考前查漏10-机械振动、机械波、电磁波、光学与热学
1.从左侧简谐运动的图像可以得到什么信息？
答：①振幅A、周期T(或频率f)和初相位φ0(如图所示)．
②某时刻振动质点离开平衡位置的位移．
③某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点的速度大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻时刻质点的位移的变化来确定．
④某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同．
⑤某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况．
2.简谐运动、受迫振动 与共振的区别和联系有哪些？完成下列表格。
振动 项目 简谐运动 受迫振动 共振
受力情况
振动周期或频率 由___________决定，即固有周期T0或固有频率 由_____________决定，即或 或
振动能量 振动系统的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大
常见例子 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣等
答：
振动 项目 简谐运动 受迫振动 共振
受力情况 受回复力 受驱动力作用 受驱动力作用
振动周期或频率 由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率 由驱动力的周期或频率决定，即或 或
振动能量 振动系统的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大
常见例子 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣等
3.从左侧波的图像可以得到什么信息？
答：①从图像可以直接读出振幅（注意单位）.
②从图像可以直接读出波长（注意单位）.
③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向）
④在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向.⑤可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置）
4.波的传播方向与质点振动方向有何关系，如何相互判断？
答：
“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振动方向
5.比较振动图像与波的图像异同点，完成下列表格
比较项目 振动图象 波的图象
研究对象
研究内容
图象 正弦曲线 正弦曲线
横坐标
物理意义
振动方向的判断 (看下一时刻的位移) (将波沿传播方向平移)
Δt后的图形 随时间推移，图象延续，但已有形状不变 随时间推移，图象沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化
联系 ①纵坐标均表示质点的位移 ②纵坐标的最大值均表示振幅 ③波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，每一个质点都有自己的振动图象
答：
比较项目 振动图象 波的图象
研究对象 一个质点 波传播方向上的所有质点
研究内容 某质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点在空间分布的规律
图象 正弦曲线 正弦曲线
横坐标 表示时间 表示各质点的平衡位置
物理意义 某质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移
振动方向的判断 (看下一时刻的位移) (将波沿传播方向平移)
Δt后的图形 随时间推移，图象延续，但已有形状不变 随时间推移，图象沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化
联系 ①纵坐标均表示质点的位移 ②纵坐标的最大值均表示振幅 ③波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，每一个质点都有自己的振动图象
6.机械波可能存在多解，通常由什么情况导致？如何解决多解问题？
答：
1.导致多解问题的主要因素
1）周期性
①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．
②空间周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确．
2）双向性
①传播方向双向性：波的传播方向不确定．
②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
2.解决波的多解问题的思路
一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系或，若此关系为时间，则；若此关系为距离，则．
7.波的干涉条件是什么？如何判断加强点与减弱点？
答：
1.产生稳定干涉现象的条件:两列波的频率相同，振动情况稳定.
2.干涉加强点与减弱点的判断：
1)当两相干波源振动步调一致时
若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动加强;
若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),则振动减弱.
2)当两相干波源振动步调相反时
若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),则振动加强;
若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动减弱.
8.LC回路中一个周期内各个物理量变化的次数分别多少？
答：①LC回路中的电流、线圈中的磁感应强度、电容器极板间的电场强度的变化周期就是回路的振荡周期，在一个周期内上述各量方向改变两次．
②电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次．
③电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们是标量，没有方向，所以变化周期是振荡周期的一半，即.
9.几种光现象的比较，并完成下列不同频率光各种情况变化的表格
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率
同一介质中的折射率
同一介质中的速度
波长
通过棱镜的偏折角
临界角
双缝干涉时的条纹间距
答：
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率 低→高
同一介质中的折射率 小→大
同一介质中的速度 大→小
波长 大→小
通过棱镜的偏折角 小→大
临界角 大→小
双缝干涉时的条纹间距 大→小
10.对于分子动理论的理解,请填空.
(1)物质是由大量分子组成的：分子直径的数量级是 米；1摩尔的任何物质含有的微粒数都是6.02×1023个,这个常数叫做 .
(2)分子永不停息地做无规则运动.
①布朗运动间接地说明了 .
②热运动：分子的无规则运动与 有关,因此分子的无规则运动又叫做热运动.
(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力.
①分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是分子引力和分子斥力的 .
②分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的 有关.
