機械振動與機械波、光學、熱學、近代物理模塊綜合集訓1．(2025·廣東省高三上第二次調(diào)研)(多選)夏天人們常在家中開電風扇來緩解炎熱感，下列相關(guān)說法正確的是()A．風扇提升空氣流經(jīng)人體表面的速度，幫助人體降溫B．在密閉的房間內(nèi)開電風扇，室內(nèi)空氣的溫度會升高C．風扇提升空氣流動的速度，使得室內(nèi)空氣的溫度降低D．風扇提升空氣流動的速度，使得室內(nèi)空氣分子熱運動的平均動能降低答案：AB解析：電風扇能加快空氣流動的速度，加快人體汗液的蒸發(fā)，蒸發(fā)吸熱，所以人感到?jīng)鏊荒芨淖兪覂?nèi)空氣的溫度，即不能使室內(nèi)空氣分子熱運動的平均動能降低，且在密閉的房間內(nèi)開電風扇，因電風扇消耗電能產(chǎn)生熱能，會使室內(nèi)空氣的溫度升高，故A、B正確，C、D錯誤。2．(2025·廣西南寧市高三上畢業(yè)班摸底測試)(多選)電子雙縫干涉實驗是世界十大經(jīng)典物理實驗之一，某實驗中學的物理興趣小組在實驗室再現(xiàn)了電子雙縫干涉實驗。實驗時使電子垂直射到雙縫上，如圖所示，M點為光屏上的一固定點，欲使OM間亮條紋數(shù)增加，可行的措施為()A．僅增大電子的動量 B．僅減小電子的動量C．僅將光屏稍靠近雙縫屏 D．僅減小雙縫之間的距離答案：AC解析：欲使OM間亮條紋數(shù)增加，應(yīng)使相鄰兩個亮條紋間距減小，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，可以減小雙縫到光屏的距離l、減小電子的物質(zhì)波波長λ，或增大雙縫之間的距離d。根據(jù)德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可得，要使電子的物質(zhì)波波長減小，可以增大電子的動量，故A正確，B錯誤；僅將光屏稍靠近雙縫屏，則l減小，故C正確；僅減小雙縫之間的距離，則d減小，故D錯誤。3．(多選)勁度系數(shù)相同的兩根彈簧分別與甲、乙兩個實心小鋼球組成彈簧振子，讓兩彈簧振子各自在水平面內(nèi)做簡諧運動，某時刻開始計時，兩者的振動圖像如圖所示。已知彈簧振子的振動周期T＝2πeq\r(\f(m,k))，其中m為振子質(zhì)量、k為彈簧勁度系數(shù)，下列說法正確的是()A．甲球質(zhì)量等于乙球質(zhì)量B．甲球的加速度始終大于乙球的加速度C．t＝0．15s時，彈簧對甲球的作用力大于彈簧對乙球的作用力D．若用兩根相同的無彈性細長繩分別系住兩個小球制成單擺，甲球做成的單擺周期大于乙球做成的單擺周期答案：AC解析：由題圖知，兩彈簧振子的周期T甲＝T乙＝0．4s，又兩彈簧勁度系數(shù)相同，由T＝2πeq\r(\f(m,k))知，兩個小球質(zhì)量相同，故A正確；由題圖可知，t＝0．1s時，與甲球相比，乙球位移較大，彈簧形變較大，彈簧彈力較大，乙球的加速度較大，B錯誤；由題圖可知，對甲球有x甲＝A甲·coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T甲)t))＝2cos(5πt)cm，對乙球有x乙＝－A乙sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T乙)t))＝－sin(5πt)cm，t＝0．15s時，x甲＝－eq\r(2)cm，x乙＝－eq\f(\r(2),2)cm，由于兩彈簧勁度系數(shù)相同，|x甲|>|x乙|，因此彈簧對甲球的作用力大于彈簧對乙球的作用力，故C正確；由A項分析可知，甲、乙兩球完全相同，則用兩根相同的無彈性細長繩分別系住兩個小球制成的單擺擺長相同，由T＝2πeq\r(\f(l,g))可知，單擺周期相同，D錯誤。4．超聲波加濕器利用水槽底部霧化器模塊將電能轉(zhuǎn)化成機械能，高頻電信號由圖甲電路產(chǎn)生，通過壓電陶瓷轉(zhuǎn)換成同頻率的高頻聲信號，發(fā)出超聲波。兩列超聲波信號疊加后，會出現(xiàn)振動加強點，圖乙為某時刻兩列超聲波在水中傳播的波形圖，M(－1．5，0)、N(0．5，0)分別為兩列波的前端，已知聲波在水中傳播的速度為1500m/s。下列說法正確的是()A．該超聲波加濕器所發(fā)出的超聲波信號頻率為1500HzB．兩列波傳播穩(wěn)定后，坐標原點O的振幅是2mmC．沿x軸上的M、N兩點間(包括M、N兩點)，振動加強點的位置有4個D．拔出圖甲線圈中的鐵芯，沿x軸上的M、N兩點間振動加強點的個數(shù)減少答案：C解析：由題圖乙可知，兩列波的波長均為λ＝1cm，由v＝λf可得，該超聲波信號頻率為f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(1500,1×10－2)Hz＝1．5×105Hz，A錯誤；由題意可知，兩列波疊加后，可以發(fā)生干涉，坐標原點O到M、N兩點的距離差Δr＝1cm＝λ，又由M、N點是兩列波的前端，且M、N兩點起振方向相反，可知原點O是振動減弱點，振幅為0，故B錯誤；M、N兩點間任意一點到兩點間的距離差是半波長的奇數(shù)倍的位置都是振動加強點，由[x－(－1．5cm)]－(0．5cm－x)＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(－1．5cm≤x≤0．5cm，n＝0，±1，±2，…)，可得x＝－1．25cm或x＝－0．75cm或x＝－0．25cm或x＝0．