热学、光学、机械振动、机械波压轴选择、填空题（全国甲卷和Ⅰ卷）-2023年高考物理十年压轴真题与模拟题（解析版）

热学、光学、机械振动、机械波压轴选择、填空题（全国甲

卷和I卷）

命题捉律

热学、光学、机械振动、机械波压轴选择、填空题是考查学生物理学科基本概念和规律的

试金石，表现为综合性强、求解难度适中、对考生的综合分析能力和应用数学知识解决物

理问题的能力要求高等特点。

一、命题范围

1.气体实验定律和热力学第一定律（压轴指数★★★★）

①气体状态参量的函数图像。结合气体实验定律和理想气体状态方程解决。

②结合热力学第一定律，解决气体做功和吸热、放热，内能的增加和减少的判断。

2、几何光学结合光的折射定律和全反射现象综合性题目（压轴指数★★★）

画好光路图，画好法线、入射光线、出射光线，找出入射角、折射角。

3、机械振动和机械波（压轴指数★★★★）

深刻理解简谐运动的性质和运动特点，对简谐运动的物理量的描述要清晰准确，能利用简谐

运动方程判断质点的运动规律、力学特点和能量特点。理解好机械波的形成过程，对机械波

的周期性问题、机械波和机械振动相结合的问题能做出准确判断。

二、命题类型

L单一知识点型。物理情境选自生活生产情境或学习探究情境，己知条件情境化、隐秘

化、需要仔细挖掘题目信息。求解方法技巧性强、灵活性高、应用数学知识解决问题的能

力要求高的特点。命题点常包含：气体实验定律、光的折射定律、全反射角、气体分子运

动的统计规律、分子力或分子势能与分子间距离的函数图像，机械振动和机械波。命题常

常通过相关函数图像联系知识点在一起考查。

2.综合型问题。通过某一情境，考查本知识点所在章节的多个知识点，知识点间有的相互

联系，有的独立的。需要全面掌握各知识点及它们之间的联系。

历年笈趣

一、多选题

1.（2022•全国•统考高考真题）一定量的理想气体从状态α变化到状态从其过程如P-T

图上从。到人的线段所示。在此过程中（）

A.气体一直对外做功

B.气体的内能一直增加

C.气体一直从外界吸热

D.气体吸收的热量等于其对外做的功

E.气体吸收的热量等于其内能的增加量

【答案】BCE

【解析】A.因从。到6的。一丁图像过原点，由半=C可知从”到b气体的体积不变，则

从。到匕气体不对外做功，选项A错误；

B.因从。到人气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；

CDE.因W=O,4U>0,根据热力学第一定律

AU=W+Q

可知，气体一直从外界吸热，且气体吸收的热量等于内能增加量，选项CE正确，D错误。

故选BCEo

2.（2019•全国•高考真题）一简谐横波沿X轴正方向传播，在f=［时刻，该波的波形图如图

（«）所示，RQ是介质中的两个质点.图表示介质中某质点的振动图像.下列说法

正确的是（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选

错1个扣3分，最低得分为0分）

A.质点。的振动图像与图（b）相同

B.在f=0时刻，质点P的速率比质点。的大

C.在Z=O时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大

D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（6）所示

E.在/=0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大

【答案】CDE

【解析】A、由图（b）可知，在时刻，质点正在向y轴负方向振动，而从图（a）可

知，质点Q在7=g正在向y轴正方向运动，故A错误；

B、山r=；的波形图推知，f=0时刻，质点P正位于波谷，速率为零；质点Q正在平衡位

置,故在f=0时刻，质点P的速率小于质点Q,故B错误；

C、f=0时刻，质点P正位于波谷，具有沿y轴正方向最大加速度，质点Q在平衡位置，

加速度为零，故C正确；

D、/=0时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y轴正方向运动，跟

（b）图吻合，故D正确：

E、f=0时刻，质点P正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点Q在平衡位置，偏离平

衡位置位移为零，故E正确.

故本题选CDE.

