1、2021 届高三 8 月全国名校模拟物理试题分类汇编：热力学定律和光学 1 1、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）一定质量的理想气体从状态 a开始，经历 ab、bc、 ca 三个过程回到原状态，其 pT图像如图所示，下列判断正确的是（ ） A. 状态 a 的体积小于状态 b 的体积 B. 状态 b的体积小于状态 c 的体积 C. 状态 a分子的平均动能最大 D. 状态 c分子的平均动能最小 【答案】B 【解析】 A根据 C pT V 可知，ab 在同一条等容线上，即状态 a的体积等于状态 b 的体积，选项 A错误； B因 b
2、点与原点连线的斜率大于 c点与原点连线的斜率，可知状态 b的体积小于状态 c 的体积，选项 B正 确； CD因为 a点对应的温度最低，bc 两态对应的温度最高，可知状态 a 分子的平均动能最小，状态 bc 分子的 平均动能最大，选项 CD错误； 故选 B。 2 2、 （、 （20212021广西省钦州市一中高三上学期开学考试）广西省钦州市一中高三上学期开学考试）一定质量的理想气体，经过一个压缩过程后，体积减 小为原来的一半， 这个过程可以是等温的、 绝热的或等压的过程， 在这三个过程中以下说法正确的是 （ ） A 绝热过程做功最多 B. a、b、c、d 中 d 的温度最高 C. 等压过程内能减
3、小 D 等温过程要吸热 【答案】ABC 【解析】 A绝热过程，压缩气体时，根据热力学第一定律，温度最高，压强最大，因此外界做功最多，A正确； B对一定量的气体，根据 pV T 恒量 可知，pV值最大的温度最高，因此 a、b、c、d中 d 的温度最高，B正确； C由式可知，等压过程中，压强不变，体积减小时，温度降低，内能减小，C 正确； D等温过程，温度不变内能不变，压缩气体，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体放出热量，D 错误。 故选 ABC。 3 3、（、（20212021 广西省钦州市一中高三上学期开学考试） 广西省钦州市一中高三上学期开学考试） 如图所示， 内壁光滑的水平放置气缸被
4、两个活塞分成 A、 B、C 三部分，两活塞间用轻杆连接，活塞厚度不计，在 E、F 两处设有限制装置，使左边活塞只能在 E、F 之间运动， E、F 之间的容积为 0 0.1V.开始时左边活塞在 E 处，A 部分的容积为 0 V，A 部分内气体的压强为 0 0.9p（ 0 p为大气压强） ， 温度为 297K； B 部分的容积为 0 1.1V， B 部分内气体的压强为 0 p， 温度恒为 297K； C 部分内为真空.现缓慢加热 A 部分内气体，直至温度升为 399.3K.求： （1）活塞刚离开 E 处时的温度 E T； （2）A 部分内气体最后压强 p. 【答案】（i）330K （ii） 0 1
5、.1PP 【解析】 （i）活塞刚要离开E时，A缸内气体体积V0保持不变，根据平衡方程得 E P 0 P 对A缸内气体，应用气体状态方程得： 0000 1 0.9 E P VP V TT 1 T 297K 联立解得： E T 330K （ii）随A缸内气体温度继续增加，A缸内气体压强增大，活塞向右滑动，B缸内气体体积减小，压 强增大 设A缸内气体温度到达 2 T 399.3K时，活塞向右移动的体积为V，且未到达F点 根据活塞平衡方程可得： AB PPP 对A缸内气体，根据气体状态方程可得： 000 12 0.9()P VP VV TT 对B缸内气体，根据气体状态方程可得： 000 11 1.1(
6、1.1)PVPVV TT 联立解得： 0 0.1VV ， 0 1.1PP 此时活塞刚好移动到F 所以此时A缸内气体的最后压强 0 1.1PP 4 4、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为 a、 b、c三束单色光。如果 b光是绿光，则以下说法正确的是（ ） A. a 光可能是蓝光 B. c光可能是红光 C. a光的频率小于 b 光的频率 D. c 光的波长大于 b 光的波长 【答案】C 【解析】 AB因 b 光是绿光，则 a光可能红、橙、黄光，不可能是蓝光，c 光可能蓝、靛、紫光，不可能是
7、红光，故 AB 错误； C由光路图可知，a光的折射率小于 b光，则 a 光的频率小于 b光的频率，故 C 正确； D由光路图可知，c光的折射率大于 b光，c 光的频率大于 b 光，c 光的波长小于 b 光的波长，故 D 错误。 故选 C。 5 5、 （、 （20212021广西省钦州市一中高三上学期开学考试）广西省钦州市一中高三上学期开学考试）用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验 装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压 UC与入射光频率 之间的关系如图乙所示，图线与横轴交 点的横坐标为 5.15 1014Hz已知普朗克常量 h=6.63 1034J s则下列说法中正确的是 A.