25cm，即在M、N兩點間(包括M、N兩點)有四個振動加強點，故C正確；拔出鐵芯后線圈的自感系數(shù)L減小，由T＝2πeq\r(LC)可知，振蕩周期T減小，由v＝eq\f(λ,T)可知，波長λ變小，結(jié)合C項分析知，沿x軸上的M、N兩點間振動加強點的個數(shù)增多，故D錯誤。5．如圖所示，正方體透明玻璃磚，從底部挖去一部分，挖去部分恰好是以底邊為直徑的半圓柱。平行單色光垂直于玻璃磚上表面射入，半圓柱面上有光線射出的部分為其表面積的eq\f(2,3)，不計光線在玻璃磚中的多次反射，則該單色光在玻璃磚中的折射率為()A．eq\f(2\r(3),3) B．eq\r(2)C．eq\r(3) D．eq\f(4\r(3),3)答案：A解析：設(shè)該單色光發(fā)生全反射時的臨界角為C，如圖所示，半圓柱面上有光線射出的部分為其表面積的eq\f(2,3)，則eq\f(2C,π)＝eq\f(2,3)，得C＝eq\f(π,3)，則該單色光在玻璃磚中的折射率為n＝eq\f(1,sinC)＝eq\f(2\r(3),3)。故選A。6．(2024·海南高考)(多選)一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，已知ab垂直于T軸，bc延長線過O點，下列說法正確的是()A．bc過程外界對氣體做功 B．ca過程氣體壓強不變C．a(chǎn)b過程氣體放出熱量 D．ca過程氣體內(nèi)能減小答案：AC解析：由題圖可知，bc過程氣體體積減小，則外界對氣體做功，故A正確；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C，可得V＝eq\f(C,p)·T，可知V-T圖像上的點與原點連線的斜率越大，則氣體壓強越小，結(jié)合題圖可知，ca過程氣體壓強減小，故B錯誤；由題圖可知，ab過程氣體溫度不變，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則氣體內(nèi)能不變，ΔU＝0，由題圖可知，ab過程氣體體積減小，則外界對氣體做功，W＞0，根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝Q＋W，可得Q＜0，即ab過程氣體放出熱量，故C正確；由題圖可知，ca過程氣體溫度升高，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則氣體內(nèi)能增大，故D錯誤。7．(2024·新課標卷)三位科學家由于在發(fā)現(xiàn)和合成量子點方面的突出貢獻，榮獲了2023年諾貝爾化學獎。不同尺寸的量子點會發(fā)出不同顏色的光。現(xiàn)有兩種量子點分別發(fā)出藍光和紅光，下列說法正確的是()A．藍光光子的能量大于紅光光子的能量B．藍光光子的動量小于紅光光子的動量C．在玻璃中傳播時，藍光的速度大于紅光的速度D．藍光在玻璃中傳播時的頻率小于它在空氣中傳播時的頻率答案：A解析：藍光的頻率大于紅光的頻率，根據(jù)ε＝hν，可知藍光光子的能量大于紅光光子的能量，故A正確；藍光的波長小于紅光的波長，根據(jù)p＝eq\f(h,λ)，可知藍光光子的動量大于紅光光子的動量，故B錯誤；由于藍光的頻率大于紅光的頻率，則玻璃對藍光的折射率大于對紅光的折射率，根據(jù)v＝eq\f(c,n)，可知在玻璃中傳播時，藍光的速度小于紅光的速度，故C錯誤；光在不同介質(zhì)中傳播時頻率不變，則藍光在玻璃中傳播時的頻率等于它在空氣中傳播時的頻率，故D錯誤。8．(2024·海南高考)利用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)，閉合單刀雙擲開關(guān)S，使開關(guān)接1，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0，此時電壓表的示數(shù)為U1，已知電子電荷量為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是()A．其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大B．改用比ν1更大頻率的光照射，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，此時電壓表示數(shù)仍為U1C．其他條件不變，使開關(guān)接2，電流表示數(shù)仍為零D．光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－eq\f(eU1,h)答案：D解析：當開關(guān)S接1時，光電管兩端接反向電壓，用頻率為ν1的光照射光電管，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0時，電壓表的示數(shù)為U1，對從光電管陰極逸出的具有最大初動能Ek且逸出時速度方向垂直于陰極極板表面的光電子，由動能定理，有－eU1＝0－Ek，設(shè)光電管陰極材料的逸出功為W0，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，有Ek＝hν1－W0，聯(lián)立解得U1＝eq\f(hν1,e)－eq\f(W0,e)，則其他條件不變，增大光強，電壓表的示數(shù)不變，故A錯誤；改用比ν1更大頻率的光照射，金屬的逸出功W0不變，調(diào)整電流表的示數(shù)為零，由U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)可知，遏止電壓U變大，即此時電壓表示數(shù)大于U1，故B錯誤；其他條件不變，使開關(guān)S接2，此時光電管兩端接正向電壓，光電子在光電管中做加速運動，則一定有光電流產(chǎn)生，電流表示數(shù)不為零，故C錯誤；陰極材料逸出功W0＝hνc，又U1＝eq\f(hν1,e)－eq\f(W0,e)，聯(lián)立解得光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－eq\f(eU1,h)，故D正確。