3.（2020・全国•统考高考真题）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有o

A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声

B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化

C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低

D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同

E.天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随

时间的周期性变化

【答案】BCE

【解析】A.之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错

误；

B.超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率

发生变化，B正确；

C.列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确；

D.波动传播速度不一样是由介质决定的，D错误；

E.双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生

变化，E正确。

故选

BCEo

4.（2018・全国•高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态α开始，经历过程①、②、

③、④到达状态e。对此气体，下列说法正确的是（）

A.过程①中气体的压强逐渐减小

B.过程②中气体对外界做正功

C.过程④中气体从外界吸收了热量

D.状态c、4的内能相等

E.状态”的压强比状态b的压强小

【答案】BDE

【解析】A.由理想气体状态方程

生=生

T.Th

可知，体积不变温度升高即7¾>Z,则pb>p”,即过程①中气体的压强逐渐增大，A错

误；

B.由于过程②中气体体积增大，所以过程②中气体对外做功，B正确；

C.过程④中气体体积不变，对外做功为零，温度降低，内能减小，根据热力学第一定

律，过程④中气体放出热量，C错误；

D.由于状态c、d的温度相等，根据理想气体的内能只与温度有关，可知状态c、d的内能

相等，D正确；

E.由理想气体状态方程C可得

T

P=C-

〃V

即T-Y图中的点与原点O的连线的斜率正比于该点的压强，故状态4的压强比状态b的压

强小，E正确。

故选BDEo

5.（2017•全国•高考真题）氧气分子在0回和100面温度下单位速率间隔的分子数占总分子数

的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示.下列说法正确的是.

亘位速率间隔的分子数

A.图中两条曲线下面积相等

B.图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

c.图中实线对应于氧气分子在Ioo团时的情形

D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E.与0回时相比，IOO团时氧气分子速率出现在0〜400m/s区间内的分子数占总分子数的百

分比较大

【答案】ABC

【解析】A.由题图可知，在O团和100团两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的

百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1,即相等；故A项符合题意.

B温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在OSI时

的情形，分子平均动能较小，则B项符合题意.

C.实线对应的最大比例的速率区间内分子动能大，说明实验对应的温度大，故为100日时

的情形，故C项符合题意.

D.图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子占据的比例，但无法确定分子具体数目；故D

项不合题意

E.由图可知，0〜400m∕s段内，100回对应的占据的比例均小于与0回时所占据的比值，因此

100回时氧气分子速率出现在。〜400m∕s区间内的分子数占总分子数的百分比较小；则E项

不合题意.

6.（2016•全国•高考真题）关于热力学定律，下列说法正确的是（）

A.气体吸热后温度一定升高

B.对气体做功可以改变其内能

C.理想气体等压膨胀过程一定放热

D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必

定达到热平衡

【答案】BDE

【解析】A.气体吸热后，若再对外做功，温度可能降低，故A错误；

B.改变气体内能的方式有两种：做功和热传导，故B正确；

C.理想气体等压膨胀过程是吸热过程，故C错误；

D.根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故D正确；

E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必

定达到热平衡，否则就不会与第三个系统达到热平衡，故E正确。

故选BDE.

【点睛】本题主要考查了热力学定律、理想气体的性质.此题考查了热学中的部分知识

点，都比较简单，但是很容易出错，解题时要记住热力学第一定律E=W+Q、热力学第二定

律有关结论以及气体的状态变化方程等重要的知识点.

7.（2016•全国•高考真题）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m∕s的速率向

着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时

间间隔为15s。下列说法正确的是（）

A.该水面波的频率为6Hz

B.该水面波的波长为3m

C.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去

D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移

【答案】BD

【解析】A.由第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s,可得知振动的周期

T=------s=-s

10-13

频率为

故A错误：

B.该水面波的波长为

λ=vT=3m

故B正确；

C.参与振动的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动，并不会"随波逐流"，但振动的

能量和振动形式却会不断的向外传播。故C错误，D正确。

故选BDo

8.（2015•全国•高考真题）下列说法正确的是

A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体

B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质

C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体

D.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体

E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

【答案】BCD

【解析】A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体；选项A错误.

B.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上各向异性，具有不同的光学性

质；选项B正确.

