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专题06 热学、光学和原子物理
热学
一、单选题
1．（2025·河南·一模）一定质量的理想气体经状态
循环一次的过程中，其压强p 与密度
的关系图像如图所示，图中
与p 轴平行，
与
轴平行，若已知气体在状态A 时温度为
，则下列
说法正确的是（ ）
A．气体在
过程中，内能增大
B．状态C 时，气体的温度为
C．状态B 时，气体的压强为
D．气体在
过程中，单位时间内与器壁单位面积撞击的分子个数增加
【答案】B
【详解】A．根据
，
可得
由题图可知气体在
过程中，气体温度不变，内能不变，故A 错误；
B．对比A、C 状态可得
可得状态C 时，气体的温度为
故B 正确；
C．因为
过程中，气体温度不变，对比A、B 状态可得
，
可得状态B 时，气体的压强为
故C 错误；
D．气体在
过程中，气体压强不变，根据
，可知气体温度升高，分子的平均动能增大，根
据压强微观意义可知，单位时间内与器壁单位面积撞击的分子个数减少，故D 错误。
故选B。
2．（2025·河南·一模）如图所示为一定质量的理想气体由状态
经过状态
变为状态
的
图像，
延长线过坐标原点。已知气体在状态
的压强
，其余数据图中已标出，下列说法正确的是
（ ）
A．气体在状态
的压强是
B．气体在状态
的温度是500K
C．气体由状态
到状态
气体对外界做功
D．状态
单位时间内气体分子对单位面积器壁碰撞次数大于状态
【答案】D
【详解】A．气体由状态
到状态
，根据理想气体状态方程有
解得
故A 错误；
B．气体由状态
到状态B，压强不变，则有
解得
K
故B 错误；
C．气体由状态
到状态B，压强不变，根据做功公式有
故C 错误；
D．AB 两态压强相等，状态
的体积较小，气体数密度较大，则单位时间内气体分子对单位面积器壁碰撞
次数大于状态
，故D 正确；
故选D。
二、多选题
3．（2025·河南安阳·一模）如图所示，一绝热容器被隔板K 隔开成A、B 两部分，A 内充满气体，B 内为真
空。现抽开隔板，让A 中气体进入B 并最终达到平衡状态，则（ ）
A．气体的内能始终不变
B．气体的压强始终不变
C．气体分子的平均动能将减小
D．B 中气体不可能自发地再全部回到A 中
【答案】AD
【详解】A．由于
内为真空，抽走隔板后，A 部分气体自由膨胀，膨胀过程中没有对外做功，容器又是绝
热容器，所以气体也不可能与外界发生热交换，由热力学第一定律可知气体的内能始终不变，故A 正确；
C．由于气体的内能不变，故气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C 错误；
B．由于气体发生的是等温膨胀，故由玻意耳定律可知，气体的压强将减小，故B 错误；
D．由热力学第二定律可知，气体不可能再自发地全部回到A 部分，故D 正确。
故选AD。
三、解答题
4．（2025·河南·一模）容器A、B 通过管道相连，管道左侧与容器A 相通，中间与容器B 相通，右端直接
与外界大气相通。管道内设置了两个单向阀
和
，单向阀只能向右开，只允许气体从左向右移动。手持
B 中的活塞手柄，让活塞上下往复运动，就能把
中的部分气体抽出到大气中。已知A 和B 的体积分别为
和
，初始状态A 中气体压强跟大气压相等，都等于
，活塞横截面积为S，活塞厚度不计，管道的体
积不计，不考虑气体温度的变化，活塞从B 容器底部上升到顶部算作一次抽气，求：
(1)第一次抽气结束时容器A 中气体的压强。
(2)开始进行第
次抽气时，需要对活塞手柄施加多大的拉力？
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）第一次抽气后，设A 中压强为
，根据玻意耳定律
压强为
的气体体积
解得
（2）第二次抽气
解得
以此类推……
则当
次抽气后助力气室内的气体压强
开始进行第
次抽气时，以活塞为研究对象，受力分析，有
解得
5．（2025·河南安阳·一模）通过如图所示的装置测量外界温度，玻璃泡
内封有一定质量的理想气体，与
相连的
管插在水银槽中，
管的横截面积极小。现对
管进行温度标刻，已知当温度
℃时，
管内外水银面的高度差为
，此高度即为27℃的刻线。大气压强恒为
，
℃，
不考虑水银槽内液面的变化。
(1)写出环境温度与管内外水银面高度差
的函数关系，并说明
管所标刻度是否均匀；