当分子间的距离r＝r0＝10－10 m时,分子间的引力和斥力相等,分子间不显示作用力；当分子间距离从r0增大时,分子间的引力和斥力都 ,但斥力减小得 ,分子间作用力表现为 ；当分子间距离从r0减小时,斥力、引力都 ,但斥力增大得 ,分子间作用力表现为 .
③分子力相互作用的距离很短,一般说来,当分子间距离超过它们直径10倍以上,即r>10－9 m时,通常认为这时分子间 相互作用.
答：
(1)物质是由大量分子组成的：分子直径的数量级是10－10 米；1摩尔的任何物质含有的微粒数都是6.02×1023个,这个常数叫做 阿伏加德罗常数 .
(2)分子永不停息地做无规则运动.
①布朗运动间接地说明了 分子永不停息地做无规则运动 .
②热运动：分子的无规则运动与 温度 有关,因此分子的无规则运动又叫做热运动.
(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力.
①分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是分子引力和分子斥力的 合力 .
②分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的 距离 有关.
当分子间的距离r＝r0＝10－10 m时,分子间的引力和斥力相等,分子间不显示作用力；当分子间距离从r0增大时,分子间的引力和斥力都 减小 ,但斥力减小得快 ,分子间作用力表现为 引力 ；当分子间距离从r0减小时,斥力、引力都 增大 ,但斥力增大得 快 ,分子间作用力表现为 斥力 .
③分子力相互作用的距离很短,一般说来,当分子间距离超过它们直径10倍以上,即r>10－9 m时,通常认为这时分子间 无 相互作用.
11.阿伏加德罗常数是联系宏观世界与微观世界的关键桥梁,在求解分子大小时,我们可以把分子看成球体或立方体两种不同的模型,对于固、液、气三态物质如何求解分子的大小呢？
答：对任何分子,分子质量＝
对固体和液体分子,分子体积＝
气体分子的体积＝≠
气体分子的体积≠＝每个分子平均占据的空间
12.布朗运动的定义和实质是什么？布朗运动说明了什么问题？影响布朗运动的因素有哪些？
答： (1)悬浮于液体(或气体)中的小颗粒的无规则运动
(2)固体微粒的无规则运动
(3)间接说明液体分子在永不停息地做无规则运动
(4)温度越高,颗粒越小,布朗运动越明显
13.根据F－r图象和Ep－r图象分析分子力和分子势能随分子间距的变化特点.
答：(1)分子间同时存在引力、斥力,二者随分子间距离的增大而减小,且斥力减小得更快一些,当分子处于平衡位置时,引力和斥力的合力为零.
(2)由于分子间存在相互作用力,所以分子具有分子势能.不管分子力是斥力还是引力,只要分子力做正功,则分子势能减小；做负功,则分子势能增大.由此可知分子间距离r＝r0时,分子势能具有最小值,但不为零.
14.晶体与非晶体有何区别？什么是液晶,它有哪些特性和应用？
答：(1)晶体、非晶体分子结构不同,表现出的物理性质不同.如外形、熔点等.其中单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.
(2)液晶既可以流动,又表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学物理性质上表现出各向异性,液晶显示技术有很多的应用.
15.什么是液体的表面张力？产生表面张力的原因是什么？表面张力的特点和影响因素有哪些？
答：液体表面具有收缩的趋势,这是因为在液体内部,分子引力和斥力可认为相等,而在表面层里分子间距较大(分子间距离大于r0)、分子比较稀疏,分子间的相互作用力表现为引力的缘故.故液体表面各部分间相互吸引的力叫做液体的表面张力.
表面张力使液体自动收缩,液体表面有收缩到最小的趋势,表面张力的方向和液面相切；表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外,还跟液体的种类、温度有关.
16.请你表述气体实验三定律的内容,并写出表达式.
答：气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定.
(1)等温过程：p1V1＝p2V2
(2)等容过程：＝
(3)等压过程：＝
17.请你写出热力学第一定律的表达式,并说明公式中各字母代表的物理意义和符号是如何规定的？第一类永动机为何不能制成？
答：(1)公式：ΔU＝Q＋W
(2)符号规则：当外界对物体做功时W取正,物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正,物体向外界放热时Q取负；ΔU为正表示物体内能增加,ΔU为负表示物体内能减小.
(3)第一类永动机违背了能量守恒定律.