C.由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如石墨

和金刚石；选项C正确.

D.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如

天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体.把晶体硫加热熔化（温度超过300团）再倒进冷

水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫；选项D正确.

E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能要增加；选项E错误.

9.（2014•全国•高考真题）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、be、Ca回

到原状态，其P-T图象如图所示，下列判断正确的是（）

OT

A.过程ab中气体一定吸热

B.过程be中气体既不吸热也不放热

C.过程Ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D.A、b和C三个状态中，状态a分子的平均动能最小

E.b和C两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

【答案】ADE

【解析】试题分析：从a到b的过程，根据图线过原点可得圣=条，所以为等容变化过

程，气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，所以温度升高只能是吸热的结果，选项

A对.从b到C的过程温度不变，可是压强变小，说明体积膨胀，对外做功，理应内能减

少温度降低，而温度不变说明从外界吸热，选项B错.从C到a的过程，压强不变，根据

温度降低说明内能减少，根据改变内能的两种方式及做功和热传递的结果是内能减少，所

以外界对气体做的功小于气体放出的热量，选项C错.分子的平均动能与温度有关，状态

a的温度最低，所以分子平均动能最小，选项D对.b和C两个状态，温度相同，印分子

运动的平均速率相等，单个分子对容器壁的平均撞击力相等，根据b压强大，可判断状态

b单位时间内容器壁受到分子撞击的次数多，选项E对.

考点：分子热运动理想气体状态方程气体压强的微观解释

10.（2014•全国•高考真题）图（a）为一列波在∕=2s时的波形图，图（b）是平衡位置在

图(a)图(b)