(2)若将该装置置于一密闭环境中，密闭环境内的大气压强为
，测温装置显示温度为47℃，则
此时实际温度
为多少？
【答案】(1)
，刻度均匀
(2)
【详解】（1）转换热力学温度
计算初态压强
可得
玻璃泡内气体可视为等容变化
压强关系：
结合上式可得：
，其中
单位为
，t 单位为℃
由于与
是线性关系，所以
管所标刻度均匀。
（2）将47℃代入上式得
压强关系：
可得
等容变化：
可得
，
6．（2025·河南·一模）如甲图所示拔火罐是中医的一种传统疗法，以罐为工具，利用燃火产生负压，使之
吸附于体表、造成局部瘀血，以达到通经活络、消肿止痛等作用。小明亲身体验拔火罐的魅力后，想研究
一下“火罐”的“吸力”，设计了如乙图的实验装置：将一个横截面积为S 的圆柱状汽缸倒置固定在铁架
台上，轻质活塞通过细线与放在台面的重物m 相连。实验时，他从汽缸底部的阀门K 处，投入一团燃烧的
轻质酒精棉球。待酒精棉球熄灭后，立即密闭阀门K。此时，活塞下的细线恰好被拉直，但拉力为零，活
塞距汽缸底部的距离为L。由于汽缸传热良好，随后重物会被缓慢拉起，最后重物稳定在距台面
处。
已知环境温度T0不变，
，p0为大气压强，汽缸内的气体可看作理想气体，不计活塞与汽缸内壁
之间的摩擦。求：
(1)酒精棉球熄灭时的温度T 与环境温度T0的比值；
(2)若从酒精棉球熄灭到最终稳定过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）阀门K 密闭时，气体压强为p0，重物稳定在距台面
处时，由平衡条件得
可得
根据理想气体状态方程
解得
（2）外界对气体做功为
根据热力学第一定律
可得气体内能变化量
光学
一、单选题
1．（2025·河南安阳·一模）增透膜（又称减反射膜）是一种应用广泛的光学薄膜，主要应用于减少光线在
光学器件表面的反射损失，增加光的透射量。小明要在他的摄像镜头上贴一张增透膜，以增强绿光的透射
量，已知绿光在真空中的波长约为
，增透膜的折射率为1.5，则增透膜的厚度至少为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】由薄膜干涉原理知，减弱反射光增透膜的厚度满足
则增透膜的厚度至少为
为绿光在介质中的波长，根据
，
知绿光在介质中的波长是在真空中波长的
，可得增透膜的厚度厚度至少为
故选A。
2．（2025·河南安阳·一模）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．按动电视遥控器按钮时，遥控器指示灯呈红色，这是“红外线”的作用
B．对于同一介质，红光的折射率大于紫光的折射率
C．X 射线有很强的穿透本领，可以检查人体内部的器官
D．
射线可以由原子的内层电子产生
【答案】C
【详解】A．红外线是不可见光，A 错误；
B．频率越大，折射率越大，故紫光的折射率大于红光的折射率，B 错误；
C．X 射线有很强的穿透本领，可以检查人体内部的器官，C 正确；
D．
射线由原子核内部产生，不是由原子的内层电子产生，D 错误。
故选C。
3．（2025·河南·一模）下列说法正确的是（ ）
A．甲图中水流导光实验利用的是光的折射原理
B．乙图中M、N 是偏振片，当M 不动，将N 绕光的传播方向为转轴在竖直面内转动90°后，光屏P 上
的光亮度不变
C．单色光照射到不透光的小圆板上，在小圆板背后光屏上能形成如丙图所示的衍射图样
D．多普勒效应只适用于机械波不适用于光波
【答案】C
【详解】A．甲图中水流导光实验利用的是光的全反射原理，故A 错误；
B．乙图中M、N 是偏振片，当M 不动，将N 绕光的传播方向为转轴在竖直面内转动90°后，光线将不能通
过偏振片N，则光屏上将没有光线到达，故B 错误；
C．单色光照射到不透光的小圆板上，在小圆板背后光屏上能形成如丙图所示的衍射图样，故C 正确；
D．多普勒效应不仅适用于机械波，也适用于光波，故D 错误。
故选C。
4．（2025·河南·模拟预测）如图所示，
是平行玻璃砖，从侧面
的中点
斜射入一束由
、
两
种单色光组成的复色光，两单色光在玻璃砖内仅发生一次全反射后，
单色光照射在
边的中点
单
色光照射在
的中点，增大光在
面的入射角，有一种单色光可以从
边出射，不考虑光在
面的
反射，
，则下列判断正确的是（ ）
A．玻璃砖对单色光
的折射率比对单色光
的折射率大
B．单色光
在玻璃砖中传播时间比单色光
传播时间长
C．用同一装置对单色光
和
分别做单缝衍射实验，
光的中央亮纹更宽
