精品解析：北京市清华大学附属中学朝阳学校望京学校2023-2024学年高二下学期6月期末模拟检测物理试题

2023－2024学年第二学期期末检测模拟试卷 高二物理 一、单选题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列说法正确的是（ ） A. 液体分子的无规则热运动称为布朗运动 B. 物体对外界做功，其内能一定减少 C. 物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 D. 在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果 2. 如图所示，是四个光学实验现象，下列叙述错误的是（　　） A. 甲图光导纤维内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B. 乙图研究光的干涉现象时，减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 C. 丙图一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为a、b两种单色光，a光的光子能量小于b光的光子能量 D. 丁图光电效应实验中，使验电器指针发生偏转的是正电荷 3. 如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是（ ） A. 水对a光的折射率较小 B. 两束光在水中的传播速度相同 C. 两束光空气中频率相同 D. 从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角 4. 2022年11月21日第二十二届世界杯足球赛在卡塔尔举行。如图所示，阿根廷球员梅西正在练习用头颠球。假设足球从静止开始下落45cm，被头竖直顶起，离开头部后足球上升的最大高度仍为45cm，足球与头部的接触时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 头向上顶球的过程中，足球的动量变化量大小为1.2kg·m/s B. 头向上顶球的过程中，头对足球的冲量等于足球动量的变化量 C. 头向上顶球的过程中，头部对足球的平均作用力大小为28N D. 从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的冲量为零 5. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为0.5m/s，周期为4s。时波形如图甲所示，a、b、c、d是波上的四个质点。如图乙所示是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 这列波的波长为4m B. 时质点b、d的速度大小相等 C. 如图乙表示的是质点b的振动图像 D. 时质点a、b的加速度方向相反 6. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（　　） A. 此交流发电机产生感应电动势的最大值为 B. 感应电流随时间变化的函数表达式为 C. 1min内电阻R上产生的焦耳热为 D. 线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为 7. 1892年狄塞尔为描述内燃机热力学过程建立了定压加热循环（狄塞尔循环），如图为描述狄塞尔循环的p—V图像，A→B和C→D为绝热过程，若一定质量的某种理想气体经历了A→B→C→D→A循环过程，下列说法正确的是（ ） A. A→B气体的内能不变 B. B→C气体向外界放热 C. C→D气体的内能增加 D. 一个循环过程，气体从外界吸收热量 8. 如图所示，质量为m的半圆形光滑凹槽静止放在光滑的水平面上，圆槽半径为R，一个质量为小球静止在凹槽的左端最高点A处。现将小球释放，在小球第一次从A开始经最低点B运动到右侧最高点C的过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 在整个过程中，小球和凹槽组成的系统动量守恒 B. 小球在从A到B的运动过程中一直处于失重状态 C. 小球从A到C的过程中，凹槽先向左运动，后向右运动 D. 当小球运动到C点时，凹槽相对地面走过的路程为 9. 某位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球，力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，下列判断正确的是（ ） A. 小车在0—t1时间内小车的加速度变大 B. 小车在t1—t2时间内做匀减速直线运动 C. 小车在t1—t2时间内做加速度减小的加速运动 D. 小车在t2—t3时间内一定做匀速直线运动 10. 激光冷却是一种高新技术，利用该技术可以达到微开量级的低温，激光冷却目前已经在多个领域获得广泛应用。激光冷却的原理是，利用光子和原子的相互作用使原子运动减速，以获得超低温。如图所示，a、b为两个相同的原子，运动方向相反。用一束激光L照射原子，由于多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光子的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。