A.波速为0.5m∕s

B.波的传播方向向右

C.O2s时间内，P运动的路程为8cm

D.02s时间内，尸向y轴正方向运动

E.当∕=7s时，P恰好回到平衡位置

【答案】ACE

【解析】A.由图（a）可知该简谐横波的波长为%=2m,由图（b）知周期为T=4s,则波速

为

λ2

V=—=—m/s=（）.5m∕s

T4

故A正确：

B.根据图S的振动图像可知，x=1.5m处的质点在f=2s时振动方向向下，所以该波向左

传播，故B错误；

C.由于

t2s=0.5T

所以02s时间内，质点P的路程为

S=2Λ=8cm

故C正确；

D.由图（a）可知V2s时，质点P在波谷，f=2s=O.5T,所以可知02s时间内，P向y轴

负方向运动，故D错误；

E.r=2s时，质点P在波谷

则/=7S时，P恰回到平衡位置，E正确。

故选ACEo

11.（2013•全国•高考真题）两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至

不再靠近。在此过程中，下列说法正确的是（）

A.分子力先增大，后一直减小

B.分子力先做正功，后做负功

C.分子动能先增大，后减小

D.分子势能先增大，后减小

E.分子势能和动能之和不变

【答案】BCE

【解析】A.由分子动理论的知识，当两个分子相互靠近，直至不能靠近的过程中，分子

力先是引力且先增大后减小，之后为分子斥力，一直增大，故A错误；

BCD.分子引力先做正功，然后分子斥力做负功，分子势能先减小再增大，分子动能先增

大后减小，故BC正确，D错误；

E.因为只有分子力做功，所以分子势能和分子动能的总和保持不变，故E正确。

故选BCEo

12.（2013•全国•高考真题）如图，。、b、c、d是均匀媒质中X轴上的四个质点，相邻两点

的间距依次为2m、4m和6m。■—列简谐横波以2m∕s的波速沿X轴正向传播，在，=0时刻

到达质点。处，质点”由平衡位置开始竖直向下运动，f=3s时”第一次到达最高点。下列

说法正确的是（）

•a•b--•c•d-->Λ

A.在，=6s时刻波恰好传到质点d处

B.在f=5s时刻质点C恰好到达最高点

C.质点人开始振动后，其振动周期为4s

D.在4s<∕<6s的时间间隔内质点。向上运动

E.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动

【答案】ACD

【解析】A.4d间距离为x=12m,波在同一介质中匀速传播，则波从。传到“的时间为

X124

t=—=——S=OS

V2

即在Z=6s时刻波恰好传到质点d处，A正确；

B.设该波的周期为T，由题可得

3

-T=3s

4

解得

T=4s

波从〃传到C的时间为

%2+4ɔ

t=—=------s=3s

V2

则在f=5s时刻质点C已振动了2s,而C起振方向向下，故在f=5s时刻质点c恰好经过平

衡位置向上，B错误；

C.质点b的振动周期等于4的振动周期，即为4s,C正确；

D.在4s<∕<6s的时间间隔内，质点C已振动了ls<∕<3s,质点C正从波谷向波峰运动，

即向上运动，D正确；

E.波长为

λ=vT=2×4m=8m

bd间距离为

IOm=

4

结合波形得知，当质点d向下运动时，质点6不一定向上运动，E错误。

故选ACDo

二、填空题

13.（2021・全国•高考真题）如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温

度（Ur）图上的两条直线I和团表示，力和L分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；为为它

们的延长线与横轴交点的横坐标，”是它们的延长线与横轴交点的横坐标，用-273.15回；

a,6为直线I上的一点。由图可知，气体在状态〃和力的压强之比KL=；气体

【解析】［1］根据盖吕萨克定律有

整理得

V=公+273火

由于体积-温度（Uf）图像可知，直线I为等压线，则〃、匕两点压强相等，则有

J

Pb

⑵设f=OC时，当气体体积为K其压强为Pi,当气体体积为匕其压强为P2,根据等温

变化，则有

PM=P2½

由于直线I和团各为两条等压线，则有

PI=Pb，Pl=Pe

联立解得

区=且=Jl

plP?K

14.（2020•全国•统考高考真题）分子间作用力F与分子间距『的关系如图所示，片〃时，

F=0。分子间势能由,•决定，规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。若一分子固定于

原点0,另一分子从距。点很远处向。点运动，在两分子间距减小到-2的过程中，势能

（填"减小"不变"或"增大"）；在间距由r2减小到〃的过程中，势能.（填“减

小”"不变"或"增大”）；在间距等于〃处，势能.（填"大于""等于"或"小于"）零。

【解析】口］从距。点很远处向。点运动，两分子间距减小到今的过程中，分子间体现引

力，引力做正功，分子势能减小;

⑵在2f4的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小:

⑶在间距等于6之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在4处分子势

能小于零。

15.（2019•全国,高考真题）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好,

空气可视为理想气体.初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界•现使活塞缓

慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同.此时，容器中空气的温度（填"高

于""低于"或"等于"）外界温度，容器中空气的密度（填"大于""小于"或"等

于"）外界空气的密度.

【答案】低于大于

【解析】由题意可知，容器与活塞绝热性能良好，容器内气体与外界不发生热交换，故

△Q=。，但活塞移动的过程中，容器内气体压强减小，则容器内气体正在膨胀，体积增

大，气体对外界做功，即W<0,根据热力学第一定律可知：AU=AQ+W<0,故容器内

气体内能减小，温度降低，低于外界温度.

最终容器内气体压强和外界气体压强相同，根据理想气体状态方程：PV=nRT

又夕=£，为容器内气体质量

Pm

联立得：展而

取容器外界质量也为，〃的一部分气体，由于容器内温度T低于外界温度，故容器内气体密

度大于外界.

故本题答案为：低于；大于.

