2025年高考物理总复习 阶段综合检测（五）

阶段综合检测（五）［考查范围振动和波动光学热学原子

物理］

（本试卷满分：100分）

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中,

只有一项是符合题目要求的）

1.如图，一汽缸开口向右、固定于水平地面，一活塞将一定质量.1

的气体封闭在汽缸内。汽缸中间位置有小挡板。开始时，外界大气压

为po,活塞紧压于小挡板右侧。缓慢升高封闭气体温度T,封闭气体

压强0随r变化图像可能正确的是（）

ptp+ptp

Oj'O亍。j'O亍

ABCD

解析：选B当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内

气体的压强p与热力学温度T成正比，图线是过原点的倾斜的直线；当缸内气体的压强等于

外界的大气压时，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线。故选B。

2.手持软长绳的一端。点，在竖直平面内连续向上、向下抖动软绳（可视为简谐运动）,

带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传播的简谐波，P、。为绳上的两点。f=0时。点由

平衡位置开始振动，至h时刻恰好完成;次全振动，绳上OQ间形成如图所示的波形（Q点之

后未画出），贝！1（）

A.〃时刻之前。点始终静止

B.〃时刻尸点刚好完成一次全振动

C.f=0时。点运动方向向上

D.若手上下振动加快，该波的波长将变大

解析：选B由题意可知该简谐波的周期为T=与，由题图可知质点尸的平衡位置到波

源平衡位置的距离为四分之三个波长，质点0的平衡位置到波源平衡位置的距离为四分之五

3355

个波长，所以质点尸、。起振的时刻分别为力=彳7=,1,/2=彳7=.1,所以有时刻前。点已

经开始振动，且fi时刻尸点刚好完成一次全振动，故A错误，B正确；由题图及上面分析可

知产点的起振方向为向下，由于绳子上所有质点的起振方向都和波源的起振方向相同，所以

f=0时。点运动方向向下，故C错误；手上下振动加快后，简谐波的频率增大，但波速不

变，所以波长变小，故D错误。

3.如图甲所示，在平静的水面下深入处有一个点光源S,它发出两种不同颜色的a光

和力光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由而两种单色光所

构成的复色光圆形区，周围为环状区域，且为。光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为血，

则下列说法正确的是（）

a光的单色光区域

H二复色光区域

A.在水中，。光的波长比b光小

B.水对a光的折射率比6光大

C.在水中，。光的传播速度比分光小

D.复色光圆形区域的面积为

解析：选Da光的照射面积大，知a光的临界角较大，根据sinC=：知"光的折射率

较小，所以a光的频率较小，波长较大，根据知，在水中，a光的传播速度比》光大，

同一种色光在真空中和在水中频率相同，由可知，在水中，a光的波长比8光大，A、

B、C错误；设复色光圆形区域半径为r,复色光圆形区域边缘，8光恰好发生全反射，依据

sinC=~结合几何关系，可知sinC=-而复色光圆形区域的面积5=兀/，联立解

得5=昕，D正确。

4.如图所示，某轧钢厂的热轧机上安装了一个射线测厚仪，该仪器探测到的射线

r~|放大器

'厚度控制装置

探测器占

放射性同位素

强度与钢板的厚度有关，已知车间采用放射性同位素号Ir作为放射源，通过0衰变放出

Y射线，半衰期为74天，适合透照钢板厚度10〜100mm,下列说法正确的是（）

A.若衰变产生的新核用X表示，则当Ir的衰变方程为扬Ir-瑶X+2je

B.若有4g放射性同位素扬Ir,经过222天有LOg没有衰变

C.若已知钢板厚度标准为20mm,探测器得到的射线变弱时,说明钢板厚度大于20mm,

应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙

D.衰变时遵循能量守恒且生成物的质量等于反应物的质量

解析：选C0衰变的实质是原子核里的一个中子放出一个电子变为一个质子，反应过

程中遵循质量数守恒和核电荷数守恒，衰变方程为％Ir-嘴X+Je,A错误；若有4g放射

性同位素%Ir,经过222天（3个半衰期）有0.5g没有衰变，B错误；探测器得到的射线变弱

时，说明钢板厚度增大，应当减小热轧机两轮之间的厚度间隙，C正确；放射性同位素发生

衰变时，因遵循能量守恒，放出能量后发生质量亏损，D错误。

