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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题型解读与模拟预测（解析版）
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这是一份热学、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题型解读与模拟预测（解析版），共33页。试卷主要包含了气体实验定律和热力学第一定律， 综合型问题，5m/s，15℃；a、b为直线I上的一点等内容，欢迎下载使用。
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）
命题规律
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
1.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，已知条件情境化、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。
历年真题
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a变化到状态b，其过程如图上从a到b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a到b的p—T图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误；
B．因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；
CDE．因W=0，∆U>0，根据热力学第一定律
∆U=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BCE。
2．（2019·全国·高考真题）一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=时刻，该波的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点．图（b）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Q的振动图像与图（b）相同
B．在t=0时刻，质点P的速率比质点Q的大
C．在t=0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（b）所示
E．在t=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在正在向y轴正方向运动，故A错误；
B、由的波形图推知，时刻，质点P正位于波谷，速率为零；质点Q正在平衡位置，故在时刻，质点P的速率小于质点Q，故B错误；
C、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、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、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__________。
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BCE。
4．（2018·全国·高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a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、d的内能相等
E．状态d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
可知，体积不变温度升高即Tb>Ta，则pb>pa，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
p＝C
即TV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d的压强比状态b的压强小，E正确。
故选BDE。
5．（2017·全国·高考真题）氧气分子在0 ℃和100 ℃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________．
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100 ℃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 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/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0℃和100℃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0 ℃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℃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，0～400 m/s段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃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
频率为
故A错误；
B．该水面波的波长为
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BD。
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℃）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、bc、ca回到原状态，其图象如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc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，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，即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t=2s时的波形图，图（b）是平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=2m的质点，下列说法正确的是（ ）
A．波速为0.5m/s
B．波的传播方向向右
C．时间内，P运动的路程为8cm
D．时间内，P向y轴正方向运动
E．当t=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λ=2m，由图（b）知周期为T=4s，则波速为
故A正确；
B．根据图（b）的振动图像可知，x=1.5m处的质点在t=2s时振动方向向下，所以该波向左传播，故B错误；
C．由于
t=2s=0.5T
所以时间内，质点P的路程为
S=2A=8cm
故C正确；
D．由图（a）可知t=2s时，质点P在波谷，t=2s=0.5T，所以可知时间内，P向y轴负方向运动，故D错误；
E．t=2s时，质点P在波谷
则t=7s时，P恰回到平衡位置，E正确。
故选ACE。
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BCE。
12．（2013·全国·高考真题）如图，a、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。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t = 0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t = 3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是（ ）
A．在t = 6s时刻波恰好传到质点d处
B．在t = 5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4s < t < 6s的时间间隔内质点c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．ad间距离为x = 12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为
即在t = 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
解得
T = 4s
波从a传到c的时间为
