2025屆高考物理二輪專題復習與測試滾動綜合練三機械振動和機械波光學熱學和近代物理

滾動綜合練(三)機械振動和機械波光學熱學和近代物理1．下列說法正確的是(D)A．擴散現(xiàn)象和布朗運動都是分子的無規(guī)則熱運動B．分子間的作用力總是隨分子間距增大而增大C．一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功，氣體的內(nèi)能一定增加D．在繞地球運行的“天宮二號”中飄浮的水滴幾乎呈球形，這是表面張力作用使其表面具有收縮趨勢而引起的結(jié)果解析：擴散現(xiàn)象是分子的無規(guī)則熱運動，布朗運動是固體微小顆粒的無規(guī)則運動，不是分子的無規(guī)則熱運動，故A錯誤。分子間的作用力表現(xiàn)為斥力時，隨分子間距增大而減?。环肿娱g的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距增大先增大后減小，故B錯誤。一定質(zhì)量的氣體膨脹對外做功，由于不清楚熱傳遞情況，故無法判斷氣體的內(nèi)能變化，故C錯誤。在繞地球運行的“天宮二號”中飄浮的水滴幾乎呈球形，這是表面張力作用使其表面具有收縮趨勢而引起的結(jié)果，故D正確。2.如圖，用隔板將一絕熱汽缸分成兩部分，隔板左側(cè)充有理想氣體，隔板右側(cè)與絕熱活塞之間是真空?，F(xiàn)將隔板抽開，氣體會自發(fā)擴散至整個汽缸。待氣體達到穩(wěn)定后，緩慢推壓活塞，將氣體壓回到原來的體積。假設整個系統(tǒng)不漏氣。下列說法不正確的是(C)A．氣體自發(fā)擴散前后內(nèi)能相同B．氣體在被壓縮的過程中內(nèi)能增大C．在自發(fā)擴散過程中，氣體對外界做功D．氣體在被壓縮的過程中，外界對氣體做功解析：氣體自由膨脹，不對外做功，又是絕熱汽缸，沒有熱傳遞，故內(nèi)能不變，A正確，不符合題意，C錯誤，符合題意；氣體被壓縮的過程，外界對氣體做功，又沒有熱傳遞，故氣體內(nèi)能增大，B、D正確，不符合題意。3．一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)a變?yōu)闋顟B(tài)c，其過程如p－V圖中a→c直線段所示，狀態(tài)b對應該線段的中點。下列說法正確的是(B)A．a(chǎn)→b是等溫過程B．a(chǎn)→b過程中氣體吸熱C．a(chǎn)→c過程中狀態(tài)b的溫度最低D．a(chǎn)→c過程中外界對氣體做正功解析：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，p－V圖像的坐標值的乘積反映溫度，a狀態(tài)和c狀態(tài)的坐標值的乘積相等，而中間狀態(tài)的坐標值乘積更大，故a→c過程的溫度先升高后降低，且狀態(tài)b的溫度最高，C錯誤；根據(jù)C選項分析可知a→b過程氣體溫度升高，內(nèi)能增加，且體積增大，氣體對外界做功，則W<0，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，a→b過程中氣體吸熱，A錯誤，B正確；a→c過程氣體體積增大，外界對氣體做負功，D錯誤。4．(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其p－T圖像如圖所示。下列判斷正確的有(AD)A．氣體在狀態(tài)b的內(nèi)能大于在狀態(tài)c的內(nèi)能B．氣體從b到d的過程中，體積先增大后不變C．氣體從c到d的過程中，吸收的熱量大于內(nèi)能的變化量D．氣體從d到a的過程中氣體對外界做的功，小于從b到c的過程中外界對氣體做的功解析：理想氣體忽略分子勢能，所以理想氣體的內(nèi)能由溫度決定，氣體在狀態(tài)b的溫度大于在狀態(tài)c的溫度，所以氣體在狀態(tài)b的內(nèi)能大于在狀態(tài)c的內(nèi)能，故A正確；由氣體理想狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，b到c的過程中，p不變，T減小，V減小，又由題圖知，cd的反向延長線過坐標原點，則從c到d的過程中，V不變，故B錯誤；由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W可知，從c到d的過程中，V不變，即W不變，T增大，即ΔU增大，故Q增大，則氣體吸收的熱量等于內(nèi)能的變化量，故C錯誤；從d到a的過程中，氣體做功W1＝p1ΔV1，由蓋-呂薩克定律可知eq\f(Vd,Td)＝eq\f(Va,Ta)，聯(lián)立可得W1＝p1Vdeq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Ta－Td)),Td)，同理可得，從b到c過程W2＝p2Vc·eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Tb－Tc)),Tc)，從c到d的過程中，由查理定律可知eq\f(p1,Td)＝eq\f(p2,Tc)，聯(lián)立可知W2>W1，故D正確。