原子吸收光子后由基态跃迁到激发态，随后原子又会自发跃迁回到基态，释放出频率等于其固有频率的光子。原子由激发态跃迁回基态的过程向各个方向释放光子的机会是均等的。结合所学知识，在激光冷却的过程中，判断下列说法正确的是（　　） A. 若原子a吸收了激光束L中的光子，其速度将减小 B. 应使用频率比原子固有频率稍低的激光 C. 原子a和原子b吸收光子的概率是相同的 D. 原子a吸收光子概率更高 二、多选题（本题共3小题，每小题4分，共12分） 11. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别是m1和m2的两物块相连，它们静止在光滑水平地面上。使物块m1瞬间获得水平向右的速度v0，从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. m1小于m2 B. t1与t3两时刻，弹簧的长度一样 C. 在t1~ t3时间内，两条图线之间围成的面积表示弹簧的最大形变量的2倍 D. 在t2与t4两时刻，弹簧的弹性势能一定相等 12. 在光电效应实验中，某同学某次按如图方式连接电路，用同一种材料（锌板）在不同实验条件下得到了如图所示的三条光电流与电压之间的关系曲线．下列说法正确的是（ ） A. 甲光频率等于乙光频率，且甲光的光强大于乙光的光强 B. 甲光对应的光电子的初动能一定小于丙光对应的光电子的初动能 C. 若将丙光换成甲光来照射锌板，其逸出功将减小 D. 若通过同一装置发生单缝衍射，乙光中央亮条纹的宽度大于丙光中央亮条纹的宽度 13. 分析推理、类比归纳是重要的科学研究方法。如图甲所示，矩形线圈abcd绕轴匀速转动产生的交流电i-t图像如图乙所示，电流最大值为，周期为T。如图丙所示，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与小球相连，静置于光滑水平面上，现将小球向右缓慢移动一段距离A（不超过弹簧的弹性限度），小球被无初速释放后，其运动的v-t 图像如图丁所示，速度最大值为，周期为T。已知图乙和图丁分别为余弦和正弦函数图线，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，通过线圈横截面积的电量 B. 时间内，通过线圈横截面积的电量 C. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 D. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 三、实验题（共两小题，共18分） 14. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。此玻璃砖的折射率为n＝________（用图中的、表示）； （2）某同学对如图所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以________（选填选项前的字母）。 A. 将单缝向双缝靠近 B. 将红色滤光片换成绿色滤光片 C. 使用间距更小的双缝 （3）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，已知配制的油酸酒精溶液的浓度为C。通过正确的实验操作测得1滴油酸酒精溶液的体积为，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。已知图中小方格的边长为，则油酸分子直径大小的表达式为________。 （4）用图甲所示装置探究气体的等温变化规律。某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示，该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验猜想是否合理，应当实验数据做出________图像。 15. 用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的两个小球半径相等。 （1）本实验必须满足的条件是__________（选填选项前的字母）。 A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平 （2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有__________（选填选项前的字母）。 A.入射小球和被碰小球的质量、 B.入射小球开始的释放高度h C.小球抛出点距地面的高度H D.两球相碰后的平抛射程OM、ON （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：__________[用（2）中测量的量表示]。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，其依据是：________________________________________。 （4）物理学定义碰撞的恢复系数为，其中A球的碰前碰后速度分别为、，B球的碰前碰后速度分别为、。请推导此碰撞中恢复系数的表达式__________。