文档文本内容
清单03 热学
光学
近代物理学
、
和
——洞察命题意图，明确攻坚方向
热学、光学与近代物理的命题，实质是对学生“物理世界观”完整性与“概念
本质”理解深度的考查。攻坚之道在于“重理解、清概念、建联系、观前沿”。
复习中应引导学生从“解题技巧”转向“观念构建”，从“死记结论”转向
“理解成因”，从而在面对新颖、灵活的试题时，能够基于坚实的物理观念与
清晰的概念体系，从容应对，稳操胜券。
一、核心考查方向与价值定位
热学、光学与近代物理学共同构成了高考物理试卷中“概念深化”、“观念进阶”与“前沿连接”的
核心板块。其命题价值独特且鲜明：
对经典物理的补充与拓展：作为力、电主干之外的必要组成部分，这三者共同考察学生对物质不同存
在形式与相互作用方式的理解。热学（宏观现象与微观统计）、光学（粒子性与波动性）、近代物理（量
子化与相对论）分别代表了物理世界观在不同尺度与领域的延伸，考察物理知识的广度与完备性。
核心物理观念与方法的集中体现：
内容导览 知识·方法·能力清单
第一部分 命题解码 洞察命题意图，明确攻坚方向
第二部分 方法建模 构建思维框架，提炼通用解法
流程建模
概念清单
清单01 热学
清单02 光学
清单03 近代物理学
第三部分 思维引路 示范思考过程，贯通方法应用
母题精讲
思维解析
变式应用
第四部分 分级实战 分级强化训练，实现能力跃迁
热学：核心考查微观统计思想（分子动理论）与宏观能量观念（热力学定律）的融合，是“微观-宏
观”桥梁思维的典范。
光学：核心考查几何光学（光的传播与成像）的光路分析与数学建模能力，以及物理光学（光的波动
性与粒子性）的现象解释与概念辨析能力。
近代物理：核心考查量子化观念（不连续性）与相对论时空观的初步建立，是引导学生突破经典物理
思维局限、接触现代物理思想的窗口。
情境新颖，突出应用与前沿：命题素材常贴近生活科技（如新能源、光通信、医疗影像）与科学前沿
（如量子信息、深空探测），重在考查学生从新情境中识别、调用核心概念与规律的能力，而非复杂的数
学计算。
命题本质：此三专题的考核重心在于“理解”而非“繁算”，着重检验学生对核心物理概念的内涵与
外延、物理图像的形成、以及基本观念的掌握程度，区分对知识“知其然”与“知其所以然”的考生。
二、学生高阶思维误区与能力短板诊断
【共通误区】轻视与概念混淆
表现：因题目通常难度不大、计算量小，学生易产生轻视心理，导致审题不细、记忆模糊，在基本概
念上意外失分。同时，三部分概念易内部混淆（如光电效应与康普顿效应、干涉与衍射条纹特点）。
根源：复习投入不足，满足于表面记忆，缺乏对概念本质和体系的理解。
【热学专题】“微观-宏观”链路断裂与能量分析片面
误区1：宏观量与微观量关系僵化：将 PV=m/M RT 或分子平均动能公式当作纯数学工具，不理解其
背后“大量分子统计规律”的物理意义，无法解释为何单个分子的运动不适用此规律。
误区2：热力学第一定律应用符号混乱：对ΔU=Q+W 中各物理量的正负号判断依赖记忆口诀而非物理
过程分析，尤其对气体“体积变化与做功关系”的判断易错。
误区3：对“能量”形式的狭隘理解：在涉及内能、热量、机械能的综合问题中，忽视内能（与温度
和分子数有关）与机械能的本质区别，或对热力学第二定律的方向性理解不足。
【光学专题】“几何”与“物理”不分与光路逻辑不清
误区1：几何光学成像规律应用条件遗忘：忽略透镜成像公式的符号法则（实正虚负）或近轴光线条
件；对全反射临界条件的动态分析（如光纤弯曲时入射角变化）能力弱。
误区2：物理光学现象成因与条件混淆：分不清双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射条纹的特点及其成因
（如干涉是“分”振幅或“分”波阵面后叠加，衍射是“绕”）；对“光子”概念理解停留在能量包，忽
视其粒子性表现（如光电效应中的瞬时性、存在截止频率）。
误区3：光路可逆原理应用不灵活：在解决实际光学仪器或复杂光路问题时，不能自觉运用光路可逆
原理简化分析。
【近代物理专题】经典思维定势与量子观念冲突
误区1：用“轨道”与“连续”思维理解原子与光：试图用经典行星模型理解玻尔原子模型的能级跃
迁；不理解“光子”能量与频率挂钩（E=hν）的深刻含义，对连续光谱与线状光谱的成因混淆。
误区2：质能方程（E=mc2）理解错误：误认为“质量转化为能量”或“质量消失了”，不理解其揭示
的是质量与能量是物质的一体两面，在核反应中体现的是静质量亏损与能量释放的当量关系。
误区3：对相对论效应的“观察者”视角模糊：对时间膨胀、长度收缩等效应，混淆“固有时间/长
度”与“测量时间/长度”，未理解其对称性与观测相关性。
三、攻坚核心素养与关键能力要求
1. 核心科学思维素养
物质观与能量观的进阶：从宏观热现象理解微观分子运动的统计规律；从光的“波粒二象性”理解微
观世界与宏观世界的本质区别；从量子化和相对论建立对物质世界更深层次的基本认识。
模型建构与证据意识：能对具体问题（如气体状态变化、光学仪器）构建简化物理模型；对物理光学
现象和近代物理结论，能理解其背后的实验基础与推理逻辑。
科学态度与社会责任：通过联系科技应用，体会物理学的社会价值，形成严谨求实的科学态度。
2. 关键能力清单
概念精准辨析与关联能力：
热学：清晰区分温度、内能、热量；理解气体实验定律与理想气体状态方程的微观解释。
光学：明确区分几何光学（光线、成像）与物理光学（波动性、粒子性）的研究范畴与方法。
近代物理：清晰对比经典物理与近代物理在关键观念（如连续性、绝对时空）上的不同。
过程分析与图像解读能力：
热学：熟练解读P-V、P-T、V-T 图像，并据此分析气体状态变化过程中的做功、吸放热和内能变化。
光学：能准确绘制典型光路图（反射、折射、全反射、透镜成像），并能描述干涉、衍射光强的分布
特点。
近代物理：能读懂氢原子能级图，并能进行跃迁相关的光子能量、波长计算。
规律条件化应用能力：牢记各规律、公式的适用条件与范围（如玻意耳定律的“质量、温度不变”，
光电效应方程的“金属逸出功”），避免无条件套用。
3. 实战策略建议
构建“观念引领”的知识网络：不以孤立知识点为复习单位，而应以核心物理观念（如统计观念、波
粒二象性、量子化观念）为线索，串联相关概念与规律，形成理解性的记忆。
强化“情境—概念”的快速映射：通过精选典型生活与科技情境题，训练学生迅速剥离无关信息，抓
住问题本质，精准调用核心概念（如看到“五颜六色的油膜”想到薄膜干涉，看到“GPS 卫星校准”想到
相对论时间效应）。
进行“对比复习”与“易错点清单”管理：将易混淆概念（如内能与热量、干涉与衍射、α 衰变与β
衰变）成对对比，辨析异同。指导学生整理个人在此三专题的易错点，形成自查清单，考前针对性回顾。
流程建模
第一步：观念先
行
这三个专题知识零散但观念性强。教学中应引导学生先建立核心物
理观念（如统计观念、波粒二象性、量子化），再用观念统领具体
知识点。
第二步：流程内
化
通过典型例题，带领学生一步步走通流程图，将“解题步骤”转化
为“思维习惯”。尤其要训练“第一步分类”的直觉。
第三步：易错点
清单化
将各专题易混淆概念（如“光电效应”与“康普顿效应”、“衰
变”与“人工转变”、“结合能”与“比结合能”）制成对比表
格，强化辨析。
第四步：联系实
际
多结合现代科技实例（如激光、光纤、核磁共振、粒子加速器、
GPS 校准）分析，提升学生在新情境中应用流程和模型的能力。
概念清单
清单01 热学
1 分子动理论
一、物质的组成
1. 物质组成：物质是由大量分子组成的，分子直径的数量级一般是10
-10 m 。分子质量的数量
级为10
- 26 kg
。
2. 分子模型
（1）球体模型（适用于固体、液体）：一个分子的体积V0＝π(d
2 )
3＝πd3，d 为分子的直径；
分子直径
d=
3√
6V 0
π
。
（2）立方体模型（适用于气体）：一个分子占据的平均空间体积V0＝d3，d 为相邻两分子间
的平均距离；d=3√V 0
。
3. 宏观量和微观量：
（1 ）阿伏伽德罗常数：1mol 的任何物质都含有相同的粒子数。通常可取
N A=6.02×1023mol−1
。阿伏加德罗常数是联系宏观物理量和微观物理量的桥梁。
（2）宏观物理量：物质的质量
M
，体积
V ，密度
ρ ，摩尔质量
M
A，摩尔体积
V A。
（3）微观物理量：分子质量
m 0，分子体积
V 0，分子直径
d 。
二、分子热运动
1. 扩散
（1）定义：不同的物质互相接触时，可以彼此进入对方的现象称为扩散现象。
（2）产生原因：扩散现象并不是外界作用引起的，也不是化学反应的结果，而是由物质分子
的无规则运动产生的。
（3）意义：扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一。
（4）特点：温度越高，扩散越快。扩散现象发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。气
体物质的扩散现象最显著，常温下物质处于固态时扩散现象不明显。
2. 布朗运动
（1）定义：悬浮在液体（或气体）中微小颗粒的无规则运动。
（2）产生原因：悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作
用的不平衡性表现得越明显，并且微粒越小，它的质量越小，其运动状态越容易被改变，布
朗运动越明显。
（3）意义：液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映。
（4）特点：悬浮的微粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越激烈。
3. 分子热运动
（1）定义：分子做永不停息的无规则运动。
（2）产生原因：分子的“无规则运动”，是指由于分子之间的相互碰撞，每个分子的运动速
度无论是方向还是大小都在不断地变化。
（3）意义：热运动是对于大量分子的整体而言的，对个别分子无意义。
（4）特点：分子热运动的剧烈程度虽然受到温度影响，温度高分子热运动快，温度低分子热
运动慢，但分子热运动永远不会停息。
三、分子间作用力与分子势能
1. 分子间的作用力与分子间距离的关系：
当r<r0时，r 减小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子间的作用力F 表现为斥力；
当r＝r0时，分子间的作用力F 为0，这个位置称为平衡位置；
当r>r0时，r 增大，斥力引力都减小，斥力减小更快，分子间的作用力F 表现为引力。
2. 分子势能
（1）定义：分子间具有由它们的相对位置决定的势能，叫做分子势能。
（2）特点：分子势能由分子间的相对位置决定，随分子间距离的变化而变化。分子势能是标
量，正、负表示的是大小，具体的值与零势能点的选取有关
（3）影响因素：
①宏观上：分子势能跟物体的体积有关。分子势能随着物体的体积变化而变化，对实际气体
来说，体积增大，分子势能增加；体积缩小，分子势能减小。
②微观上：分子势能跟分子间距离
r 有关，分子势能与r 的关系不是单调变化的。分子间的作
用表现为引力时，分子势能随着分子间的距离增大而增大；分子间的作用表现为斥力时，分
子势能随着分子间距离增大而减小。
3. 分子势能与分子间距离的关系：
分子间距离
r =r0
r >r0，r增大
r <r0，r减小
分子力
等于零
表现为引力
表现为斥力
分子力做功
—
分子力做负功
分子力做负功
分子势能
最小
随分子间距离的增大而增大
随分子间距离的减小而增大
四、气体压强
