广东省深圳高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-11热学、光学、近代物理（解答题）

广东省深圳高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-11热学、光学、近代物理（解答题）

一、解答题

1．（2020届广东省深圳市高三（下）第一次调研考试理综物理试题）趣味运动“充气碰碰球”如图所示，用完全封闭的薄膜充气膨胀成型，人钻入洞中，进行碰撞游戏。充气之后碰碰球内气体体积为，压强为。碰撞时气体最大压缩量为（不考虑碰撞时气体温度变化），外界大气压。求

(ⅰ)压缩量最大时，球内气体的压强；

(ⅱ)为保障游戏安全，球内气体压强不能超过。那么，在早晨17℃环境下充完气的碰碰球（），是否可以安全地在中午37℃的环境下游戏碰撞，请通过计算判断（忽略升温引起的球内容积变化）

2．（2020届广东省深圳市高三（下）第一次调研考试理综物理试题）如图所示，用未知材料做成圆柱形透明砖，截面半径为，侧边除一小孔外都涂有反射层，一束激光从小孔射入，入射光线与处于同一圆形截面平行的直径间距为，发现光线经过两次反射后又从小孔射出。已知光在真空中的速度为。求：

（ⅰ）该材料的折射率；

（ⅱ）光在透明砖内的传播时间。

3．（2021届广东省深圳市高三（下）4月第二次调研考试物理试题）潜艇的潜望镜系统有一块平行玻璃砖，截面如图所示，AC的连线与AB垂直，AB长为d， ∠ABC=45°，AMC为一圆弧，其圆心在BC边的中点，此玻璃的折射率n=2。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖。真空中光速为c。求：

(1)经过圆心的光线从射入玻璃到第一次射出玻璃的时间。

(2)从AMC面直接射出的光束在射入AB前的宽度y。

4．（2021届广东省深圳市高三（下）4月第二次调研考试物理试题）如图所示，“手掌提杯”实验可反映大气压的存在。先将热水加入不计壁厚的玻璃杯中，杯子升温后将水倒掉，再迅速用手盖住杯口，待杯中密封气体缓慢冷却至室温，手掌竖直向上提起，杯子跟着手掌被提起而不脱落（杯内气体各处温度相等）。

(1)杯口横截面为S，手掌刚盖上时，杯内气体温度为T1。冷却后温度为T2，大气压强为p0，忽略杯内气体体积变化，则能提起的杯子最大重力G为多少？

(2)若杯口横截面S=40cm2，p0=1.00×105Pa，冷却后杯内气体温度为17℃，杯内气体体积减为原来的，将杯子固定，需要用F=25N竖直向上的力才能将手掌和杯子分开（不计拉开过程中杯内气体体积变化的影响），求刚密闭时杯内气体温度约为多少摄氏度？

5．（2021届广东省深圳市高三（下）第一次调研考试物理试题）增压玩具水枪通过压缩空气提高储水腔内的压强。已知储水腔的容积为1.5L，用充气管每次将0.02L压强为p0=1atm的气体注入储水腔，初始时，在储水腔中注入容积的水，此时储水腔内气体压强为p0，然后充气10次。忽略温度变化，空气视为理想气体。求：

（1）充气后储水腔内的气体压强；

（2）储水腔中的气体压强降到1.2p0时，水枪喷出水的体积。

6．（2022届广东省深圳市高三（下）第二次调研考试物理试题）如图，在趣味小实验中，将一定质量的乒乓球放在一个粗细均匀的竖直薄圆管下端，通过乒乓球和活塞在管内封闭一定高度的某种液体和气体，当封闭气体压强为p时，乒乓球恰好不掉落。已知液柱高度远大于乒乓球直径，圆管横截面积为S，为了防止乒乓球掉落，将活塞缓慢上移使气柱长度增加一半。求此时

（1）封闭气体的压强；

（2）管口对乒乓球的作用力大小。

7．（2022届广东省深圳市高三（下）高考模拟卷（一）物理试题）如图所示，导热性能良好的柱形金属容器竖直放置，容器上端的塞子将容器内的某种理想气体密闭，内有质量为m的厚度不计的活塞将容器分为A和B两个气室，活塞与容器内壁间气密性良好，且没有摩擦，活塞横截面积为S，已知重力加速度大小为g，外界大气压强为，A和B两个气室的体积均为V0，A气室内气体的压强为，求：

