精品解析：北京市北京交通大学附属中学2024-2025学年高三下学期开学考试物理试题

北京交通大学附属中学2025届高三年级下学期开学测物理试题 满分：100分时长：90分钟 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。把你认为正确答案的代表字母填写在答题卡上相应位置。 1. 自然界中物体的运动是多种多样的。关于运动与力的关系，下列说法正确的是（　　） A. 运动的物体，一定受到力的作用 B. 做曲线运动的物体，一定受到力的作用 C. 物体受到的力越大，它的速度就越大 D. 物体在恒力作用下，不可能做曲线运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动状态的原因，故A错误； B．做曲线运动的物体，其速度一定改变，则其一定有加速度，因此一定受到力的作用，故B正确； C．根据牛顿第二定律，物体受到的力越大，加速度越大，速度变化越快，但速度不一定越大，故C错误； D．当物体所受合力的方向与初速度的方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，与合力是否恒定无关，如平抛运动，故D错误； 故选B。 2. 随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（　　） A. 光子能量更大 B. 衍射更明显 C. 传播速度更大 D. 波长更长 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为5G使用的电磁波频率比4G高，根据可知5G使用的电磁波比4G光子能量更大，故A正确； B．发生明显衍射条件是障碍物（或孔）的尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还小；因5G使用的电磁波频率更高，即波长更短，故5G越不容易发生明显衍射，故B错误； C．光在真空中的传播速度都是相同的；光在介质中的传播速度为 5G的频率比4G高，而频率越大折射率越大，光在介质中的传播速度越小，故C错误； D．因5G使用的电磁波频率更高，根据 可知波长更短，故D错误。 故选A。 3. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出3种频率的光子 B. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低 C. 从能级跃迁到能级需吸收的能量 D. 能级的氢原子电离至少需要吸收的能量 【答案】C 【解析】 【详解】A．大量氢原子处于能级跃迁到最多可辐射出种不同频率的光子，故A错误； B．根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为 根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为 比较可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率高，故B错误； C．根据能级图可知从能级跃迁到能级需吸收能量为 故C正确； D．根据能级图可知氢原子处于能级的能量为-0.85eV，故要使其电离至少需要吸收0.85eV的能量，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度，光滑斜面固定在水平地面上。将a和b由静止释放，同时将c沿水平方向抛出。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 三个物块同时落地 B. 三个物块动能的变化量相同 C. 三个物块落地前瞬间的动能相同 D. 重力对三个物块的冲量相同 【答案】B 【解析】 【详解】AD．由于平抛运动的竖直分运动为自由落体，由，得 故b、c下落时间相同，根据 可知，重力对b、c两物体的冲量相同；但根据牛顿第二定律以及运动学公式可知 可得a的下落时间 与b、c的下落时间不同，故三个物体受重力的冲量不同，故AD错误； BC．由题意可知，三个物体下落的过程只有重力做功，重力对三个物体做功相同，根据动能定理可知 三个物块动能的变化量相同，c的初动能不为零，故落地瞬间c的动能较大，a、b的动能相同，故B正确，C错误。 故选B。 5. 如图所示，匀强磁场中有两个材料相同、横截面积相同的导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是（　　） A. ，感应电流均沿逆时针方向 B. ，感应电流均沿顺时针方向 C. ，感应电流均沿逆时针方向 D. ，感应电流均沿顺时针方向 【答案】D 【解析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律 因两圆环半径之比为，磁感应强度均匀增大，则 根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向；根据闭合电路欧姆定律可知 则 故选D。 6. 位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t = T时的波形图为（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由于t = 0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，则t = T时波向前传播一个波长，则波的图像为选项D图。 故选D。 7. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体温度保持不变 B. 