18.热力学第二定律的两种表述的内容是什么？为什么第二类永动机无法制成？
答：一种表述是：热量不能自动地从低温物体传递到高温物体,这是按照热传递的方向性来表述的.
另一种表述是：不可能从单一热源吸收热量,并把它全部用来做功而不引起其他变化,这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的.该定律说明了第二类永动机是无法制成的.
19.请你叙述热力学第二定律的微观意义.
答：系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过程.
(1)在机械能通过做功转化为内能的过程中,自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程,但其逆过程却不能自发地进行,即不可能由大量分子无规则的热运动自动转变为有序运动.
(2)热传递的过程中,自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程,其逆过程不能自发地进行.
(3)大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行,即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行,这就是热力学第二定律的微观意义.
1．（2022·浙江·高考真题）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距。套在杆上的小球从中点以初速度向右运动，小球将做周期为的往复运动，则（ ）
A．小球做简谐运动
B．小球动能的变化周期为
C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为
D．小球的初速度为时，其运动周期为
【答案】B
【详解】A．物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回复力与位移成正比，且方向总是指向平衡位置，可知小球在杆中点到接触弹簧过程，所受合力为零，此过程做匀速直线运动，故小球不是做简谐运动，A错误；BC．假设杆中点为，小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为，小球向左压缩弹簧至最大压缩量时的位置为，可知小球做周期为的往复运动过程为，根据对称性可知小球从与，这两个过程的动能变化完全一致，两根弹簧的总弹性势能的变化完全一致，故小球动能的变化周期为，两根弹簧的总弹性势能的变化周期为，B正确，C错误；D．小球的初速度为时，可知小球在匀速阶段的时间变为原来的倍，接触弹簧过程，根据弹簧振子周期公式，可知接触弹簧过程所用时间与速度无关，即接触弹簧过程时间保持不变，故小球的初速度为时，其运动周期应小于，D错误；
故选B。
2．（2023·浙江·高考真题）如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴，接入电阻R构成回路．导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放，导体杆开始下摆。当时，导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度，则当时，导体杆振动图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】导体杆切割磁感线时，回路中产生感应电流，由楞次定律可得，导体杆受到的安培力总是阻碍导体棒的运动。当从变为时，回路中的电阻增大，则电流减小，导体杆所受安培力减小，即导体杆在摆动时所受的阻力减弱，所杆从开始摆动到停止，运动的路程和经历的时间变长。
故选B。
3．（2021·江苏·高考真题）如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为，则P做简谐运动的表达式为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】由图可知，影子P做简谐运动的振幅为，以向上为正方向，设P的振动方程为，由图可知，当时，P的位移为，代入振动方程解得，则P做简谐运动的表达式为，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．（2023·山东·高考真题）（多选）如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距L的A、B两点。已知质点在A点的位移大小为振幅的一半，B点位移大小是A点的倍，质点经过A点时开始计时，t时刻第二次经过B点，该振动的振幅和周期可能是（ ）
A． B． C． D．
【答案】BC
【详解】AB．当AB两点在平衡位置的同侧时有，可得；或者，因此可知第二次经过B点时，，解得，此时位移关系为，解得，故A错误，B正确；CD．当AB两点在平衡位置两侧时有，解得或者（由图中运动方向舍去），或者，当第二次经过B点时，则，解得，此时位移关系为，解得，C正确D错误；
故选BC。
5．（2022·浙江·高考真题）（多选）位于的波源p从时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置，质点b的平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A．沿x轴正负方向传播的波发生干涉
B．时，波源的位移为正
C．时，质点a沿y轴负方向振动
D．在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m
【答案】BD
【详解】A．波从波源发出后，向轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A错误；B．由图可知，波的波长，由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得，解得，根据同侧法可知，波源的振动方向向上，即时，波源振动了2s，则任何一个点起振以后都应该振动2s，可知坐标原点在2.1s时刚好振动了2s即5个周期，此时其振动方向向上，波源向上振动，位移为正，故B正确；C．波的波速，波源停止振动，到质点停止振动的时间，即质点还在继续振动，到经过时间即，结合图象可知质点a位移为正且向轴正方向运动，故C错误；D．波传到点所需的时间，在0到2s内，质点振动的时间为，质点b运动总路程，
故D正确。
故选BD。
