高考物理十年压轴题热学、光学、机械振动、机械波压轴选择、填空题（全国甲卷和Ⅰ卷）-（解析版）

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）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。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。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0～400m/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，0～400m/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6HzB．该水面波的波长为3mC．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/sB．波的传播方向向右C．时间内，P运动的路程为8cmD．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