精品解析：2025届辽宁省大连市三校联考高三下学期模拟考物理试卷

2025年高考三校联合模拟考试物理试卷 命题学校：大连市第二十四中 学命题人、校对人： 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合要求，每小题4分；第8~10题有多项符合要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 下列说法中，正确的是（　　） A. 万有引力常量最早由牛顿测量得出 B. 电子的电荷量最先是由密立根通过“油滴实验”精确测出 C. 爱因斯坦最先发现了光电效应现象 D. J.J汤姆孙发现了电子，随后提出了经典的“核式结构” 2. 在一南北向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在南边拉着这列车厢以大小为a的加速度向南行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在北边拉着车厢以大小为的加速度向北行驶时，P和Q间的拉力大小为2F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为（　　） A. 9 B. 10 C. 11 D. 12 3. 现代人越来越依赖手机，有些人喜欢躺着刷手机，经常出现手机掉落伤眼睛或者额头的情况。若有一款手机质量为200g，从离人额头为20cm的高度无初速掉落，磕到额头后手机的反弹忽略不计，额头受到手机的冲击时间为0.04s，则手机对额头平均作用力的大小为（　　）（取重力加速度） A. 8N B. 10N C. 12N D. 14N 4. 2024年10月30日，神舟十九号将年轻的90后航天员宋令东送入中国空间站天和核心舱，开启了年轻航天员进入太空的新时代，完成了80到90的接力棒交接。已知空间站的高度是地球半径R的n倍，空间站运行周期是T，引力常量是G，将地球看成是一个质地均匀的球体，利用以上数据求出的物理量正确的是（　　） A. 地球的质量： B. 地球的密度： C. 空间站的线速度： D. 空间站的加速度： 5. 图甲是淄博市科技馆的一件名为“最速降线”的展品，在高度差一定的不同光滑轨道中，小球滚下用时最短的轨道叫做最速降线轨道。取其中的“最速降线”轨道Ⅰ和直线轨道Ⅱ进行研究，如图乙所示，两轨道的起点M高度相同，终点N高度也相同，轨道Ⅰ的末端与水平面相切于N点。若将两个相同的小球a和b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点M，同时由静止释放，发现在Ⅰ轨道上的小球a先到达终点。下列描述两球速率v与时间t、速率平方与下滑高度h的关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图，为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（ ） A. 电源电动势越小，则振荡电流的频率越低 B. 当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小 C. 开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零 D. 检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在升高 7. 某主题公园的湖里安装了一圆形线状光源的彩灯，半径，如图甲所示。该光源水平放置到湖水下方，光源圆面与液面平行。当彩灯发出红光时，可在水面正上方观察到如图乙所示的红色亮环，亮环与中间暗圆的面积之比为，已知水对红光的折射率为。下列说法正确的是（ ） A. 此彩灯离水面的垂直距离为 B. 彩灯变为蓝光时，中间暗圆面积变小 C. 若将彩灯上移，则亮环面积与中间暗圆面积之比增大 D. 将光源再向湖底竖直向下移动，会使中间暗圆消失 8. 如图甲所示，弹簧上端挂在天花板上，将一个小球挂在弹簧下端，开始时小球静止不动。某时刻给小球一个竖直向上初速度，使小球在竖直方向振动，取竖直向上为正方向，小球相对初始位置的位移如图乙所示，时刻小球相对初始位置的位移分别为，时刻小球经过初始位置。