从a到b，气体对外界做功 C. 从b到c，气体内能减小 D. 从b到c，气体从外界吸热 【答案】D 【解析】 【详解】AB．一定质量的理想气体从状态a开始，沿题图路径到达状态b过程中气体发生等容变化，压强减小，根据查理定律，可知气体温度降低，再根据热力学第一定律U = Q＋W，由于气体不做功，内能减小，则气体放热，AB错误； CD．一定质量的理想气体从状态b沿题图路径到达状态c过程中气体发生等压变化，体积增大，根据，可知气体温度升高，内能增大，再根据热力学第一定律U = Q＋W，可知b到c过程吸热，且吸收的热量大于功值，C错误、D正确。 故选D。 8. 分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　） A. 从到，分子力的大小一直增大 B. 从到，分子力的大小先减小后增大 C. 从到，分子动能先增大后减小 D. 从到，分子势能先减小后增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据图像可知，从到，分子力的大小先增大后减小，A错误； B．根据图像可知，从到，分子力的大小先增大后减小，最后又增大，B错误； C．从到，分子力先做正功，后做负功，则分子动能先增大后减小，C正确； D．从到，分子力一直做正功，则分子势能一直减小，D错误。 故选C。 9. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，故A正确； B．若导体棒是做初速度为零的匀加速直线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根据牛顿第二定律有 又， 联立解得 可知随着速度的增大，导体棒做加速度不断减少的加速运动。作出初速度为零的匀加速直线运动的v-t图像（图中实线）和初速度为零且加速度不断减少的变加速直线运动的v-t图像（图中虚线），如图所示 由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间t内的平均速度大于，故B错误； C．对导体棒，根据动量定理有 又电量为 联立解得 故C正确； D．由题意分析，可知整过程电流是由零逐渐增大，当速度为v时，回路中的电流为，为这段时间的最大值，并不是整个过程的电流，根据焦耳定律 可知，公式中的I为整个过程的电流，故不能这个公式来计算R产生的热量，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，圆盘在水平面内以角速度绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴处的P点有一质量为的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向 B. 圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 C. 圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动，且m越大，滑动总距离越长 D. 圆盘停止转动后，小物体沿垂直半径方向运动，且越大，滑动总距离越长 【答案】D 【解析】 【详解】A．圆盘停止转动前，物体匀速圆周运动所受的静摩擦力提供向心力，方向沿半径指向圆心，故A错误； B．物体匀速转动一周所受到的摩擦力是一个变力，用动量定理来计算摩擦力的冲量，转动一周动量的变化为零，则 故B错误； CD．圆盘停止转动后，小物体沿垂直半径方向运动，根据动能定理有 解得 可知越大，滑动总距离越长，距离与质量无关，故C错误，D正确； 故选D。 11. 图像的作用在高中物理学中十分重要，物理学中常常用图像表征两个物理量之间的关系。关于下列甲、乙、丙、丁四个图像，下列选项中说法正确的是（　　） A. 图甲是某物体的位移随时间的平方变化的图像，说明物体速度对时间的变化率逐渐变大 B. 图乙是机车牵引力的功率随速度变化的图像，则该物体所受的牵引力大小不变 C. 图丙是某物体的动量随时间变化的图像，则物体在做匀变速运动 D. 图丁是某物体的速度的平方随位移变化的图像，则物体的速度随时间均匀增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据可知某物体的位移随时间的平方变化的图像的斜率为 可知物体做匀加速直线运动，又因为加速度表示速度的变化率，故物体速度对时间的变化率保持不变，故A错误； B．根据可知图像中的功率保持不变，速度越来越大，则牵引力F越来越小，故B错误； C．根据动量定理有 则 由图丙可知，该图线的斜率是不变的，则F不变，故物体在做匀变速直线运动，故C正确； D．根据运动学公式v2=2ax可知，在v2-x图像中，图线的斜率表示2a，由图丁可知，物体加速度在不断增大，则物体的速度随时间不是均匀增大，故D错误。 故选C。 12. 如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为，长度为。带电粒子束持续以某一速度沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出。单位时间进入管道的粒子数为。粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 粒子质量为 B. 粒子在管道中的运动时间为 C. 管道内的等效电流为 D. 粒子束对管道的平均作用力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为R=a 根据 解得粒子质量为 在管道中经过的完整周期个数 粒子在管道中的运动时间为 A错误，B正确； C．