1. 分子运动速率分布图像：气体分子速率呈“中间多、两头少”的规律分布，如下图所示。
温度越高，分子热运动越剧烈，当温度升高时，某一分子在某一时刻它的速率不一定增加，
但大量分子的平均速率一定增加，而且“中间多”的分子速率值增加。
2. 气体分子运动的特点
（1）无序性：分子之间频繁地发生碰撞，使每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的
运动杂乱无章，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向着各个方向运动的
气体分子数目几乎相等。
（2）自由性：气体分子间的距离较大，使得分子间的相互作用力十分微弱，可认为分子间除
碰撞外不存在相互作用力，分子在两次碰撞之间做匀速直线运动，因而气体会充满它能到达
的整个空间。
（3）规律性：气体分子的速率分布呈现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，
速率大的分子数增多，速率小的分子数减少，分子的平均速率增大。反之，分子的平均速率
减小。
3. 气体压强
（1）定义：器壁单位面积上受到的压力叫做气体压强。
（2）产生原因：大量气体分子不断撞击器壁的结果。
（3）微观解释：
①某容器中气体分子的平均速率越大，单位时间内、单位面积上气体分子与器壁的碰撞对器
壁的作用力越大；
②容器中气体分子的数密度大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多，平均作
用力也会较大。
（4）决定气体压强大小的因素：
微观因素：
①与气体分子的数密度有关：气体分子数密度(即单位体积内气体分子的数目)越大，在单位
时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就越多，气体压强就越大；
②与气体分子的平均速率有关：气体的温度越高，气体分子的平均速率就越大，每个气体分
子与器壁碰撞时(可视为弹性碰撞)给器壁的冲力就越大；从另一方面讲，分子的平均速率越
大，在单位时间内器壁受气体分子撞击的次数就越多，累计冲力就越大，气体压强就越大。
宏观因素：
①与温度有关：体积一定时，温度越高，气体的压强越大；
②与体积有关：温度一定时，体积越小，气体的压强越大。
五、内能
1. 分子的平均动能
（1）温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，具有统计意义。温度升高，分子平均动能增
大，但不是每一个分子的动能都增大。个别分子动能可能增大也可能减小，个别分子甚至几
万个分子热运动的动能大小不受温度影响，但总体上所有分子的动能之和一定是增加的。
（2）只要温度相同，任何分子的平均动能都相同。由于不同物质的分子质量不一定相同，所
以同一温度下，不同物质分子运动的平均速率一般不相同。
2. 物体的内能：
（1）定义：物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能。
（2）决定因素：
①从宏观上看：物体内能的大小由物体的物质的量、温度和体积三个因素决定。
②从微观上看：物体的内能由组成物体的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个
因素决定。
（3）改变内能的方式：通过做功或热传递可以改变物体的内能。
2 气体、液体、固体和热力学定理
一、理想气体
1. 定义：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。
2. 理想气体的状态方程：
（1）内容：一定质量的某种理想气体，在从某一状态变化到另一状态时，尽管压强p、体积
V、温度T 都可能改变，但是压强p 跟体积V 的乘积与热力学温度T 之比保持不变。
（2）表达式：①＝；②＝C。
（3）成立条件：一定质量的理想气体。
二、液体
1. 表面张力
（1）定义：在表面层，分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面绷紧，
叫做液体的表面张力。
（2）作用效果：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小。
（3）方向：总是跟液体相切，且与分界面垂直，如下图所示。
（4）形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力。
表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。
（5）影响因素：表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。
注意：常见现象：球形液滴、肥皂泡、毛细现象、浸润等。
2. 浸润和不浸润
（1）浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。原因：当固体分子吸引
力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体。
（2）不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象。原因：当
固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体。
（3）毛细现象：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示，甲是浸润情况，
此时管内液面呈凹形，因为液体表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面
要比管外高；乙是不浸润情况，此时管内液面呈凸形，因为表面张力的作用，液体会受到向
下的作用力，因而管内液面比管外低。
3. 液晶
（1）定义：介于固态和液态之间的一种物质状态。
（2）特点：具有液体的流动性，在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质；具有晶体的
光学各向异性，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶
的某些性质。
（3）微观结构：从某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂
乱无章的。液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。
三、固体
1. 晶体和非晶体的比较：
比较
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
物理性质
各向异性
各向同性
熔点
固定
不固定
原子排列
有一定规则，但多晶体中每个晶粒子间的排列无规
则
无规则
典型物质
石英、云母、食盐、硫酸铜
玻璃、蜂蜡、松
香
联系
晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化
2. 对晶体和非晶体的理解：
（1）单晶体的物理性质具有各向异性，但并非每种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异
性。
（2）有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体，因为组成它们的微粒能够按照不同规则在
空间分布。比如金刚石和石墨。
（3）同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可
以转化为晶体。
四、热平衡
1. 常见物理量和状态
（1）热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。
（2）外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。
（3）状态参量：体积
V 、压强
p 、温度
T 等。
（4）平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。
2. 热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两
个系统达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。
3. 热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必
定处于热平衡。
4. 温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。宏观上表示物体的冷热程度；微观
上反映分子热运动的激烈程度。
5. 温度计：测量温度的仪器。
温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到
热平衡，其温度与待测物体的温度相同。
五、热力学第二定律
1. 两种表述
（1）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
（2）开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。阐述
的是传热的方向性。
2. 物理意义：一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行程。
3. 一些方向性的例子：
（1）高温物体能将热量自发传给低温物体，低温物体不能将热量自发传给高温物体。
（2）功能自发地完全转化为热量，热量不能自发地完全转化为功。
（3）气体体积能自发地从小体积膨胀到大体积，不能自发地从大体积收缩到小体积。
（4）不同气体能自发混合在一起，混合气体不能自发分离成不同气体。
4. 第二类永动机
（1）定义：从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机。
（2）特点：从单一热源吸收热量，全部用来做功。
（3）不可造的原因：违背了热力学第二定律。
六、能量守恒定律
1. 定义：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者
从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
能量守恒定律是没有条件的，它是一切自然现象都遵守的基本规律。
2. 意义：
（1）突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种运动形式之间相互转
化的可能性。
（2）具有重大实践意义，终结了第一类永动机的想法。
（3）找到了各种自然现象的公共量度——能量，从而把各种自然现象用定量规律联系起来。
3. 第一类永动机
（1）定义：某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功。
（2）特点：这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。
（3）不可造的原因：违背了能量守恒定律。如果没有外界热源供给热量，则有U2－U1＝
W，就是说，如果系统内能减少，即U2＜U1，则W＜0，系统对外做功是要以内能减少为代