[用（2）中测量的量表示] 四、解答题（共4小题，共40分） 16. 氢原子的能级图如图所示。根据玻尔理论，当氢原子的电子从能量较高的定态轨道（其能量记为）跃迁到能量较低的定态轨道（其能量记为，）时，会放出能量为的光子且有，其中为光子的频率。现让一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态（能级数）的氢原子上。已知普朗克常量，光速，。关于被照射的氢原子发出的光，求： （1）最多能发出几种频率的光； （2）频率最大光子的能量； （3）波长最长光子的波长数量级。 17. 重锤打桩机打桩过程可简化为如图所示模型：用动力装置将质量为的重锤提升到高处自由释放，重锤下落后与质量为的桩发生碰撞，碰撞时间极短，碰后二者一起运动。设桩受到泥土的阻力恒为，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）m与M碰撞前瞬时速度的大小； （2）m与M碰撞后速度大小v； （3）本次打桩后，桩下降的距离d。 18. 如图甲所示，O点为某一单摆固定悬点，将力传感器接在摆球（可视为质点）与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中为摆球从A点开始运动的时刻。当地重力加速度为g。 （1）上述摆球的运动并非一定为简谐运动，单摆当且仅当摆角θ很小时才是简谐运动（提示：弧度制下，当θ很小时，有）。 a．请证明当摆角θ很小时，摆球的运动为简谐运动； b．若图乙中的，则该单摆的周期T为多少？并估算该单摆的摆长（可认为）； c．若摆球以摆角从A点由静止下落，当摆球运动到B点时，摆绳恰被一图钉挡住（如图丙），之后摆球继续向左运动，达到的最大摆角为，摆球被图钉挡住前后速度不变，请通过列式分析说明。 （2）如果将摆绳的悬点O固定在一如图丁所示木块的轻杆上，木块的质量为M，放在光滑水平面上。小球质量为m，摆长为L，用手固定木块的同时将小球拉到与O点水平，然后放手并同时由静止释放小球，求小球到达最低点时的速度v。 19. 光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”。 光压的产生机理如同气体压强：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0. 已知光速为c，则光子的动量为 （1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？ （2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压是多少？ （3）有科学家建议利用光压对太阳帆的作用来作为未来星际旅行的动力来源。一般情况下，太阳光照射到物体表面时，一部分会被反射，还有一部分被吸收。若物体表面的反射系数为ρ，则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的倍，设太阳帆的反射系数ρ=0.8，太阳帆为圆盘形，其半径r=15m，飞船的总质量m=100kg，太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P0=1.4kW，已知光速c=3. 0×108 m/s。利用上述数据并结合第（2）问中的结论，求太阳帆飞船仅在上述光压的作用下，能产生的加速度大小是多少？（不考虑光子被反射前后的能量变化，计算结果保留两位有效数字） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023－2024学年第二学期期末检测模拟试卷 高二物理 一、单选题（本题共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列说法正确的是（ ） A. 液体分子的无规则热运动称为布朗运动 B. 物体对外界做功，其内能一定减少 C. 物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大 D. 在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有扩张趋势而引起的结果 【答案】C 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，间接反映液体分子的无规则运动，故A错误； B．物体对外界做功，如果同时从外界吸收热量，其内能不一定减少，故B错误； C．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大，故C正确； D．在太空实验室里，水滴的形状是一个完美的球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，是四个光学实验现象，下列叙述错误的是（　　） A. 甲图光导纤维内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射 B. 乙图研究光的干涉现象时，减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 C. 