D．若用单色光
照射某金属恰好能发生光电效应，用单色光
照射该金属也一定能发生光电效应
【答案】D
【详解】A．根据题意，光路如图所示，可知单色光
折射后偏折程度较小，可知玻璃砖对单色光
的折射
率比对单色光
的折射率小，
A 错误；
B．设入射角为，折射角为，则
设玻璃砖长度为
，则光在玻璃砖中传播的距离
传播的时间
由于
，因此折射角越小，传播时间越长，则单色光
传播时间长，B 错误；
C．由于
光波长长，用同一装置对单色光
和
分别做单缝衍射实验，
光的中央亮纹更宽，C 错误；
D．由于
光频率低，因此用单色光
照射某金属恰好能发生光电效应，用单色光
照射该金属也一定能发
生光电效应，D 正确。
故选D。
二、多选题
5．（2025·河南·一模）如图所示，
是半圆柱玻璃体的横截面，
为直径。一束光沿
方向从真
空射入玻璃后分成两束光分别射到玻璃砖的
、
两点，射到
点的为
光，射到
点的为光，下列说
法正确的是（ ）
A．
光的频率大于光
B．在真空中
光的传播速率小于光
C．
光从
到
的时间小于光从
到
的时间
D．
光从
到
的时间等于光从
到
的时间
【答案】AD
【详解】根据题意，作出光路图，连接
、
如图所示
A．设从
点进入的入射光线的入射角为，从
点射出的光线在
点的折射角为
，从
点射出的光线在
点的折射角为
，由折射定律有
，
由图可知
则有
则沿OB 方向传播的
光折射率较大，频率大，故A 正确；
B．所有色光在真空中传播速度相同，匀为
，故B 错误；
CD．根据题意，由公式
可得，两光在玻璃中的传播速度分别为
，
由几何关系可知，两光在玻璃中的传播距离为
，
则传播时间为
，
则有
故C 错误，D 正确。
故选AD。
三、解答题
6．（2025·河南·一模）如图甲所示，横截面为正三角形的玻璃砖
，其边长为L，
为
边的中垂
线，当a、b 两种单色光以不同的入射角同时从O 点入射时，它们的折射光刚好重合，且与
边平行，已
知光线a、b 与
边间的夹角分别为30°和45°。由a、b 两单色光组成的宽度为d 的复色光带，从用同种
玻璃制成的足够长的平行板玻璃砖的上表面入射，经折射从下表面射出时恰好能分开，如图乙所示，已知
图中
，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)a 单色光在三角形玻璃砖中传播的时间t。（不考虑多次反射）
(2)平行板玻璃砖的厚度x。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）设玻璃对单色光a 的折射率为
，则有
由光的折射定律
由几何关系
联立解得
（2）对单色光b 有
a、b 单色光恰能分开时的光路如图所示
对a 单色光有
对b 单色光有
由几何关系
，
联立解得
7．（2025·河南安阳·一模）如图所示为一盛放液体的圆柱形容器截面图，A、C 两点间的高度为
，
CD 为直径
。当容器内无液体时，从A 点沿图示方向射入容器的光线，能照到容器壁上的B 点。
现保持光的入射方向不变，向容器内注入某种透明液体后，光线刚好能照到容器底部边缘上的D 点。已知
B、D 两点间的距离
，注入的液体深度为
，求该透明液体的折射率。
【答案】
【详解】当容器内注入透明液体后，光路图如图所示，其中
为液体的液面
设光线的入射角为，由几何关系可知
解得
设
、
两点间的距离为
，则有
代入数据解得
故
、
两点间的距离为
设光线的折射角为
，由几何关系可知
解得
由折射定律
可解得该透明液体的折射率为
原子物理
一、单选题
1．（2025·河南·一模）某同学利用图示电路研究光电效应相关规律。用频率为
的入射光照射光电管，当
滑动变阻器的滑片移至图示位置时，电流表的示数恰为零，电压表的示数为
；换用频率为
的入射光照
射光电管时，需将滑片向右移动少许，电流表示数方可恰好为零，此时电压表的示数为
，若已知电子的
电荷量为e。则下列说法正确的是（ ）
A．
B．图中a 应与电源正极相连
C．据题中所给物理量可求出普朗克常量
D．若仅增大频率为
的入射光的强度，则电流表示数恰为零时，对应的电压表示数将大于
【答案】C
【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程可得
，
将滑片向右移动少许，则
所以
故A 错误；
B．由题可知，此时光电管两端应加反向电压，即a 端连接电源负极，b 端连接电源正极，故B 错误；
C．由以上分析可得