价的，若想源源不断地做功，就必须使系统不断回到初始状态，在无外界能量供给的情况下，
是不可能的。
热力学第一定律
1. 内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。
2. 表达式：ΔU
＝
Q ＋
W
。
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能过程是等效的，而且给出了内能的
变化量和做功与热传递之间的定量关系。此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际
单位制中的焦耳。
符号的规定如下表所示。
符号
W
Q
ΔU
＋
外界对物体做功
物体吸收热量
内能增加
－
物体对外界做功
物体放出热量
内能减少
清单02 光学
光的反射和折射
一、光的反射
1. 定义：光从第1 种介质射到它与第2 种介质的分界面时，一部分光会返回到第1 种介质的
现象。
2. 图示：
3. 反射定律：
反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧。
反射角等于入射角。
二、光的折射
1. 定义：光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的
现象叫光的折射。
2. 图示：
3. 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：＝n12(n12为比例常数)。
4. 光路可逆性
在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。如果让光线逆着出射光线射到界面上，光
线就会逆着原来的入射光线出射。
三、折射率与光学介质
1. 折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种
介质的折射率。n＝。
说明：①关系式n＝中的n 是指介质相对于真空的折射率，即绝对折射率。
2．光密介质与光疏介质
介质
光密介质
光疏介质
折射率
大
小
光速
小
大
相对性
若n 甲＞n 乙，则甲相对乙是光密介质；若n 甲＜n 乙，则甲相对乙是光疏介
质
2 光的干涉、衍射和偏振
一、光的干涉
1. 定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出
现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。
2. 产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同
3．杨氏双缝干涉
(1)原理如图所示。有光源、单缝、双缝和光屏。
单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射
双缝。
双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。
(2)形成亮、暗条纹的条件
①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。
光的路程差|PS1－PS2|＝r2－r1＝kλ＝2 k · ( k＝0,1,2,3，…)，光屏上出现亮条纹。
光的路程差|PS1－PS2|＝r2－r1＝(2k－1)·(k＝1,2,3，…)，光屏上出现暗条纹。
②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。
③条纹间距公式：Δx＝λ。
（3）亮暗纹的时间关系
亮条纹：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)；暗条纹：Δt＝(2n＋1)·(n＝0,1,2,3，…)．式中Δt 表示两
列光波到同一点的时间差。T＝为光波的周期。
4．薄膜干涉
(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射
到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且
叠加。
(2)明暗条纹的判断方法：
两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr 等于薄膜厚度的2 倍，光在薄膜中的波长为λ。
在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现亮条纹。
在Q 处，Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹。
(3)应用：干涉法检查平面如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，
如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平
面不平整，则干涉条纹发生弯曲。
二、光的衍射
1. 定义：光通过很小的狭缝(或圆孔)时，明显地偏离了直线传播的方向，在屏上应该出现阴
影的区域出现明条纹或亮斑，应该属于亮区的地方也会出现暗条纹或暗斑的现象。
2. 条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象
才会明显。
3. 图样特点：衍射时产生的明暗条纹或光环。
4. 分类
（1）单缝衍射：单色光通过狭缝时，在屏幕上出现明暗相间的条纹，中央为亮条纹，中
央条纹最宽最亮，其余条纹变窄变暗；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为白条
纹。
（2）圆孔衍射：光通过小孔时(孔很小)在屏幕上会出现明暗相间的圆环。
（3）圆盘衍射（泊松亮斑）：障碍物的衍射现象．在单色光传播途中，放一个较小的圆
形障碍物，会发现在阴影中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。
（4）衍射光栅（结构由许多等宽的狭缝等距离排列起来形成的光学仪器）：衍射图样特
点与单缝衍射相比，衍射条纹的宽度变窄，亮度增加。
三、光的偏振
1. 偏振：光波只沿某一特定的方向振动。
2. 自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振
动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫做自然光。
3. 偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光。
5．光的偏振
(3)偏振光的形成
①让自然光通过偏振片形成偏振光。
②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全
偏振光。
(4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。
四、光的色散
1. 定义：白光通过三棱镜后，出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的光束，
这种现象叫做光的色散。
2. 成因：棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，红光通过棱镜后的偏折
程度最小，对紫光的折射率最大，紫光通过棱镜后的偏折程度最大，从而产生色散现象。
五、激光：
1. 产生：激光是原子受激发辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同
激光相遇可以发生干涉。
2. 特点：①单色性好，频率单一，相干性好；②具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、
发散角很小的平行光；③亮度高，激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。
3. 应用：
光纤通信；激光测距；激光武器等。
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，使折射角达到90°时，折
射光完全消失，只剩下反射光的现象。
说明：入射角增大的过程中，折射光的能量减少，反射光的能量增加，当发生全反射时，反
射光的能量最强。
2. 条件：①光从光密介质射入光疏介质。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。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发
生全反射的临界角为C，由n＝，得sin C＝。介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。
4．应用：
(1)全反射棱镜
(2)光导纤维
清单03 近代物理学
1 原子结构与波粒二象性
一、黑体辐射
1. 热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。其特点
是：热辐射强度按波长的分布情况随物体温度的不同而有所不同。
2. 黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对
黑体，简称黑体。
3. 黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波。。
4. 黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，温度一定时，
黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加且
辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如下图所示。
二、能量子
1. 定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε 的整数倍，例如可能是ε 或2ε 、
3ε ……，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸
收的，这个不可再分的最小能量值ε 叫做能量子。
2. 表达式：ε=hν ，其中ν 是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h 称为普朗克常量，h＝
6.626 070 15×10－34 J·s。
3. 能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量
子化。
三、光电效应
1. 几个基本概念的理解
（1）光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电。
光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。
（2）光电子的动能与光电子的最大初动能
只有金属表面的电子飞出原子核需要克服原子核的引力做功时，才具有最大初动能。
（3）光电流和饱和光电流
金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋
于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大
小无关。
（4）入射光强度与光子能量
入射光强度指指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，而光子能量E＝hν。
（5）光的强度与饱和光电流
频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关
系。
2. 光电效应现象
在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。如下图所示，用弧光灯照射锌版，有电子从
锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。
3. 光电效应的产生条件
能否发生光电效应，不取决于光的强度，而是取决于光的频率。只要照射光的频率大于该金
属的极限频率，无论照射光强弱，均能发生光电效应。
4. 光电效应的规律
每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10−9s。
当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出
光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。
四、氢原子光谱
1. 定义：把光用棱镜或光栅按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光
谱。
2. 分类
（1）线状谱：一条条的亮线。产生条件为稀薄气体发光形成的光谱。
（2）连续谱：连在一起的光带。产生条件为炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后，再
色散形成的。
3. 特征谱线
气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮
线位置不同，说明不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线。
4. 氢原子光谱的实验规律
许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索原子结构的一条重要途径。
巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R(n＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，
R＝1.10×107 m－1，n 为量子数，此公式称为巴耳末公式。巴耳末公式的意义：以简洁的形式
反映了氢原子的线状光谱的特征。
氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
五、玻尔理论
1. 玻尔理论的几个重要概念：
①能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值。
②基态：原子能量最低的状态。
③激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态。
④量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。
⑤氢原子的能级公式：En＝E1 （n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－
13.6 eV。
⑥氢原子的半径公式：rn＝n2r1 （n＝1，2，3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其
数值为r1＝0.53×10－10 m。
2. .玻尔原子模型的三条假设
（1）轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。
（2）能量量子化
①电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的
状态也称之为定态。
②由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的。这样的能量值，称
为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态。
（3）频率条件
原子从一种定态（设能量为E2）跃迁到另一种定态（设能量为E1）时，它辐射（或吸收）一
定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。
3. 玻尔理论对氢光谱的解析
解释巴耳末公式：巴耳末公式中的正整数n 和2 正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定
态轨道的量子数n 和2。
解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后
两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的
发射光谱只有一些分立的亮线。
解释不同原子具有不同的特征谱线：不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射
(或吸收)的光子频率也不相同。
解释气体导电发光：通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速
运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向
能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。
六、波粒二象性
1. 康普顿效应：在研究石墨对X 射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长λ0
相同的成分外，还有波长大于 λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。表达式为：p＝。
2. 光的波粒二象性
（1）波动性：光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。
表现：光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述。足够能量的光在传播时，表
现出波的性质。
（2）粒子性：光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性。
表现：当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质。少量
或个别光子容易显示出光的粒子性。
光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。
3. 光的波粒二象性的表现规律：
（1）数量上：个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动
性，光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性。
（2）频率上：频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越
显著，贯穿本领越强，越不容易看到光的干涉和衍射现象。
（3）传播与作用上：光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒
子性。
（4）波动性与粒子性上：由光子的能量E＝hν、光子的动量表达式p＝也可以看出，光的波
动性和粒子性并不矛盾，粒子性的能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——
频率ν 和波长λ。
2 原子核
一、原子核的组成
1. 原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2. 原子核的符号：原子核常用X 表示，X 为元素符号，上角标A 表示核的质量数，下角标Z
表示核的电荷数(原子序数)，如下图所示。
3. 同位素
同位素是具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置。
原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质。
同种元素的原子，质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子
数不同，所以它们的物理性质不同。
4. 天然放射现象
放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子
核具有复杂的结构。
二、放射性元素的衰变
1. 三种放射线
2.
原子核衰变
原子核自发地放出α 粒子或β 粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
进行α 衰变时，质量数减少4，电荷数减少2。
进行β 衰变时，质量数不变，电荷数加1。
三、核力与结合能
1. 核力
种类
α 射线
β 射线
γ 射线
本质
高速氦核流
高速电子流
光子流(高频电磁波)
电荷量
2e
-e
0
质量
4mp,
mp=1.67×10-27
kg
mp
1 836
静止质量为零
速度
0.1c
0.99c
c
在电场磁场中
偏转
与α 射线偏转方向相反
不偏转
贯穿本领
最弱，用纸能挡
住
较强，能穿透几毫米的
铝板
最强，能穿透几厘米的
铅板
对空气的
电离作用
很强
较弱
很弱
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在
一起，形成稳定的原子核。这种作用称为强相互作用。
2. 核力的特点
（1）强相互作用是短程力，作用范围只有约10－15m。
（2）距离增大时，强相互作用急剧减小，超过10－15m，相互作用不存在。
（3）核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发
生作用。
（4）核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。
3. 结合能
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结
合能。
4. 比结合能
原子核的结合能与核子数之比，叫做比结合能，也叫做平均结合能。比结合能的曲线如下图
所示，从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小
的核的比结合能要小。
四、质量亏损与核能
1. 质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，
这种现象叫做质量亏损。
2. 核能：核反应中放出的能量叫核能。
3. 质能方程：E=mc 2 ，该式表明物体的能量和质量之间存在着密切的联系。
质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc 2 。以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位。