丙图一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为a、b两种单色光，a光的光子能量小于b光的光子能量 D. 丁图光电效应实验中，使验电器指针发生偏转的是正电荷 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．甲图光导纤维内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射，选项A正确，不符合题意； B．乙图研究光的干涉现象时，根据 减小双缝间的距离d，干涉条纹间的距离变大，选项B错误，符合题意； C．丙图一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为a、b两种单色光，因a光的偏折程度较小，则a光折射率较小，频率较小，则a光的光子能量小于b光的光子能量，选项C正确，不符合题意； D．丁图光电效应实验中，从锌板中打出光电子，则锌板带正电，则使验电器指针发生偏转的是正电荷，选项D正确，不符合题意。 故选B。 3. 如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是（ ） A. 水对a光的折射率较小 B. 两束光在水中的传播速度相同 C. 两束光在空气中频率相同 D. 从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，a光的偏折程度较小，则水对a光的折射率较小，选项A正确； B．根据 可知，a光在水中的传播速度较大，选项B错误； C．两束光的折射率不同，则在空气中频率不相同，选项C错误； D．根据 a光的折射率较小，从水射向空气时a光全反射的临界角大于b光的临界角，选项D错误。 故选A。 4. 2022年11月21日第二十二届世界杯足球赛在卡塔尔举行。如图所示，阿根廷球员梅西正在练习用头颠球。假设足球从静止开始下落45cm，被头竖直顶起，离开头部后足球上升的最大高度仍为45cm，足球与头部的接触时间为0.1s，足球的质量为0.4kg，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 头向上顶球的过程中，足球的动量变化量大小为1.2kg·m/s B. 头向上顶球的过程中，头对足球的冲量等于足球动量的变化量 C. 头向上顶球的过程中，头部对足球的平均作用力大小为28N D. 从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的冲量为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．取向下为正分向，由题知，下落、上升的高度都为h=45cm=0.45m，则下落到与头部刚接触时有 解得 与头部碰撞后，速度反向，大小不变，即为，则动量变化量为 即动量的大小为，故A错误； B．设头对足球的冲量为，根据动量定理可得 故B错误； C．根据动量定理可得 即 代入数据解得 故C正确； D．从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的作用时间不为零，冲量不为零，故D错误。 故选C。 5. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为0.5m/s，周期为4s。时波形如图甲所示，a、b、c、d是波上的四个质点。如图乙所示是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（　　） A. 这列波的波长为4m B. 时质点b、d的速度大小相等 C. 如图乙表示的是质点b的振动图像 D. 时质点a、b的加速度方向相反 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图乙可知 则波长为 故A错误； B．时质点b、d均处于平衡位置，针对图甲，根据同侧法可知，时质点b、d的速度大小相等，方向相反，故B正确； C．图甲中根据同侧法可知，b质点沿y轴正方向运动，图乙中，0时刻质点y轴负方向运动，可知如图乙表示的不是质点b的振动图像，故C错误； D．时质点b处于平衡位置且沿y轴正方向振动，a点位于波峰，由于 可知时质点a、b的位移都为正，则此时两点的加速度方向都为负，故D错误。 故选B。 6. 如图甲所示为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与的电阻连接，电流表和电压表均为理想电表，若在时刻，线圈平面与磁场方向垂直，穿过每匝线圈的磁通量随时间按如图乙所示的余弦规律变化，则下列说法正确的是（　　） A. 此交流发电机产生感应电动势的最大值为 B. 感应电流随时间变化的函数表达式为 C. 1min内电阻R上产生的焦耳热为 D. 线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为 【答案】B 【解析】 分析】 【详解】A．因为 此交流发电机产生感应电动势的最大值为 选项A错误； B．电流最大值为 则感应电流随时间变化的函数表达式为 选项B正确； C．1min内电阻R上产生的焦耳热为 选项C错误； D．线圈从图甲所示的位置转过的过程中通过电阻R的电荷量为 选项D错误。 故选B。 7. 