不计弹簧的质量，已知空气阻力与小球的速度大小成正比，下列说法正确的是（ ） A 时间内小球加速度一直减小 B. 时间内小球和弹簧的机械能一直不变 C. 时间内小球的动能一直减小 D. 小球在时刻的加速度大于时刻的加速度 9. 如图，质量为m、带电荷量为q的质子（不计重力）在匀强电场中运动，先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为，方向分别与AB成斜向上、斜向下，已知，则（ ） A. 电场方向与虚线夹角为斜向左下 B. 场强大小为 C. 质子从A点运动到B点所用时间为 D. 质子的最小速度为 10. 如图所示，在水平面内质量为0.2kg的导体棒置于AB、CD组成的宽为2m导轨上，导轨电阻不计，导体棒电阻r0=1Ω，轨道间充满垂直纸面向里的磁感应强度为0.4T的磁场，导轨BD端连接一原副线圈匝数比为2∶1的理想变压器，副线圈接有阻值为R=2Ω的电阻。某时刻开始，导体棒在外力的作用下以的速度开始运动，取向右为正方向，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒中产生的电动势 B. 原线圈两端的电压 C. 电阻R的消耗功率为2W D. 0~0.025s内外力对导体棒做的功为 二、非选择题：本题共5小题，共54分 11. 在“测定金属丝的电阻率”实验中，待测电阻阻值约为15Ω。除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V（量程，内阻约3kΩ）； 电流表（量程，内阻约3Ω）； 电流表（量程，内阻约0.1Ω）； 滑动变阻器R（）； 电源E（3V，内阻约0.1Ω）。 （1）要求测量范围大，误差小，实验中电流表应选_______。（填器材的名称符号） （2）实验电路应选择_______（填字母代号） A. B. C. D. （3）该实验。测量值_______真实值。（填“>”、“<”或“=”） 12. 如图为“验证碰撞过程中的动量守恒”的实验装置示意图，入射球与靶球直径相同，测得质量分别为、图中P点是未放靶球时入射球的落点，放置靶球后，两球落点分别为M、N。M、P、N三个落点的位置距O点的长度分别为OM、OP、ON。 （1）为了减小实验误差，下列说法正确的是_______ A. 尽量减小斜面摩擦 B. 多次测量落点位置取平均值 C. 必须使用刚性球 （2）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过程中动量守恒。（用实验测得的物理量表示） （3）碰撞恢复系数的定义式为，其中和分别是碰撞前两小球的速度，和分别是碰撞后两小球的速度，该实验中碰撞恢复系数_______。（用实验测得的物理量表示）若测得_______。可以判定小球的碰撞为弹性碰撞。 13. 如图所示，柱形绝热汽缸固定在倾角为θ的斜面上，一定质量的理想气体被重力为G、横截面积为S的绝热活塞封闭在汽缸内，此时活塞静止，距汽缸底部的距离为，汽缸内温度为。已知初态气体内能为且理想气体内能与温度成正比。现通过电热丝对汽缸内气体缓慢加热，使气体温度升高到。气压强为，塞可沿汽缸壁无摩擦滑动，设电热丝产生的热量全部被气体吸收。求汽缸内气体温度从升高到的过程中： （1）活塞移动的距离x； （2）电阻丝放出的热量Q。 14. 如图所示，内壁光滑的管道竖直放置在光滑桌面上，质量为3m、可向左右无摩擦滑动，其圆形轨道半径为R，圆心为O。一质量为m的物块以初速度向右运动，平滑进入管道后由管道右端滑出。物块尺寸及轨道内径可忽略，不计物块进出管道的能量损失，重力加速度为g。求： （1）物块到达O点等高位置时竖直方向速度的大小； （2）物块到达管道最高点时速度v的大小。 15. 如图为研究光电效应的装置示意图，位于坐标原点O的光电效应发生器可产生大量在xOy平面内运动的光电子，并沿各个方向进入x轴上方区域。空间中存在垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。x轴上放置一长度足够的金属薄板M，其左端C点到O的距离为（大小未知）。长度足够的金属薄板N平行y轴放置，其上端D点同样位于x轴，到O的距离为。两极板间绝缘，电子打到金属板后经导线、微安表。后流入地面。已知光电效应截止频率为，普朗克常量为h，电子质量为m、电荷量为e。