根据电流的定义式 解得 C错误； D．粒子束对管道的平均作用力大小等于等效电流受的安培力F=nqBl D错误。 故选B。 13. 固定于竖直平面内光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小环的速率正比于它滑过的弧长 B. 小环的速率正比于它与点连线扫过的面积 C. 小环重力势能的减少量正比于它滑过的弧长 D. 小环重力势能的减少量正比于它到点的距离的二次方 【答案】D 【解析】 【详解】AB．设圆环下降的高度为h，圆环的半径为R，它到P点的距离为L，如图所示 根据机械能守恒定律得 因为 解得小环的速率 即小环的速率正比于它到P点的距离，故AB错误； CD．小环重力势能的减少量等于重力对小圆环做的功，即小环重力势能的减少量 因为 故C错误，D正确。 故选D。 14. 阅读下面两则材料，回答问题。 材料I：理论和实验证明：由于地球自转的原因，向东高速行驶的列车对水平轨道的压力与其处于静止状态时对水平轨道的压力相比较，显著减少。这种现象称为“厄缶效应”。如图所示，设想在地球赤道线上，有一个总质量为的高速列车正在以相对地面的速度为，沿水平轨道向东行驶。已知地球半径为，地球自转周期为，地球视为质量均匀的完美球体。这列车运动过程中与静止状态比较，分析对水平轨道显著减小的压力。 材料II：当物体相对于地球表面运动时，会受到“地转偏向力”的影响。“地转偏向力”不是物体真实受到的力，是由于地球自转而产生的惯性效应。其原因是：除南北两极外，地球上各纬度的自转角速度相同，但自转线速度不同。在北半球，物体由北向南运动的过程中，由于惯性，物体随地球自转的线速度相对地表显得慢了，因此表现出向前进方向的右侧偏转的现象。“地转偏向力”对地球上所有移动的物体，例如运行的高铁、火箭发射等都会产生影响，“地转偏向力”在极地最显著，向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处。1851年，法国物理学家傅科在巴黎的教堂用摆长、直径约、质量为的铁球制成的单摆（傅科摆），通过观察“地转偏向力”对单摆运动产生的影响可以证实地球在自转。 根据以上两则材料信息，结合所学知识，下面分别与材料对应选项，说法正确的是（　　） A. 材料I中，若列车在赤道自东向西以相对地面为行驶，增大的压力为 B. 材料I中，减小的压力为 C. 材料II中，在地球南半球，由南向北运动的高铁，在前进方向上对轨道的左侧压力小于右侧压力 D. 材料II中，北京天文馆里的傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿顺时针方向（俯视）不断偏转 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由于地球自转的影响，轨道对列车的支持力为，则有 当列车以相对地面的速度为，沿水平轨道向东行驶，轨道对列车的支持力为，则 联立解得减小的压力为 故AB错误； C．在地球南半球，由南向北运动的高铁，在地球偏向力的作用下会向前进的方向的左偏转，则在前进方向上对轨道的左侧压力大于右侧压力，故C错误； D．在北半球，物体会在前进的方向的右侧偏转，故北京天文馆里的傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿顺时针方向（俯视）不断偏转，故D正确。 故选D。 第二部分 本部分共6题，共58分。实验题把正确答案填在答题纸上相应横线上或空白处。计算题只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15. 甲、乙两同学分别通过如下实验研究测量电阻的不同实验方案。 （1）甲同学用图所示电路测量阻值约为6Ω的电阻，可选用的器材有： A.电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ） B.电流表（量程0～3A，内阻约0.02Ω） C.电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω） D.滑动变阻器（0～5Ω） E.滑动变阻器（0～200Ω） F.电源（电动势为4.5V）及开关和导线若干 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择________，滑动变阻器应选择________。（选填实验器材前的字母） ②请用笔画线表示导线，在图中完成电路连接_______。 ③若只考虑电流表和电压表内阻的影响，关于本实验的误差分析，下列说法正确的是________。 A.电阻的测量值大于真实值，属于偶然误差 B.电阻的测量值小于真实值，属于偶然误差 C.电阻的测量值大于真实值，属于系统误差 D.电阻的测量值小于真实值，属于系统误差 （2）乙同学用图所示电路测量另一个电阻。 ①电路连好后，闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障，则可能的故障是________。 A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.待测电阻与电流表A之间的导线断路 ②故障解决后，乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变，图中可以正确反映U-R关系的示意图是________。 A. B. C. D. 