高考物理山東卷3年（2023-2023）真題匯編-熱學、光學、近代物理（有解析）

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高考物理山東卷3年（2023-2023）真題匯編-熱學、光學、近代物理

一、單選題

1．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當溫度升高時，下列說法正確的是（）

A．劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動B．劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動

C．劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動D．劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動

2．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率為（）

A．B．C．D．

3．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）碘125衰變時產(chǎn)生射線，醫(yī)學上利用此特性可治療某些疾病。碘125的半衰期為60天，若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的（）

A．B．C．D．

4．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）柱狀光學器件橫截面如圖所示，右側(cè)是以O為圓心、半徑為R的圓，左側(cè)是直角梯形，長為R，與夾角，中點為B。a、b兩種頻率的細激光束，垂直面入射，器件介質(zhì)對a，b光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，能在面全反射后，從面射出的光是（不考慮三次反射以后的光）（）

A．僅有a光B．僅有b光C．a(chǎn)、b光都可以D．a(chǎn)、b光都不可以

5．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，內(nèi)壁光滑的絕熱汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，初始時汽缸開口向上放置，活塞處于靜止狀態(tài)，將汽缸緩慢轉(zhuǎn)動過程中，缸內(nèi)氣體（）

A．內(nèi)能增加，外界對氣體做正功

B．內(nèi)能減小，所有分子熱運動速率都減小

C．溫度降低，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例減少

D．溫度升高，速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)比例增加

6．（2023·山東·高考真題）血壓儀由加壓氣囊、臂帶，壓強計等構(gòu)成，如圖所示。加壓氣囊可將外界空氣充入臂帶，壓強計示數(shù)為臂帶內(nèi)氣體的壓強高于大氣壓強的數(shù)值，充氣前臂帶內(nèi)氣體壓強為大氣壓強，體積為V；每次擠壓氣囊都能將的外界空氣充入臂帶中，經(jīng)5次充氣后，臂帶內(nèi)氣體體積變?yōu)椋瑝簭娪嬍緮?shù)為。已知大氣壓強等于，氣體溫度不變。忽略細管和壓強計內(nèi)的氣體體積。則V等于（）

A．B．C．D．

7．（2023·山東·高考真題）如圖所示，密封的礦泉水瓶中，距瓶口越近水的溫度越高。一開口向下、導熱良好的小瓶置于礦泉水瓶中，小瓶中封閉一段空氣。擠壓礦泉水瓶，小瓶下沉到底部；松開后，小瓶緩慢上浮，上浮過程中，小瓶內(nèi)氣體（）

A．內(nèi)能減少

B．對外界做正功

C．增加的內(nèi)能大于吸收的熱量

D．增加的內(nèi)能等于吸收的熱量

8．（2023·山東·高考真題）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標x的變化圖像，可能正確的是（）

A．B．

C．D．

9．（2023·山東·高考真題）在測定年代較近的湖泊沉積物形成年份時，常利用沉積物中半衰期較短的，其衰變方程為。以下說法正確的是（）

A．衰變方程中的X是電子

B．升高溫度可以加快的衰變

C．與的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損

D．方程中的X來自于內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化

二、多選題

10．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體，初始溫度為，壓強為。經(jīng)等容過程，該氣體吸收的熱量后溫度上升；若經(jīng)等壓過程，需要吸收的熱量才能使氣體溫度上升。下列說法正確的是（）

A．初始狀態(tài)下，氣體的體積為B．等壓過程中，氣體對外做功

C．等壓過程中，氣體體積增加了原體積的D．兩個過程中，氣體的內(nèi)能增加量都為

11．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫，的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（）

A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射

B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大

C．照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大

D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋

三、解答題

12．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）一種反射式光纖位移傳感器可以實現(xiàn)微小位移測量，其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N，相距為d，直徑均為，折射率為n（）。M、N下端橫截面平齊且與被測物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測物體，經(jīng)被測物體表面鏡面反射至N下端面，N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測物體距離有關。