则在t = 5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t = 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a的振动周期，即为4s，C正确；
D．在4s < t < 6s的时间间隔内，质点c已振动了1s < t < 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
10m = λ
结合波形得知，当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，E错误。
故选ACD。
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（V-t）图上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a、b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=___________；气体在状态b和c的压强之比=___________。
【答案】 1
【解析】[1]根据盖吕萨克定律有
整理得
由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a、b两点压强相等，则有
[2]设时，当气体体积为 其压强为 ，当气体体积为 其压强为，根据等温变化，则有
由于直线I和Ⅱ各为两条等压线，则有
，
联立解得
14．（2020·全国·统考高考真题）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子间势能由r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O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。
【答案】 减小 减小 小于
【解析】[1]从距点很远处向点运动，两分子间距减小到的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；
[2]在的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；
[3]在间距等于之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在处分子势能小于零。
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，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，根据热力学第一定律可知：，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：
又，m为容器内气体质量
联立得：
取容器外界质量也为m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n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为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t的取值范围是___________s≤t<___________s（不考虑反射）。
【答案】
【解析】[1] 该单色光在玻璃板内传播的速度为
[2]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
[3]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
最长时间
17．（2018·全国·高考真题）如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。
【答案】 大于
【解析】[1][2]由几何知识可知，红光在D点发生折射时，折射角为i=60°，入射角为r=30°，由折射定律可得
解得玻璃对红光的折射率为
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D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S1（－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B（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
则波长
两列波从波源传播到点A（－2，8）的路程差
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。
[2]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
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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2（填“＞”、“＜”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______mm。
【答案】 ＞ 0.3
【解析】[1]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间距较大
>
[2] 条纹间距为
根据
解得
应考策略
一、热学
1．气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
内容
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比
一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比
表达式
p1V1＝p2V2
＝
拓展：Δp＝ΔT
＝
拓展：ΔV＝ΔT
微观解释
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大
一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大
一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变
图像
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：＝或＝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
p－V
pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p－
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p－T
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V－T
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，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：＝n12(n12为比例常数)．
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．
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F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反
运动特点
靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小
能量
振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒
周期性
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，其变化周期为
对称性
(1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O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
(2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′
(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tOP＝tPO
(4)相隔或(n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．波的周期性