1892年狄塞尔为描述内燃机热力学过程建立了定压加热循环（狄塞尔循环），如图为描述狄塞尔循环的p—V图像，A→B和C→D为绝热过程，若一定质量的某种理想气体经历了A→B→C→D→A循环过程，下列说法正确的是（ ） A. A→B气体的内能不变 B. B→C气体向外界放热 C. C→D气体的内能增加 D. 一个循环过程，气体从外界吸收热量 【答案】D 【解析】 【详解】A．A→B过程绝热，所以Q不变，气体体积减小，外界对气体做正功，即 W > 0 由热力学第一定律 U = Q＋W 可知，气体内能增大，A错误； B．B→C过程，气体温度升高，即 U > 0 气体体积增大，气体对外界做正功，即 W < 0 由热力学第一定律 U = Q＋W 可知气体需要从外界吸收热量，B错误； C．C→D过程绝热，Q不变，气体体积增大，即 W < 0 由热力学第一定律 U = Q＋W 可知气体内能减小，C错误； D．一个循环过程，温度不变，即 U = 0 由图像可知，气体对外界做正功为图形面积，即 W < 0 所以气体会从外界吸热，D正确。 故选D。 8. 如图所示，质量为m的半圆形光滑凹槽静止放在光滑的水平面上，圆槽半径为R，一个质量为小球静止在凹槽的左端最高点A处。现将小球释放，在小球第一次从A开始经最低点B运动到右侧最高点C的过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 在整个过程中，小球和凹槽组成的系统动量守恒 B. 小球在从A到B的运动过程中一直处于失重状态 C. 小球从A到C的过程中，凹槽先向左运动，后向右运动 D. 当小球运动到C点时，凹槽相对地面走过的路程为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球和凹槽所组成的系统在水平方向上合外力为0，水平方向动量守恒。竖直方向合外力不为0，竖直方向动量不守恒。故A错误； B．小球从A到B的运动过程中做圆周运动，有向心加速度，距离B点越近，竖直向上的分加速度越大。因此刚开始运动时处于失重状态，后处于超重状态。故B错误； C．小球从A到C的过程中，由于水平方向动量守恒，凹槽一直向左运动，在C处运动到最左端。故C错误； D．运动过程中假设小球相对地面走过的距离为，凹槽走过距离为，根据水平方向动量守恒，可得 由于凹槽半径为2R，则有 联立可得 故D正确。 故选D。 9. 某位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球，力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，下列判断正确的是（ ） A. 小车在0—t1时间内小车的加速度变大 B. 小车在t1—t2时间内做匀减速直线运动 C. 小车在t1—t2时间内做加速度减小的加速运动 D. 小车在t2—t3时间内一定做匀速直线运动 【答案】C 【解析】 【详解】A．在0—t1时间内电流不变，则压敏电阻阻值不变，所受的压力不变，加速度不变，故A错误； BC．在t1—t2时间内，电流减小，则压敏电阻的电阻变大，所受的压力减小，则加速度减小，即小车做加速度减小的加速运动，选项故B错误、故C正确； D．在t2—t3时间内电流不变，与0—t1时间内比较电流变小了，则压敏电阻的阻值变大，所受的压力减小，加速度减小了，但是加速度仍不变，则小车不一定做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 10. 激光冷却是一种高新技术，利用该技术可以达到微开量级的低温，激光冷却目前已经在多个领域获得广泛应用。激光冷却的原理是，利用光子和原子的相互作用使原子运动减速，以获得超低温。如图所示，a、b为两个相同的原子，运动方向相反。用一束激光L照射原子，由于多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光子的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。原子吸收光子后由基态跃迁到激发态，随后原子又会自发跃迁回到基态，释放出频率等于其固有频率的光子。原子由激发态跃迁回基态的过程向各个方向释放光子的机会是均等的。结合所学知识，在激光冷却的过程中，判断下列说法正确的是（　　） A. 若原子a吸收了激光束L中的光子，其速度将减小 B. 应使用频率比原子固有频率稍低的激光 C. 原子a和原子b吸收光子的概率是相同的 D. 原子a吸收光子的概率更高 【答案】B 【解析】 【详解】A．原子a的速度方向与激光束L中的光子方向相同，则若原子a吸收了激光束L中的光子，其速度将增加，选项A错误； BD．因当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光子的频率会升高，而当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大，可知应使用频率比原子固有频率稍低的激光；而由题目的条件不能判断哪个原子吸收光子的概率更大，选项B正确，D错误； C．原子b和原子a分别迎着光束的方向和背离光束的方向运动，根据多普勒效应，原子b接收到的光子的频率会升高，而原子a接收到的光子的频率会降低，两个原子的频率偏离固有频率的值不一定相同，则两个原子吸收光子的概率是不一定相同的，选项C错误； 故选B。 