5．(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是t＝0時刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中某一質(zhì)點的振動圖像，則(AC)A．平衡位置位于x＝4m的質(zhì)點經(jīng)過3s，通過的路程為0.6mB．平衡位置位于x＝2m的質(zhì)點經(jīng)過3s，沿x軸移動了3mC．若該質(zhì)點的平衡位置位于x＝1m處，則波沿x軸正方向傳播D．若該質(zhì)點的平衡位置位于x＝3m處，則波沿x軸正方向傳播解析：波的周期T＝4s，則3s＝eq\f(3,4)T，則平衡位置位于x＝4m的質(zhì)點經(jīng)過3s通過的路程為3A＝0.6m，A正確；質(zhì)點只能在自己平衡位置附近振動，而不隨波遷移，B錯誤；因t＝0時刻質(zhì)點在平衡位置向上振動，則若該質(zhì)點的平衡位置位于x＝1m處，則由“同側(cè)法”可知，波沿x軸正方向傳播，C正確；因t＝0時刻質(zhì)點在平衡位置向上振動，則若該質(zhì)點的平衡位置位于x＝3m處，則波沿x軸負方向傳播，D錯誤。6．(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x＝5m處的質(zhì)點的振動圖像如圖甲所示，在x＝11m處的質(zhì)點的振動圖像如圖乙所示，則以下說法正確的有(AB)A．該波的周期為12sB．該波的傳播速度可能為2m/sC．該波的波長可能為8mD．在前3s內(nèi)x＝5m處的質(zhì)點通過的路程小于x＝11m處的質(zhì)點通過的路程解析：波的周期與質(zhì)點振動周期相等，根據(jù)振動圖像可知，該波的周期為12s，A正確；由于波沿x軸正方向傳播，根據(jù)振動圖像可知，在t＝0時刻，x＝5m處的質(zhì)點處于平衡位置向上振動，x＝11m處的質(zhì)點恰好位于波谷，根據(jù)同側(cè)法可知，此時刻這兩個質(zhì)點間最簡單的波形為四分之一個波長，則有nλ＋eq\f(1,4)λ＝11m－5m(n＝0，1，2，3，…)，解得λ＝eq\f(24,4n＋1)m(n＝0，1，2，3，…)，若波長等于8m，可解得n＝eq\f(1,2)，不符合要求，C錯誤；根據(jù)上述可知v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,4n＋1)m/s(n＝0，1，2，3，…)，當n＝0時，解得波速為2m/s，B正確；由于eq\f(T,4)＝3s，而t＝0時刻，x＝5m處的質(zhì)點處于平衡位置，x＝11m處的質(zhì)點恰好位于波谷，可知，在前3s內(nèi)，這兩個質(zhì)點通過的路程均為4cm，即在前3s內(nèi)x＝5m處的質(zhì)點通過的路程等于x＝11m處的質(zhì)點通過的路程，D錯誤。7．如圖，x軸上M、N為波源，先后起振分別沿x軸正向和負向激發(fā)甲、乙兩列簡諧橫波，經(jīng)過一段時間后甲、乙兩列簡諧波各自傳播了1.5個波長，此時的波形線曲線如圖所示，兩波在該介質(zhì)中的傳播速度均為v＝25cm/s。下列說法正確的是(D)A．甲波的周期為2.4sB．平衡位置在x＝50cm處的質(zhì)點振動始終加強C．若乙波單獨傳播，則遇到尺寸為10cm的障礙物不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．從圖示時刻起(不包含該時刻)，再經(jīng)過1s時間可出現(xiàn)質(zhì)點在y軸的位移為24cm解析：根據(jù)題圖可知甲的波長為50cm，結(jié)合波長、周期和波速的關系，知甲波的周期T甲＝eq\f(λ甲,v)＝eq\f(50,25)s＝2s，A錯誤；根據(jù)題圖可知乙的波長為60cm，則乙波的周期T乙＝eq\f(λ乙,v)＝eq\f(60,25)s＝2.4s，兩列波的周期不同，頻率不同，所以不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，所以沒有始終處于振動加強的質(zhì)點，B錯誤；乙的波長為60cm，根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件可知，若乙波單獨傳播，則遇到尺寸為10cm的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，C錯誤；畫出1s后的波形圖如圖所示，由圖可知此刻可出現(xiàn)質(zhì)點在y軸的位移為24cm，即為圖中兩個波峰相遇的質(zhì)點，D正確。8.如圖所示，在水平桌面上，固定激光器、雙縫、光屏，雙縫所在平面與光屏平行，一束激光打在雙縫上，在光屏上可以觀察到明暗相間的干涉條紋。