(1)质点振动nT(n＝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nλ(n＝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(2n＋1)(n＝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
“上下坡”法
沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动
“同侧”法
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧
“微平移”法
将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向
模拟预测
一、多选题
1．一定质量的理想气体由状态a 经状态b、c又回到状态a，其压强p与体积V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（ ）
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BCD。
2．A、B汽缸的水平长度为20cm，截面积均为，C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内有压强的氮气，B内有压强的氧气，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（ ）
A．活塞C向右移动了10cm
B．平衡后A气缸的压强为
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V0，则对A、B气体由玻意耳定律可得
解得
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
又因为气体A膨胀，对外做功，即
所以由热力学第一定律得
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BC。
3．如图甲所示，一定质量理想气体的状态沿1→2→3→1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（ ）
A． B．
C． D．
【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
2到3状态是等压变化，p不变，T降低，根据盖吕萨克定律
可知
，
3到1状态是等温变化，压强p减小，温度T不变，根据玻意耳定律
可知
，
故选AD。
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a经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线ac过原点。下列说法正确的是（ ）
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a的压强
D．气体在的过程中对外界做功
【答案】BC
【解析】A．气体在经历等容变化，温度升高，根据查理定律可知气体在状态b的压强大于在状态a的压强，故A错误；
B．气体在经历等温变化，体积增大，根据玻意耳定律可知气体在状态b的压强大于在状态c的压强，故B正确；
C．直线ac过原点，根据盖—吕萨克定律可知ac为一条等压线，即气体在状态c的压强等于在状态a的压强，故C正确；
D．气体在的过程体积不变，不对外做功，故D错误。
故选BC。
5．—定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其图像如图所示，图中ba的延长线过原点O，bc平行于t轴，ca的延长线过点．下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体体积不变 B．过程ca中气体体积不变
C．过程ca中气体吸收热量 D．过程bc中气体吸收热量
【答案】BD
【解析】AB．根据
Vc＞Vb
ca的延长线过点（﹣273.15，0），则
Va＝Vc
所以
Va＝Vc＞Vb
故A错误，B正确；
C．过程ca中气体体积不变，，温度降低，内能减小，即，则由可推知，气体放热，故C错误；
D．过程bc中气体体积增大，气体对外界做功，；温度升高，内能增大，即，根据知，即气体从外界吸热，故D正确。
故选BD。
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B、C回到状态A，其状态变化的图像如图所示，设A、B、C三个状态对应的温度分别是TA、TB、TC，则（ ）
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B、C回到状态A的过程气体先吸热后放热
【答案】CD
【解析】A．从A到B是等压膨胀，由盖吕萨克定律可知温度升高，故，故A错误；
B．从B到C是等容升压，温度上升，，所以，故B错误；
C．从A到B，气体温度升高，内能增加，体积膨胀，气体对外做功，由热力学第一定律，可知气体一定吸收热量，故C正确；
D．从状态A经状态B、C回到状态A的整个过程，气体的内能不变，体积变化为0，外界做的总功为0，从A到B吸收热量，从B到C，体积不变，温度升高，继续吸收热量，所以从C回到A状态，气体应该放出热量，所以，从状态A经状态B、C回到状态A的过程气体先吸热后放热，故D正确；
故选CD。
7．如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条颜色相同、强度相同的光线，均由空气沿半圆的半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（ ）
A．若光线能发生全反射，则光线一定能发生全反射
B．若光线能发生全反射，则光线一定能发生全反射
C．若三条光线中只有一条在点发生了全反射，则一定是光线发生了全反射
D．若光线能发生全反射，则、、三条光线均能发生全反射
【答案】BC
【解析】ABD．由图可知，光线入射角最大，光线入射角最小；若光线能发生全反射，可知光线的入射角一定大于全反射的临界角，光线的入射角不一定大于全反射的临界角，则光线一定能发生全反射，光线不一定能发生全反射，故B正确，AD错误；
C．由图可知，光线入射角最大，光线入射角最小；若三条光线中只有一条在点发生了全反射，则一定是光线发生了全反射，故C正确。
故选BC。
8．有一块半径为R的半圆形玻璃砖，是垂直于AB的半径，一束单色光沿着与玻璃砖的AB面成30°角的方向射到P点，经玻璃折射后射到点，如果测得P到O的距离为，则（ ）
A．该单色光束有可能在入射点P发生全反射
B．玻璃砖对光的折射率为
C．玻璃砖对光的折射率为2
D．入射角不变，入射点P左移，有可能在圆弧界面发生全反射
【答案】BD
【解析】A．根据全反射的条件可知，全反射只可能出现在光密介质射向光疏介质的情形。该单色光是从光疏介质向光密介质，不会发生全反射。故A错误；
BC．根据公式
，
解得
故B正确，C错误；
D．当射入玻璃的光线到达圆弧时，入射角大于临界角时会发生全反射
当入射点P点左移到A点时，折射光线最易发生全反射，此时
已发生全反射，则入射角不变，入射点P左移，有可能在圆弧界面发生全反射。故D正确。
故选BD。
9．如图所示为科学家用某种透明均匀介质设计的“光环”，圆心为O，半径分别为R和2R；AB部分是超薄光线发射板，发射板右侧各个位置均能发射出水平向右的光线，发射板左侧为光线接收器.通过控制发射光线的位置，从C位置发射出一细单色光束，发现该光束在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有从“光环”射出，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．只有从C位置发射的细光束才能发生全反射
B．该光束在“光环”中走过的路程为
C．“光环”对该光束的折射率可能是1.5
D．该光束在“光环”中运行的时间可能是
【答案】BC
【解析】如图所示，由几何关系可知=，故CD=，所以正方形总长度为；全反射的临界角度为
故折射率
因此传播时间为
选项中的结果不在范围之内，从C位置以上发射的细光束也能发生全反射，综上AD错误，BC正确。
故选BC。
10．以下说法正确的是（ ）
A．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相平行
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．一质点做简谐运动，每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
D．做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率无关，它总是等于物体的固有频率
E．用等大的铜球代替铁球，单摆的周期不变
【答案】BCE
【解析】A．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向垂直，故A错误；
B．火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B正确；