在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1 原子质量单位的质量跟931.5MeV 的能量
相对应。在有关核能的计算中，一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制。
五、基本粒子
1、常见基本粒子及其分类
分类
参与的相互作用发现的粒子
说明
强子
参与强相互作用质子、中子
强子有内部结构，由“夸克”构
成；强子又分为介子和重子两类
轻子
不参与强相互作电子、电子中微子、μ子、μ子未发现内部结构
用
中微子、τ子、τ子中微子
规范玻色子传递各种相互作
用
光子、中间玻色子(W 和Z 玻
色子)、胶子
光子传递电磁相互作用，中间玻
色子传递弱相互作用，胶子传递
强相互作用
希格斯玻色
子
希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。
基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量。
2012 年，欧洲核子研究中心利用大型强子对撞机发现了希格斯玻色子。
夸克
1964 年美国物理学家盖尔曼等人提出了夸克模型，认为强子是由夸克构成的。
夸克的种类：上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)、粲夸克(c)、底夸克(b)和顶夸
克(t)。
夸克所带电荷：夸克所带的电荷是元电荷的＋或－。
意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
光电效应的理解
1. 光电管现象分析
电压情况
内容
图例
光电管加
正向电压
P 右移时，参与导电的光电子数增加；P 移到某一位置时，所
有逸出的光电子恰好都参与了导电，光电流恰好达到最大
值；P 再右移时,光电流不再增大。
光电管加
反向电压
P 右移时，参与导电的光电子数减少；P 移到某一位置时，所
有逸出的光电子恰好都不参与导电，光电流恰好为0，此时光
电管两端加的电压为遏止电压；P 再右移时,光电流始终为
0。
2. 基本概念理解：
（1）光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为光电效
应，这种电子常称为光电子。
（2）逸出功w0：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫作这种金属的
逸出功，用w0表示。不同种类的金属，其逸出功 的大小也不相同。
（3）截止频率νc：
光
当入射
的频率≥
光
截止频率才能发生
电效应。
（4）遏止电压U c：使光电流减小到0 的反向电压U c称为遏止电压。
（5）饱和光电流I：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电
压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和
光电流与所加电压大小无关。
（6）最大初动能EK：电子吸收光子能量后,一部分克服阻碍作用做功,剩余部分转化为光电子
的初动能,只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能,对于确定的金属，W0是一定
的,所以光电子的最大初动能只随照射光频率的增大而增大,与照射光强度无关。
3. 光电效应的规律
每种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于或等于这个截止频率才能产生光电效应。
光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。
光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10−9s。
当入射光的频率大于截止频率时，入射光越强，饱和电流越大，逸出的光电子数越多，逸出
光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成正比。
4、光电效应方程：Ek=hν−W 0。
①hν 为光子的能量；
②W0为逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功的最小值；
③Ek为光电子的最大初动能，即发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原子核
的引力逸出时所具有的动能的最大值。
类型01 热学
真
题精讲
1．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A 变化到状态C，
则（ ）
A．
和
过程，外界对气体做功相同
B．
和
过程，气体放出的热量相同
C．在状态A 时和在状态C 时，气体的内能相同
D．在状态B 时和在状态D 时，气体分子热运动的平均动能相同
【答案】C
【详解】A．根据
，
过程的压强总比
过程的压强大，则
过程外界对气体做功多，故A
错误；
B．同理可知
过程外界对气体做功比
过程大，根据热力学第一定律
可知
过程气体放出的热量多，故B 错误；
C．根据理想气体状态方程
结合题图可知状态A 时和在状态C 温度相等，则气体内能相同，故C 正
确；
D．根据理想气体状态方程
可知状态B 的温度高于状态D 的温度，则状态B 气体分子热运动的平均
动能大，故D 错误。
故选C。
2．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于
大气压强
、体积为
的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出
的临界值
，当
时，在液
面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压
前桶中气体压强为
。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水
的密度为
，重力加速度为g。该临界值
等于（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】根据题意，设往桶内压入压强为
、体积为
的空气后，桶内气体压强增大到
，根据玻意耳
定律有
泵水器恰能出水满足
联立解得
故选B。
3．（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被
压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（ ）
A．分子热运动的平均动能增加
B．内能减小
C．压强减小
D．对外界做正功
【答案】A
【详解】气袋被压缩且绝热（无热交换），视为理想气体。
AB．绝热压缩时外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能由温度决定，分子热运动的平均动
能增加，故A 正确，B 错误；
C．根据理想气体状态方程
，体积减小，温度升高，可知压强增大，故C 错误；
D．气体体积减小，外界对气体做功，气体对外界做负功，故D 错误。
故选A。
4．（2025·江苏·高考真题）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率
分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（ ）
A．分子的数密度较大
B．分子间平均距离较小
C．分子的平均动能较大
D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少
【答案】C
【详解】AB．根据题意，一定质量的理想气体，甲乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分
子的平均距离相同，故AB 错误；
C．根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，故C
正确；
D．乙状态下气体平均速度大，密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D 错误。
故选C。
5．（2025·山东·高考真题）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃
管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为
，活塞与玻璃
管之间的滑动摩擦力大小恒为
，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，
时，气柱高度为
，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至
时停止加热，活塞不再上升；
再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至
时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至
时，保持温度不变，活塞不再下降。求：
(1)
时，气柱高度
；
(2)从
状态到
状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）活塞开始缓慢上升，由受力平衡
可得封闭的理想气体压强
升温过程中，等压膨胀，由盖-吕萨克定律
解得
（2）
升温过程中，等压膨胀，外界对气体做功
降温过程中，等容变化，外界对气体做功
活塞受力平衡有
解得封闭的理想气体压强
降温过程中，等压压缩，由盖-吕萨克定律
解得
外界对气体做功
全程中外界对气体做功
因为
，故封闭的理想气体总内能变化
利用热力学第一定律
解得
故封闭气体吸收的净热量
。
类型02 光学
真
题精讲
．
6．（2025·浙江·高考真题）氢原子从
的能级向
的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（ ）
A．P、Q 经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1
B．若乙图玻璃棒能导出P 光，则一定也能导出Q 光
C．若丙图是P 入射时的干涉条纹，则Q 入射时条纹间距减小
D．P、Q 照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2 分别对应P、Q
【答案】BC
【详解】A．氢原子从
的能级向
的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P 光对应的光子能量较小，
光子的频率较小，P 光的折射率较小，则经过甲图装置时P 光的偏折程度较小，则P、Q 在屏上谱线分别
为1、2，A 错误；
B．根据
可知，P 光折射率较小，则发生全反射的临界角较大，若乙图玻璃棒能导出P 光，则一定
也能导出Q 光，B 正确；
C．若丙图是P 入射时的干涉条纹，因P 光波长大于Q 光，则Q 入射时条纹间距减小，C 正确；
D．根据
可知因P 光频率小于Q 光，可知丁图中的点1、2 分别对应Q、P 光，D 错误。
