专题09 热学与光学（广东专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编（广东专用）

专题09 热学与光学 热力学定律 一、多选题 1．（2025·广东深圳·一模）如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡。关于缸内气体的判定正确的有（　　） A．内能可能不变 B．内能一定增大 C． D． 2．（2025·广东·一模）如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：气缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入气缸内，压缩气缸内的空气，并点燃气缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到气缸外。柱塞和气缸密封良好，则（　　） A．在压缩冲程，气缸内气体发生等温变化 B．在压缩冲程，柱塞对气缸内气体做正功 C．在做功冲程，气缸内气体压强保持不变 D．在做功冲程，气缸内气体对柱塞做正功 二、解答题 3．（2025·广东广州·一模）如图是农业上常用的农药抽液过程示意图。抽液前，抽液筒竖直放置，喷嘴插入药液中。初始时药液充满喷嘴，筒内、筒外液面齐平，活塞与液体间密封有压强p0=1.0×105Pa、长度L0=4.7cm的气体。缓慢拉动手柄，完成药液的抽取，此过程中抽液筒保持静止，忽略药桶内液面高度的变化。完成抽液后，抽液筒内液面上升h=60.0cm。已知大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，药液密度ρ=1.0×103kg/m3，抽液过程气体温度不变，密封气体可看作理想气体。 (1)求手柄移动距离H的值； (2)判断该过程密封气体的吸放热情况。 4．（2025·广东深圳·一模）香槟是一种含有气泡的特殊葡萄酒，常用于节日庆典或宴请中。香槟由于其特殊的发酵工艺，对其日常存放有一定的要求。如图所示是一瓶总量为750mL的香槟酒，因未饮用完仍有500mL剩余，用瓶塞将其密封保存于7℃恒温柜中。经过一段时间，香槟中的气泡缓慢溢出，香槟酒的总量减少5%，释放出的气体总量相当于一个大气压条件下的0.5L。已知大气压强为，若瓶塞内外压强差超过时，瓶塞会被冲开。求： (1)香槟释放气体后，酒瓶内部气体压强的大小； (2)有人将此瓶香槟酒从恒温柜中拿出，不小心放在了正在炒菜的灶台旁边。此处的温度超过了57℃，请判断瓶塞是否有被冲开的风险。 5．（2025·广东江门·一模）某款全自动增压供水系统的简要结构如图所示，储水罐的总容积为，初始工作时罐内无水，水龙头处于关闭状态，罐内气室的气体压强等于大气压强。接通电源启动水泵给罐内补水，当压力开关检测到罐内气体压强达到时自动断开水泵电源，停止补水。罐内气体可视为理想气体，罐的导热性能良好，忽略环境温度变化，取，水的密度为。求： (1)当水泵停止工作时，求罐中水的体积； (2)当压力开关检测到罐内气体压强低于时会接通电源启动水泵开始补水。水泵刚启动开始补水瞬间，发现水龙头里有水恰好没有流出，求此时水龙头距离罐内水面的高度？ 6．（2025·广东深圳·一模）已知某型号汽车轮胎的容积为，初始时车胎内气体压强为、温度为。由于寒潮突至，轮胎内温度降至。轮胎容积始终保持不变。求降温后 (1)车胎内气体压强； (2)为使车胎压强达到，需要从外界缓慢充入温度为、压强为的气体体积多大？ 光的反射定律与临界角 一、单选题 1．（2025·广东广州·一模）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若水的折射率为n，光线与水面的夹角为θ，则（　　） A． B． C． D． 二、解答题 2．（2025·广东·一模）如图，为提升泳池的水下照明条件，某泳池底部水平安装了一条长1.0m的细灯带。已知泳池的水深为，水的折射率。若泳池足够大，取3。 (1)求灯光在水面发生全反射时临界角的正弦值； (2)不考虑灯光的多次反射，求有灯光射出的水面区域的面积。 光折射定律、折射率 一、单选题 1．（2025·广东深圳·一模）每一种宝石都有其色散值，这个数值通过对太阳光谱中B线（红区686.7nm）和G线（紫区430.8nm）的光所测得的折射率的差值来表示。水晶无论如何切割它看起来都是无色的。经精心设计的钻石玩型，钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”，以冷艳的蓝光为主的彩光。无色的金红石，它不需要切割，看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色。