C．做简谐运动的物体每次通过同一位置时，距平衡位置的位移相同，故回复力相同，则加速度一定相同；经过同一位置时，振动方向可能不同，则速度不一定相同，故C正确；
D．做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率有关，它总是等于驱动力的频率，故D错误；
E．用等大的铜球代替铁球，单摆的摆长不变，由单摆周期公式可知，单摆周期不变，故E正确。
故选BCE。
11．战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。一次战绳练习中，大一同学晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图（a）、（b）分别是战绳上P、Q两质点的振动图像，传播方向为P到Q，波长大于，小于，P、Q两质点在波的传播方向上相距，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，Q质点的速度为0 B．该列波的波长可能为
C．该列波的波速可能为 D．P、Q两质点振动方向始终相反
【答案】BC
【解析】A．由图（b）可知，时刻，Q质点处于平衡位置，速度不为零，故A错误；
B．传播方向为P到Q，波长大于，小于，P、Q两质点在波的传播方向上相距，由图像可知
（，，）
可得
（，，）
当时，可得
（舍去）
当时，可得
当时，可得
当时，可得
（舍去）
波长可能为或，故B正确；
C．由于波长可能为或，则波速可能为
或
故C正确；
D．由于P、Q两质点相距距离满足
，或
可知P、Q两质点振动方向并不会始终相反，故D错误。
故选BC。
12．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙做简谐运动时的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．甲摆的周期大于乙摆的周期
B．甲摆的摆长等于乙摆的摆长
C．在时甲摆的回复力大于乙摆的回复力
D．在时乙摆的摆球速率大于甲摆的摆球速率
【答案】BD
【解析】AB．由振动图像知甲摆和乙摆的周期相等均为2s，根据单摆周期公式
可知甲摆的摆长等于乙摆的摆长，故A错误，B正确；
C．由振动图像知在时甲摆球正经过平衡位置向x轴负方向运动，此时甲摆的回复力为零，该时刻乙摆球离平衡位置最远，此时乙摆的回复力最大，故C错误；
D．由振动图像知在时甲摆球离平衡位置最远，振动速度为零，而乙摆球在平衡位置，速度最大，所以乙摆的摆球速率大于甲摆的摆球速率，故D正确。
故选BD。
13．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．末和末，振子的速度方向相同
B．振子做简谐运动的表达式为
C．时，振子的位移为
D．在时间内，振子的速度和加速度方向始终相同
【答案】BD
【解析】B．由图可知，弹簧振子的振幅为，周期为，则振子做简谐运动的表达式为
（cm）
B正确；
A．将代入振子做简谐运动的表达式可得，0.3s末弹簧振子的位移为
将代入振子做简谐运动的表达式可得，0.5s末弹簧振子的位移为
即末和末，弹簧振子的位移相同，弹簧振子位于同一位置，则加速度相同，速度方向相反，A错误；
C．将代入振子做简谐运动的表达式可得，0.2s末弹簧振子的位移为
C错误；
D．由图可知，在时间内，弹簧振子从B点向O点运动，弹簧振子的速度和加速度方向都指向平衡位置，始终相同，D正确。
故选BD。
14．一列简谐横波正沿着x轴正方向传播，波在某一时刻的波形图像如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．这列波的波长是10m B．此时刻处质点正沿y轴正方向运动
C．此时刻处质点的速度为0 D．此时刻处质点的加速度方向沿y轴负方向
【答案】BD
【解析】A．由题图可知这列波的波长是8m，故A错误；
B．由于该波沿着x轴正方向传播，所以由质点左边的点带动其振动，此时刻处质点的左边的点在其上方，所以该质点正沿y轴正方向运动，B正确；
C．由题图可知此时刻处质点位于平衡位置，其速度最大，加速度为0，故C错误；
D．由题图可知此时刻处质点位于y轴正方向上，其所受回复力总是指向平衡位置，故回复力方向沿y轴负方向，即加速度方向沿y轴负方向，D正确。
故选BD。
15．一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图甲所示，质点P的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．经过0.2s，质点P将沿x轴正方向运动2m
B．该波沿x轴正方向传播，速度大小为10m/s
C．时，质点P受到的回复力沿y轴负方向
D．0~0.8s，质点P的路程是20cm
【答案】BC
【解析】A．质点P沿y轴方向运动，不沿x轴运动，故A错误；
B．由图乙可知，波的周期为
T=0.4s
且在时刻，质点P从平衡位置沿y轴正方向运动；结合图甲可知波沿x轴正方向传播，且波速为
故B正确；
C．时，质点P在波峰处，即正向位移最大处，所以受到的回复力沿y轴负方向，故C正确；
D．在0~0.8s内，也就是在2个周期内，质点P的路程为
故D错误。
故选BC。
16．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图像，图乙为质点A的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴正方向传播，波速为20m/s
B．该波可以与另一列频率为5Hz的波发生稳定的干涉
C．波在传播过程中遇到160m大小的障碍物能发生明显的衍射
D．观察者向着波源方向奔跑，观察者接收到的频率大于2.5Hz
【答案】AD
【解析】A．从乙图可知，时刻，质点正在平衡位置向方向振动，根据振动和波形的关系，该波沿轴正方向传播，有
选项A正确；
B．波的周期是，频率为，与其发生干涉的波的频率也为，选项B错误；
C．发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多，选项C错误；
D．当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率比波源的频率要高，选项D正确。
故选AD。
17．如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，O点是波源，则下列说法正确的是（ ）
A．该波的传播速度为1m/s
B．再经过0.3s，乙图中质点Q刚好开始振动，Q的起振方向沿y轴负方向
C．当乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动
D．从该时刻到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.3m
【答案】AB
【解析】A．由图甲可知该波的周期为0.2s，由图乙可知该波的波长为0.2m，则该波的波速
A正确；
B．由图乙可知时刻波刚好传播到处，经过0.3s，波传播的距离
可知波传播到处的质点，结合图甲可知Q的起振方向沿y轴负方向，故B正确；
C．由B选项分析可知波传播到处的质点后，第一次到达波峰还需要的时间
即从时刻起，经过的时间为0.45s，即，由同侧法可知，时刻质点向轴正方向振动，经过后，质点P正处于波峰位置，故C错误；
D．从该时刻到质点Q开始振动，经过的时间为0.3s，即，质点P运动的路程
故D错误。
故选AB。
二、填空题
18．一简谐横波在x轴上传播，时的波形如图甲所示，处的质点的振动图线如图乙所示，则该波沿x轴___________方向传播；时，处的质点的位移为___________cm。
【答案】 负
【解析】[1] 时，x=1m处的质点要向上振动，根据“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播；
[2] 时，x =2m处的质点从甲图位置再振动，从平衡位置振动到波谷，所以位移为-9cm。
19．一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图如图所示，此时质点Q沿y轴负方向运动，质点P的纵坐标为。经1s质点Q第一次到达波谷位置，则质点P振动的周期为______s，该简谐横波沿x轴______（填“正”或“负”）方向传播，质点P从t＝0时刻开始经经______s 第一次运动到波谷。
【答案】 4 负
【解析】[1][2]t＝0时刻质点Q沿y轴负方向运动，根据“同侧法”可知，该简谐横波沿x轴负方向传播，质点Q第一次到达波谷位置需要经历，故有
[3]根据“同侧法”可知，t＝0时刻质点P沿y轴正方向运动，且此时质点P的纵坐标为，则质点P平衡位置对应坐标x应满足
解得
t＝0时刻波源方向上离质点P最近的波谷在x=6m处，其振动形式传递过来所需时间为