【答案】 ①. C ②. D ③. ④. D ⑤. C ⑥. B 【解析】 【详解】（1）①[1][2] 电源电压为4.5V，电压表量程为3V，电路中的最大电流 则电流表选择C，为方便操作，滑动变阻器应选择D； ②[3]因为滑动变阻器阻值小于待测阻值，采用分压式接法，如下 ③[4] 引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流作用，电流表测量值大于真实值，电阻测量值偏小，属于系统误差. 故选D。 （2）①[5] 无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数，说明电压表被串联进电路中了，则待测电阻与电流表A之间的导线断路。 故选C。 ②[6] 待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、都保持不变，设这部分总电阻为，则 整理得 故选B。 16. 阿特伍德机是著名的力学实验装置，根据该装置可测量重力加速度，也可验证牛顿第二定律、机械能守恒定律或动量定理等力学规律。图甲是阿特伍德机的其中一种简化模型，铁架台上固定一轻质滑轮，跨过滑轮的轻质细绳悬吊质量均为的两个物块P、Q，物块P侧面粘贴小遮光片，其宽度为d、质量忽略不计。在物块P、Q下各挂5个相同的小钩码，质量均为。光电门1、2通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，且光电门1，2之间的距离为h。两光电门与数字计时器相连记录遮光片通过光电门的时间。整个装置现处于静止状态，当地的重力加速度为g。实验步骤如下： n 1 2 3 4 5 0.20 0.41 0.59 0.79 1.00 （1）该小组同学先用该装置探究牛顿第二定律。将n（依次取、2、3、4、5）个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。由匀变速运动规律可得到物块P上升过程的加速度__________（用“h、d、、”表示）。该小组同学测量的数据见上表，他们将表格中的数据转变为坐标点画在图乙的坐标系中，并作出图像。从图像可以得出：a与n成正比，图像的斜率__________（用“M、m、g”表示）。根据斜率可进一步求得当地的重力加速度。同时也说明当连接体质量一定时，连接体的加速度与其所受的合外力成正比。 （2）该小组同学想利用该装置验证机械能守恒定律，将5个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。该过程中系统动能的增加量__________，系统重力势能的减少量__________。（用“M，m，g，h、d、、”表示），代入真实的数据计算后即可得出系统的机械能是否守恒的结论。 （3）该小组同学还想利用该装置验证动量定理，将5个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。并且记录下遮光片从1运动到2的时间t。若以运动方向为正方向沿绳子建立一维坐标系，则该过程中系统“绳向”的动量变化量为__________，“绳向”合外力对系统的冲量__________。（用“M，m，g，d，t，、”表示），代入真实的数据计算后即可验证系统动量的变化量与合外力的冲量大小是否相等。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. ②. （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]物块P通过光电门1、2时的速度分别为 、 物块P的遮光片从1运动到2，由运动学规律可知 [2]以P、Q两物块和10个小钩码整体为研究对象， 由牛顿第二定律可知 整理，可得 由图像可知，a与n成正比，图像的斜率 【小问2详解】 [1]该过程中系统动能的增加量为 [2]系统重力势能的减少量为 【小问3详解】 [1]该过程中系统“绳向”的动量变化量为 [2]“绳向”合外力对系统的冲量为 17. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以、q分别表示粒子的质量和电荷量。 （1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程； （2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； （3）设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为，求衰变过程的质量亏损； （4）若匀强磁场垂直于纸面向里，定性画出粒子和新核的运动轨迹。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 根据衰变过程中质量数和电荷数守恒有 【小问2详解】 根据洛伦兹力提供向心力有， 可得， 结合 解得 【小问3详解】 由洛伦兹力提供向心力 解得 设衰变后新核Y的速度大小为，系统动量守恒，规定粒子的速度方向为正方向， 由质能方程及能量守恒定律有 解得 【小问4详解】 静止的原子核发生衰变后，根据动量守恒可知，衰变后粒子与新核的运动方向相反，根据左手定则可知，粒子和新核所受的洛伦兹力方向相反，两个粒子的运动轨迹应是外切圆，运动轨迹如图 18. 在光滑的水平面上，一质量为的小球，以的初速度向右运动，与质量为的静止小球发生对心正碰。碰后小球滑向与水平面相切、半径为的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出，落在水平面P点。。求： （1）碰撞后小球的速度大小； （2）小球从轨道最低点运动到最高点的过程中所受合外力的冲量； （3）碰撞过程中系统的机械能损失； （4）间距离。 