以上三种宝石相比，正确的有（　　） A．水晶的色散值最大 B．钻石的色散值最大 C．金红石的色散值最大 D．加工好的钻石，表面某一位置“火彩”颜色是一定的 2．（2025·广东深圳·一模）一个圆环翡翠（透明玻璃体），内侧的半径为，外侧的半径为，现让一紫色光束对准点A（A与圆心O同一水平线），以角射入翡翠，光束恰好切过圆环内侧从外侧的点B射出，出射角为，以下说法正确的是（　　） A．出射角比入射角大 B．翡翠对紫色光折射率 C．调大，紫色光束一定会从翡翠内环射出 D．换用红色光束，以入射一定会从翡翠内环射出 3．（2025·广东深圳·一模）早期浸入式光刻技术是利用光由介质I入射到介质II后改变波长，使波长达到光刻要求，然后对晶圆进行刻蚀。如图所示，光波通过分界面后，，正确的判断是（　　） A．频率变小 B．波长变短 C．速度变大 D．介质I的折射率大于介质II的折射率 二、多选题 4．（2025·广东江门·一模）如图是半径为的均质透明水晶球的一个截面圆，O为圆心，是截面圆的直径。单色细光束从点平行于直径射入水晶球，恰好从点射出，已知与直径的夹角为，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（　　） A．光在处入射角为 B．水晶球的折射率为 C．光在水晶球中的传播速率为 D．光在水晶球中的传播时间为 三、解答题 5．（2025·广东汕头·一模）如图，渔民弯腰捕鱼时，发现湖面上有一片圆形浮萍，眼睛在点处恰好通过浮萍边缘点看到湖底点处有一条鱼。点离水面高度为，离点水平距离为，湖水深度。鱼受到惊吓后躲在浮萍中心的正下方湖底处，渔民无论在湖面上哪个角度都没有发现鱼的踪影，已知湖水的折射率。求： (1)B距离点的水平距离； (2)浮萍的最小半径。 6．（2025·广东广州·一模）为了观察门外情况，在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直。从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。如图，ABCD为玻璃的截面，AD长为3cm，AB长为2cm，若用一束激光从A点与竖直方向成37°射入玻璃，恰好从BC边中点射出，已知：，。求： (1)玻璃的折射率。 (2)视场角的度数。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题09 热学与光学 热力学定律 一、多选题 1．（2025·广东深圳·一模）如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡。关于缸内气体的判定正确的有（　　） A．内能可能不变 B．内能一定增大 C． D． 【答案】BD 【详解】AB．气体加热缓慢上升过程属于等压变化过程，设缸内空气柱长度增加量为时气体的温度为，气体发生等压变化， 由盖—吕萨克定律得 气体体积增大，故气体温度升高，内能一定增大，A错误，B正确； CD．上升过程中，根据热力学第一定律得 式中 所以 气体体积膨胀对外做功，考虑活塞的重力，则 因此 可得 C错误，D正确。 故选BD。 2．（2025·广东·一模）如图是“筒式二冲程柴油锤”的工作简图。压缩冲程：气缸锤座压在水泥桩顶上，柱塞从一定高度释放落入气缸内，压缩气缸内的空气，并点燃气缸内的柴油。做功冲程：柴油被点燃，通过高压气体将水泥桩压入泥土，同时柱塞被反推到气缸外。柱塞和气缸密封良好，则（　　） A．在压缩冲程，气缸内气体发生等温变化 B．在压缩冲程，柱塞对气缸内气体做正功 C．在做功冲程，气缸内气体压强保持不变 D．在做功冲程，气缸内气体对柱塞做正功 【答案】BD 【详解】AB．压缩冲程中，柱塞对气缸内气体做正功，柱塞机械能转化为气体内能，气缸内气体内能增大，气缸内气体温度升高，故A错误、B正确； CD．做功冲程中，气缸内气体对柱塞做正功，将内能转化为机械能，气缸内气体内能减少，气缸内气体温度降低；由于气缸内气体质量不变，气体体积增大，由理想气体状态方程可知气体压强变小，故C错误、D正确。 故选BD。 二、解答题 3．（2025·广东广州·一模）如图是农业上常用的农药抽液过程示意图。抽液前，抽液筒竖直放置，喷嘴插入药液中。初始时药液充满喷嘴，筒内、筒外液面齐平，活塞与液体间密封有压强p0=1.0×105Pa、长度L0=4.7cm的气体。缓慢拉动手柄，完成药液的抽取，此过程中抽液筒保持静止，忽略药桶内液面高度的变化。完成抽液后，抽液筒内液面上升h=60.0cm。已知大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，药液密度ρ=1.0×103kg/m3，抽液过程气体温度不变，密封气体可看作理想气体。 (1)求手柄移动距离H的值； (2)判断该过程密封气体的吸放热情况。 【答案】(1)60.3cm (2)吸热 【详解】（1）设末态密封气体长度为L1，筒的横截面积为S，则气体等温变化 其中 联立解得L1=5cm，又H=h+L1-L0 解得手柄移动距离H=60.3cm （2）该过程密封气体温度不变、内能不变，气体膨胀对外做功，根据热力学第一定律，可知，气体从外界吸热。 4．（2025·广东深圳·一模）香槟是一种含有气泡的特殊葡萄酒，常用于节日庆典或宴请中。香槟由于其特殊的发酵工艺，对其日常存放有一定的要求。如图所示是一瓶总量为750mL的香槟酒，因未饮用完仍有500mL剩余，用瓶塞将其密封保存于7℃恒温柜中。经过一段时间，香槟中的气泡缓慢溢出，香槟酒的总量减少5%，释放出的气体总量相当于一个大气压条件下的0.5L。已知大气压强为，若瓶塞内外压强差超过时，瓶塞会被冲开。求： (1)香槟释放气体后，酒瓶内部气体压强的大小； (2)有人将此瓶香槟酒从恒温柜中拿出，不小心放在了正在炒菜的灶台旁边。此处的温度超过了57℃，请判断瓶塞是否有被冲开的风险。 【答案】(1)2.73p0 (2)有 【详解】（1）香槟释放气体后，温度不变，对气体分析，初态，， 释放气体后 根据 解得 （2）气体发生等容变化 解得 瓶塞是有被冲开的风险。 5．（2025·广东江门·一模）某款全自动增压供水系统的简要结构如图所示，储水罐的总容积为，初始工作时罐内无水，水龙头处于关闭状态，罐内气室的气体压强等于大气压强。接通电源启动水泵给罐内补水，当压力开关检测到罐内气体压强达到时自动断开水泵电源，停止补水。罐内气体可视为理想气体，罐的导热性能良好，忽略环境温度变化，取，水的密度为。求： (1)当水泵停止工作时，求罐中水的体积； (2)当压力开关检测到罐内气体压强低于时会接通电源启动水泵开始补水。水泵刚启动开始补水瞬间，发现水龙头里有水恰好没有流出，求此时水龙头距离罐内水面的高度？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）以罐内的气体为研究对象，初状态压强为，启动水泵补水后压强，气体体积为，根据玻意耳定律有 解得： 则注入的水的体积 解得： （2）此时罐内外压强平衡，罐内气体的压强为 由 解得 6．（2025·广东深圳·一模）已知某型号汽车轮胎的容积为，初始时车胎内气体压强为、温度为。由于寒潮突至，轮胎内温度降至。轮胎容积始终保持不变。求降温后 (1)车胎内气体压强； (2)为使车胎压强达到，需要从外界缓慢充入温度为、压强为的气体体积多大？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）对理想气体，由查理定律可得 其中， 解得 （2）为使车胎压强达到，设从外界缓慢充入温度为、压强为的气体体积为，由理想气体状态方程可得 解得 光的反射定律与临界角 一、单选题 1．（2025·广东广州·一模）潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，a处光源发出沿ab方向的光在b点恰好发生全反射，被c处的潜水员观察到。若水的折射率为n，光线与水面的夹角为θ，则（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由光的折射定律可得 由几何关系 联立可得 故选C。 二、解答题 2．（2025·广东·一模）如图，为提升泳池的水下照明条件，某泳池底部水平安装了一条长1.0m的细灯带。已知泳池的水深为，水的折射率。若泳池足够大，取3。 (1)求灯光在水面发生全反射时临界角的正弦值； (2)不考虑灯光的多次反射，求有灯光射出的水面区域的面积。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设灯带上一点发出的光，与竖直方向成角时，恰好发生全反射，如图。 则 代入数据，解得 （2）此点发出的光能在水面上一个圆形区域射出，设该圆形区域的半径为R，则 又 联立并代入数据，解得 所以，有灯光射出的水面区域由两端半径为R的两个半圆，和中间一个长l、宽2R的矩形区域连接而成。区域面积 代入数据，解得 光折射定律、折射率 一、单选题 1．（2025·广东深圳·一模）每一种宝石都有其色散值，这个数值通过对太阳光谱中B线（红区686.7nm）和G线（紫区430.8nm）的光所测得的折射率的差值来表示。水晶无论如何切割它看起来都是无色的。经精心设计的钻石玩型，钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”，以冷艳的蓝光为主的彩光。