入射光频率逐渐增大至时，微安表开始出现示数。不计电子的重力及相互作用，不考虑电子间的碰撞，未能打到M、N板的其他电子被分析器的接地外罩屏蔽（图中没有画出）。 （1）求C点所处位置的坐标； （2）入射光频率超过时，微安表开始出现示数，求临界频率大小； （3）求入射光频率为时，打到N板的电子在磁场中运动时间的范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年高考三校联合模拟考试物理试卷 命题学校：大连市第二十四中 学命题人、校对人： 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合要求，每小题4分；第8~10题有多项符合要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1. 下列说法中，正确的是（　　） A. 万有引力常量最早由牛顿测量得出 B. 电子的电荷量最先是由密立根通过“油滴实验”精确测出 C. 爱因斯坦最先发现了光电效应现象 D. J.J汤姆孙发现了电子，随后提出了经典的“核式结构” 【答案】B 【解析】 【详解】A．万有引力常量最早由卡文迪许测量得出，故A错误； B．电子的电荷量最先是由密立根通过“油滴实验”精确测出，B正确； C．光电效应是由德国物理学家海因里希·赫兹于1887年首次发现的，C错误； D．J.J汤姆孙发现了电子，并提出了“枣糕式原子模型”，卢瑟福提出了经典的“核式结构”，D错误。 故选B。 2. 在一南北向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在南边拉着这列车厢以大小为a的加速度向南行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在北边拉着车厢以大小为的加速度向北行驶时，P和Q间的拉力大小为2F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为（　　） A. 9 B. 10 C. 11 D. 12 【答案】B 【解析】 【详解】设每节车厢的质量为，P、Q分别在北面和南面，两边的车厢数为P和Q，当机车在南边拉时，根据牛顿第二定律可得 当机车在北边拉时，根据牛顿第二定律可得 根据以上两式可得 即PQ两边的车厢的数目可能是1和4，或2和8，或3和12，或4和16，等等； 所以总的车厢的数目可能是5、10、15、20. 故选B。 3. 现代人越来越依赖手机，有些人喜欢躺着刷手机，经常出现手机掉落伤眼睛或者额头的情况。若有一款手机质量为200g，从离人额头为20cm的高度无初速掉落，磕到额头后手机的反弹忽略不计，额头受到手机的冲击时间为0.04s，则手机对额头平均作用力的大小为（　　）（取重力加速度） A. 8N B. 10N C. 12N D. 14N 【答案】C 【解析】 【详解】对手机受力分析如图 取向下为正方向，手机碰前速度 碰撞过程由动量定理有 求得额头对手机平均作用力的大小 根据牛顿第三定律知手机对额头平均作用力的大小为12N。 故选C。 4. 2024年10月30日，神舟十九号将年轻的90后航天员宋令东送入中国空间站天和核心舱，开启了年轻航天员进入太空的新时代，完成了80到90的接力棒交接。已知空间站的高度是地球半径R的n倍，空间站运行周期是T，引力常量是G，将地球看成是一个质地均匀的球体，利用以上数据求出的物理量正确的是（　　） A. 地球的质量： B. 地球的密度： C. 空间站的线速度： D. 空间站的加速度： 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据万有引力定律有 解得地球质量为 故A错误； B．地球的密度为 其中，，代入上式，可得 故B正确； C．根据 可得空间站的线速度 故C错误； D．根据 可得空间站的加速度 故D错误。 故选B 5. 图甲是淄博市科技馆的一件名为“最速降线”的展品，在高度差一定的不同光滑轨道中，小球滚下用时最短的轨道叫做最速降线轨道。取其中的“最速降线”轨道Ⅰ和直线轨道Ⅱ进行研究，如图乙所示，两轨道的起点M高度相同，终点N高度也相同，轨道Ⅰ的末端与水平面相切于N点。