【答案】（1） （2），方向向左 （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 小球B在最高点时，由牛顿第二定律得 解得 小球从最低点运动到最高点的过程中，由动能定理得 解得 【小问2详解】 以向右为正方向，从到过程，由动量定理得 方向向左； 【小问3详解】 碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律得 其中 解得； 碰撞过程中，由能量守恒定律可得，损失的机械能为 【小问4详解】 小球B飞出做平抛运动，则 解得 水平方向是匀速直线运动，故 19. 光电效应现象中逸出的光电子的最大初动能不容易直接测量，可以利用转换测量量的方法进行测量。 （1）如图0所示为研究某光电管发生光电效应的电路图，当用频率为ν的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图1所示的I-U图像。根据图像求光电子的最大初动能Ekm和金属K的逸出功W。已知电子所带电荷量为e，图像中Uc、Im、入射光的频率ν及普朗克常量h均为已知量。 （2）有研究者设计了如下的测量光电子最大初动能的方法。研究装置如图2所示，真空中放置的两个平行正对金属板可以作为光电转换装置。用频率一定的细激光束照射A板中心O，板中心O点附近将有大量的电子吸收光子的能量而逸出。B板上涂有特殊材料，当电子打在B板上时会在落点处留有可观察的痕迹。若认为所有逸出的电子都以同样大小的速度从O点逸出，且沿各个不同的方向均匀分布，金属板的正对面积足够大（保证所有逸出的电子都不会射出两极板所围的区域），光照条件保持不变。已知A、B两极板间的距离为d，电子所带电荷量为e，电子所受重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。 ①通过外接可调稳压电源给A、B两极板间加上一定的电压，A板接电源的负极，由O点逸出的电子打在B板上的最大区域范围为一个圆形，且圆形的半径随A、B两极板间的电压变化而改变。通过实验测出了一系列A、B两极板间的电压值U与对应的电子打在B板上的最大圆形区域半径r的值，并画出了如图3所示的r2-1/U图像，测得图线的斜率为k。请根据图像，通过分析计算，求出电子从A板逸出时的初动能； ②若将A板换为另一种金属材料，且将其与可调稳压电源的正极连接，B板与该电源的负极连接，当两极板间电压为U0时，电子打在B板上的最大区域范围仍为一个圆，测得圆的半径为R。改变两极板间的电压大小，发现电子打在B板上的范围也在发生相应的变化。为使B板上没有电子落点的痕迹，试通过计算分析两金属板间的电压需满足什么条件？ 【答案】（1）W=hν- eUc（2）①， ②U> 【解析】 【分析】 【详解】（1）由题中图1可知，光电效应的反向截止电压为Uc，根据动能定理可得，光电子的最大初动能 Ekm=eUc 根据爱因斯坦光电效应方程可知，金属K逸出功 W=hν- eUc （2）①打在电子分布区域边缘的电子，其初速度方向平行于A板表面，做匀变速曲线（类平抛）运动。 设两板间的电压为U，电子的质量为m，初速度为v0，在两板间运动的加速度大小为a1，飞行时间为t1，则根据牛顿定律有 对于垂直于极板方向的运动有 电子分布圆形区域的半径为 r=v0t1 联立上述三式可解得 即 所以r2-1/U图像中的 因此初动能 ②电子在两极板间运动的加速度 设打在落点区域边缘的电子从O点向出时沿垂直极板的方向的速度为vy，平行极板方向的速度为vx，电子在两极板间运动的时间为t2，落点区域边缘处电子到达B板上时速度方向平行于B板。则 沿垂直极板方向上有 vy2=2a2d vy=a2t2 沿平行极板方向上有 R= vx t2 从O点逸出光电子的速度 vm= 联立上述4式可解得，电子的初动能 Ekm= 设沿垂直极板方向射出的电子刚好不能达到B板时两板间的电压为Um，根据动能定理有 Ekm=eUm 解得 Um= 为使B板上没有电子落点的痕迹，则两金属板间的电压应满足的条件是 U> 20. 暗物质的研究是目前粒子物理学、天文物理学等学科研究的课题。构建模型研究暗物质，是一直重要的科学思维方法，暗物质与星体间的相互作用遵守万有引力定律。 （1）科学家发现，宇宙中有许多双星系统。双星系统是由两个星体构成，其中每个星体的线度（直径）都远小于两星体间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立系统处理。已知某双星系统中每个星体的质量都是，两者相距，它们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动，已知引力常量为。求： ①该双星系统的运动的角速度大小； ②科学家通过光学实验观测计算得到的角速度大小与上述①中角速度有些差异，为了解释这个问题，目前有理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质可以提供依据。其模型简化为：假定在以这两个星体连线为直径的球体内，均匀分布着密度为的暗物质，不考虑其它星体影响，根据这一模型可以计算该双星系统的运动的角速度，试求出角速度大小之比。 （2）螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为的球体内，球体外仅有极少的恒星，球体内物质总 质量为，可认为均匀分布。且已知球壳对壳内物体的引力为零。球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为，科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小随的变化关系如图所示。根据在范围内的恒星运动的与成正比，科学家预言螺旋星系周围区域（）存在一种暗物质。若暗物质质量均匀分布，请建构模型，估算该区域内暗物质密度是球体内物质密度的多少倍？ 