20．公路交通标志由基板和附着其上的反光膜组成，夜晚它可以反射汽车射来的灯光，使司机看清交通标志。有一种基板上附着的是很多个玻璃微珠，其对光产生作用的示意图如图所示。若一细光束a射到折射率为的玻璃微珠表面，入射角为45°，则光束a射入微珠的折射角为________度；光束在微珠的内壁经过一次反射后，射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为________度。
【答案】 30 30
【解析】[1][2]设光进入玻璃微珠时的折射角为r，由折射定律有
得
r = 30°
根据题图可作出光路图
由几何关系知，夹角α = 30°。
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）
命题规律
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
1.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，已知条件情境化、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。
历年真题
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a变化到状态b，其过程如图上从a到b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a到b的p—T图像过原点，由可知从a到b气体的体积不变，则从a到b气体不对外做功，选项A错误；
B．因从a到b气体温度升高，可知气体内能增加，选项B正确；
CDE．因W=0，∆U>0，根据热力学第一定律
∆U=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BCE。
2．（2019·全国·高考真题）一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=时刻，该波的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点．图（b）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Q的振动图像与图（b）相同
B．在t=0时刻，质点P的速率比质点Q的大
C．在t=0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（b）所示
E．在t=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在正在向y轴正方向运动，故A错误；
B、由的波形图推知，时刻，质点P正位于波谷，速率为零；质点Q正在平衡位置，故在时刻，质点P的速率小于质点Q，故B错误；
C、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、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、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__________。
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BCE。
4．（2018·全国·高考真题）如图，一定质量的理想气体从状态a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、d的内能相等
E．状态d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
可知，体积不变温度升高即Tb>Ta，则pb>pa，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
p＝C
即TV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d的压强比状态b的压强小，E正确。
故选BDE。
5．（2017·全国·高考真题）氧气分子在0 ℃和100 ℃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________．
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100 ℃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 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/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0℃和100℃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0 ℃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℃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，0～400 m/s段内，100℃对应的占据的比例均小于与0℃时所占据的比值，因此100℃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
频率为
故A错误；
B．该水面波的波长为
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BD。
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℃）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、bc、ca回到原状态，其图象如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc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，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，即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t=2s时的波形图，图（b）是平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=2m的质点，下列说法正确的是（ ）
A．波速为0.5m/s
B．波的传播方向向右
C．时间内，P运动的路程为8cm
D．时间内，P向y轴正方向运动
E．当t=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λ=2m，由图（b）知周期为T=4s，则波速为
故A正确；
B．根据图（b）的振动图像可知，x=1.5m处的质点在t=2s时振动方向向下，所以该波向左传播，故B错误；
C．由于
t=2s=0.5T
所以时间内，质点P的路程为
S=2A=8cm
故C正确；
D．由图（a）可知t=2s时，质点P在波谷，t=2s=0.5T，所以可知时间内，P向y轴负方向运动，故D错误；
E．t=2s时，质点P在波谷
则t=7s时，P恰回到平衡位置，E正确。
故选ACE。
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BCE。
12．（2013·全国·高考真题）如图，a、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。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t = 0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t = 3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是（ ）
A．在t = 6s时刻波恰好传到质点d处
B．在t = 5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4s < t < 6s的时间间隔内质点c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．ad间距离为x = 12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为
即在t = 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
解得
T = 4s
波从a传到c的时间为
则在t = 5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t = 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a的振动周期，即为4s，C正确；
D．在4s < t < 6s的时间间隔内，质点c已振动了1s < t < 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
