专题04 光学与热学-（天津专用）【好题汇编】2025年高考物理二模试题分类汇编

专题04 光学与热学 几何光学和物理关学 1.（多选）（2025·天津市部分区·二模）蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统DVD光盘是利用红色激光来读取和写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统DVD光盘的存储容量大很多。如图所示为一束由红、蓝两单色激光组成的复色光从水中射向空气中，并分成a、b两束，则下列说法正确的是（　　） A．用a光可在光盘上记录更多的数据信息 B．a光在水中传播的速度较b光大 C．使用同种装置，用a光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用b光得到的条纹间距宽 D．增大水中复色光的入射角，则a光先发生全反射 2.（2025·天津市河东区·二模）如图所示，容器中盛有水，为水面，从点发出一束白光，射到水面上的点后，折射光发生了色散，照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（　　） A. 若发光点不变而入射点向左移，则光可能发生全反射 B. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属不一定发生光电效应 C. 用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽 D. 光的光子能量大于光的光子能量 3.（2025·天津市河西区·二模）如图所示，由两种光线组成的复色光投射到玻璃球体表面的P点，进入球体后分成两束：a光和b光，b光稍偏右。设入射角为60°，球体材料对a光的折射率na=。则下说法正确的是（   ） A．用相同的装置做双缝干涉实验，b光得到的干涉条纹间距比a光小 B．用a、b光分别照射同一小孔发生衍射，b光没有a光衍射现象明显 C．若 a、b 光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 D．若 a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压低 4.（2025·天津市红桥区·二模）如图为置于真空中的矩形透明砖的截面图，O、分别为上下表面的中点，一光线从O点以一定角度射入透明砖，刚好射在图中a点。换同样大小的另一材质矩形透明砖放在原位置，让同一光线仍然从O点以相同的角度射入透明砖，刚好射在图中b点b=L。。关于该光线在这两种介质中传播，下列说法正确的是（　　） A．在b点一定不会发生全反射 B．在第一种材质中传播时频率更小 C．在第二种材质中的波长更大 D．穿过第二种材料的时间较短 5.（2025·天津市十二区县重点校·二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（    ） A．若改用绿色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度 B．若改用绿色光射入，绿光通过BC的时间比黄光通过BC 的时间短 C.若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度 D.若改用红色光射入，可能会在C点发生全反射 6.（多选）（2025·天津市南开区·二模）每年夏季，我国多地会出现日晕现象如图甲，日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．在真空中，a光的传播速度大 B．a、b光线通过通过同一装置发生双缝干涉时，a光的相邻条纹间距大 C．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小 D．a、b光线分别照射同一金属发生光电效应，b光使其逸出的光电子最大初动能大 分子动理论 7.（2025·天津市河北区·二模）下列说法正确的是 A. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变 理想气体实验定律和热力学第一定律在生活情境中的应用 8.（2025·天津市部分区·二模）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（    ） A．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小 B．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 C．人体缓慢离开健身球过程中，球内表球内气体分子的数密度增加 D．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热 9.（多选）（2025·天津市八校联考·二模）潜水员在水中呼出的气泡，从水下几米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的气体视为理想气体，则在这一过程中，下列说法正确的是（　　） A．气泡体积增大，气体对外做功 B．气体温度降低 C．分子的平均动能保持不变 D．气泡内分子的数密度不变 10.（2025·天津市和平区·二模）空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，若外界温度保持不变，缓慢增大重物的质量，下列说法正确的是（　　） A. 汽缸内气体的压强始终等于外界大气压 B. 汽缸内气体的内能一定变大 C. 汽缸内气体一定从外界吸热 D. 汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多 理想气体实验定律和热力学第一定律与图像问题的结合 11.（2025·天津市红桥区·二模）一定质量的理想气体由状态A变化到状态B的过程中，其体积V随温度T变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功 B．