16.（2021•全国•高考真题）如图，单色光从折射率“=1.5、厚度d=10Qcm的玻璃板上表面

射入。己知真空中的光速为3x10*m∕s,则该单色光在玻璃板内传播的速度为

m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间f的取值范围是

s≤t<s（不考虑反射）。

【解析】［1］该单色光在玻璃板内传播的速度为

c3×IO8,C,八8,

V=—=-----m∕s=2×10m/s

n1.5

⑵当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间

d0.1l0

4=一s=5×10-s

V2×108

⑶当光的入射角是90。时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知

sin90°

n=---------

sin。

最长时间

d

l0

t2=至皿=/d=3√5×10-s

vv√l-sin2θ

17.（2018•全国•高考真题）如图，A4?C为一玻璃三棱镜的横截面，0A=3Oo,一束红光垂

直AB边射入，从AC边上的。点射出，其折射角为60。，则玻璃对红光的折射率为

o若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在。点射出时的折射射角（"小于""等

于"或"大于"）60°o

【答案】√3大于

【解析】［1］⑵由几何知识可知，红光在。点发生折射时，折射角为i=60。，入射角为

/-=30o,由折射定律可得

Sini

n=-----

sinr

解得玻璃对红光的折射率为

n=y∕i

若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于对红光的折射率，则光线在。

点射出时的折射角大于60。。

18∙(2017∙全国,高考真题)如图甲所示，在XOy平面内有两个沿Z方向做简谐振动的点波

源Sl(-2,0)和S2(4,0)。两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示，两列波的波速

均为0.50m∕s°两列波从波源传播到点A(-2,8)的振幅为m,两列波引起的点3

(1,4)处质点的振动相互(填"加强"或"减弱")，点C(0.5,0)处质点的振动相互

(填"加强"或"减弱")。

【答案】2减弱加强

【解析】［1］由图可得周期

T=4s

则波长

λ=vT—2m

两列波从波源传播到点A(-2,8)的路程差

∆,r=ri-r2=10m-8m=2m

两列波的振动步调相反，所以A点为振动减弱点，其振幅为2m。

⑵从波源传播到点B(1,4)路程差为0,引起该处质点的振动相互减弱。

［3］从波源传播到点C(0.5,0)的路程差为

Im=—×1

2

该处质点为振动加强点。

19.(2015•全国,高考真题)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，

在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距∆Λ∕与绿光的干涉条纹间距∆Λ2相比∆Λ-/∆Λ2

（填">"、"V"或"="）。若实验中红光的波长为630nm,双缝到屏幕的距离为1m,测得第

1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm,则双缝之间的距离为ι

【答案】>0.3

【解析】⑺双缝干涉条纹间距&=红光波长比绿光长，所以用红光的双缝干涉条纹

a

间距较大

Arl>∆x2

⑵条纹间距为

∆x=l°∙5mnι_2.Imm=2.1×103m

5

根据

∆x——λ,

d

解得

JLzIJX630XMm=O.3mm

∆x2.1x10-

应第第咯J

一、热学

1.气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律

一定质量的某种气・定质M的某种气体，一定质量的某种气

体，在温度不变的情在体积不变的情况下，体，在压强不变的情

内容

况下，压强与体积成压强与热力学温度成正况下，其体积与热力

反比比学温度成正比

包=也匕=3

τi~τ2τΓτ2

表达式PIVl=P2匕

V,

拓展：△/?=奈"AT拓展：ΔV=ψ-Δ7,

∕∣11

一定质量的某种理想一定质量的某种理想气一定质量的某种理想

气体，温度保持不变体，体积保持不变时，气体，温度升高时，

时，分子的平均动能分子的密集程度保持不分子的平均动能增

微观解释

不变.体积减小时，变，温度升高时，分子大.只有气体的体积

分子的密集程度增的平均动能增大，气体同时增大，使分子的

大，气体的压强增大的压强增大密集程度减小，才能

保持压强不变

PPV

图像

V/一T/一T

O*vVO*/O*/

2.理想气体状态方程

（1）理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体.

①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体.

②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决

定.

（2）理想气体状态方程：第=若或华=C.（质量一定的理想气体）

3.气体状态变化的图像问题

（1）.四种图像的比较

类别特点（其中C为常量）举例

PV=CT,即/V之积越大的等温线

P-V

温度越高，线离原点越远----->ɪ*v

Oτ2>τt

P=Cg,斜率Z=C7,即斜率越p∖z∖

1

PVL>x∣-1

大，温度越高OT2>TiV

P=新,斜率Z=E即斜率越大，

P∖/V2

p-τ

τ

体积越小Ov2<vl

-CC

V^-T,斜率即斜率越大，

k=;;,L4±

V-TPPr

OPKPiT

压强越小

（1）.处理气体状态变化的图像问题的技巧

①首先应明确图像上的点表示一定质量的理想气体的一个状态，它对应着三个状态量；图像

上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.看此过程属于等

温、等容还是等压变化，然后用相应规律求解.