8、欲测遏止电压，应选择电源左端为正极 B. 当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大 C. 增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大 D. 如果实验中入射光的频率 =7.001014Hz，则产生的光电子的最大初动能 Ek=1.2 1019J 【答案】D 【解析】 A、图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压 cU 与入射光频率，因此光电管左端应该是阴极，则电源左端 为负极，故 A 错误； B、当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大， 当电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故选项 B错误； C
9、、光电子最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项 C错误； D、根据图象可知，铷的截止频率 14 5.15 10 C Hz ，根据 0c hvW ，则可求出该金属的逸出功大小 341419 0 6.63 105.15 103.41 10WJJ 根据光电效应方程 0km Ehv W，当入射光的频率为 14 7.00 10 Hz时，则最大初动能为： 34141919 6.63 107.0 103.41 101.2 10 km EJJ ，故选项 D正确 6 6、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）激光陀螺
10、仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广 泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为 如图所示模型：由激光器发出的 A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相 遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路 程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角 速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定， 这个过程中光电探测器的中央位置 C处检测出光强经过了强弱强弱强的变化过程。 根据上述材
11、 料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（ ） A. A 束激光的频率大于 B束激光的频率 B. 整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大 C. 整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹 D. 整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了 2 个波长 【答案】D 【解析】 A由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，A错误； B由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变 小，B错误； C整个装置加速转动过程中，当 C 处出现强光时就是干涉明条纹，C错误； D由于 C处出现了强弱强弱强的变化，因此两束激光的路
12、程差依次为 13 0 , ,2 22 ，因 此变化了 2 个波长，D正确。 故选 D。 7 7、 （、 （20212021广西省钦州市一中高三上学期开学考试）广西省钦州市一中高三上学期开学考试）如图所示，AOB为折射率 3n 的扇形玻璃砖截面， 一束单色光照射到AO面上的C点， 在C点折射后的光线平行于OB。 已知C点是AO的中点，D点是BO 延长线上一点，60AOD 。 求入射光在C点的入射角； 通过计算判断光射到AB弧能否从AB弧射出。 【答案】60 ； 光射到 AB弧能从 AB弧射出。 【解析】 光在介质中传播的光路图如图所示： 设入射光在 C 点的入射角为 i， 折射角为 r， 由于在 C点折射后的光线平行于 OB， 所以OCP=AOD=60 ， r=30 ， 根据折射定律有： sin sin i n r 代入数据解得： i=60 ； 在 C点折射后的光线射到 AB弧上 P点，连接 O、P，OP是法线，过 O点做 CP 的垂线交 CP于 Q，则折 射光线在 AB 弧的入射角为 i1，玻璃砖临界角为 C，扇形半径为 L，则： 1 sinC n ， 根据几何知识有COQ=30 ，LOQLOCcosCOQ= 3 4 L 根据 1 sin OQ OP L i L 可得： 1 33 sinsin 43 iC， 则： i1C， 所以光射到 AB弧能从 AB弧射出。