无色的金红石，它不需要切割，看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色。以上三种宝石相比，正确的有（　　） A．水晶的色散值最大 B．钻石的色散值最大 C．金红石的色散值最大 D．加工好的钻石，表面某一位置“火彩”颜色是一定的 【答案】C 【详解】ABC．水晶无论如何切割它看起来都是无色的。说明水晶的色散能力很弱。经精心设计的钻石玩型，钻石冠部会射出耀眼夺目的“火彩”，说明钻石的色散能力居中。而无色的金红石，不需要切割，看起来就呈现“俗不可耐”的黄褐色，说明金红石的色散能力最强。由此可知，三种宝石中，金红石的色散值最大，水晶的色散值最小。故A、B错误，C正确； D．加工好的钻石表面的“火彩”现象是由于光线在钻石内部多次反射和折射造成的，其颜色和亮度会随观察的角度和光线入射角度的变化而变化。因此不是固定不变的。故D错误。 故选C。 2．（2025·广东深圳·一模）一个圆环翡翠（透明玻璃体），内侧的半径为，外侧的半径为，现让一紫色光束对准点A（A与圆心O同一水平线），以角射入翡翠，光束恰好切过圆环内侧从外侧的点B射出，出射角为，以下说法正确的是（　　） A．出射角比入射角大 B．翡翠对紫色光折射率 C．调大，紫色光束一定会从翡翠内环射出 D．换用红色光束，以入射一定会从翡翠内环射出 【答案】B 【详解】A．由题可知，根据光的折射率可知，出射角与入射角等大，A错误； B．根据光路图可知 翡翠对紫色光折射率 B正确； C．调大，折射角随之增大，紫光一定不会从翡翠的内环射出，C错误； D．红光的频率小，折射率小，根据可知，折射角变大，不会从翡翠内环射出，D错误。 故选B。 3．（2025·广东深圳·一模）早期浸入式光刻技术是利用光由介质I入射到介质II后改变波长，使波长达到光刻要求，然后对晶圆进行刻蚀。如图所示，光波通过分界面后，，正确的判断是（　　） A．频率变小 B．波长变短 C．速度变大 D．介质I的折射率大于介质II的折射率 【答案】B 【详解】光由介质 I 射入介质 II 时满足斯涅尔定律 。若 ，说明 ，则介质 II 的折射率 大于介质 I 的折射率 。根据，知光波在光密介质中传播速度变小，但频率不变，根据知其波长随之减小。 故选B 。 二、多选题 4．（2025·广东江门·一模）如图是半径为的均质透明水晶球的一个截面圆，O为圆心，是截面圆的直径。单色细光束从点平行于直径射入水晶球，恰好从点射出，已知与直径的夹角为，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（　　） A．光在处入射角为 B．水晶球的折射率为 C．光在水晶球中的传播速率为 D．光在水晶球中的传播时间为 【答案】AC 【详解】AB．作出过C点的法线并根据数学知识标出角度，如图所示 根据几何关系可知入射角为 根据折射定律，水晶球对此单色细光束的折射率为 故A正确，B错误； CD．细光束在水晶球中传播的路程为 细光束在水晶球中传播的速度为 又 求得细光束在水晶球中的传播时间为 故C正确，D错误； 故选AC。 三、解答题 5．（2025·广东汕头·一模）如图，渔民弯腰捕鱼时，发现湖面上有一片圆形浮萍，眼睛在点处恰好通过浮萍边缘点看到湖底点处有一条鱼。点离水面高度为，离点水平距离为，湖水深度。鱼受到惊吓后躲在浮萍中心的正下方湖底处，渔民无论在湖面上哪个角度都没有发现鱼的踪影，已知湖水的折射率。求： (1)B距离点的水平距离； (2)浮萍的最小半径。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）鱼在点反射出的光在点发射折射在点进入人眼，如图所示 由折射定律 由几何关系得， 解得 （2）鱼反射出的光在刚好水面上浮萍边缘发生全反射，人在湖面上观察不到鱼的踪迹，如图所示 由 由几何关系可得，设浮萍的最小半径为R，则 解得 6．（2025·广东广州·一模）为了观察门外情况，在门上开一小圆孔，将一块圆柱形玻璃嵌入其中，圆柱体轴线与门面垂直。从圆柱底面中心看出去，可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。如图，ABCD为玻璃的截面，AD长为3cm，AB长为2cm，若用一束激光从A点与竖直方向成37°射入玻璃，恰好从BC边中点射出，已知：，。求： (1)玻璃的折射率。 (2)视场角的度数。 【答案】(1) (2) 【知识点】光的折射定律、折射率 【详解】（1）画出光路图如图所示 根据几何关系可得 根据折射定律 （2）根据（1）分析可知视场角的度数 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$