 C、在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D、在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞

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12. 用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（）

A、 $\frac{1}{3}$ 倍 B、 $\frac{1}{2}$ 倍 C、2倍 D、3倍

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13. 如图所示．密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B．该过程中（）

A、气体分子的数密度增大 B、气体分子的平均动能增大 C、单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小 D、单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小

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14. 如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边 $A B$ 以角度 $θ$ 入射，依次经 $A C$ 和 $B C$ 两次反射，从直角边 $A C$ 出射。出射光线相对于入射光线偏转了 $α$ 角，则 $α$ （　　）

A、等于 $90 °$ B、大于 $90 °$ C、小于 $90 °$ D、与棱镜的折射率有关

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15. 下列说法正确的是（）

A、热量能自发地从低温物体传到高温物体 B、液体的表面张力方向总是跟液面相切 C、在不同的惯性参考系中，物理规律的形式是不同的 D、当波源与观察者相互接近时，观察者观测到波的频率大于波源振动的频率

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二、多项选择题

16. 如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（　　）

A、h中的气体内能增加 B、f与g中的气体温度相等 C、f与h中的气体温度相等 D、f与h中的气体压强相等

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17. 一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α ，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（）

A、水的折射率为 $\frac{1}{\sin 41 °}$ B、水的折射率为 $\frac{1}{\sin 49 °}$ C、当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60° D、当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°

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18. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）

A、图1中的 $H_{α}$ 对应的是Ⅰ B、图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C、Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D、P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大

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19. 一定质量的理想气体，初始温度为 $300 K$ ，压强为 $1 \times 10^{5} Pa$ 。经等容过程，该气体吸收 $400 J$ 的热量后温度上升 $100 K$ ；若经等压过程，需要吸收 $600 J$ 的热量才能使气体温度上升 $100 K$ 。下列说法正确的是（）

A、初始状态下，气体的体积为 $6 L$ B、等压过程中，气体对外做功 $400 J$ C、等压过程中，气体体积增加了原体积的 $\frac{1}{4}$ D、两个过程中，气体的内能增加量都为 $400 J$

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三、非选择题

20. 一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为 $2 a$ ，折射率为n（ $n < \sqrt{2}$ ）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。

(1)、从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为 $θ$ ，求 $θ$ 的正弦值；

(2)、被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。

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21. 某饮料瓶内密封一定质量理想气体， $t = 27 ℃$ 时，压强 $P = 1.050 \times 10^{5} Pa$ ，

(1)、 $t^{'} = 37 ℃$ 时，气压是多大？

(2)、保持温度不变，挤压气体，使之压强与（1）时相同时，气体体积为原来的多少倍？

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22. 如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积 $S = 100 {cm}^{2}$ ，质量 $m = 1 kg$ 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A ，其体积 $V_{A} = 600 {cm}^{3}$ 。缓慢推动活塞使气体达到状态B ，此时体积 $V_{B} = 500 {cm}^{3}$ 。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C ，此时压强 $p_{C} = 1.4 \times 10^{5} Pa$ 。已知从状态A到状态C ，气体从外界吸收热量 $Q = 14 J$ ；从状态B到状态C ，气体内能增加 $Δ U = 25 J$ ；大气压 $p_{0} = 1.01 \times 10^{5} Pa$ 。

(1)、气体从状态A到状态B ，其分子平均动能（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力（选填“增大”、“减小”或“不变”）；

(2)、求气体在状态C的温度T；

(3)、求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。

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23. 科学家获得单色性很好的两种光A、B，已知这两种光的频率v_A＜v_AB ，则它们通过相同距离时间t_At_B(选填“=”或“≠”)。现使两种光分别通过双缝打到光屏上，则光会产生更宽的光带(选填“A”或“B”)。

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24. 导热性能良好，内壁光滑的气缸开口朝上水平放在桌面上，开口面积为S，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底高度为h，以m纵轴，1/h为横轴，图线为一条直线，斜率为k，纵轴截距为b，大气压为，当m=0kg时h=。

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25. 汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆 $A B$ 与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆 $A B$ 上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时， $K_{1}$ 打开， $K_{2}$ 闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后， $K_{1}$ 闭合， $K_{2}$ 打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从 $K_{2}$ 排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为 $V_{0}$ ，初始压强等于外部大气压强 $p_{0}$ ，助力活塞横截面积为 $S$ ，抽气气室的容积为 $V_{1}$ ．假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变．

(1)、求第1次抽气之后助力气室内的压强 $p_{1}$ ；

(2)、第 $n$ 次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 $Δ F$ ．

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26.

(1)、对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（　　）

A、等温增压后再等温膨胀 B、等压膨胀后再等温压缩 C、等容减压后再等压膨胀 D、等容增压后再等压压缩 E、等容增压后再等温膨胀

(2)、如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。（气体温度保持不变，以cmHg为压强单位）

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27.

(1)、在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是。(填入正确答案标号。)

A、气体的体积不变，温度升高 B、气体的体积减小，温度降低 C、气体的体积减小，温度升高 D、气体的体积增大，温度不变 E、气体的体积增大，温度降低

(2)、一高压舱内气体的压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为1.46 kg/m³
(i)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至27℃时内气体的密度；

(ii)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至10个大气压，求舱内气体的密度。

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28. 某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积 $S = 100 {cm}^{2}$ 、质量 $m = 1 kg$ 的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度 $T_{A} = 300 K$ 、活塞与容器底的距离 $h_{0} = 30 cm$ 的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升 $d = 3 cm$ 恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度 $T_{c} = 363 K$ 的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了 $Δ U = 158 J$ 。取大气压 $p_{0} = 0.99 \times 10^{5} Pa$ ，求气体。

(1)、在状态B的温度；

(2)、在状态C的压强；

(3)、由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。

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29. 一个绝热密容器，其中含有一定质量气体。容器以一定速度平移，突然施力使其停止，其中的气体温度，碰撞容器壁的剧烈程度。(选填“变大”、“变小”或“不变”)

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30. 如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、 $2 S$ ，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H ，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降 $\frac{1}{3} H$ ，左侧活塞上升 $\frac{1}{2} H$ 。已知大气压强为 $p_{0}$ ，重力加速度大小为g ，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求

(1)、最终汽缸内气体的压强。

(2)、弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。

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