（1）A和B两个气室中气体的质量之比；

（2）拔去容器上端的塞子，等稳定后，容器内的活塞移动的距离。

8．（2022届广东省深圳市高三（下）第一次调研考试（一模）物理试题）中国南海有着丰富的鱼类资源。某科研小组把某种生活在海面下500m深处的鱼类从海里移到如图所示的两层水箱中。为使鱼存活，须给它们创造一个类似深海的压强条件。如图所示，在一层水箱中有一条鱼，距离二层水箱水面的高度h=50m，二层水箱水面上部空气的体积V=10L，与外界大气相通。外界大气压p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10m/s2.（水箱内气体温度恒定）

①鱼在深海处的压强为多少？

②为使鱼正常存活，须给二层水箱再打进压强为p0、体积为多少的空气？

9．（2021年高考热点复习专练考点40原子结构原子核考点40-2）如图，向一个空的铝制饮料罐（即易拉罐）中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360 cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2 cm2，吸管的有效长度为20 cm，当温度为25 ℃时，油柱离管口10 cm。

（1）吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？

（2）估算这个气温计的测量范围。

10．（2021届陕西省宝鸡市高三（下）大联考理综物理试题）如图所示，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分隔成上、下两部分，A处管内、外水银面相平，上部分气体的长度为H。现将玻璃管缓慢竖直向下按压一定高度，稳定时管中上部分气体压强为。已知水银的密度为，重力加速度为g，大气压强为，该过程中气体的温度保持不变。求：

①玻璃管向下按压前，上部分气体的压强p；

②玻璃管向下按压后，上部分气体的长度。

11．（海南省海口市海南中学2018-2019学年高三第十次月考物理试题）某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面 1m，如图所示，因上部混入少量空气，使其示数不准，当气温为 27℃，实际气压为 76cmHg 时，该气压计示数为 70cmHg．

①在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得示数为 71cmHg，则实际气压应为多少?

②若在气温为-3℃时，用该气压计测得气压示数仍为 70cmHg，则实际气压应为多少?

12．（云南省昆明市2019届高三5月高考模拟考试理综物理试题）如图所示，导热良好的汽缸A、B用细管相连，A的容积为B的3倍，A中装有压强为P0、质量为m0的理想气体，活塞C可沿汽缸B滑动且与方保持良好的气密性．连接A、B的细管上有两个阀门K1、K2，当向右拉活塞时，保持K1打开，K2闭合； 向左推活塞时，保持K1闭合，K2打开．活塞开始时位于汽缸B的最左端，若环境温度始终保持不变，外界大气压为P0，不计细管体积的影响．求：

I.将活塞缓慢拉到汽缸B的最右端时缸内气体的压强；

II.将活塞缓慢拉到汽缸B的最右端，再缓慢推回到最左端，如此重复n次（包括第一次）后缸内气体的质量．

13．（2022届广东省深圳市高三（下）第二次调研考试物理试题）如图，宽度足够大的水槽内水深h，一束激光垂直水面射向水底s处，发现水槽底部有一半径为r的圆形区域比其它区域暗，产生该现象的原因是光线经水槽底部漫反射后射向水面，射到b处的光线恰好发生全反射，光路见题图，求：

（1）水的折射率；

（2）通过作图分析，当水深增大时暗斑半径如何变化。

14．（2020届河北省唐山市高三第一次模拟考试理综物理试题）如图所示，一横截面为环形的均匀玻璃管，内圆半径为R，外圆半径为2R，圆心为O，PQ为过圆心的水平直线。细光束a平行于PQ射到玻璃管上，入射方向恰好与内圆相切。已知光在真空中的速度为c=3×108m/s。

(i)试证明无论该玻璃的折射率多大，光束a经过一次折射后在内圆边界处发生全反射；

(ii)若玻璃环的折射率为n=，光束a经过-次折射和一次全反射，从玻璃管的外圆边界射出(不考虑多次反射情况)，则光线a在玻璃中传播的时间t为多少?(=2.646，计算结果保留两位有效数字)

15．（【市级联考】安徽省合肥市2019届高三下学期5月第三次教学质量检测理综物理试题）如图所示，一细束单色光由空气斜射入平行玻璃砖，已知玻璃砖厚度为d，该玻璃砖对单色光的折射率为n，入射角为i。

（i）证明出射光束与入射光束平行；

（ii）计算出射光束相对入射光束的侧移s。

参考答案：

1．（ⅰ）；（ⅱ）可以，分析见解析

【详解】(ⅰ)碰撞游戏被压缩到最大的过程，气体等温变化，有

①

其中：，

解得

(ⅱ)从早晨充好气，到中午碰撞游戏前，气体等容变化，有

②

其中

中午碰撞游戏，气体被压缩到最大的过程，等温变化，有

③

联立②③式，代入数据，解得：

因，即可以安全地在中午37℃的环境下游戏碰撞。

2．(ⅰ)；(ⅱ)