故选BC。
7．（2025·重庆·高考真题）杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为
的激光垂直入射到双缝上，
在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则（ ）
A．相邻两亮条纹间距为
B．相邻两暗条纹间距为
C．双缝之间的距离为
D．双缝之间的距离为
【答案】C
【详解】AB．根据题意，由图可知，相邻两亮条纹（暗条纹）间距为
，故AB 错误；
CD．由公式
可得，双缝之间的距离为
，故C 正确，D 错误。
故选C。
8．（2025·四川·高考真题）某款国产手机采用了一种新型潜望式摄像头模组。如图所示，模组内置一块上
下表面平行（
）的光学玻璃。光垂直于玻璃上表面入射，经过三次全反射后平行于入射光射出。则
（ ）
A．可以选用折射率为1.4 的光学玻璃
B．若选用折射率为1.6 的光学玻璃，
可以设定为
C．若选用折射率为2 的光学玻璃，第二次全反射入射角可能为
D．若入射光线向左移动，则出射光线也向左移动
【答案】CD
【详解】A．因为
，故当选用折射率为1.4 的光学玻璃时，根据
可知
，即
根据几何知识可知光线第一次发生全反射时的入射角为
，故选用折射率为1.4 的光学玻璃时此时
不会发生全反射，故A 错误；
B．当
时，此时入射角为
，选用折射率为1.6 的光学玻璃时，此时的临界角为
故
，故此时不会发生全反射，故B 错误；
C．若选用折射率为2 的光学玻璃，此时临界角为
即
，此时光线第一次要发生全反射，入射角一定大于
，即第一次发生全反射时的入射光线和反
射光线的夹角一定大于
，根据几何关系可知第一次发生全反射时的入射光线和反射光线的夹角等于第
二次全反射入射角，故可能为
，故C 正确；
D．若入射光线向左移动，可知第一次全反射时的反射光线向左移动，第二次全反射时的反射光线向左移
动，同理，第三次全反射时的反射光线向左移动，即出射光线向左移动，故D 正确。
故选CD。
9．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为
的玻
璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为
，该折射率为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】光路图如图所示
则有折射定律可得
故选A。
10．（2025·安徽·高考真题）如图，玻璃砖的横截面是半径为R 的半圆，圆心为O 点，直径与x 轴重合。
一束平行于x 轴的激光，从横截面上的P 点由空气射入玻璃砖，从Q 点射出。已知P 点到x 轴的距离为
，P、Q 间的距离为
。
(1)求玻璃砖的折射率；
(2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O 点发生全反射，求入射光线与
x 轴之间夹角的范围。
【答案】(1)
(2)
或
【详解】（1）根据题意得出光路图如图所示
根据几何关系可得
，
，
可得
，
根据折射定律
（2）发生全反射的临界角满足
可得
要使激光能在圆心O 点发生全反射，激光必须指向
点射入，如图所示
只要入射角大于
，即可发生全反射，则使激光能在圆心O 点发生全反射，入射光线与x 轴之间夹角的
范围
。由对称性可知，入射光线与x 轴之间夹角的范围还可以为
。
类型03 近代物理
真
题精讲
．
11．（2025·天津·高考真题）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有
衰变也有
衰变。下列说法正确的是（ ）
A．元素发生
衰变后质量数增加
B．衰变过程中存在质量亏损
C．低温会增大放射性元素的半衰期
D．衰变说明原子核内存在电子
【答案】B
【详解】A．α 衰变会释放出氦核（质量数4），母核质量数减少4，故A 错误；
B．衰变释放能量，根据质能方程，总质量减少（质量亏损），故B 正确；
C．半衰期由核内部结构决定，与温度无关，故C 错误；
D．β 衰变的电子是中子转化为质子时产生的，并非核内原有电子，故D 错误。
故选B。
12．（2025·浙江·高考真题）光子能量
，式中
是光子的频率，h 是普朗克常量。h 的单位是
（ ）
A．
B．
C．
D．m
【答案】A
【详解】根据公式
，能量
的单位是焦耳（），频率
的单位是赫兹（
，即
）。因此，普
朗克常量的单位为
故选A。
13．（2025·甘肃·高考真题）利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。
离子相对基
态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞
离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用
电子的能量为
，则
离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（ ）
A．
能级
B．
能级
C．
能级
D．
能级
【答案】C
【详解】根据题意可知，用能量为
的电子碰撞
离子，可使
离子跃迁到
能级和
能级，
由
可知，波长最长的谱线对应的跃迁为
能级。
故选C。
14．（2025·重庆·高考真题）在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，
吸收一个沿相反方向运动的能量为E 的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常
量为h，光速为c，则（ ）
A．光子的波长为
B．该原子吸收光子后质量减少了
C．该原子吸收光子后德布罗意波长为
D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态
【答案】C
【详解】A．光子能量公式为
解得波长
，故A 错误；
B．原子吸收光子后，能量增加
，根据质能方程
，质量应增加而非减少，故B 错误；
C．德布罗意波长公式为
，题目明确吸收后原子动量为
，因此波长为
，故C 正确；
D．吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差。波长更长的光子能量更低（
），无法满足跃迁
条件，故D 错误。
故选C。
15．（2025·浙江·高考真题）如图1 所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R 分别由真空玻璃管的窗口
射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2 所示。下列说法正确的是（
）
A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q 的中央亮纹比R 宽
B．P、Q 产生的光电子在K 处最小德布罗意波长，P 大于Q
C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q 对应的能级最高
D．对应于图2 中的M 点，单位时间到达阳极A 的光电子数目，P 多于Q
【答案】BC
【详解】A．根据
因Q 的截止电压大于R，可知Q 的频率大于R 的频率，Q 的波长小于R 的波长，则分别射入同一单缝衍射
装置时，R 的衍射现象比Q 更明显，则Q 的中央亮纹比R 窄，选项A 错误；
B．同理可知P、Q 产生的光电子在K 处Q 的最大初动能比P 较大，根据
可知最小德布罗意波长，P 大于Q，选项B 正确；
C．因Q 对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据
可知三束光中Q 对应的能级最高，选项C 正确；
D．对应于图2 中的M 点，P 和Q 的光电流相等，可知P 和Q 单位时间到达阳极A 的光电子数目相等，选
项D 错误。
故选BC。
巩固提升
1．（2025·广西·模拟预测）如图，一定质量的理想气体从状态
变化到状态
，已知此过程中，气体从外
界吸热
，则该过程气体内能增加（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】由图可知，从状态A 到状态B，气体的体积膨胀，气体对外做功，根据
图像与
轴围成的面
积表示气体对外做的功，则有
根据热力学第一定律，可得
故选C。
2．（2025·贵州遵义·一模）2025 年9 月3 日，中国以一场盛大阅兵，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西
斯战争胜利80 周年，本次活动中放飞了8 万只气球。一导热良好的气球在上升过程中无漏气，球内气体可
视为理想气体。已知大气压强和温度都随高度升高而逐渐减小，则气球上升过程中，球内气体（ ）
A．每个分子的动能都减小
B．分子平均动能减小
C．内能减小
D．内能不变
【答案】BC
【详解】根据题意可知，气球上升过程中，球内气体温度降低，则分子平均动能减小，内能减小，但不是
每个分子的动能都减小。
故选BC。
3．（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示，两端开口的导热汽缸竖直放置，用轻杆连接的A、B 两活塞面
积分别为
、
，质量分别为
、1kg。用销钉P 将A 栓住，环境温度为300K，封闭气体压强
为
。已知大气压强
，重力加速度大小g 取
，不计一切摩擦，缸内气体可视为
理想气体。
(1)当环境温度变为285K 时，求封闭气体的压强。
(2)当环境温度变为多少时，拔掉销钉后活塞还能保持静止？
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）气体发生等容变化，由查理定律
解得
（2）活塞静止时，分析 A、B 受力
气体发生等容变化，由查理定律
解得
4．（2025·广东·模拟预测）甲、乙两种单色光分别经同一单缝得到的衍射图样如图甲、乙所示。图丙中有
一半圆玻璃砖，O 是圆心，MN 是法线，PQ 是足够长的光屏。甲光以入射角i 由玻璃砖内部射向O 点，折
射角为r。下列说法正确的是（ ）
A．甲光在玻璃砖中的折射率为
B．乙光的频率小于甲光的频率
C．乙光以入射角i 入射时，PQ 上可能接收不到乙光
D．若绕O 点逆时针旋转玻璃砖，PQ 上一定能接收到甲光
【答案】C
【详解】A．对于甲光发生折射，由折射定律有
，选项A 错误；
BC．对题图甲、乙所示的单缝衍射图样进行对比可知，甲光衍射现象更明显，说明甲光的波长比乙光的长，
甲光的频率比乙光的小，对同一种介质，甲光的折射率更小，根据全反射的临界角的正弦值
可知
甲光的临界角较大，乙光的临界角较小，则当乙光以入射角i 入射时可能会发生全反射，PQ 上有可能会接
收不到乙光，选项B 错误、C 正确；
D．若绕O 点逆时针旋转玻璃砖，入射角增大，如果入射角达到甲光的临界角，则甲光发生全反射，即PQ
上接收不到甲光，选项D 错误。
故选C。
5．（2025·云南楚雄·模拟预测）“水下世界国际摄影大赛”的作品一般是由摄影师在水下对景物进行拍摄
而成的，获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响，假设摄影师由水下竖直向上拍摄，光的传播
路径如图所示，进入镜头的光线与竖直方向的最大夹角
，已知