（1）從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為，求的正弦值；

（2）被測物體自上而下微小移動，使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍（只考慮在被測物體表面反射一次的光線）。

13．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）某些魚類通過調(diào)節(jié)體內(nèi)魚鰾的體積實現(xiàn)浮沉。如圖所示，魚鰾結(jié)構(gòu)可簡化為通過閥門相連的A、B兩個密閉氣室，A室壁厚、可認為體積恒定，B室壁簿，體積可變；兩室內(nèi)氣體視為理想氣體，可通過閥門進行交換。質(zhì)量為M的魚靜止在水面下H處。B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m；設B室內(nèi)氣體壓強與魚體外壓強相等、魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等，魚的質(zhì)量不變，魚鰾內(nèi)氣體溫度不變。水的密度為ρ，重力加速度為g。大氣壓強為p0，求：

（1）魚通過增加B室體積獲得大小為a的加速度、需從A室充入B室的氣體質(zhì)量m；

（2）魚靜止于水面下H1處時，B室內(nèi)氣體質(zhì)量m1。

14．（2023·山東·高考真題）超強超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學獎，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所示。在空氣中對稱放置四個相同的直角三棱鏡，頂角為。一細束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側(cè)面入射，經(jīng)過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過后兩個棱鏡重新合成為一束，此時不同頻率的光前后分開，完成脈沖展寬。已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離，脈沖激光中包含兩種頻率的光，它們在棱鏡中的折射率分別為和。取，，。

（1）為使兩種頻率的光都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射出，求的取值范圍；

（2）若，求兩種頻率的光通過整個展寬器的過程中，在空氣中的路程差（保留3位有效數(shù)字）。

參考答案：

1．A

【詳解】由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動。

故選A。

2．D

【詳解】原子吸收頻率為的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ時有

且從激發(fā)態(tài)能級Ⅱ向下躍遷到基態(tài)I的過程有

聯(lián)立解得

故選D。

3．B

【詳解】設剛植入時碘的質(zhì)量為，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為m，根據(jù)

代入數(shù)據(jù)解得

故選B。

4．A

【詳解】當兩種頻率的細激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播到O點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向直線傳播出去。

保持光的入射方向不變，入射點從A向B移動過程中，如下圖可知，激光沿直線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑ィ鶕?jù)圖像可知，入射點從A向B移動過程中，光線傳播到PM面的入射角逐漸增大。

當入射點為B點時，根據(jù)光的反射定律及幾何關系可知，光線傳播到PM面的P點，此時光線在PM面上的入射角最大，設為，由幾何關系得

根據(jù)全反射臨界角公式得

兩種頻率的細激光束的全反射的臨界角關系為

故在入射光從A向B移動過程中，a光能在PM面全反射后，從OM面射出；b光不能在PM面發(fā)生全反射，故僅有a光。A正確，BCD錯誤。

故選A。

5．C

【詳解】初始時汽缸開口向上，活塞處于平衡狀態(tài)，汽缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差與活塞的重力平衡，則有

汽缸在緩慢轉(zhuǎn)動的過程中，汽缸內(nèi)外氣體對活塞的壓力差大于重力沿汽缸壁的分力，故汽缸內(nèi)氣體緩慢的將活塞往外推，最后汽缸水平，缸內(nèi)氣壓等于大氣壓。

AB．汽缸、活塞都是絕熱的，故缸內(nèi)氣體與外界沒有發(fā)生熱傳遞，汽缸內(nèi)氣體壓強作用將活塞往外推，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律得：氣體內(nèi)能減小，故缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，并不是所有分子熱運動的速率都減小，AB錯誤；

CD．氣體內(nèi)能減小，缸內(nèi)理想氣體的溫度降低，分子熱運動的平均速率減小，故速率大的分子數(shù)占總分子數(shù)的比例減小，C正確，D錯誤。