6．（2023·全国·高考真题）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．波速为
B．波向左传播
C．波的振幅是
D．处的质点在时位于平衡位置
E．质点P在0~7s时间内运动的路程为
【答案】ABE
【详解】A．由图a可知波长为4m，由图b可知波的周期为2s，则波速为，故A正确；B．由图b可知t=0时，P点向下运动，根据“上下坡”法可知波向左传播，故B正确；C．由图a可知波的振幅为5cm，故C错误；DE．根据图a可知t=0时x=3m处的质点位于波谷处，由于，可知在t=7s时质点位于波峰处；质点P运动的路程为，故D错误，E正确；
故选ABE。
7．（2021·湖南·高考真题）（多选）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t= 0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（）
A．该波从A点传播到B点，所需时间为
B．时，处质点位于波峰
C．时，处质点振动速度方向竖直向上
D．时，处质点所受回复力方向竖直向上
E．处质点起振后，内经过的路程为
【答案】ACE
【详解】A．由图a、b可看出，该波的波长、周期分别为λ = 10m，T = 4s，则根据波速公式v = = 2.5m/s，则该波从A点传播到B点，所需时间为t = s = 4s，A正确；B．由选项A可知，则该波从A点传播到B点，所需时间为4s，则在t = 6s时，B点运动了2s，即，则B处质点位于波谷，B错误；C．波从AE波面传播到C的距离为x =(10 - 10)m，则波从AE波面传播到C的时间为t = ，则t = 8s时，C处质点动了3.1s，则此时质点速度方向向上，C正确；D．波从AE波面传播到D的距离为x=(102-10)m，则波从AE波面传播到D的时间为t = ，则t = 10s时，C处质点动了8.3s，则此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，D错误；E．由选项A知T = 4s，12s = 3T，一个周期质点运动的路程为4cm，则3T质点运动的路程为12cm，E正确。
故选ACE。
8．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，则（ ）
A．光盘材料的折射率
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束的强度
【答案】D
【详解】
A．如图所示由几何关系可得入射角为，折射角为，根据折射定律有，所以A错误；B．根据，所以B错误；C．光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；D．光束c的强度与反射光线PQ强度之和等于折身光线OP的强度，所以D正确；
故选D。
9．（2023·全国·高考真题）如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。
【答案】
【详解】由题意可知做出光路图如图所示
光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为45°；由于棱镜折射率为，根据
有
则折射角为30°；，因为，所以光在BC面的入射角为
根据反射定律可知
根据几何关系可知，即为等腰三角形，则
又因为与相似，故有
由题知
联立可得
所以M到A点的距离为
10．（2023·山东·高考真题）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为，折射率为n（）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值；
（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下端与竖直方向的偏角为α，此时
可得
又因为
所以
（2）根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示
则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为
当距离最近时有
当距离最远时有
根据（1）可知
联立可得
所以满足条件的范围为
11．（2021·北京·高考真题）比较45C的热水和100C的水蒸气，下列说法正确的是（ ）
A．热水分子的平均动能比水蒸气的大 B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C．热水分子的速率都比水蒸气的小 D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
【答案】B
【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，故A错误；B．内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，故B正确；C．温度越高，分子热运动的平均速率越大，45C的热水中的分子平均速率比100C的水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，故C错误；D．温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误。
故选B。
12．（2023·全国·高考真题）（多选）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀
B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀
D．等容增压后再等压压缩
E．等容增压后再等温膨胀
【答案】ACD
【详解】A．对于一定质量的理想气体内能由温度决定，故等温增压和等温膨胀过程温度均保持不变，内能不变，故A正确；B．根据理想气体状态方程，可知等压膨胀后气体温度升高，内能增大，等温压缩温度不变，内能不变，故末状态与初始状态相比内能增加，故B错误；C．根据理想气体状态方程可知等容减压过程温度降低，内能减小；等压膨胀过程温度升高，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故C正确；D．根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等压压缩过程温度降低，末状态的温度有可能和初状态的温度相等，内能相等，故D正确；E．根据理想气体状态方程可知等容增压过程温度升高；等温膨胀过程温度不变，故末状态的内能大于初状态的内能，故E错误。