10m = λ
结合波形得知，当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，E错误。
故选ACD。
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（V-t）图上的两条直线I和Ⅱ表示，V1和V2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t0为它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0是它们的延长线与横轴交点的横坐标，t0=-273.15℃；a、b为直线I上的一点。由图可知，气体在状态a和b的压强之比=___________；气体在状态b和c的压强之比=___________。
【答案】 1
【解析】[1]根据盖吕萨克定律有
整理得
由于体积-温度（V-t）图像可知，直线I为等压线，则a、b两点压强相等，则有
[2]设时，当气体体积为 其压强为 ，当气体体积为 其压强为，根据等温变化，则有
由于直线I和Ⅱ各为两条等压线，则有
，
联立解得
14．（2020·全国·统考高考真题）分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，r= r1时，F=0。分子间势能由r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O，另一分子从距O点很远处向O点运动，在两分子间距减小到r2的过程中，势能_____（填“减小“不变”或“增大”）；在间距由r2减小到r1的过程中，势能_____ （填“减小”“不变”或“增大”）；在间距等于r1处，势能_____（填“大于”“等于”或“小于”）零。
【答案】 减小 减小 小于
【解析】[1]从距点很远处向点运动，两分子间距减小到的过程中，分子间体现引力，引力做正功，分子势能减小；
[2]在的过程中，分子间仍然体现引力，引力做正功，分子势能减小；
[3]在间距等于之前，分子势能一直减小，取无穷远处分子间势能为零，则在处分子势能小于零。
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，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，根据热力学第一定律可知：，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：
又，m为容器内气体质量
联立得：
取容器外界质量也为m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n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为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t的取值范围是___________s≤t<___________s（不考虑反射）。
【答案】
【解析】[1] 该单色光在玻璃板内传播的速度为
[2]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
[3]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
最长时间
17．（2018·全国·高考真题）如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____。若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°。
【答案】 大于
【解析】[1][2]由几何知识可知，红光在D点发生折射时，折射角为i=60°，入射角为r=30°，由折射定律可得
解得玻璃对红光的折射率为
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D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S1（－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B（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
则波长
两列波从波源传播到点A（－2，8）的路程差
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。
[2]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
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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2（填“＞”、“＜”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______mm。
【答案】 ＞ 0.3
【解析】[1]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间距较大
>
[2] 条纹间距为
根据
解得
应考策略
一、热学
1．气体实验定律
玻意耳定律
查理定律
盖—吕萨克定律
内容
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比
一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比
一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比
表达式
p1V1＝p2V2
＝
拓展：Δp＝ΔT
＝
拓展：ΔV＝ΔT
微观解释
一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大
一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大
一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变
图像
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：＝或＝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
p－V
pV＝CT，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远
p－
p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高
p－T
p＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小
V－T
V＝T，斜率k＝，即斜率越大，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：＝n12(n12为比例常数)．
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．
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F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反
运动特点
靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小
能量
振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒
周期性
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，其变化周期为
对称性
(1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O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
(2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′
(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tOP＝tPO
(4)相隔或(n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．波的周期性
(1)质点振动nT(n＝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nλ(n＝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(2n＋1)(n＝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