故選C。

6．D

【詳解】根據(jù)玻意耳定律可知

已知

，，

代入數(shù)據(jù)整理得

故選D。

7．B

【詳解】A．由于越接近礦泉水瓶口，水的溫度越高，因此小瓶上浮的過程中，小瓶內(nèi)溫度升高，內(nèi)能增加，A錯誤；

B．在小瓶上升的過程中，小瓶內(nèi)氣體的溫度逐漸升高，壓強逐漸減小，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

氣體體積膨脹，對外界做正功，B正確；

CD．由AB分析，小瓶上升時，小瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增加，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律

由于氣體對外做功，因此吸收的熱量大于增加的內(nèi)能，CD錯誤。

故選B。

8．D

【詳解】用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，從透明薄膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，發(fā)生干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)條紋，所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光疊加后形成的，其光程差為透明薄膜厚度的2倍，當光程差△x=nλ時此處表現(xiàn)為亮條紋，即當薄膜的厚度

時對應的條紋為亮條紋，在題目的干涉條紋中，從左向右條紋的間距逐漸增大，結(jié)合干涉條紋公式對應的厚度公式可知從左向右薄膜厚度的變化率逐漸減小。

故選D。

9．A

【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，X是電子，A正確；

B．半衰期非常穩(wěn)定，不受溫度，壓強，以及該物質(zhì)是單質(zhì)還是化合物的影響，B錯誤；

C．與和電子X的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損，C錯誤；

D．方程中的X來自于內(nèi)中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化，D錯誤。

故選A。

10．AD

【詳解】C．令理想氣體的初始狀態(tài)的壓強，體積和溫度分別為

等容過程為狀態(tài)二

等壓過程為狀態(tài)三

由理想氣體狀態(tài)方程可得

解得

體積增加了原來的，C錯誤；

D．等容過程中氣體做功為零，由熱力學第一定律

兩個過程的初末溫度相同即內(nèi)能變化相同，因此內(nèi)能增加都為，D正確；

AB．等壓過程內(nèi)能增加了，吸收熱量為，由熱力學第一定律可知氣體對外做功為，即做功的大小為

解得

A正確B錯誤；

故選AD。

11．ACD

【詳解】A．由圖可知，圖乙中間部分等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，同時也發(fā)生衍射，故A正確；

B．狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現(xiàn)象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；

C．根據(jù)條紋間距公式可知照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；

D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數(shù)倍，P點處一定是暗條紋，故D正確。

故選ACD。

12．（1）；（2）

【詳解】（1）由題意可知當光在兩側(cè)剛好發(fā)生全反射時從M下端面出射的光與豎直方向夾角最大，設光在M下端與豎直方向的偏角為α，此時

可得

又因為

所以

（2）根據(jù)題意要使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路圖如圖所示

則玻璃絲下端面到被測物體距離b的相應范圍應該為

當距離最近時有

當距離最遠時有

根據(jù)（1）可知

聯(lián)立可得

所以滿足條件的范圍為

13．（1）；（2）

【詳解】（1）由題知開始時魚靜止在H處，設此時魚的體積為，有

且此時B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，則

魚通過增加B室體積獲得大小為a的加速度，則有

聯(lián)立解得需從A室充入B室的氣體質(zhì)量

（2）B室內(nèi)氣體壓強與魚體外壓強相等，則魚靜止在H處和水面下H1處時，B室內(nèi)的壓強分別為

，

由于魚靜止時，浮力等于重力，則魚的體積不變，由于題可知，魚體積的變化與B室氣體體積的變化相等，則魚在水下靜止時，B室內(nèi)氣體體積不變，由題知開始時魚靜止在H處時，B室內(nèi)氣體體積為V，質(zhì)量為m，由于魚鰾內(nèi)氣體溫度不變，若，則在H處時，B室內(nèi)氣體需要增加，設吸入的氣體體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律有

則此時B室內(nèi)氣體質(zhì)量

若，則在H處時，B室內(nèi)氣體需要減少，設釋放的氣體體積為ΔV，根據(jù)玻意耳定律有

則此時B室內(nèi)氣體質(zhì)量

14．（1）（或）；（2）