5.如图所示为氢原子的能级图。现有两束光，。光由图中跃迁①发nE/fV

出的光子组成，6光由图中跃迁②发出的光子组成，已知a光照射x金属4

O=-18.：011

时刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是（）2国一-3.40

A.x金属的逸出功为2.86eV

B.。光的频率大于》光的频率②

C.氢原子发生跃迁①后，原子的能量将减小3.4eV

D.用》光照射x金属，发出的光电子的最大初动能为10.2eV1------------匚-13.6

解析：选Aa光子的能量为E“=E5-E2=2.86eV,a光照射x金属时刚好能发生光电

效应，则x金属的逸出功为2.86eV,A正确；入光子的能量为5=£2一耳=10.2eV,a光子

的能量值小，则a光的频率小，B错误；氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了Ea

=JE5-E2=2.86eV,C错误；用入光照射x金属，发出的光电子的最大初动能为&m=&一

Wo=7.34eV,D错误。

6.我国首辆火星车—祝融号采用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2

中的元素Pu是贷Pu,其发生a衰变的半衰期为87.7年。下列说法中正确的是（）

A.a衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子

B.鳏Pu发生a衰变的核反应方程为贯Pu+An-镣U+2He

C.经过263.1年，大约还有12.5%的Pu原子核没有发生衰变

D.当气温和引力环境发生改变时，Pu的半衰期可能会发生变化

解析：选Ca衰变是原子核放出一个a粒子，形成一个新核，A错误；赞Pu发生a

衰变的核反应方程为贲Pu-锣U+?He,B错误；鬻'=3,所以大约还有伊）3===12.5%的

o/./\A7o

Pu原子核还未发生衰变，C正确；放射性元素的半衰期只与原子核自身的因素有关，与外

界环境无关，D错误。

7.图为研究光电效应的电路图，测得遏止电压为a,已知电子

的电荷量为e,则下列说法正确的是（）

A.光电子的最大初动能为

B.测量遏止电压时，开关S应与6连接

C.光电管两端电压为零时，光电流也为零

D.开关S接瓦调节滑动变阻器，电压表示数增大时，电流表示数一定增大

解析：选A当光电管两端电压达到遏止电压口时，从阴极K射出的具有最大初动能

Ekm的光电子恰好不能到达阳极，根据动能定理有0-Ekm=-eL4,解得Ekm=eUc,故A正

确；测量遏止电压时，应使光电管阴极与电源正极相连，阳极与电源负极相连，故开关S应

与“连接，故B错误；光电管两端电压为零时，若光电子能够到达阳极，则光电流就不为零，

故C错误；开关S接方，调节滑动变阻器，电压表示数增大时，若此时光电流已经达到饱和

值，则电流表示数不再增大，故D错误。

二'多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每题给出的四个选项中，有

多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分）

8.下列说法中正确的是（）

A.图甲中分子并不真的是球形，把它们当做球形处理是一种估算方法

B.图乙是布朗运动实验的观测记录，图为三颗微粒的运动轨迹

C.图丙说明悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则撞击造成的

D.图丁中两分子间分子力的合力为零的位置分子势能最小

解析：选ACD题图甲中分子并不真的是球形，把它们当作球形处理是一种估算方法，

故A正确；题图乙是三颗微粒在不同时刻位置的连线，而不是微粒的运动轨迹，故B错误；

题图丙说明悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则撞击造成的，故C正确；题图丁中两

分子间分子力的合力为零的位置分子势能最小，故D正确。

9.太阳辐射的总功率约为4X1026w,其辐射的能量来自聚变反应，在聚变反应中，一

个质量为1876.1MeV/c2（c为真空中的光速）的笊核（汨）和一个质量为2809.5MeV/c2的散核

GH）结合为一个质量为3728.4MeV/c2的氢核©He）,并放出一个X粒子，同时释放大约17.6

MeV的能量。下列说法正确的是（）

A.X粒子是中子

B.X粒子的质量为939.6MeV/c2

C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4X106kg