“上下坡”法
沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动
“同侧”法
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧
“微平移”法
将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向
模拟预测
一、多选题
1．一定质量的理想气体由状态a 经状态b、c又回到状态a，其压强p与体积V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（ ）
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BCD。
2．A、B汽缸的水平长度为20cm，截面积均为，C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内有压强的氮气，B内有压强的氧气，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（ ）
A．活塞C向右移动了10cm
B．平衡后A气缸的压强为
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V0，则对A、B气体由玻意耳定律可得
解得
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
又因为气体A膨胀，对外做功，即
所以由热力学第一定律得
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BC。
3．如图甲所示，一定质量理想气体的状态沿1→2→3→1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（ ）
A． B．
C． D．
【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
2到3状态是等压变化，p不变，T降低，根据盖吕萨克定律
可知
，
3到1状态是等温变化，压强p减小，温度T不变，根据玻意耳定律
可知
，
故选AD。
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a经过等容过程到达状态b，再经过等温过程到达状态c，直线ac过原点。下列说法正确的是（ ）
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a的压强
D．气体在的过程中对外界做功
【答案】BC
【解析】A．气体在经历等容变化，温度升高，根据查理定律可知气体在状态b的压强大于在状态a的压强，故A错误；
B．气体在经历等温变化，体积增大，根据玻意耳定律可知气体在状态b的压强大于在状态c的压强，故B正确；
C．直线ac过原点，根据盖—吕萨克定律可知ac为一条等压线，即气体在状态c的压强等于在状态a的压强，故C正确；
D．气体在的过程体积不变，不对外做功，故D错误。
故选BC。
5．—定质量的理想气体从a状态开始，经历三个过程ab、bc、ca回到a状态，其图像如图所示，图中ba的延长线过原点O，bc平行于t轴，ca的延长线过点．下列判断正确的是（ ）
A．过程ab中气体体积不变 B．过程ca中气体体积不变
C．过程ca中气体吸收热量 D．过程bc中气体吸收热量
【答案】BD
【解析】AB．根据
Vc＞Vb
ca的延长线过点（﹣273.15，0），则
Va＝Vc
所以
Va＝Vc＞Vb
故A错误，B正确；
C．过程ca中气体体积不变，，温度降低，内能减小，即，则由可推知，气体放热，故C错误；
D．过程bc中气体体积增大，气体对外界做功，；温度升高，内能增大，即，根据知，即气体从外界吸热，故D正确。
故选BD。
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B、C回到状态A，其状态变化的图像如图所示，设A、B、C三个状态对应的温度分别是TA、TB、TC，则（ ）
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B、C回到状态A的过程气体先吸热后放热
【答案】CD
【解析】A．从A到B是等压膨胀，由盖吕萨克定律可知温度升高，故，故A错误；
B．从B到C是等容升压，温度上升，，所以，故B错误；
C．从A到B，气体温度升高，内能增加，体积膨胀，气体对外做功，由热力学第一定律，可知气体一定吸收热量，故C正确；
D．从状态A经状态B、C回到状态A的整个过程，气体的内能不变，体积变化为0，外界做的总功为0，从A到B吸收热量，从B到C，体积不变，温度升高，继续吸收热量，所以从C回到A状态，气体应该放出热量，所以，从状态A经状态B、C回到状态A的过程气体先吸热后放热，故D正确；
故选CD。
7．如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条颜色相同、强度相同的光线，均由空气沿半圆的半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（ ）
A．若光线能发生全反射，则光线一定能发生全反射
B．若光线能发生全反射，则光线一定能发生全反射
C．若三条光线中只有一条在点发生了全反射，则一定是光线发生了全反射
D．若光线能发生全反射，则、、三条光线均能发生全反射
【答案】BC
【解析】ABD．由图可知，光线入射角最大，光线入射角最小；若光线能发生全反射，可知光线的入射角一定大于全反射的临界角，光线的入射角不一定大于全反射的临界角，则光线一定能发生全反射，光线不一定能发生全反射，故B正确，AD错误；
C．由图可知，光线入射角最大，光线入射角最小；若三条光线中只有一条在点发生了全反射，则一定是光线发生了全反射，故C正确。
故选BC。
8．有一块半径为R的半圆形玻璃砖，是垂直于AB的半径，一束单色光沿着与玻璃砖的AB面成30°角的方向射到P点，经玻璃折射后射到点，如果测得P到O的距离为，则（ ）
A．该单色光束有可能在入射点P发生全反射
B．玻璃砖对光的折射率为
C．玻璃砖对光的折射率为2
D．入射角不变，入射点P左移，有可能在圆弧界面发生全反射
【答案】BD
【解析】A．根据全反射的条件可知，全反射只可能出现在光密介质射向光疏介质的情形。该单色光是从光疏介质向光密介质，不会发生全反射。故A错误；
BC．根据公式
，
解得
故B正确，C错误；
D．当射入玻璃的光线到达圆弧时，入射角大于临界角时会发生全反射
当入射点P点左移到A点时，折射光线最易发生全反射，此时
已发生全反射，则入射角不变，入射点P左移，有可能在圆弧界面发生全反射。故D正确。
故选BD。
9．如图所示为科学家用某种透明均匀介质设计的“光环”，圆心为O，半径分别为R和2R；AB部分是超薄光线发射板，发射板右侧各个位置均能发射出水平向右的光线，发射板左侧为光线接收器.通过控制发射光线的位置，从C位置发射出一细单色光束，发现该光束在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有从“光环”射出，光在真空中的速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．只有从C位置发射的细光束才能发生全反射
B．该光束在“光环”中走过的路程为
C．“光环”对该光束的折射率可能是1.5
D．该光束在“光环”中运行的时间可能是
【答案】BC
【解析】如图所示，由几何关系可知=，故CD=，所以正方形总长度为；全反射的临界角度为
故折射率
因此传播时间为
选项中的结果不在范围之内，从C位置以上发射的细光束也能发生全反射，综上AD错误，BC正确。
故选BC。
10．以下说法正确的是（ ）
A．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相平行
B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
C．一质点做简谐运动，每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
D．做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率无关，它总是等于物体的固有频率
E．用等大的铜球代替铁球，单摆的周期不变
【答案】BCE
【解析】A．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向垂直，故A错误；
B．火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B正确；
C．做简谐运动的物体每次通过同一位置时，距平衡位置的位移相同，故回复力相同，则加速度一定相同；经过同一位置时，振动方向可能不同，则速度不一定相同，故C正确；
D．做受迫振动的物体的振动频率与驱动力的频率有关，它总是等于驱动力的频率，故D错误；
E．用等大的铜球代替铁球，单摆的摆长不变，由单摆周期公式可知，单摆周期不变，故E正确。