，空气中的光速
，下列说法正确的是（ ）
A．光线射入水中后频率增大
B．摄影师看到的水上景物的位置比实际位置偏低
C．水的折射率为
D．光线射入水中后速度变为
【答案】C
【详解】A．光线由水上射入水中时，光的频率不变，选项A 错误；
B．如图所示，光源成像的位置
比S 的位置偏高，选项B 错误；
C．当光线在水面的入射角为90°时，水中光线与竖直方向的夹角达到最大值，即临界角C，且
，选项C 正确；
D．由光速与折射率的关系有
，选项D 错误。
故选C。
6．（2025·湖南·一模）如图所示，把一个上表面为平面、下表面为球面的凸透镜放在水平玻璃板上。现用
单色光垂直于透镜的上表面向下照射，从上向下观察，可以看到一系列明暗相间的同心圆环状条纹，这些
同心圆环状条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是（ ）
A．这属于光的干涉，增大玻璃板和透镜的距离，发现条纹向外移动
B．条纹是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．条纹是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
D．照射单色光的波长增大，相应条纹间距保持不变
【答案】B
【详解】A．这属于光的薄膜干涉，增大玻璃板和透镜的距离，条纹向圆心位置移动，故A 错误；
BC．薄膜干涉是膜两个表面的反射光叠加后的结果，图中“膜”为空气夹层，即条纹是由凸透镜下表面反
射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故B 正确，C 错误；
D．照射单色光的波长增大，相应条纹间距变大，故D 错误。
故选B。
7．（2025·四川南充·模拟预测）烟雾探测器使用了一种半衰期为432 年的放射性元素镅
来探测烟雾。
当正常空气分子穿过探测器时，镅
会释放出射线将它们电离，从而产生电流。烟尘一旦进入探测腔
内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。则下列判断正确的是（ ）
A．
的镅
经864 年将有
发生衰变
B．镅
衰变释放出的射线为
射线
C．发生火灾时，由于温度升高，会使镅
的半衰期增大
D．镅
原子核中有146 个质子
【答案】A
【详解】A．由题可知，
的半衰期为432 年，故864 年是2 个半衰期，剩余质量
则衰变的质量为
，故A 正确；
B．能使空气分子电离的射线是
射线，不是
射线，故B 错误；
C．半衰期由原子核内部因素决定，与温度无关，故C 错误；
D．镅
原子核中质子数为95，中子数为
，故D 错误。
故选A。
8．（2025·江苏南通·一模）在如图所示光电效应实验中，闭合开关后，发现无光电流，下列措施中可能会
出现光电流的是（ ）
A．增大光的频率
B．增加光照时间
C．增加AK 间的电压
D．对调电源的正负极
【答案】A
【详解】A．题图可知AK 间加的为正向电压，闭合开关后，发现无光电流，说明未产生光电效应，即此时
入射光频率小于极限频率，因此增大光的频率，可能会产生光电流，故A 正确；
BCD．增加光照时间、增加AK 间的电压、对调电源的正负极，都不会改变入射光频率，仍然不会产生光电
流，故BCD 错误。
故选A。
9．（2025·浙江台州·一模）下列图片及其相应描述正确的是（ ）
A．图甲：卢瑟福通过分析
粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．图乙：从图中可以看出，随着温度的升高，所有波长辐射强度有所增加
C．图丙为铀核发生衰变的示意图，铀核的比结合能大于钍核的比结合能
D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，为了减慢反应速率，应将镉棒插入深些
【答案】BD
【详解】A．图甲为卢瑟福
粒子散射实验，根据实验结果卢瑟福提出了原子的核式结构，故A 错误；
B．图乙是黑体辐射图，黑体辐射峰值波长随温度升高向短波移动，并且所有波长的辐射强度增加，故B
正确；
C．图丙是铀核
衰变示意图，说明钍核的比结合能大于铀核的比结合能，故C 错误；
D．图丁是核裂变反应堆的控制系统，将镉棒插入深些，可以多吸收一些中子，减慢核裂变反应速率，故D
正确。
故选BD。
10．（2025·浙江台州·一模）下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，两分子间距离由
变到
的过程中分子力做正功
B．图乙中，附着层水分子间距较内部水分子间距小，附着层水分子间作用力表现为引力
C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动就是花粉颗粒的轨迹
D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
【答案】A
【详解】A．图甲中，两分子间距离由r1变到r2的过程中分子势能减小，则分子力做正功，A 正确；
B．图乙中，附着层水分子间距较内部水分子间距小，附着层水分子间作用力表现为斥力，B 错误；
C．图丙中，显微镜下观察到的花粉颗粒的无规则运动是每隔一段时间记录的位置，实际运动轨迹更复杂，
C 错误；
D．图丁中，电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，消耗了电能，不违背热力学第二定律，D 错误。
故选A。
11．（2025·江西景德镇·模拟预测）一定质量的理想气体从状态a 开始，先后经历状态b、c 回到状态a，
其p-T 图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．从a 到b，气体体积减小
B．从b 到c，气体放出热量
C．从a 到b，气体对外做功
D．从c 到a，气体放出热量
【答案】A
【详解】AC．从a 到b，气体压强不变，温度降低。根据理想气体状态方程
C 为常数），可得气
体体积减小，外界对气体做功，A 正确，C 错误；
B．从b 到c，温度升高， Δ
> 0
。
比值不变，说明体积不变，外界不对气体做功，即
= 0 。根
据热力学第一定律 Δ
=
+
，
>0，气体吸热，B 错误；
D．从c 到a，气体压强减小，温度不变，体积增大。因为温度不变，理想气体的内能不变， Δ
= 0
。
体积增大，气体对外做功，即
< 0 。根据热力学第一定律 Δ
=
+
，可得
> 0 ，这意
味着气体需要吸收热量 ，D 错误。
故选A。
12．（2025·浙江·一模）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的金属汽缸内，活塞的质量
kg，截面积
cm2，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动且不漏气，开始时封闭气柱长度为20cm，外
界气温
，大气压强
℃
Pa。将质量为
的重物缓慢放到活塞上，稳定后活塞下降了5cm；
再对汽缸内气体缓慢加热，气体吸收了
J 的热量，活塞又上升了3cm，求：
(1)重物的质量
；
(2)加热前后缸内气体温度的增加值
；
(3)加热前后缸内气体内能的变化量
。
【答案】(1)
kg
(2)
℃
(3)
J
【详解】（1）状态1（初始），根据平衡条件有
，
cm
状态2，根据平衡条件有
，
cm
等温过程方程
解得
kg
（2）缓慢加热，状态3 有
，
cm，
等压过程方程
解得
℃
（3）从状态2 至状态3 内气体对外做功
由热力学第一定律，有
得
J
13．（2025·宁夏银川·一模）霓的形成原理与彩虹大致相同，是太阳光经过水珠的折射和反射形成的，简
化示意图如图所示，其中a、b 是两种不同频率的单色光，下列说法正确的是（ ）
A．霓是经过2 次折射和1 次全反射形成的现象
B．光束a、b 通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻亮条纹间距小
C．b 光在玻璃中的传播速度比a 光在玻璃中的传播速度大
D．若a 光能使某金属发生光电效应，则b 光也一定能使该金属发生光电效应
【答案】BC
【详解】A．由图可知，霓是经过2 次折射和2 次全反射形成的现象，故A 错误；
BCD．根据题意，做出白光第一次折射的法线，如图所示
由图可知，当入射角相同时，a 光的折射角小于b 光的折射角，由折射定律
可知，a 光的折射率较大，频率较大，波长较小，由公式
可知，光束a、b 通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻亮条纹间距小，由公式
可知，b 光在玻璃中
的传播速度比a 光在玻璃中的传播速度大，由光电效应方程
由于a 光的频率大，光子的能量大，a 光能使某金属发生光电效应，b 光不一定能使该金属发生光电效应，
故BC 正确，D 错误。
故选BC。
14．（2025·浙江台州·一模）图甲为氢原子能级图，一群处于同一激发态的氢原子能发出6 种频率的光，
分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有3 种光
能够发生光电效应，有一种恰能发生
光电效应，电压U 与光电流之间的关系如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．当滑片P 向b 端移动时，光电流I 一直增大
B．阴极K 材料的逸出功为
C．用三束光做杨氏双缝干涉实验，a 光条纹间距最大
D．图丙中3 条图线对应的遏止电压，一定有
【答案】B
【详解】A．当滑片P 向b 端移动时，光电管两端的正向电压增大，光电流I 会先增大，当达到饱和电流后，
I 不会再变化，故A 错误；
B．一群处于同一激发态的氢原子能发出6 种频率的光，说明这群氢原子处于
能级，只有3 种光能发
生光电效应，3 种光子能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV，有一种恰好能发生光电效应，说明阴极K 的
逸出功为10.2eV，故B 正确；
C．由图丙可知，a 光的遏止电压最大，由
可知a 光的光子能量最大，频率最大，波长最小，根据双缝干涉条纹间距公式
可知a 光条纹间距最小，故C 错误；
D．根据光电效应方程
A 光光子能量最大，为12.75eV，则
，故D 错误。
故选B。
15．（2025·广西·模拟预测）导光管采光系统是一套采集天然光并经管道传输到室内的采光系统，如图为
过系统中心轴线的截面图。上面部分是收集阳光的半径为
的某种均匀透明材料的半球形采光球，
为球
心，下面部分是内侧涂有反光涂层的高度为的空心导光管，导光管与界面
垂直，
为两部分的分
界面，
为球面两点。为测定该透明材料的折射率，将一单色光沿着
方向从界面的
点射入采光
球，单色光在球心
处恰好发生全反射。已知
，空气中的光速为，求：
(1)该透明材料的折射率；
(2)若将该单色光改为从
点沿着
方向射入采光球，求该单色光在导光管中传播的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）沿PO 射入透明材料的光在半圆形界面上光路不变，单色光在球心O 处恰好发生全反射，则
单色光在MN 界面上的入射角为全反射临界角C，有
又
解得n=
（2）光线沿QO 射入时，入射角为
则由光的折射定律
可得折射角为