二、多选题（本题共3小题，每小题4分，共12分） 11. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别是m1和m2的两物块相连，它们静止在光滑水平地面上。使物块m1瞬间获得水平向右的速度v0，从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. m1小于m2 B. t1与t3两时刻，弹簧的长度一样 C. 在t1~ t3时间内，两条图线之间围成的面积表示弹簧的最大形变量的2倍 D. 在t2与t4两时刻，弹簧的弹性势能一定相等 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．两物块与弹簧组成的系统动量守恒，根据图乙可知，时间内的速度始终大于的速度，则可知此过程中弹簧被压缩，而时刻弹簧被压缩至最短，此时两物块拥有共同速度，之后继续加速，继续减速，某时刻速度减为零后反向加速，直至时刻两者速度均达到最大值，此时弹簧恢复原长，根据动量守恒定律有 整理可得 而根据图像可知 由此可得 故A正确； B．根据以上分析，时刻两者速度均达到最大值，但此时两者速度相反，此后与均做减速运动，某时刻的速度减为零后反向加速，直至时刻，两者达到共速，此时弹簧被拉升至最长，则可知t1与t3两时刻，弹簧的长度不一样，故B错误； C．根据以上分析可知，时刻弹簧压缩至最短，而时刻弹簧拉伸至最长，且时间内，两条图线围成的面积表示弹簧的最大形变量，另时间内，弹簧由拉伸至最长恢复到原长，根据图像的对称性可知，在t1~ t3时间内，两条图线之间围成的面积表示弹簧的最大形变量的2倍，故C正确； D．根据以上分析，时刻弹簧被拉升至最长，此后继续做加速运动，继续做减速运动，直至时刻，速度达到最大值，速度减小为最小值，此时弹簧恢复原长，因此可知，在t2与t4两时刻，弹簧均处于原长，其所具有的弹性势能相同，故D正确。 故选ACD。 12. 在光电效应实验中，某同学某次按如图方式连接电路，用同一种材料（锌板）在不同实验条件下得到了如图所示的三条光电流与电压之间的关系曲线．下列说法正确的是（ ） A. 甲光频率等于乙光频率，且甲光的光强大于乙光的光强 B. 甲光对应的光电子的初动能一定小于丙光对应的光电子的初动能 C. 若将丙光换成甲光来照射锌板，其逸出功将减小 D. 若通过同一装置发生单缝衍射，乙光中央亮条纹的宽度大于丙光中央亮条纹的宽度 【答案】ABD 【解析】 详解】A. 根据 eUc=Ek=hv-W0 入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大．甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，由于甲光对应的饱和光电流大于乙光对应的饱和光电流，则甲光的光强大于乙光光强，故A正确； B. 甲光的遏止电压小于丙光的遏止电压，所以甲光的频率小于丙光的频率，根据光电效应方程式可知，甲光对应的光电子的初动能一定小于丙光对应的光电子的初动能，故B正确； C. 同一金属，逸出功是相等的，与入射光无关，故C错误； D. 丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长；若通过同一装置发生单缝衍射，乙光中央亮条纹的宽度大于丙光中央亮条纹的宽度，故D正确； 13. 分析推理、类比归纳是重要的科学研究方法。如图甲所示，矩形线圈abcd绕轴匀速转动产生的交流电i-t图像如图乙所示，电流最大值为，周期为T。如图丙所示，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与小球相连，静置于光滑水平面上，现将小球向右缓慢移动一段距离A（不超过弹簧的弹性限度），小球被无初速释放后，其运动的v-t 图像如图丁所示，速度最大值为，周期为T。已知图乙和图丁分别为余弦和正弦函数图线，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，通过线圈横截面积的电量 B. 时间内，通过线圈横截面积的电量 C. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 D. 类比图乙和图丁，小球运动过程中的速度最大值 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．时间内，通过线圈横截面积的电量为 而最大电流为 联立可得 故A正确，B错误； CD．类比图乙和图丁，图像的面积为电量，而图像的面积为位移，在时间内的位移为振幅，有 可得小球运动过程中的速度最大值为 故C错误，D正确。 故选AD。 三、实验题（共两小题，共18分） 14. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验器材、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。此玻璃砖的折射率为n＝________（用图中的、表示）； （2）某同学对如图所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以________（选填选项前的字母）。 A. 将单缝向双缝靠近 B. 