故C 正确；
D．若仅增大频率为
的入射光的强度，则电流表示数恰为零时，由于入射光的频率不变，则对应的电压
表示数将仍等于
，故D 错误。
故选C。
2．（2025·河南安阳·一模）波长为
的光子与一静止的电子发生碰撞后，光子的波长变为
。已知真空
中光速为c，普朗克常量为h，则下列说法正确的是（ ）
A．碰前光子的能量为
B．碰前光子的动量为
C．碰后光子的能量为
D．碰后光子的能量为
【答案】D
【详解】A B．碰撞前光子的动量和能量分别为
故AB 错误；
C D．碰撞后光子的动量和能量分别为
、
故C 错误，D 正确。
故选D。
3．（2025·河南·模拟预测）我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段
光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由
和
能级向
能级跃迁产生的谱线，如图所示，用Hβ
对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．Hα对应的光子能量为1.89eV
B．用Hα对应的光照射该金属表面也能发生光电效应
C．若照射光的频率大于Hβ对应的光的频率，则该金属的逸出功增大
D．若用频率大于Hβ的光照射该金属，则逸出的光电子的最大初动能不变
【答案】A
【详解】A．
对应的光子能量
，A 正确；
B．根据玻尔理论可知
故
对应的光的频率小于
对应的光的频率，B 错误；
C．金属的逸出功是金属自身的固有属性，仅与金属自身有关，与照射光的频率无关，故该金属的逸出功
不变，C 错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程
，可知逸出的光电子的最大初动能增大，D 错误。
故选A。
4．（2025·河南·一模）近日北京某公司利用镍－63（
）衰变发出的射线照射一种半导体，使半导体产
生电动势，从而制成了一种微型原子能电池，这种电池体积比一枚硬币还要小，电动势为3V，镍－63 半
衰期为100 年，电池能够稳定发电50 年。而且
的衰变产物
没有放射性，对环境友好。代表了未
来原子能电池的发展方向。关于照射到半导体上的那种射线，下面说法正确的是（ ）
A．射线是电子流
B．射线是正电子流
C．射线是质子流
D．射线是高频光子
【答案】A
【详解】镍—63 转变为
，根据质量数守恒和电荷数守恒，衰变方程为
因此是
衰变，放出的射线是电子流。故A 正确，BCD 错误。
故选A。
5．（2025·河南·一模）在追求清洁高效能源的道路上，科学家们正致力于开发一种新型钻石电池，利用人
造钻石安全包裹一定量放射性同位素碳
，利用
的β 衰变来产生电能，下列说法正确的是（ ）
A．改变环境温度不会使
的半衰期变长
B．
的比结合能大于衰变产物的比结合能
C．
的衰变产物为
D．β 衰变放出的电子来自碳原子的核外电子
【答案】A
【详解】A．外界条件不会引起半衰期发生变化，所以改变环境温度不会使
的半衰期变长，故A 正确；
B．衰变反应时释放能量，新核更稳定，新核的比结合能更大，所以
的比结合能小于衰变产物的比结合
能，故B 错误；
C．根据电荷数守恒、质量数守恒，可得核反应方程为
故C 错误；
D．衰变辐射出的粒子，来自于碳原子核内的中子转变成的质子时放出的电子，不是原子核外的电子，故
D 错误。
故选A。
6．（2025·河南·一模）中国科学院的环流器装置是尝试实现可控人工核聚变的实验装置，主要研究在磁约
束下的核聚变，核反应方程是
，则X 是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，为中子
。
故选A。
7．（2025·河南安阳·一模）中国环流器二号M 是我国新一代研究核聚变的磁约束实验装置，采用更先进的
结构与控制方式，使等离子体的体积提高了2 倍，等离子体电流能力提高到2.5 兆安培以上，等离子体温
度达到1.5 亿度，是聚变核能开发跨越式发展的重要依托装置，其核聚变方程为
，下面
说法正确的是（ ）
A．X 为正电子
B．该核反应电荷数守恒，但质量数不守恒
C．
的结合能大于
的结合能
D．
的比结合能小于
的比结合能
【答案】D
【详解】A B．根据电荷数和质量数守恒，X 为中子
，故AB 错误；
C D．氢核聚变释放大量的核能，生成物更稳定，结合能增大，比结合能也增大，故C 错误，D 正确；
故选D。