气体的压强保持不变 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内，与单位面积碰撞的分子数减小 12.（2025·天津市河东区·二模）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 、和三个状态中，状态分子的平均动能最大 B. 过程中气体一定从外界吸收热量 C. 过程中气体既不吸热也不放热 D. 过程中气体一定对外界做功 13.（2025·天津市十二区县重点校·二模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，的过程中压强不变，则（    ） A.a→b 过程中，气体分子的平均动能减少 B.a→b→c过程中，气体的内能一直增大 C.b→c过程中，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数减少 D.a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 14.（2025·天津市南开区·二模）如图所示为某一定质量的理想气体循环过程的p—V图像。B→C为等压过程，D→A为等容过程，A→B 和C→D为等温过程。关于该循环过程下列说法正确的是 A. A状态气体的温度高于 C状态气体的温度 B. C→D过程气体向外界放出热量 C. B→C过程气体对外做功，气体分子的平均动能减小 D.整个循环过程，B状态单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数最多 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 光学与热学 几何光学和物理关学 1.（多选）（2025·天津市部分区·二模）蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统DVD光盘是利用红色激光来读取和写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统DVD光盘的存储容量大很多。如图所示为一束由红、蓝两单色激光组成的复色光从水中射向空气中，并分成a、b两束，则下列说法正确的是（　　） A．用a光可在光盘上记录更多的数据信息 B．a光在水中传播的速度较b光大 C．使用同种装置，用a光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用b光得到的条纹间距宽 D．增大水中复色光的入射角，则a光先发生全反射 【答案】BC 【详解】由图可知b光的偏折程度大，则b光的折射率大，所以b光为蓝光，用b光可在光盘上记录更多的数据信息，选项A错误；b光的折射率大，根据可知b光在水中传播的速度较a光小，选项B正确；a光的折射率小，波长大，根据可知使用同种装置，用a光做双缝干涉实验得到的条纹间距比用b光得到的条纹间距宽，选项C正确；a光的折射率小，根据可知a光的临界角大，增大水中复色光的入射角，则a光后发生全反射，选项D错误。故选C。 2.（2025·天津市河东区·二模）如图所示，容器中盛有水，为水面，从点发出一束白光，射到水面上的点后，折射光发生了色散，照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（　　） A. 若发光点不变而入射点向左移，则光可能发生全反射 B. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属不一定发生光电效应 C. 用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽 D. 光的光子能量大于光的光子能量 【答案】C 【解析】 【详解】若发光点不变而入射点向右移，光才可能发生全反射，故A错误；由题意，可知光折射率较高，则光频率较高，若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属一定也发生光电效应，故B错误；由题意，可知光波长较短，则在同一套双缝干涉实验装置上，光的干涉条纹间距比光小，故C正确；由光子能量公式，可知光的光子能量较高，故D错误。故选C。 3.（2025·天津市河西区·二模）如图所示，由两种光线组成的复色光投射到玻璃球体表面的P点，进入球体后分成两束：a光和b光，b光稍偏右。设入射角为60°，球体材料对a光的折射率na=。则下说法正确的是（   ） A．用相同的装置做双缝干涉实验，b光得到的干涉条纹间距比a光小 B．用a、b光分别照射同一小孔发生衍射，b光没有a光衍射现象明显 C．若 a、b 光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 D．若 a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压低 【答案】C 【详解】a光和 b光在玻璃中经一次反射，再经一次折射出去的光线如图 对a光，根据折射定律可得,所以na>nb，又因为λa<λb，△X=λ，b光得到的干涉条纹间距比a光大，A错误，B错误；b光的折射率小于a光的折射率，氢原子跃迁理论hʋ=Em—En，C正确；b光的折射率小于a光的折射率，折射率越大的光频率越大，截止电压越大，D错误；故选C。 4.（2025·天津市红桥区·二模）如图为置于真空中的矩形透明砖的截面图，O、分别为上下表面的中点，一光线从O点以一定角度射入透明砖，刚好射在图中a点。换同样大小的另一材质矩形透明砖放在原位置，让同一光线仍然从O点以相同的角度射入透明砖，刚好射在图中b点b=L。。关于该光线在这两种介质中传播，下列说法正确的是（　　） A．在b点一定不会发生全反射 B．在第一种材质中传播时频率更小 C．在第二种材质中的波长更大 D．穿过第二种材料的时间较短 【答案】A 【详解】光在b点入射角和光在O点的折射角相等，根据光路的可逆性，可知光在b点不会发生全反射，故A正确；光在不同介质中传播时，频率不变，故B错误；根据折射定律,由图可知射到a点的折射角大于射到b点的折射角，则第一种材料的折射率小于第二种材料的折射率，根据临界角公式 ,可知在第一种材料的临界角大于第二种材料的临界角，根据,可知在第一种材质中的传播波长更大，故C错误；在第一种材料的临界角大于第二种材料的临界角，根据,可知在第一种材质中的传播波速较大，所以时间较短，故D错误。