②在V-T图像（或p—T图像）中，比较两个状态的压强（或体积）时，可比较这两个状态到原

点连线的斜率的大小，斜率越大，压强（或体积）越小；斜率越小，压强（或体积）越大.

二、光学

1.折射定律

（1）内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别

位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.

(2)表达式：含e=川2(加2为比例常数).

sin(72

2.全反射

(1)定义：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，折射光线消失，只剩下

反射光线的现象.

(2)条件：①光从光密介质射向光疏介质.②入射角大于或等于临界角.

(3)临界角：折射角等于90。时的入射角.若光从介质(折射率为〃)射向真空或空气时.，发生

i9001

全反射的临界角为C,由〃=七sn会，得SinC=A介质的折射率越大，发生全反射的临界角

越小.

三、机械振动和机械波

1.对简谐运动的理解

受力特点回复力尸=一"，F(或〃)的大小与X的大小成正比，方向相反

靠近平衡位置时，a、F、X都减小，。增大；远离平衡位置时，a、尸、X都增

运动特点

大，。减小

振幅越大，能量越大.在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能

能量

守恒

做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化,

变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化

周期性

τ

周期为方

(1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置。对称的两点P、P'(OP

=OP)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等

Pi∂P-

物体由到。所用的时间等于由。到所用时间，即

对称性(2)PP3=3>∙

(3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即SP=tPo

(4)相隔基矢生(〃为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位

移、速度、加速度大小相等，方向相反

2.波的周期

⑴质点振动〃T(〃=1,2,3,…)时，波形不变.

(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为祖(〃=1,2,3,…)时，它们的振动步调

总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2〃+155=0,1,2,3,…)时，它们的振动步调总相反.

3.波的传播方向与质点振动方向的互判

y—AV

沿波的传播方向，“上坡”时质点向下

Z、下坡上ʌ

“上下坡”法

振动，“下坡”时质点向上振动O上坡VX

波形图上某点表示传播方向和振动方向N

“同侧”法)∣UX

的箭头在图线同侧C

二

将波形沿传播方向进行微小的平移，再[B,一V

“微平移”法由对应同一尤坐标的两波形曲线上的点

x

来判断质点振动方向

便拟残部)

一、多选题

1.一定质量的理想气体由状态〃经状态仄C又回到状态。，其压强P与体积丫的关系如

图所示，变化过程有等容、等温和绝热过程，则下列说法正确的是()

O----------------------

A.①过程可能为等温变化

B.②过程气体从外界吸热

C.全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量

D.③过程气体分子单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加

【答案】BCD

【解析】A.①过程若为等温变化，②过程为等容变化，温度升高，则③过程为绝热变

化，外界对气体做功，气体温度升高，不可能回到初始状态，可知①为绝热过程，故A错

误；

B.②过程为等容变化，气体压强增大，则温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做

功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，故B正确；

C.②过程外界没有对气体做功，根据P-V图线和横轴所围面积表示气体和外界功的交

换，③过程外界对气体做的功大于①过程气体对外界做的功，因此全过程外界对气体做

功，气体内能不变，故全过程气体向外界放出的热量大于从外界吸收的热量，故C正确；

D.③过程为等温变化，气体压强增大，体积减小，分子平均动能不变，气体分子单位时

间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增加，故D正确。

故选BCDo

2.A、B汽缸的水平长度为20cm,截面积均为IOCmC是可在汽缸内无摩擦滑动的、体

积不计的活塞，D为阀门，整个装置均由导热材料制成且环境温度恒定，开始阀门关闭，A

内有压强PA=4.0χl0'Pa的氮气，B内有压强PB=2.0xl0'Pa的氧气，阀门打开后，活塞C

向右移动，最后达到平衡。下列说法正确的有()