【答案】（1）①；② （2） 【解析】 【小问1详解】 ①对于双星系统，根据万有引力提供向心力 可得 ②设暗物质的质量为，则 由上式解得 【小问2详解】 设球体内物质的密度为，则 当时，根据 可得 设暗物质密度为，则 由图可知 解得 即暗物质密度是球体内物质密度的倍。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 北京交通大学附属中学2025届高三年级下学期开学测物理试题 满分：100分时长：90分钟 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。把你认为正确答案的代表字母填写在答题卡上相应位置。 1. 自然界中物体的运动是多种多样的。关于运动与力的关系，下列说法正确的是（　　） A. 运动的物体，一定受到力的作用 B. 做曲线运动的物体，一定受到力的作用 C. 物体受到的力越大，它的速度就越大 D. 物体在恒力的作用下，不可能做曲线运动 2. 随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（　　） A. 光子能量更大 B. 衍射更明显 C. 传播速度更大 D. 波长更长 3. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出3种频率的光子 B. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低 C. 从能级跃迁到能级需吸收的能量 D. 能级的氢原子电离至少需要吸收的能量 4. 如图所示，质量相同的三个小物块a、b、c处在同一高度，光滑斜面固定在水平地面上。将a和b由静止释放，同时将c沿水平方向抛出。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 三个物块同时落地 B. 三个物块动能的变化量相同 C. 三个物块落地前瞬间的动能相同 D. 重力对三个物块的冲量相同 5. 如图所示，匀强磁场中有两个材料相同、横截面积相同的导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大，两圆环半径之比为，圆环中产生的感应电动势分别为和，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是（　　） A. ，感应电流均沿逆时针方向 B. ，感应电流均沿顺时针方向 C ，感应电流均沿逆时针方向 D. ，感应电流均沿顺时针方向 6. 位于坐标原点处波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t = 0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t = T时的波形图为（ ） A. B. C. D. 7. 如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后到达状态b和c。下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体温度保持不变 B. 从a到b，气体对外界做功 C. 从b到c，气体内能减小 D. 从b到c，气体从外界吸热 8. 分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　） A. 从到，分子力的大小一直增大 B. 从到，分子力的大小先减小后增大 C. 从到，分子动能先增大后减小 D. 从到，分子势能先减小后增大 9. 如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（　　） A. 导体棒中感应电流的方向为 B. 导体棒的平均速度大小为 C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上消耗的电能为 10. 如图所示，圆盘在水平面内以角速度绕中心轴匀速转动，圆盘上距轴处的P点有一质量为的小物体随圆盘一起转动。某时刻圆盘突然停止转动，小物体由P点滑至圆盘上的某点停止。下列说法正确的是（　　） A. 圆盘停止转动前，小物体所受摩擦力的方向沿运动轨迹切线方向 B. 圆盘停止转动前，小物体运动一圈所受摩擦力的冲量大小为 C. 圆盘停止转动后，小物体沿圆盘半径方向运动，且m越大，滑动总距离越长 D. 圆盘停止转动后，小物体沿垂直半径方向运动，且越大，滑动总距离越长 11. 图像的作用在高中物理学中十分重要，物理学中常常用图像表征两个物理量之间的关系。关于下列甲、乙、丙、丁四个图像，下列选项中说法正确的是（　　） A. 图甲是某物体的位移随时间的平方变化的图像，说明物体速度对时间的变化率逐渐变大 B. 图乙是机车牵引力的功率随速度变化的图像，则该物体所受的牵引力大小不变 C. 图丙是某物体的动量随时间变化的图像，则物体在做匀变速运动 D. 图丁是某物体的速度的平方随位移变化的图像，则物体的速度随时间均匀增大 12. 如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为，长度为。带电粒子束持续以某一速度沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出。单位时间进入管道的粒子数为。粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用。下列说法正确的是（　　） A. 粒子质量为 B. 粒子在管道中的运动时间为 C. 管道内的等效电流为 D. 粒子束对管道的平均作用力大小为 13. 