将红色滤光片换成绿色滤光片 C. 使用间距更小的双缝 （3）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，已知配制的油酸酒精溶液的浓度为C。通过正确的实验操作测得1滴油酸酒精溶液的体积为，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。已知图中小方格的边长为，则油酸分子直径大小的表达式为________。 （4）用图甲所示装置探究气体的等温变化规律。某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示，该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验猜想是否合理，应当实验数据做出________图像。 【答案】（1） （2）B （3）######## （4） 【解析】 【小问1详解】 玻璃砖的折射率为 【小问2详解】 A．将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，故A错误； B．由双缝干涉条纹间距公式可知，将红色滤光片换成绿色滤光片，光的频率变大，波长变小，干涉条纹间距变小，则从目镜中观察到的条纹个数增多，故B正确； C．使用间距d更小的双缝，由干涉条纹间距公式可知，干涉条纹间距变大，观察到的条纹个数减少，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积是 一个小方格的面积为 超过半格的算一个，不足半格的舍去，约有55个小格，则面积 则油酸分子直径大小的表达式为 【小问4详解】 该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理，应当利用实验数据做出图像，若该图像是一条过原点的直线，则结论成立。 15. 用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的两个小球半径相等。 （1）本实验必须满足的条件是__________（选填选项前的字母）。 A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平 （2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有__________（选填选项前的字母）。 A.入射小球和被碰小球的质量、 B.入射小球开始的释放高度h C.小球抛出点距地面的高度H D.两球相碰后的平抛射程OM、ON （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：__________[用（2）中测量的量表示]。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，其依据是：________________________________________。 （4）物理学定义碰撞的恢复系数为，其中A球的碰前碰后速度分别为、，B球的碰前碰后速度分别为、。请推导此碰撞中恢复系数的表达式__________。[用（2）中测量的量表示] 【答案】 ①. ABD ②. AD##DA ③. ④. 见解析 ⑤. 【解析】 【详解】（1）[1]A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证碰前的速度相同，故A正确； B．为防止入射球碰后反弹，则入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故B正确； C．轨道倾斜部分不一定必须光滑，只要小球到达底端时速度相同即可，故C错误； D．轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，故D正确； 故选ABD。 （2）[2]碰后小球和碰前小球均做平抛运动，则高度相同，运动时间相同，均为 P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球的位置，N为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度 碰撞后入射小球的速度 碰撞后被碰小球的速度 若 则 表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，故还需要测量物理量是：入射小球和被碰小球的质量m1、m2以及两球相碰后的平抛射程OM、ON。 故选AD。 （3）[3][4]在实验误差允许范围内，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后在OP方向上的总动量守恒。由上分析知通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，其依据是小球做平抛运动的高度相同，运动时间相同。 （4）[5]由题意有此碰撞中恢复系数的表达式 四、解答题（共4小题，共40分） 16. 氢原子的能级图如图所示。根据玻尔理论，当氢原子的电子从能量较高的定态轨道（其能量记为）跃迁到能量较低的定态轨道（其能量记为，）时，会放出能量为的光子且有，其中为光子的频率。