故选ACD。
13．（2022·全国·高考真题）（多选）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
【详解】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。
14．（2022·全国·高考真题）（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【答案】ABD
【详解】AC．根据理想气体状态方程可知，即图像的斜率为，故有，故A正确，C错误；B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有，而，，则有，可得，，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；
故选ABD。
15．（2022·全国·高考真题）（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
【答案】ABD
【详解】AC．根据理想气体状态方程可知，即图像的斜率为，故有，故A正确，C错误；B．理想气体由a变化到b的过程中，因体积增大，则气体对外做功，故B正确；DE．理想气体由a变化到b的过程中，温度升高，则内能增大，由热力学第一定律有，而，，则有，可得，，即气体从外界吸热，且从外界吸收的热量大于其增加的内能，故D正确，E错误；
故选ABD。
16．（2023·河北·高考真题）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。
（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积；
（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。
【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由于水柱的长度不计，故封闭气体的压强始终等于大气压强。设大气压强为，塑料管的横截面积为，初、末态气柱的长度分别为，气体对外做的功为。根据功的定义有
解得
（2）设葫芦的容积为，封闭气体的初、末态温度分别为，体积分别为，根据盖—吕萨克定律有
联立以上各式并代入题给数据得
（3）设在状态下，氮气的体积为、温度为，封闭气体的体积为，被封闭氮气的分子个数为。根据盖一吕萨克定律有
其中
联立以上各式并代入题给数据得个
17．（2023·湖南·高考真题）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
（1）求第1次抽气之后助力气室内的压强；
（2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强p0，体积V0，第一次抽气后，气体体积
根据玻意耳定律
解得
（2）同理第二次抽气
解得
以此类推……
则当n次抽气后助力气室内的气体压强
则刹车助力系统为驾驶员省力大小为考前查漏10-机械振动、机械波、电磁波、光学与热学
1.从左侧简谐运动的图像可以得到什么信息？
2.简谐运动、受迫振动 与共振的区别和联系有哪些？完成下列表格。
振动 项目 简谐运动 受迫振动 共振
受力情况
振动周期或频率 由___________决定，即固有周期T0或固有频率 由_____________决定，即或 或
振动能量 振动系统的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大
常见例子 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣等
3.从左侧波的图像可以得到什么信息？
4.波的传播方向与质点振动方向有何关系，如何相互判断？
5.比较振动图像与波的图像异同点，完成下列表格
比较项目 振动图象 波的图象
研究对象
研究内容
图象 正弦曲线 正弦曲线
横坐标
物理意义
振动方向的判断 (看下一时刻的位移) (将波沿传播方向平移)
Δt后的图形 随时间推移，图象延续，但已有形状不变 随时间推移，图象沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化
联系 ①纵坐标均表示质点的位移 ②纵坐标的最大值均表示振幅 ③波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，每一个质点都有自己的振动图象
6.机械波可能存在多解，通常由什么情况导致？如何解决多解问题？
7.波的干涉条件是什么？如何判断加强点与减弱点？
8.LC回路中一个周期内各个物理量变化的次数分别多少？
9.几种光现象的比较，并完成下列不同频率光各种情况变化的表格
颜色 红橙黄绿蓝靛紫
频率
同一介质中的折射率
同一介质中的速度
波长
通过棱镜的偏折角
临界角
双缝干涉时的条纹间距
10.对于分子动理论的理解,请填空.
(1)物质是由大量分子组成的：分子直径的数量级是 米；1摩尔的任何物质含有的微粒数都是6.02×1023个,这个常数叫做 .
(2)分子永不停息地做无规则运动.
①布朗运动间接地说明了 .
②热运动：分子的无规则运动与 有关,因此分子的无规则运动又叫做热运动.
(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力.
①分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是分子引力和分子斥力的 .
②分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的 有关.
当分子间的距离r＝r0＝10－10 m时,分子间的引力和斥力相等,分子间不显示作用力；当分子间距离从r0增大时,分子间的引力和斥力都 ,但斥力减小得 ,分子间作用力表现为 ；当分子间距离从r0减小时,斥力、引力都 ,但斥力增大得 ,分子间作用力表现为 .
③分子力相互作用的距离很短,一般说来,当分子间距离超过它们直径10倍以上,即r>10－9 m时,通常认为这时分子间 相互作用.
11.阿伏加德罗常数是联系宏观世界与微观世界的关键桥梁,在求解分子大小时,我们可以把分子看成球体或立方体两种不同的模型,对于固、液、气三态物质如何求解分子的大小呢？
12.布朗运动的定义和实质是什么？布朗运动说明了什么问题？影响布朗运动的因素有哪些？
13.根据F－r图象和Ep－r图象分析分子力和分子势能随分子间距的变化特点.