固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小环的速率正比于它滑过的弧长 B. 小环的速率正比于它与点连线扫过的面积 C. 小环重力势能的减少量正比于它滑过的弧长 D. 小环重力势能的减少量正比于它到点的距离的二次方 14. 阅读下面两则材料，回答问题。 材料I：理论和实验证明：由于地球自转的原因，向东高速行驶的列车对水平轨道的压力与其处于静止状态时对水平轨道的压力相比较，显著减少。这种现象称为“厄缶效应”。如图所示，设想在地球赤道线上，有一个总质量为的高速列车正在以相对地面的速度为，沿水平轨道向东行驶。已知地球半径为，地球自转周期为，地球视为质量均匀的完美球体。这列车运动过程中与静止状态比较，分析对水平轨道显著减小的压力。 材料II：当物体相对于地球表面运动时，会受到“地转偏向力”的影响。“地转偏向力”不是物体真实受到的力，是由于地球自转而产生的惯性效应。其原因是：除南北两极外，地球上各纬度的自转角速度相同，但自转线速度不同。在北半球，物体由北向南运动的过程中，由于惯性，物体随地球自转的线速度相对地表显得慢了，因此表现出向前进方向的右侧偏转的现象。“地转偏向力”对地球上所有移动的物体，例如运行的高铁、火箭发射等都会产生影响，“地转偏向力”在极地最显著，向赤道方向逐渐减弱直到消失在赤道处。1851年，法国物理学家傅科在巴黎的教堂用摆长、直径约、质量为的铁球制成的单摆（傅科摆），通过观察“地转偏向力”对单摆运动产生的影响可以证实地球在自转。 根据以上两则材料信息，结合所学知识，下面分别与材料对应的选项，说法正确的是（　　） A. 材料I中，若列车在赤道自东向西以相对地面为行驶，增大的压力为 B. 材料I中，减小的压力为 C. 材料II中，在地球南半球，由南向北运动的高铁，在前进方向上对轨道的左侧压力小于右侧压力 D. 材料II中，北京天文馆里傅科摆在摆动过程中，摆动平面沿顺时针方向（俯视）不断偏转 第二部分 本部分共6题，共58分。实验题把正确答案填在答题纸上相应横线上或空白处。计算题只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 15. 甲、乙两同学分别通过如下实验研究测量电阻的不同实验方案。 （1）甲同学用图所示电路测量阻值约为6Ω的电阻，可选用的器材有： A.电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ） B.电流表（量程0～3A，内阻约0.02Ω） C.电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω） D.滑动变阻器（0～5Ω） E.滑动变阻器（0～200Ω） F.电源（电动势为4.5V）及开关和导线若干 ①为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选择________，滑动变阻器应选择________。（选填实验器材前的字母） ②请用笔画线表示导线，在图中完成电路连接_______。 ③若只考虑电流表和电压表内阻的影响，关于本实验的误差分析，下列说法正确的是________。 A.电阻的测量值大于真实值，属于偶然误差 B.电阻的测量值小于真实值，属于偶然误差 C.电阻的测量值大于真实值，属于系统误差 D.电阻的测量值小于真实值，属于系统误差 （2）乙同学用图所示电路测量另一个电阻。 ①电路连好后，闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数且几乎不变，电流表始终没有示数。若电路中仅有一处故障，则可能的故障是________。 A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器断路 C.待测电阻与电流表A之间的导线断路 ②故障解决后，乙同学研究电压表示数U和滑动变阻器连入电路中阻值R的关系。若待测电阻、电流表内阻、电压表内阻、电源电动势和内阻都保持不变，图中可以正确反映U-R关系的示意图是________。 A. B. C. D. 16. 阿特伍德机是著名的力学实验装置，根据该装置可测量重力加速度，也可验证牛顿第二定律、机械能守恒定律或动量定理等力学规律。图甲是阿特伍德机的其中一种简化模型，铁架台上固定一轻质滑轮，跨过滑轮的轻质细绳悬吊质量均为的两个物块P、Q，物块P侧面粘贴小遮光片，其宽度为d、质量忽略不计。在物块P、Q下各挂5个相同的小钩码，质量均为。光电门1、2通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，且光电门1，2之间的距离为h。两光电门与数字计时器相连记录遮光片通过光电门的时间。整个装置现处于静止状态，当地的重力加速度为g。实验步骤如下： n 1 2 3 4 5 0.20 0.41 0.59 0.79 100 （1）该小组同学先用该装置探究牛顿第二定律。将n（依次取、2、3、4、5）个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。由匀变速运动规律可得到物块P上升过程的加速度__________（用“h、d、、”表示）。该小组同学测量的数据见上表，他们将表格中的数据转变为坐标点画在图乙的坐标系中，并作出图像。从图像可以得出：a与n成正比，图像的斜率__________（用“M、m、g”表示）。根据斜率可进一步求得当地的重力加速度。同时也说明当连接体质量一定时，连接体的加速度与其所受的合外力成正比。 （2）该小组同学想利用该装置验证机械能守恒定律，将5个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。