故选A。 5.（2025·天津市十二区县重点校·二模）一种光学传感器是通过接收器接收到红绿灯光信号而触发工作的。如图所示，一细束黄色光沿AB方向从汽车玻璃外侧（汽车玻璃可视为两表面平行的玻璃砖）的B点射入，入射角为i，折射光线刚好沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。若入射光的颜色发生变化，且入射光的入射位置B不变，仍要使折射光线沿BC方向在汽车玻璃内侧C点触发光学传感器。下列说法正确的是（    ） A．若改用绿色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度 B．若改用绿色光射入，绿光通过BC的时间比黄光通过BC 的时间短 C.若改用红色光射入，需要入射角i增大到某一合适的角度 D.若改用红色光射入，可能会在C点发生全反射 【答案】A 【详解】若改用绿色光射入，频率变大，折射率变大，折射角不变，根据=可知，入射角变大，光速减小,时间变长,故A正确,B错误；若改用红色光射入，频率变小，折射率变小，折射角不变，根据 ,可知，入射角变小，故C错误；如果改用频率更高的光，则折射率变大，折射角不变，根据 =,入射角变大，且小于900,故D错误。故选A。 6.（多选）（2025·天津市南开区·二模）每年夏季，我国多地会出现日晕现象如图甲，日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是（　　） A．在真空中，a光的传播速度大 B．a、b光线通过通过同一装置发生双缝干涉时，a光的相邻条纹间距大 C．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小 D．a、b光线分别照射同一金属发生光电效应，b光使其逸出的光电子最大初动能大 【答案】BD 【详解】各种色光在真空中光速相同，a光的传播速度等于b光的传播速度，故A错误；由于b光的折射率大于a光的折射率，则b光的波长小于a光的波长，根据干涉条纹间距与波长的关系可知，通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距小于a光的间距，故B正确；根据临界角与折射率的关系可知，b光的临界角小于a光的临界角，故C错误；b光的频率大于a光的频率，根据光电效应方程,可知，照射同一金属发生光电效应，b光使其逸出的光电子最大初动能大，故D正确。故选BD。 分子动理论 7.（2025·天津市河北区·二模）下列说法正确的是 A. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 B. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关 D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变 【答案】A 【详解】根据温度是分子平均动能的标志确定气体分子热运动的程度和分子平均动能变化，内能是分子平均动能和分子势总和，由气体压强宏观表现确定压强温度是分子平均动能的标志，所以温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故A正确；内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能之和，故B错误；由压强公式可知，气体压强除与分子平均动能（温度）有关，还与体积有关，故C错误；温度是分子平均动能的标志，所以温度降低，分子平均动能一定变小，故D错误． 理想气体实验定律和热力学第一定律在生活情境中的应用 8.（2025·天津市部分区·二模）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（    ） A．人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小 B．人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 C．人体缓慢离开健身球过程中，球内表球内气体分子的数密度增加 D．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热 【答案】B 【详解】AB．人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，球内气体体积减小，外部对气体做功，气体温度升高，则压强变大，球内气体分子热运动的平均动能增大，故A错误，B正确； CD．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变大，压强变小，气体分子数密度减小，而分子的平均速率不变，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减小，气体对外做功，内能不变，则球内气体从外界吸热，故CD错误。 故选B。 9.（多选）（2025·天津市八校联考·二模）潜水员在水中呼出的气泡，从水下几米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的气体视为理想气体，则在这一过程中，下列说法正确的是（　　） A．气泡体积增大，气体对外做功 B．气体温度降低 C．分子的平均动能保持不变 D．气泡内分子的数密度不变 【答案】AB 【详解】气泡从水下几米深处快速上升到水面过程中，气泡内气体的压强，气泡所处液面的高度减小，则气泡内的压强减小，假设气体温度不变，根据玻意耳定律可知，气泡的体积增大，气体对外做功，由于气体与外界未实现热交换，则气体内能减小，气体温度降低，则假设不成立，气泡内气体实际上体积增大，气体对外做功，温度降低，故A正确；气体与外界未实现热交换，水泡的体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体温度降低，故B正确；结合上述可知，气体温度降低，分子的平均动能减小，故C错误；结合上述可知，气泡体积增大，气泡内分子的数密度减小，故D错误。