C

A.活塞C向右移动了IOCm

B.平衡后A气缸的压强为3.0x10’Pa

C.A气缸内气体要对外做功，要从外界吸热

D.若B气缸抽成真空，打开阀门D,A气缸中气体要对外做功，要从外界吸热

【答案】BC

【解析】AB.设阀门打开后，活塞C向右移动了X,最后达到平衡时AB气体的压强均为

p,A、B气体初始体积均为玲，则对A、B气体由玻意耳定律可得

PΛ%=P(%+Sx)

"B%=P(%-Sx)

解得

20,r

X=—cm≈6.7cm

3

p=3.0×IO5Pa

故A错误，B正确；

C.因为整个装置均由导热材料制成且环境温度恒定，所以气体温度保持不变，即气体内能

不变，即

AU=O

又因为气体A膨胀，对外做功，即

w<o

所以由热力学第一定律AU=W+Q得

ρ>o

即气体A要从外界吸热，故C正确;

D.若B气缸抽成真空，打开阀门D后，A气缸中气体膨胀过程对外不做功，又因为气体

内能不变，所以A气体既不需要从外界吸热也不向外界放热，故D错误。

故选BCo

3.如图甲所示，一定质量理想气体的状态沿1-2f3f1的顺序作循环变化。若用V-T或

P-V图像表示这一循环，乙图中表示可能正确的选项是（)

B.

C.OD.OV

【答案】AD

【解析】由图可知，1到2状态是等容变化，P与T均增大,根据查理定律

且=&

TtT2

2到3状态是等压变化，p不变，T降低，根据盖吕萨克定律

”.=K

T2T3

可知

3到1状态是等温变化，压强〃减小，温度T不变，根据玻意耳定律

P3匕=PM

可知

P3>Pl.⅛<y

故选ADo

4.图为一定质量的理想气体的体积随热力学温度变化的图像，气体从状态α经过等容过程

到达状态6,再经过等温过程到达状态c,直线“c过原点。下列说法正确的是（）

L--------------------------------------->

0T

A.气体在状态a的压强大于在状态b的压强

B.气体在状态C的压强小于在状态b的压强

C.气体在状态C的压强等于在状态α的压强

D.气体在α→力的过程中对外界做功

【答案】BC

【解析】A.气体在α→>b经历等容变化，温度升高，根据查理定律可知气体在状态人的压

强大于在状态4的压强，故A错误；

B.气体在c经历等温变化，体积增大，根据玻意耳定律可知气体在状态〃的压强大于

在状态C的压强，故B正确；

C.直线αc过原点，根据盖一吕萨克定律可知αc为•条等压线，即气体在状态C的压强等

于在状态。的压强，故C正确；

D.气体在α→b的过程体积不变，不对外做功，故D错误。

故选BC-

5.一定质量的理想气体从“状态开始，经历三个过程血be、eɑ回到“状态，其PT图

像如图所示，图中加的延长线过原点0,A平行于r轴，Ca的延长线过点

（-273.15C0）.下列判断正确的是（）

A.过程用中气体体积不变B.过程C4中气体体积不变

C.过程馆中气体吸收热量D.过程和中气体吸收热量

【答案】BD

【解析】AB.根据

Vc>Vb

CZ的延长线过点(-273.15,0),则

Va^Vc

Va=Vc>Vb

故A错误，B正确；

C.过程Ca中气体体积不变，W=O,温度降低，内能减小，即△(/<(),则由AU=W+Q

可推知Q<o,气体放热，故C错误：

D.过程A中气体体积增大，气体对外界做功，W<0；温度升高，内能增大，即

Δf∕>O,根据AU=W+Q知Q>0,即气体从外界吸热，故D正确。

故选BDo

6.某容器中一定质量的理想气体，从状态A开始发生状态变化，经状态8、C回到状态

A,其状态变化的P-V图像如图所示，设A、B、C三个状态对应的温度分别是以、TB.

TC,则()

Pc

A.TA>TB

B.TA=TC

C.从状态A变化到状态B过程气体吸热

D.从状态A经状态8、C回到状态4的过程气体先吸热后放热

【答案】CD

【解析】A.从4到B是等压膨胀，由盖吕萨克定律可知温度升高，故