现让一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态（能级数）的氢原子上。已知普朗克常量，光速，。关于被照射的氢原子发出的光，求： （1）最多能发出几种频率的光； （2）频率最大光子的能量； （3）波长最长光子的波长数量级。 【答案】（1）3；（2）12.09eV；（3）10-7m 【解析】 【详解】（1）让一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态（能级数）的氢原子上，则可跃迁到n=3的能级，然后向低能能级跃迁最多能发出不同光的数量种； （2）频率最大光子对应于从n=3到n=1的跃迁，光子能量 （3）波长最长光子对应于从n=3到n=2的跃迁，根据 即波长数量级10-7m。 17. 重锤打桩机打桩过程可简化为如图所示的模型：用动力装置将质量为的重锤提升到高处自由释放，重锤下落后与质量为的桩发生碰撞，碰撞时间极短，碰后二者一起运动。设桩受到泥土的阻力恒为，重力加速度取，不计空气阻力。求： （1）m与M碰撞前瞬时速度的大小； （2）m与M碰撞后速度的大小v； （3）本次打桩后，桩下降的距离d。 【答案】（1）4m/s；（2）2m/s；（3）0.4m 【解析】 【详解】（1）根据 m与M碰撞前瞬时速度的大小 （2）由动量守恒定律有 得 （3）由动能定理有 (M+m)gd−fd=0−(M+m)v2 得 d=0.4m 18. 如图甲所示，O点为某一单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球（可视为质点）与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中为摆球从A点开始运动的时刻。当地重力加速度为g。 （1）上述摆球的运动并非一定为简谐运动，单摆当且仅当摆角θ很小时才是简谐运动（提示：弧度制下，当θ很小时，有）。 a．请证明当摆角θ很小时，摆球的运动为简谐运动； b．若图乙中的，则该单摆的周期T为多少？并估算该单摆的摆长（可认为）； c．若摆球以摆角从A点由静止下落，当摆球运动到B点时，摆绳恰被一图钉挡住（如图丙），之后摆球继续向左运动，达到的最大摆角为，摆球被图钉挡住前后速度不变，请通过列式分析说明。 （2）如果将摆绳的悬点O固定在一如图丁所示木块的轻杆上，木块的质量为M，放在光滑水平面上。小球质量为m，摆长为L，用手固定木块的同时将小球拉到与O点水平，然后放手并同时由静止释放小球，求小球到达最低点时的速度v。 【答案】（1）a．见解析；b．2s，1m；c．见解析；（2） 【解析】 【详解】（1）a．证明 θ足够小时，有 所以有 又因为方向与x的方向相反，所以满足 所以在θ足够小时，单摆的摆动可看作是简谐运动。 b．由图可知周期为 根据周期公式 可得 L=1m c．设摆球在最低点B速度大小为v，摆球质量为m，摆场分别为和，根据功能关系得 得 因为，得 所以 （2）小球与木块组成的系统水平方向动量守恒 系统机械能守恒 两式联立可得 19. 光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”。 光压的产生机理如同气体压强：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光每个光子的平均能量为E，太阳光垂直照射地球表面时，在单位面积上的辐射功率为P0. 已知光速为c，则光子的动量为 （1）若太阳光垂直照射在地球表面，则时间t内照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少？ （2）若太阳光垂直照射到地球表面，在半径为r的某圆形区域内被完全反射（即所有光子均被反射，且被反射前后的能量变化可忽略不计），则太阳光在该区域表面产生的光压是多少？ （3）有科学家建议利用光压对太阳帆的作用来作为未来星际旅行的动力来源。一般情况下，太阳光照射到物体表面时，一部分会被反射，还有一部分被吸收。若物体表面的反射系数为ρ，则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的倍，设太阳帆的反射系数ρ=0.8，太阳帆为圆盘形，其半径r=15m，飞船的总质量m=100kg，太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P0=1.4kW，已知光速c=3. 0×108 m/s。利用上述数据并结合第（2）问中的结论，求太阳帆飞船仅在上述光压的作用下，能产生的加速度大小是多少？（不考虑光子被反射前后的能量变化，计算结果保留两位有效数字） 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）时间t内太阳光照射到面积为S的圆形区域上的总能量为 照射到此圆形区域的光子数为 （2）照射到地球表面上半径为r的圆形区域内太阳光的总动量为 太阳光被完全反射，t内光子总动量的改变量为 设太阳光对此表面的压力为F，由动量定理可得 太阳光在圆形区域表面产生的光压为 联立解得 （3）在太阳帆表面产生的光压为 对太阳帆产生的压力为 设飞船的加速度为a，根据牛顿第二定律有 代入数据联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$