若其他裝置固定不動，光屏勻速遠離雙縫，在遠離過程中，光屏與雙縫所在平面始終保持平行，則會觀察到(B)A．條紋間距不變B．條紋間距隨時間均勻增加C．條紋間距隨時間均勻減小D．條紋間距先變大后變小解析：干涉條紋中相鄰兩個亮條紋或暗條紋的中心間距Δx＝eq\f(l,d)λ，增大雙縫到光屏的距離，即增大l，條紋間距變大。9.(多選)一束復色光從空氣射入光導纖維后分成a、b兩束單色光，光路如圖所示，比較內(nèi)芯中的a、b兩束光，下列說法正確的有(AB)A．用a照射某一金屬能發(fā)生光電效應，則b也一定能B．垂直入射到同一單縫衍射裝置，a光的衍射中央亮條紋寬度大于b光的C．在同一介質(zhì)中的傳播速度va<vbD．增加入射光的入射角，b光先消失解析：b光偏折程度較大，則b光頻率較大，a光頻率較小，用a照射某一金屬能發(fā)生光電效應，則b也一定能，故A正確；a光頻率較小，波長較長，垂直入射到同一單縫衍射裝置，a光的衍射中央亮條紋寬度大于b光的，故B正確；在同一介質(zhì)中，b光偏折程度較大，則b光的折射率較大，根據(jù)v＝eq\f(c,n)得va>vb，故C錯誤；光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，增加入射光的入射角，不會發(fā)生全反射，b光不會消失，故D錯誤。10．對于以下的光學現(xiàn)象說法正確的是(C)A．圖甲是雙縫干涉示意圖，若只增大兩個狹縫S1、S2間的距離d，則相鄰亮條紋間距離Δx將增大B．圖乙是單色光單縫衍射實驗現(xiàn)象，若在狹縫寬度相同情況下，上圖對應光的波長較短C．圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凸起的D．圖丁中的P、Q是偏振片，當P固定不動，緩慢轉(zhuǎn)動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是縱波解析：根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，只增大兩縫距離d，相鄰亮條紋間距離Δx將減小，A錯誤；由題圖乙可知，上圖的衍射現(xiàn)象比下圖更明顯，可知在狹縫寬度相同情況下，下圖對應的光波長較短，B錯誤；由題圖丙可知，條紋向空氣薄膜較厚處發(fā)生彎曲，說明彎曲處的光程差變短，空氣薄膜間距變小，則被檢測的平面在此處是凸起的，C正確；緩慢轉(zhuǎn)動Q時，光屏上的光亮度將一明一暗交替變化，表明光波是橫波，D錯誤。11．如圖為氫原子能級圖?，F(xiàn)有一群處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，用這些氫原子輻射出的光照射逸出功為2.13eV的某金屬，已知電子的電荷量為1.6×10－19C，則(D)A．這些氫原子能輻射出三種不同頻率的光子B．這些氫原子輻射出光子后，電子的總能量保持不變C．這些氫原子輻射出的所有光都能使該金屬發(fā)生光電效應D．該金屬逸出的所有光電子中，初動能的最大值為1.7×10－18J解析：根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，這些氫原子能輻射出6種不同頻率的光子，故A錯誤；這些氫原子輻射出光子后，電子的動能增大，電勢能減小，總能量會減小，故B錯誤；氫原子由n＝4躍遷到n＝3產(chǎn)生的光的能量E43＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51eV)＝0.66eV<2.13eV，所以不能使逸出功為2.13eV的金屬發(fā)生光電效應，故C錯誤；氫原子由n＝4向n＝1能級躍遷時輻射的光子能量最大，頻率最高，最大能量為13.6eV－0.85eV＝12.75eV，根據(jù)光電效應方程可知，入射光的能量越高，則電子的動能越大，初動能的最大值Ekm＝(12.75－2.13)eV≈1.7×10－18J，故D正確。12．某研究光電效應的實驗裝置如圖所示，開始時滑動變阻器的滑片P與固定點O正對。用頻率為ν的光照射光電管的陰極K，觀察到微安表指針偏轉(zhuǎn)，不計光電子間的相互作用。下列說法正確的是(D)A．僅減小照射光頻率，微安表指針一定不偏轉(zhuǎn)B．僅減小照射光強度，微安表指針一定不偏轉(zhuǎn)C．僅將滑片P向a端移動，微安表示數(shù)變大D．僅將滑片P向b端移動，光電子向A板運動的過程中動能變大解析：僅減小照射光頻率，仍可能發(fā)生光電效應，微安表指針可能偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；能否發(fā)生光電效應是由入射光的頻率決定，與入射光的強度無關，故B錯誤；將滑片P向a端移動，光電管所加的電壓為反向電壓，所以光電流會一直減小，故C錯誤；僅將滑片P向b端移動，光電管所加的電壓為正向電壓，管中電場向左，電子從K極向右逸出所受電場力向右，光電子向A板運動的過程中動能變大，故D正確。