D.地球每秒接收到太阳辐射的能量约4X1026j

解析：选AB由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1,电荷数为0,则X为中子，

A正确；根据能量关系可知"2,4=1876.1+2809.5-3728.4-17.6(MeV),解得m,

939.6MeV/c2,B正确；太阳每秒放出的能量E=PZ=4X1026J,损失的质量Am=^4.4X109

kg,C错误；太阳每秒放出的能量E=4X1026J,而地球每秒接收到太阳辐射的能量小于

4X1026J,D错误。

10.装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示，把玻璃管向

下缓慢按压4cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测

得振动周期为0.5s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中

A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是()

A.回复力等于重力和浮力的合力

B.振动过程中动能和重力势能相互转化，玻璃管的机械能守恒

C.位移满足函数式x=4sin(47tf—周(cm)

D.在fl〜f2时间内，位移减小，加速度减小，速度增大

解析：选ACD玻璃管振动过程中，受到重力和水的浮力，这两个力的合力充当回复

力，故A正确；玻璃管在振动过程中，水的浮力对玻璃管做功，故振动过程中，玻璃管的机

2九

械能不守恒，故B错误；由题意得振幅4=4cm,振动周期为0.5s,故o=亍=4兀rad/s,

由题图乙可知振动位移的函数表达式为x=4sin(4kf一附(cm),故C正确；由题图乙可知，

fi〜我时间内玻璃管在靠近平衡位置，故位移减小，加速度减小，速度增大，故D正确。

三、非选择题(本题共5个小题，共54分)

11.(6分)利用如图甲装置验证气体等温变化实验规律，用一个带两根细管的橡皮塞塞

紧烧瓶的瓶口，压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气，另一根带阀门

的细管连通注射器。开始时阀门处于关闭状态，注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了

水。实验时打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入水。根据注射器刻度记录注入水的

体积V,同时记录对应气体的压强p值，得到多组实验数据。利用图像法处理数据得到乙图。

阀门___________

莫丁丁号n压强传感器一

计算机

甲

(1)图乙中的纵坐标为(填“片或弓”)，利用图乙中的数据可得烧瓶的体积为

(2)通过对实验装置的不断完善，可准确测出气体的体积V',做出p-U图像如图丙,

图线在匕、匕之间所围的面积的物理意义是

(3)某同学在处理数据时发现pH乘积随压强p增大而变小，导致这个现象的原因是

解析：⑴设烧瓶的根据理想气体状态方程p(V0-V)=nRT,可得V=V0-nRT^,则一

定质量的理想气体发生等温过程，图像构成线性函数，则题图乙中的纵坐标为注入的体

积V;匕/图像的纵截距表示烧瓶的体积，则V0=b;

(2)由功的计算公式可知W=Fl=pSl=pV,即pV的乘积表示气体体积变化时所做的功，

图线在%、%之间所围的面积的物理意义表示气体体积从W减小到匕过程中外界对气体做

的功的大小；

(3)某同学在处理数据时发现乘积随压强p增大而变小，即“RT变小，导致这个现

象的原因是①装置出现漏气，②环境温度降低。

答案：(1)Vb(2)气体体积从匕减小到%过程中外界对气体做的功的大小⑶①装

置出现漏气，②环境温度降低

12.(9分)某同学利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度，实验步骤如下：

A.按装置图安装好实验装置；

B.用游标卡尺测量小球的直径由

C.用米尺测量悬线的长度心

D.让小球在竖直平面内小角度摆动，当小球经过最低点时开始计时，并计数为0,此

后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3、…，当数到20时，停止计时，测得时间为f；

E.多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；

F.计算出每个悬线长度对应的巴

G.以P为纵坐标、L为横坐标，作出儿心图线。

结合上述实验，回答下列问题:

(1)用游标为10分度的游标卡尺测量小球直径，某次测量示数如图乙所示，读出小球直

径d为cm。

|0510

乙

600产

500>

400/

300jr

200/

I。。/,,

005ito

丙

(2)该同学根据实验数据，利用计算机作出t2-L图线如图丙所示。根据图线拟合得到方程

?=404.0£+3.07,由此可以得出当地的重力加速度g=_______m/s2o(取兀2=9.86,结果保

留3位有效数字)

(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是o

A.不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点时开始计时

B.开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数

C.不应作F-L图线，而应作f-L图线

D.不应作F-L图线，而应作A|+翻图线

解析：(1)游标卡尺主尺的示数是1.5cm=15mm,游标尺示数是2X0.1mm=0.2mm,

故小球的直径为d=15mm+0.2mm=15.2mm=1.52cmo

(2)根据单摆周期公式T=2n\己得吉=2兀

又/=L+S贝疗=4003+迦迪，故儿L图像的斜率表示驷%大小，由题意知斜

'ggs

400冗2

率4=404.0,贝寸=404.0,代入兀2=9.86得g«9.76m/s2»

(3)应该在小球运动到过最低点开始计时，这样可减小由于计时位置不准确而带来的误

差，故A错误；记录小球经过最低点的次数，每两次为一个振动周期，不影响实验结果，故

B错误；根据单振的振动周期公式，应作出己心图线，故C错误；线长不等于摆长，摆长应

是线长与半径相加，即/=L+S忽略了半径，斜率不变，不影响计算加速度，但图像不过

坐标原点。故D正确。

答案：(1)1.52(2)9.76(3)D

13.(11分)简谐运动的振动图像可用下述方法画出：如图甲所示，在弹簧振子的小球上

安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，绘图笔尸在纸带

上画出的就是小球的振动图像。取弹簧振子水平向右的方向为小球离开平衡位置的位移正方

向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图像如图乙所示。

(1)为什么必须匀速拖动纸带？

(2)刚开始计时时，小球处在什么位置？f=17s时小球相对平衡位置的位移是多少？

(3)若纸带运动的速度为2cm/s,振动图像上1s处和3s处对应纸带上两点间的距离是

多少？

解析：(1)纸带匀速运动时，位移与时间成正比，因此在匀速条件下，可以用纸带通过的

位移表示时间。

(2)由题图乙可知，f=0时小球在平衡位置左侧最大位移处，周期T=4s,可得f=17s

时位移为0。

(3)纸带匀速运动，所以振动图像上1s处和3s处对应纸带上两点的间距xo=2cm/sX2s

=4cmo

答案：(1)见解析(2)平衡位置左侧最大位移处0

(3)4cm

14.(12分)“天问一号”的发射开启了我国探测火星的征程。设想将图中所

示的粗细均匀、导热良好、右端封闭有一定质量理想气体的“U”型管带往火星

表面。“U”型管分别在地球和火星表面某时某地竖直放置时的相关参数如表所

不。

参数地球火星

重力加速度g0.38g

环境温度T地=300KT火=280K

大气压强p地=76.0cmHgP火

封闭气柱长度/地=19.0cml火=56.0cm

水银柱高度差h地=73.0cmh火

求：(结果保留2位有效数字)

⑴火星表面高1m的水银柱产生的压强相当于地球表面多高水柱产生的压强。已知〃水

银=13.6X1(Pkg/ms,p水=1.0x103kg/np。

(2)火星表面的大气压强p火。