故选BCE。
11．战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。一次战绳练习中，大一同学晃动战绳一端使其上下振动（可视为简谐振动）形成横波。图（a）、（b）分别是战绳上P、Q两质点的振动图像，传播方向为P到Q，波长大于，小于，P、Q两质点在波的传播方向上相距，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，Q质点的速度为0 B．该列波的波长可能为
C．该列波的波速可能为 D．P、Q两质点振动方向始终相反
【答案】BC
【解析】A．由图（b）可知，时刻，Q质点处于平衡位置，速度不为零，故A错误；
B．传播方向为P到Q，波长大于，小于，P、Q两质点在波的传播方向上相距，由图像可知
（，，）
可得
（，，）
当时，可得
（舍去）
当时，可得
当时，可得
当时，可得
（舍去）
波长可能为或，故B正确；
C．由于波长可能为或，则波速可能为
或
故C正确；
D．由于P、Q两质点相距距离满足
，或
可知P、Q两质点振动方向并不会始终相反，故D错误。
故选BC。
12．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙做简谐运动时的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．甲摆的周期大于乙摆的周期
B．甲摆的摆长等于乙摆的摆长
C．在时甲摆的回复力大于乙摆的回复力
D．在时乙摆的摆球速率大于甲摆的摆球速率
【答案】BD
【解析】AB．由振动图像知甲摆和乙摆的周期相等均为2s，根据单摆周期公式
可知甲摆的摆长等于乙摆的摆长，故A错误，B正确；
C．由振动图像知在时甲摆球正经过平衡位置向x轴负方向运动，此时甲摆的回复力为零，该时刻乙摆球离平衡位置最远，此时乙摆的回复力最大，故C错误；
D．由振动图像知在时甲摆球离平衡位置最远，振动速度为零，而乙摆球在平衡位置，速度最大，所以乙摆的摆球速率大于甲摆的摆球速率，故D正确。
故选BD。
13．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．末和末，振子的速度方向相同
B．振子做简谐运动的表达式为
C．时，振子的位移为
D．在时间内，振子的速度和加速度方向始终相同
【答案】BD
【解析】B．由图可知，弹簧振子的振幅为，周期为，则振子做简谐运动的表达式为
（cm）
B正确；
A．将代入振子做简谐运动的表达式可得，0.3s末弹簧振子的位移为
将代入振子做简谐运动的表达式可得，0.5s末弹簧振子的位移为
即末和末，弹簧振子的位移相同，弹簧振子位于同一位置，则加速度相同，速度方向相反，A错误；
C．将代入振子做简谐运动的表达式可得，0.2s末弹簧振子的位移为
C错误；
D．由图可知，在时间内，弹簧振子从B点向O点运动，弹簧振子的速度和加速度方向都指向平衡位置，始终相同，D正确。
故选BD。
14．一列简谐横波正沿着x轴正方向传播，波在某一时刻的波形图像如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．这列波的波长是10m B．此时刻处质点正沿y轴正方向运动
C．此时刻处质点的速度为0 D．此时刻处质点的加速度方向沿y轴负方向
【答案】BD
【解析】A．由题图可知这列波的波长是8m，故A错误；
B．由于该波沿着x轴正方向传播，所以由质点左边的点带动其振动，此时刻处质点的左边的点在其上方，所以该质点正沿y轴正方向运动，B正确；
C．由题图可知此时刻处质点位于平衡位置，其速度最大，加速度为0，故C错误；
D．由题图可知此时刻处质点位于y轴正方向上，其所受回复力总是指向平衡位置，故回复力方向沿y轴负方向，即加速度方向沿y轴负方向，D正确。
故选BD。
15．一列简谐横波沿x轴传播，在时刻的波形如图甲所示，质点P的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．经过0.2s，质点P将沿x轴正方向运动2m
B．该波沿x轴正方向传播，速度大小为10m/s
C．时，质点P受到的回复力沿y轴负方向
D．0~0.8s，质点P的路程是20cm
【答案】BC
【解析】A．质点P沿y轴方向运动，不沿x轴运动，故A错误；
B．由图乙可知，波的周期为
T=0.4s
且在时刻，质点P从平衡位置沿y轴正方向运动；结合图甲可知波沿x轴正方向传播，且波速为
故B正确；
C．时，质点P在波峰处，即正向位移最大处，所以受到的回复力沿y轴负方向，故C正确；
D．在0~0.8s内，也就是在2个周期内，质点P的路程为
故D错误。
故选BC。
16．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图像，图乙为质点A的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴正方向传播，波速为20m/s
B．该波可以与另一列频率为5Hz的波发生稳定的干涉
C．波在传播过程中遇到160m大小的障碍物能发生明显的衍射
D．观察者向着波源方向奔跑，观察者接收到的频率大于2.5Hz
【答案】AD
【解析】A．从乙图可知，时刻，质点正在平衡位置向方向振动，根据振动和波形的关系，该波沿轴正方向传播，有
选项A正确；
B．波的周期是，频率为，与其发生干涉的波的频率也为，选项B错误；
C．发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长短或相差不多，选项C错误；
D．当波源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率比波源的频率要高，选项D正确。
故选AD。
17．如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，O点是波源，则下列说法正确的是（ ）
A．该波的传播速度为1m/s
B．再经过0.3s，乙图中质点Q刚好开始振动，Q的起振方向沿y轴负方向
C．当乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动
D．从该时刻到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.3m
【答案】AB
【解析】A．由图甲可知该波的周期为0.2s，由图乙可知该波的波长为0.2m，则该波的波速
A正确；
B．由图乙可知时刻波刚好传播到处，经过0.3s，波传播的距离
可知波传播到处的质点，结合图甲可知Q的起振方向沿y轴负方向，故B正确；
C．由B选项分析可知波传播到处的质点后，第一次到达波峰还需要的时间
即从时刻起，经过的时间为0.45s，即，由同侧法可知，时刻质点向轴正方向振动，经过后，质点P正处于波峰位置，故C错误；
D．从该时刻到质点Q开始振动，经过的时间为0.3s，即，质点P运动的路程
故D错误。
故选AB。
二、填空题
18．一简谐横波在x轴上传播，时的波形如图甲所示，处的质点的振动图线如图乙所示，则该波沿x轴___________方向传播；时，处的质点的位移为___________cm。
【答案】 负
【解析】[1] 时，x=1m处的质点要向上振动，根据“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播；
[2] 时，x =2m处的质点从甲图位置再振动，从平衡位置振动到波谷，所以位移为-9cm。
19．一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图如图所示，此时质点Q沿y轴负方向运动，质点P的纵坐标为。经1s质点Q第一次到达波谷位置，则质点P振动的周期为______s，该简谐横波沿x轴______（填“正”或“负”）方向传播，质点P从t＝0时刻开始经经______s 第一次运动到波谷。
【答案】 4 负
【解析】[1][2]t＝0时刻质点Q沿y轴负方向运动，根据“同侧法”可知，该简谐横波沿x轴负方向传播，质点Q第一次到达波谷位置需要经历，故有
[3]根据“同侧法”可知，t＝0时刻质点P沿y轴正方向运动，且此时质点P的纵坐标为，则质点P平衡位置对应坐标x应满足
解得
t＝0时刻波源方向上离质点P最近的波谷在x=6m处，其振动形式传递过来所需时间为
20．公路交通标志由基板和附着其上的反光膜组成，夜晚它可以反射汽车射来的灯光，使司机看清交通标志。有一种基板上附着的是很多个玻璃微珠，其对光产生作用的示意图如图所示。若一细光束a射到折射率为的玻璃微珠表面，入射角为45°，则光束a射入微珠的折射角为________度；光束在微珠的内壁经过一次反射后，射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角α为________度。
【答案】 30 30
【解析】[1][2]设光进入玻璃微珠时的折射角为r，由折射定律有
得
r = 30°
根据题图可作出光路图
由几何关系知，夹角α = 30°。
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