故选AB。 10.（2025·天津市和平区·二模）空气弹簧是一种广泛应用于商业汽车、巴士、高铁及建筑物基座的减震装置，其基本结构和原理如图所示，在导热良好的汽缸和可自由滑动的活塞之间密封着一定质量的理想气体，若外界温度保持不变，缓慢增大重物的质量，下列说法正确的是（　　） A. 汽缸内气体的压强始终等于外界大气压 B. 汽缸内气体的内能一定变大 C. 汽缸内气体一定从外界吸热 D. 汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多 【答案】D 【详解】设活塞的质量为，根据平衡条件可得，可知汽缸内气体的压强大于外界大气压，故A错误；由于汽缸导热良好，外界温度保持不变，则汽缸内气体的温度保持不变，汽缸内气体的内能不变；缓慢增大重物的质量，汽缸内气体的压强增大，根据，可知气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，汽缸内气体从外界放热，故BC错误；由于汽缸内气体的温度保持不变，气体分子平均动能不变，而汽缸内气体的压强增大，根据压强微观意义可知，汽缸内气体对汽缸底部单位时间内撞击的分子数增多，故D正确。故选D。 理想气体实验定律和热力学第一定律与图像问题的结合 11.（2025·天津市红桥区·二模）一定质量的理想气体由状态A变化到状态B的过程中，其体积V随温度T变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功 B．气体的压强保持不变 C．气体分子的平均动能增大 D．单位时间内，与单位面积碰撞的分子数减小 【答案】B 【详解】从状态A变化到状态B的过程中，体积V减小，温度T降低。温度降低，内能减少；体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律，可知，气体一定放出热量，A错误，B正确；气体从状态A到状态B的变化过程中，温度降低，则气体分子的平均动能减小，C错误；图像经过原点，所以是等压变化。气体从状态A到状态B的变化过程中，温度降低，气体分子的平均动能减小；体积减小，气体分子密度增大，压强不变，则气体分子单位时间内，与单位面积器壁碰撞的气体分子数增多，D错误。故选B。 12.（2025·天津市河东区·二模）一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程、、回到原状态，其图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 、和三个状态中，状态分子的平均动能最大 B. 过程中气体一定从外界吸收热量 C. 过程中气体既不吸热也不放热 D. 过程中气体一定对外界做功 【答案】B 【详解】由图可知，状态气体温度最低，则，状态分子平均动能最小，故A错误；由图可知，过程中气体做等容变化，气体不做功，气体的温度升高，内能增加，由热力学第一定律可知，气体一定从外界吸收热量，故B正确；由图可知，过程中气体做等温变化，气体的内能不变，压强减小，体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C错误；由图可知，过程中气体做等压变化，气体温度降低，可知，气体体积减小，则外界一定对气体做功，故D错误。故选B。 13.（2025·天津市十二区县重点校·二模）涡轮增压器能提升内燃机的输出功率。将其工作过程简化为以下两个过程：一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，的过程中压强不变，则（    ） A.a→b 过程中，气体分子的平均动能减少 B.a→b→c过程中，气体的内能一直增大 C.b→c过程中，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数减少 D.a→b→c过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量 【答案】C 【详解】一定质量的理想气体，在的过程中与外界无热量交换，而体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，气体分子的平均动能增大，故A错误；过程气体压强不变，体积减小，由盖吕萨克定律可知，温度降低，则内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量等于其内能减少量与外界做功之和，故B错误；过程气体压强不变，在单位时间单位面积上气体分子撞击器壁次数不变由图可知，，，则有可知， 、状态气体内能相同，根据热力学第一定律可知，过程中，外界对气体做的总功等于气体放出的总热量，故C错误,D正确。故选D。 14.（2025·天津市南开区·二模）如图所示为某一定质量的理想气体循环过程的p—V图像。B→C为等压过程，D→A为等容过程，A→B 和C→D为等温过程。关于该循环过程下列说法正确的是 A. A状态气体的温度高于 C状态气体的温度 B. C→D过程气体向外界放出热量 C. B→C过程气体对外做功，气体分子的平均动能减小 D.整个循环过程，B状态单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数最多 【答案】D 【详解】依题意，C→D为等温过程，则D→A为等容过程，则，又，可得 即A状态气体的温度低于C状态。故A错误；等温过程，由热力学第一定律C一D过程气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功，故 B错误。又温度越高，气体分子的平均动能越大，故C错误;A状态，体积最大，单位体积内分子数最少，温度最低，气体分子的平均动能最小，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数最少，D正确; 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$