【详解】(ⅰ)由入射点位置可知，光射入圆柱形透明砖的入射角满足

①

又由题意知，圆柱形砖内的光路应为正三角形（如图）。故有②

由折射定律，有

③

联立①②③式，解得④

(ⅱ)光在圆柱形透明砖内的路程为

⑤

光在圆柱形透明砖内的传播速度为⑥

光在透明砖内的传播时间满足⑦

联立②④⑤⑥⑦式，解得光在透明砖内的传播时间为

⑧

3．(1)；(2)

【详解】(1)玻璃的全反射临界角为

可得

判断光照射在BC上会发生全反射，平行于BA射向AMC，由几何关系得在玻璃中的光程为

玻璃中光速为

可知在玻璃中传播的时间为

（2）由(1)中得全反射临界角为，由几何关系得

4．(1)；(2)

【详解】(1)气体的体积不变，根据查理定律

得降温后杯内气压为

杯子受力平衡可知杯子重力最大值为

(2)根据手受力平衡可知降温后杯内气压为

根据理想气体状态方程：

其中；

解得

5．(1)；(2)

【详解】(1)由于温度不变，初态

末态

根据玻意耳定律

解得

(2)设喷出水的体积为，气体的质量不变，根据玻意耳定律

代入数据解得

6．（1）；（2）

【详解】（1）由题意可知封闭气体发生等温变化，根据

其中

解得

（2）由于封闭气体压强较小，故而管口对乒乓球产生竖直向下的弹力，根据乒乓球所受合力为零，可得

解得

7．（1）；（2）

【详解】（1）由题意知，A和B气室中的气体的体积相等，温度相同，A气室中气体的压强为

B气室中气体的压强为

假设让B气室中气体发生等温膨胀，使其压强等于A气室中气体的压强，由玻意耳定律知

pBV0=pAVB

故两气室中气体的质量之比

（2）若拔去塞子，待稳定后，B气室内气体的温度仍与外界相同，压强为

设此时B气室中气体的体积为V，根据玻意耳定律有

pBV0=pB'V

解得

V=V0

因此活塞向下移动的距离为

8．①；②

【详解】①鱼在深海处的压强

②为使一层水箱压强达到p，二层水箱中的气体压强应为

将外界压强为p0，体积为的空气注入一层水箱，根据玻意耳定律，有

解得

9．（1）刻度是均匀的；（2）23.4～26.6 ℃

【详解】（1）由于罐内气体压强始终不变，所以

由于与成正比，所以刻度是均匀的。

（2）气温计的温度变化量为

故这个气温计可以测量的温度范围为

（25-1.6）～（25＋1.6） ℃

即

23.4～26.6 ℃。

10．（1）；（2）

【详解】（1）玻璃管向下按压前，由平衡条件可知，管中上部分气体的压强为

（2）玻璃管缓慢向下按压一定高度后，玻璃管上部分气体的压强变为。设玻璃管的横截面积为S，由于该过程中气体的温度保持不变，由玻意耳定律可得

解得

.

11．（1）77.2cmHg；（2）75.4cmHg

【详解】解：(1)根据平衡知识得上部混有少量的空气压强为：

上部混有少量的空气体积：

若在气温为27℃时，用该气压计测得的气压读数为71cmHg

空气体积：

气体温度不变，根据玻意而定律得： 

(2)

根据气体状态方程得：

代入数据解得：

12．I. ；II.

【详解】I.据玻意耳定律可得：

解得：

II.将活塞第一次推回到汽缸B的最左端时，A内剩余气体质量：

可得：

依次类推可得：

13．（1）；（2）变大

【详解】（1）光线恰在b点发生全反射，则

其中

则

（2）由光路图可知，当槽中水的深度增加时，暗斑半径变大。

14．(i)见解析；(ii)t=1.1R×10-8s

【详解】(i)如图

在A点入射由折射定律可得

由几何关系可得

在ABO中由正弦定理得

由全反射临界角规律可得

由以上各式可得

(ii)B点全反射后光线为BE，如图

由对称性可知

AB=BE=x

在ABO中由余弦定理可得

由折射率

则时间为

联立得t=1.1R×10-8s

15．（i）出射光束与入射光束平行；（ii）

【详解】光路如图所示，

（i）由折射定律得

n==

由于玻璃砖上下表面平行

r'=r

所以

i′=i

即出射光束与入射光束平行；

（ii）由图得，侧移量为

s=d（tani-tanr）cosi

将折射率

n=

代入消去tanr得