该过程中系统动能的增加量__________，系统重力势能的减少量__________。（用“M，m，g，h、d、、”表示），代入真实的数据计算后即可得出系统的机械能是否守恒的结论。 （3）该小组同学还想利用该装置验证动量定理，将5个钩码从物块P的下端摘下并挂在物块Q下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门1、2的时间、。并且记录下遮光片从1运动到2的时间t。若以运动方向为正方向沿绳子建立一维坐标系，则该过程中系统“绳向”的动量变化量为__________，“绳向”合外力对系统的冲量__________。（用“M，m，g，d，t，、”表示），代入真实的数据计算后即可验证系统动量的变化量与合外力的冲量大小是否相等。 17. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以、q分别表示粒子的质量和电荷量。 （1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用表示，写出该衰变的核反应方程； （2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小； （3）设该衰变过程释放的核能都转化为粒子和新核的动能，新核的质量为，求衰变过程的质量亏损； （4）若匀强磁场垂直于纸面向里，定性画出粒子和新核的运动轨迹。 18. 在光滑的水平面上，一质量为的小球，以的初速度向右运动，与质量为的静止小球发生对心正碰。碰后小球滑向与水平面相切、半径为的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出，落在水平面P点。。求： （1）碰撞后小球的速度大小； （2）小球从轨道最低点运动到最高点的过程中所受合外力的冲量； （3）碰撞过程中系统的机械能损失； （4）间距离。 19. 光电效应现象中逸出的光电子的最大初动能不容易直接测量，可以利用转换测量量的方法进行测量。 （1）如图0所示为研究某光电管发生光电效应的电路图，当用频率为ν的光照射金属阴极K时，通过调节光电管两端电压U，测量对应的光电流强度I，绘制了如图1所示的I-U图像。根据图像求光电子的最大初动能Ekm和金属K的逸出功W。已知电子所带电荷量为e，图像中Uc、Im、入射光的频率ν及普朗克常量h均为已知量。 （2）有研究者设计了如下的测量光电子最大初动能的方法。研究装置如图2所示，真空中放置的两个平行正对金属板可以作为光电转换装置。用频率一定的细激光束照射A板中心O，板中心O点附近将有大量的电子吸收光子的能量而逸出。B板上涂有特殊材料，当电子打在B板上时会在落点处留有可观察的痕迹。若认为所有逸出的电子都以同样大小的速度从O点逸出，且沿各个不同的方向均匀分布，金属板的正对面积足够大（保证所有逸出的电子都不会射出两极板所围的区域），光照条件保持不变。已知A、B两极板间的距离为d，电子所带电荷量为e，电子所受重力及它们之间的相互作用力均可忽略不计。 ①通过外接可调稳压电源给A、B两极板间加上一定的电压，A板接电源的负极，由O点逸出的电子打在B板上的最大区域范围为一个圆形，且圆形的半径随A、B两极板间的电压变化而改变。通过实验测出了一系列A、B两极板间的电压值U与对应的电子打在B板上的最大圆形区域半径r的值，并画出了如图3所示的r2-1/U图像，测得图线的斜率为k。请根据图像，通过分析计算，求出电子从A板逸出时的初动能； ②若将A板换为另一种金属材料，且将其与可调稳压电源的正极连接，B板与该电源的负极连接，当两极板间电压为U0时，电子打在B板上的最大区域范围仍为一个圆，测得圆的半径为R。改变两极板间的电压大小，发现电子打在B板上的范围也在发生相应的变化。为使B板上没有电子落点的痕迹，试通过计算分析两金属板间的电压需满足什么条件？ 20. 暗物质的研究是目前粒子物理学、天文物理学等学科研究的课题。构建模型研究暗物质，是一直重要的科学思维方法，暗物质与星体间的相互作用遵守万有引力定律。 （1）科学家发现，宇宙中有许多双星系统。双星系统是由两个星体构成，其中每个星体线度（直径）都远小于两星体间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当做孤立系统处理。已知某双星系统中每个星体的质量都是，两者相距，它们正围绕两者连线的中点做匀速圆周运动，已知引力常量为。求： ①该双星系统的运动的角速度大小； ②科学家通过光学实验观测计算得到的角速度大小与上述①中角速度有些差异，为了解释这个问题，目前有理论认为，在宇宙中可能存在一种观测不到的暗物质可以提供依据。其模型简化为：假定在以这两个星体连线为直径的球体内，均匀分布着密度为的暗物质，不考虑其它星体影响，根据这一模型可以计算该双星系统的运动的角速度，试求出角速度大小之比。 （2）螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为的球体内，球体外仅有极少的恒星，球体内物质总 质量为，可认为均匀分布。且已知球壳对壳内物体的引力为零。球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速圆周运动，恒星到星系中心的距离为，科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的角速度大小随的变化关系如图所示。根据在范围内的恒星运动的与成正比，科学家预言螺旋星系周围区域（）存在一种暗物质。若暗物质质量均匀分布，请建构模型，估算该区域内暗物质密度是球体内物质密度的多少倍？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$