，光线射到导光管的侧壁上发生反射，由几何关系可知，光线的路程为
可知该单色光在导光管中传播的时间
16．（2025·广西贵港·模拟预测）如图所示，a、b 两种单色光沿不同方向射向玻璃三棱镜，经三棱镜折射
后沿同一方向射出，下列关于a 光和b 光的说法正确的是（ ）
A．在该三棱镜中，a 光的折射率大于b 光的折射率
B．若a 光能使某金属发生光电效应，则b 光一定也能使该金属发生光电效应
C．在同样的双缝干涉条件下，用b 光得到的干涉条纹的相邻明条纹间距较大
D．在该三棱镜中，b 光的传播速度较大
【答案】B
【详解】AC．由题图可知，
光偏折程度较小，故
光的折射率较小，频率较低，由
可知
光波长较
长，根据
可知，在同样的双缝干涉条件下，用
光得到的干涉条纹的相邻明条纹间距较大，故AC
错误；
B．由题图可以看出
光偏折程度较大，则
光的折射率较大，频率较高，故
光更容易使同一金属发生光
电效应，故B 正确；
D．在该三棱镜中，根据
，b 光的折射率大，其传播速度较小，故D 错误。
故选B。
17．（25-26 高三上·贵州·期中）2025 年10 月1 日，我国紧凑型聚变能实验装置（BEST）主机首个关键部
——杜瓦底座在安徽合肥成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030 年前后实现核
聚变发电示范。核聚变燃料主要是氢的同位素，氘
和氚
在高温高压下聚变生成氦核
，并释
放巨大能量。下列说法正确的是（ ）
A．该聚变反应方程式为：
B．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同
C．氘原子核内有1 个中子，氚原子核内有1 个中子
D．聚变生成的氦核
核内有2 个核子
【答案】A
【详解】A．反应式左边质量数2+3=5，电荷数1+1=2；右边质量数4+1=5，电荷数2+0=2，均守恒，故A 正
确；
B．同位素化学性质相同，故B 错误；
C．氘中子数=2-1=1，氚中子数=3-1=2，故C 错误；
D．氦核质量数4，核子数为4，故D 错误。
故选A。
18．（2025·浙江杭州·一模）我国第四代反应堆——钍基熔盐堆能源系统（TMSR）研究已获重要突破。在
相关中企发布熔盐反应堆驱动的巨型集装箱船的设计方案之后，钍基熔盐核反应堆被很多人认为是中国下
一代核动力航母的理想动力。钍基熔盐核反应堆的核反应方程式主要包括两个主要的核反应，其中一个是：
。已知核
、
、
、
的质量分别为是
、
、
、
，根据质能方程，
物质的能量相当于
。下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程中的
，
B．一个
核裂变放出的核能约为
C．核裂变放出一个光子，若该光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变长
D．核反应堆是通过核裂变把核能直接转化为电能发电
【答案】C
【详解】A．根据电荷数守恒和质量数守恒可得
，
解得
，
，故A 错误；
B．亏损的质量为
则一个
核裂变放出的核能为
，故B 错误；
C．根据
，核裂变放出一个光子，若该光子撞击一个粒子后动量大小变小，则波长会变长，故C 正确；
D．核反应堆通过核裂变将核能转化为内能，再经热机转化为机械能，最终转化为电能，而非直接转化，
故D 错误。
故选C。
冲刺突破
19．（2025·广西南宁·一模）为研究气体压强，可建立如下理想模型：内部为正方体的汽缸内，每个气体
分子质量均为m，其平均动能为
，忽略气体分子大小。根据统计规律作简化分析，分子与器壁各面碰撞
的机会均等，即有
的气体分子以动能
向右撞击器壁。若碰撞前、后瞬间分子速率不变，速度方向均与
器壁垂直，分子数密度（单位体积内分子数）为n。下列说法正确的是（ ）
A．一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
B．一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
C．汽缸内气体压强大小为
D．汽缸内气体压强大小为
【答案】B
【详解】AB．碰撞前、后瞬间气体分子速度大小不变、方向相反，根据动量定理有
又
解得一个气体分子与容器壁发生一次碰撞所受到器壁的冲量大小为
故A 错误，B 正确；
CD．在
时间内能达到面积为S 容器壁上的粒子所占据的体积为
由于粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能达到目标区域的粒子数为
根据动量定理得
则得面积为S 的器壁受到的粒子的压力为
气体分子对器壁的压强为
所以汽缸内气体压强大小为
故CD 错误。
故选B。
20．（2025·浙江·一模）如图所示，“工”字型支架A 固定在水平地面上，支架上端为一截面积
的圆柱形活塞，活塞与质量
导热圆柱形汽缸B 间封闭一定质量的理想气体，活塞与
汽缸壁间无摩擦。已知环境温度
，封闭气体的长度
，外界大气压强
。
(1)环境温度
时，求封闭气体的压强p；
(2)当环境温度缓慢变为
时，汽缸的机械能减少
，气体内能减少
，求：
①环境温度
；
②判断该过程汽缸内气体是吸热还是放热？求热量的大小Q。
【答案】(1)
(2)①
；②气体对外放热；
【详解】（1）分析汽缸的受力得
解得
（2）①汽缸机械能减少，由
解得
封闭气体做等压变化，由盖-吕萨克定律得
解得
②汽缸对气体做的功为
由热力学第一定律得
联立，解得
所以，气体对外放热，热量的大小
。
21．（2025·河南·模拟预测）一玻璃管的内、外半径为、
的圆形，
。如图所示，平行光线沿截
面所在平面射向玻璃管外壁，有部分光线仅发生两次折射后可以射出管外壁。下列说法正确的有（ ）
A．能发生题设现象玻璃管的折射率不超过
B．能发生题设现象玻璃管的折射率不低于
C．最终出射光线与入射光线的偏转角度最小为
D．最终出射光线与入射光线的偏转角度最大不超过
【答案】AD
【详解】AB．设光线在玻璃管外壁的入射角为i，折射角为
，当折射光线与内环相切时，发生两次折射后
可以射出管外壁，如图所示
由几何知识可得
根据光的折射规律可得
当
则有
，故A 正确，B 错误；
C．当入射角较小时，经两次折射后，最终的折射光线与入射光线的偏转角趋近于
，故C 错误；
D．当光线在玻璃管外壁的入射角为
时，且在玻璃管内壁发生全反射时，此时偏折角最大为
，故D
正确。
故选AD。
22．（2025·浙江杭州·一模）如图所示，半径为
、折射率为
的半圆形透明砖，其圆心为
，与足够大
的光屏相切于屏上的
点。现将一束激光垂直光屏射向圆心
，再使透明砖绕
点以角速度
逆时针匀速
转动。某时刻，透明砖转至图示位置，其直径
与光屏平行，此后透明砖转过的角度记作
。若不计透
明砖圆弧面上的反射光，则（ ）
A．
时，屏上最多有一个光点
B．
时，屏上最多有两个光点
C．
时，屏上光点到
点的距离为
D．
时，屏上光点移动的速率小于
【答案】D
【详解】
A．当
时，入射角
，反射光斜向右下，折射光线斜向左上，只有折射光射到光屏上，
屏上只有一个光点。当
时，入射角
，反射光线斜向右上，折射光线斜向左上，两
光均能射到光屏上，屏上会出现两个光点，故A 错误；
B．根据
，可得临界角
。当
时，入射角
，大于临界角，发
生全反射，只有反射光会射到光屏上，屏上只有一个光点。当
时，入射角
。反射
光斜向左下，只有折射光会射到光屏上，屏上只有一个光点。当
时，入射角
，恰好发生全
反射，且反射光平行光屏向左射出，屏上没有光点，故B 错误；
C．当
时，入射角
，反射光平行光屏向右射出，根据折射定律
，解得
，
。因此图中
，M 为折射光射到光屏的点，直角三角形
中，可得
，C 错误；
D．
时，若玻璃砖在极短时间
内转过一个极小的角度
(下图中画得夸张了些)，法线也转过
。
设法线与光屏交于N 点，与玻璃砖圆弧交于P 点，由于
极小，可近似认为
。若光点
正好在N 点，则光点移动速率
，而实际上折射光射到光屏的位置在O'N 之间，因此
实际光点的移动速率必然小于
，故D 正确。
故选D。
23．（2025·浙江宁波·一模）图甲是研究光电效应的实验电路图。实验得到光电子的最大初动能
与入射
光波长
的关系如图乙所示，图中水平虚线为曲线的渐近线。现用大量处于某一激发态的氢原子向低能级
跃迁时辐射出的光照射光电管，发现当电压表的示数为
时，灵敏电流计的示数恰好为0。氢原子能
级图如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．当滑片向
移动时，
表示数可能减小为0
B．当
时，光电子的最大初动能为
C．当
时，光电管的遏止电压为
D．大量处于该激发态的氢原子向低能级跃迁时最多可放出10 种频率的光子
【答案】BD
【详解】A．光电管加的是反向电压，当滑片向
移动时，反向电压减小，电子从光电管逸出后，由动能定
理
减小，
增大，则灵敏电流计G 所在的支路中光电流不可能减小为零，故A 错误；
BC．由图乙可知，当
时，
，由光电效应方程
逸出功公式
可知，我们的截止频率对应的波长
，当
时，光子能量
此时
而由图乙中水平虚线为曲线的渐近线为
，可知
，故
，故B 正确，C 错
误。
D．由光电效应方程
，当电压表示数
，所以
而
，可解得入射光的能量
，
而此入射光最大可使5 能级的氢原子发生跃迁，因此大量处于
能级的氢原子向低能级发生跃迁时，最
多产生
种不同频率的光，故D 正确。
故选BD。
24．（23-24 高二下·山东泰安·阶段练习）图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S 发出频率为
的
光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时
会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图
乙所示的电路（光电管K 极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压
与入射光频率
之间的关
系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法不正确的是（ ）
A．由图丙知，普朗克常量
B．由图丙知，金属钠的逸出功为
C．图甲中，光源S 发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就不变
D．图乙中，光电管K 极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高
【答案】D
【详解】A．由光电效应方程和动能定理可知，在光电管加反向电压时
整理可得
可知钠的遏止电压
与入射光频率
的图像斜率
解得
A 正确，不符合题意；
B．由光电效应方程
，可知当
时，对应的光照频率是极限频率
，由图丙可得
则有金属钠的逸出功为
B 正确，不符合题意；
C．图甲中，在光源频率不变的条件下，光源S 发出的光越强，在相同时间内，相同烟雾浓度下散射到光电
管上的光电子数越多，产生光电流越大，即探测器的灵敏度就越高，但光电子的最大初动能不变，C 正确，
不符合题意；
D．图乙中，光电管K 极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，则从光电管射出的光电子的最大初
动能就越小，探测器的灵敏度就越低，D 错误，符合题意。
故选D。