14.晶体与非晶体有何区别？什么是液晶,它有哪些特性和应用？
15.什么是液体的表面张力？产生表面张力的原因是什么？表面张力的特点和影响因素有哪些？
16.请你表述气体实验三定律的内容,并写出表达式.
17.请你写出热力学第一定律的表达式,并说明公式中各字母代表的物理意义和符号是如何规定的？第一类永动机为何不能制成？
18.热力学第二定律的两种表述的内容是什么？为什么第二类永动机无法制成？
19.请你叙述热力学第二定律的微观意义.
1．（2022·浙江·高考真题）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距。套在杆上的小球从中点以初速度向右运动，小球将做周期为的往复运动，则（ ）
A．小球做简谐运动
B．小球动能的变化周期为
C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为
D．小球的初速度为时，其运动周期为
2．（2023·浙江·高考真题）如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴，接入电阻R构成回路．导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放，导体杆开始下摆。当时，导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度，则当时，导体杆振动图像是（ ）
A． B．
C． D．
3．（2021·江苏·高考真题）如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为，则P做简谐运动的表达式为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（2023·山东·高考真题）（多选）如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距L的A、B两点。已知质点在A点的位移大小为振幅的一半，B点位移大小是A点的倍，质点经过A点时开始计时，t时刻第二次经过B点，该振动的振幅和周期可能是（ ）
A． B． C． D．
5．（2022·浙江·高考真题）（多选）位于的波源p从时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置，质点b的平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A．沿x轴正负方向传播的波发生干涉 B．时，波源的位移为正
C．时，质点a沿y轴负方向振动 D．在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m
6．（2023·全国·高考真题）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A．波速为
B．波向左传播
C．波的振幅是
D．处的质点在时位于平衡位置
E．质点P在0~7s时间内运动的路程为
7．（2021·湖南·高考真题）（多选）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t= 0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（）
A．该波从A点传播到B点，所需时间为
B．时，处质点位于波峰
C．时，处质点振动速度方向竖直向上
D．时，处质点所受回复力方向竖直向上
E．处质点起振后，内经过的路程为
8．（2021·浙江·高考真题）用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示。入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和d、已知光束a和b间的夹角为，则（ ）
A．光盘材料的折射率
B．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二
C．光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度
D．光束c的强度小于O点处折射光束的强度
9．（2023·全国·高考真题）如图，一折射率为的棱镜的横截面为等腰直角三角形，，BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A，求M点到A点的距离。
10．（2023·山东·高考真题）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为，折射率为n（）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值；
（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。
11．（2021·北京·高考真题）比较45C的热水和100C的水蒸气，下列说法正确的是（ ）
A．热水分子的平均动能比水蒸气的大 B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小
C．热水分子的速率都比水蒸气的小 D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈
12．（2023·全国·高考真题）（多选）对于一定量的理想气体，经过下列过程，其初始状态的内能与末状态的内能可能相等的是（ ）
A．等温增压后再等温膨胀 B．等压膨胀后再等温压缩
C．等容减压后再等压膨胀 D．等容增压后再等压压缩 E．等容增压后再等温膨胀
13．（2022·全国·高考真题）（多选）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
14．（2022·全国·高考真题）（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
15．（2022·全国·高考真题）（多选）一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
E．由a变化到b的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能
16．（2023·河北·高考真题）如图，某实验小组为测量一个葫芦的容积，在葫芦开口处竖直插入一根两端开口、内部横截面积为的均匀透明长塑料管，密封好接口，用氮气排空内部气体，并用一小段水柱封闭氮气。外界温度为时，气柱长度为；当外界温度缓慢升高到时，气柱长度变为。已知外界大气压恒为，水柱长度不计。
（1）求温度变化过程中氮气对外界做的功；
（2）求葫芦的容积；
（3）试估算被封闭氮气分子的个数（保留2位有效数字）。已知氮气在状态下的体积约为，阿伏伽德罗常数取。
17．（2023·湖南·高考真题）汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力．如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在连杆上施加水平力推动液压泵实现刹车．助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力．每次抽气时，打开，闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后，闭合，打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从排出，完成一次抽气过程．已知助力气室容积为，初始压强等于外部大气压强，助力活塞横截面积为，抽气气室的容积为。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。
（1）求第1次抽气之后助力气室内的压强；
（2）第次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小。