9．(2023·全國乙卷)2022年10月，全球眾多天文設(shè)施觀測到迄今最亮伽馬射線暴，其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢獻。由觀測結(jié)果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為1048J。假設(shè)釋放的能量來自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為(光速為3×108m/s)()A．1019kg B．1024kgC．1029kg D．1034kg答案：C解析：根據(jù)物質(zhì)能量與質(zhì)量的關(guān)系，可知該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量對應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量的減少量為ΔM＝eq\f(ΔE,c2)，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量為Δm＝eq\f(ΔM,60)，由題知ΔE的量級為1048J，設(shè)ΔE＝1×1048J，代入數(shù)據(jù)解得Δm＝1．9×1029kg，量級為1029kg，故C正確。10．靜止在真空勻強電場中的某原子核發(fā)生衰變，其衰變粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經(jīng)過相等的時間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度)。原子核重力不計，則該衰變方程可能是()A．eq\o\ar(238,92)U→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\ar(234,90)Th B．eq\o\ar(226,88)Ra→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\ar(222,86)RnC．eq\o\ar(234,90)Th→eq\o\ar(0,－1)e＋eq\o\ar(234,91)Pa D．eq\o\ar(14,6)C→eq\o\ar(0,－1)e＋eq\o\ar(14,7)N答案：A解析：由軌跡彎曲方向可以看出，反沖核與衰變粒子的受力方向均與電場強度方向相同，則均帶正電，所以放出的粒子為α粒子，C、D錯誤；設(shè)兩粒子運動時間均為t，上側(cè)軌跡對應(yīng)的粒子電荷量為q1，質(zhì)量為m1，下側(cè)軌跡對應(yīng)的粒子電荷量為q2，質(zhì)量為m2，由動量守恒定律有m1v1＝m2v2，根據(jù)類平拋運動規(guī)律有v1t＝9a，eq\f(1,2)·eq\f(q1E,m1)·t2＝a，v2t＝b，eq\f(1,2)·eq\f(q2E,m2)·t2＝5b，聯(lián)立得到eq\f(q1,q2)＝eq\f(1,45)，所以只有A項中方程粒子的電荷數(shù)之比符合上述分析，A正確，B錯誤。11．(2024·浙江6月選考)玻爾氫原子電子軌道示意圖如圖所示，處于n＝3能級的原子向低能級躍遷，會產(chǎn)生三種頻率為ν31、ν32、ν21的光，下標數(shù)字表示相應(yīng)的能級。已知普朗克常量為h，光速為c。下列說法正確的是()A．頻率為ν31的光，其動量為eq\f(E3－E1,hc)B．頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置，均產(chǎn)生光電子，其最大初動能之差為hν32C．頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為eq\f(Lc,dν32)D．若原子從n＝3躍遷至n＝4能級，入射光的頻率ν34′>eq\f(E4－E3,h)答案：B解析：頻率為ν31的光的動量為p＝eq\f(h,λ31)，其中λ31＝eq\f(c,ν31)，根據(jù)輻射條件可知，hν31＝E3－E1，聯(lián)立可得p＝eq\f(E3－E1,c)，故A錯誤；頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入同一光電效應(yīng)裝置，均產(chǎn)生光電子，設(shè)光照射金屬的逸出功為W0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得，其最大初動能分別為Ekm1＝hν31－W0，Ekm2＝hν21－W0，則最大初動能之差為ΔEkm＝Ekm1－Ekm2＝hν31－h(huán)ν21＝(E3－E1)－(E2－E1)＝E3－E2＝hν32，故B正確；雙縫干涉條紋間距為Δx＝eq\f(l,d)λ＝eq\f(lc,dν)，因此，頻率為ν31和ν21的兩種光分別射入雙縫間距為d、雙縫到屏的距離為L的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距分別為Δx31＝eq\f(Lc,dν31)，Δx21＝eq\f(L