13．下列說法正確的是(B)A．結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定B．eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn經(jīng)過4次α衰變，2次β衰變C．原子核發(fā)生β衰變過程中所放出的電子來自原子的外層電子D．根據(jù)玻爾理論可知，一個氫原子核外電子從n＝4能級向低能級躍遷最多可輻射6種不同頻率的光子解析：比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故A錯誤；設eq\o\al(238,92)U衰變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn經(jīng)過m次α衰變，n次β衰變，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可得92＝86＋m×2＋n×(－1)，238＝222＋m×4＋n×0，聯(lián)立解得m＝4，n＝2，故B正確；原子核發(fā)生β衰變過程中所放出的電子由中子轉(zhuǎn)化而來，故C錯誤；根據(jù)玻爾理論可知，一個氫原子核外電子從n＝4能級向低能級躍遷最多可輻射3種不同頻率的光子，故D錯誤。14.一導熱汽缸內(nèi)用活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。如圖甲所示，汽缸水平橫放時，缸內(nèi)空氣柱長為l0。已知大氣壓強為p0，環(huán)境溫度為T0，活塞橫截面積為S，汽缸的質(zhì)量m＝eq\f(p0S,20g)，不計活塞與汽缸之間的摩擦?，F(xiàn)將汽缸懸掛于空中，如圖乙所示。(1)求穩(wěn)定后，汽缸內(nèi)空氣柱長度；(2)求汽缸懸在空中時，大氣壓強不變，環(huán)境溫度緩慢地降至多少時能讓活塞回到初始位置；(3)第(2)小題過程中，若氣體內(nèi)能減少了ΔU，則此氣體釋放了多少熱量？解析：(1)設汽缸豎直懸掛時，內(nèi)部氣體壓強為p1，空氣柱長度為l1，由玻意耳定律可知p0l0S＝p1l1S對汽缸受力分析，由平衡條件p1S＋mg＝p0S聯(lián)立可得，穩(wěn)定后，汽缸內(nèi)空氣柱長度l1＝eq\f(20,19)l0。(2)由蓋-呂薩克定律可知eq\f(Sl1,T0)＝eq\f(Sl0,T1)，得T1＝eq\f(19,20)T0。(3)由熱力學第一定律可知－ΔU＝Q＋W其中W＝p1Seq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(l1－l0))，得Q＝－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ΔU＋\f(p0l0S,20)))則氣體釋放的熱量為ΔU＋eq\f(p0l0S,20)。答案：(1)eq\f(20,19)l0(2)eq\f(19,20)T0(3)ΔU＋eq\f(p0l0S,20)15．如圖所示，為了測量某剛性導熱容器A的容積，用一體積不計的細管把它與水平固定的導熱汽缸B相連，汽缸中活塞的橫截面積S＝100cm2。初始時，環(huán)境溫度t＝27℃，活塞靜止在離缸底距離d1＝40cm的位置處?，F(xiàn)用水平向左的力F緩慢推活塞，當F＝1.5×103N時，活塞離缸底距離d2＝10cm。已知大氣壓強p0＝1.0×105Pa，不計一切摩擦，整個裝置氣密性良好，環(huán)境溫度不變，熱力學溫度T＝(t＋273)K。(1)求容器A的容積VA；(2)保持力F＝1.5×103N不變，當外界溫度緩慢變化時，活塞向缸底緩慢移動了Δd＝3cm，此時環(huán)境溫度為多少攝氏度？解析：(1)氣體壓縮前p1＝p0，V1＝VA＋d1S壓縮后p2＝p0＋eq\f(F,S)V2＝VA＋d2S根據(jù)題意可知，氣體做等溫變化，由玻意耳定律有p1V1＝p2V2解得VA＝1000cm3。(2)根據(jù)題意可知，氣體接著做等壓變化，有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)其中變化前T2＝300K變化后V3＝V2－Δd·S，T3＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t3＋273))K解得t3＝－18℃。答案：(1)1000cm3(2)－18℃16.在河中用魚叉捕魚時，漁民們都知道不能直接朝看到魚的方向擲出魚叉。若圖中漁民在(其眼睛)距河面1.8m處看到視線與水面成37°的方向有一條魚，魚在水深為1.6m的河底，水的折射率為eq\f(4,3)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。請幫該漁民估算：(1)魚到他的實際水平