若将两个相同的小球a和b分别放在Ⅰ、Ⅱ两轨道的起点M，同时由静止释放，发现在Ⅰ轨道上的小球a先到达终点。下列描述两球速率v与时间t、速率平方与下滑高度h的关系图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据机械能守恒可得 可得小球a和b到达轨道底端的速度大小均为 小球b沿直线轨道Ⅱ做匀加速直线运动，其图像为一条倾斜直线，小球a沿“最速降线”轨道Ⅰ运动过程，加速度逐渐减小，则其图像的切线斜率逐渐减小，且小球a所用时间小于小球b所用时间，故A正确，B错误； CD．根据机械能守恒可得 可得小球a和b下滑过程速率平方与下滑高度h关系为 可知小球a和b的图像均为一条过原点的倾斜直线，故CD错误。 故选A。 6. 如图，为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置下面说法正确的是（ ） A. 电源电动势越小，则振荡电流的频率越低 B. 当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小 C. 开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零 D. 检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在升高 【答案】B 【解析】 【详解】A．振荡电路的频率为，可知振荡频率与电源电动势无关，故A错误； B．当电路中电流最大时，电容器放电完毕，此时电容器两端电压最小，故B正确； C．开关a拨向b瞬间，电流最小，电流变化率最大，即电感L的自感电动势为最大，故C错误； D．检测到振荡电流的频率增加，根据可知电容器的电容减小，根据可知ɛ减小，即液面高度在降低，故D错误； 故选B。 7. 某主题公园的湖里安装了一圆形线状光源的彩灯，半径，如图甲所示。该光源水平放置到湖水下方，光源圆面与液面平行。当彩灯发出红光时，可在水面正上方观察到如图乙所示的红色亮环，亮环与中间暗圆的面积之比为，已知水对红光的折射率为。下列说法正确的是（ ） A. 此彩灯离水面的垂直距离为 B. 彩灯变为蓝光时，中间暗圆面积变小 C. 若将彩灯上移，则亮环面积与中间暗圆面积之比增大 D. 将光源再向湖底竖直向下移动，会使中间暗圆消失 【答案】D 【解析】 【详解】A．设亮环外边缘与内边缘的半径分别为和，由题意得 求得 设水对红光的临界角为C，则 可得 设光源离水面的垂直距离为h，若光源上的一点射出的光线恰好在水面发生全发射，如图所示 根据几何关系有， 联立得 故A错误； B．水对蓝光的折射率大于水对红光的折射率，即水对蓝光的临界角小于水对红光的临界角，根据 可知，彩灯变为蓝光时，增大，即中间暗圆面积增大，故B错误； C．亮环面积与中间暗圆面积之比为 若将彩灯上移，即h减小，则减小，增大，所以亮环面积与中间暗圆面积之比减小，故C错误； D．若将光源再向湖底竖直向下移动，中间暗圆恰好消失，则 解得 故D正确。 故选D。 8. 如图甲所示，弹簧上端挂在天花板上，将一个小球挂在弹簧下端，开始时小球静止不动。某时刻给小球一个竖直向上的初速度，使小球在竖直方向振动，取竖直向上为正方向，小球相对初始位置的位移如图乙所示，时刻小球相对初始位置的位移分别为，时刻小球经过初始位置。不计弹簧的质量，已知空气阻力与小球的速度大小成正比，下列说法正确的是（ ） A. 时间内小球加速度一直减小 B. 时间内小球和弹簧的机械能一直不变 C. 时间内小球的动能一直减小 D. 小球在时刻的加速度大于时刻的加速度 【答案】CD 【解析】 【详解】A．时刻，小球位于最高点，有向下的加速度，时刻小球经过初始位置，重力与弹簧弹力平衡，仅受向上的空气阻力作用，加速度向上，则时间内小球加速度先向下后向上，大小先减小后增大，故A错误； B．时间内，空气阻力一直做负功，小球和弹簧的机械能一直减小，故B错误； C．图像的斜率表示速度，时间内，图像的斜率逐渐减小，小球的速度一直减小，小球的动能一直减小，故C正确； D．、时刻小球经过初始位置，重力与弹簧弹力平衡，仅受空气阻力作用，根据牛顿第二定律，由于小球运动过程中一直克服空气阻力做功，小球在时刻的速度大于时刻的速度，故小球在时刻的加速度大于时刻的加速度，故D正确。 故选CD。 9. 如图，质量为m、带电荷量为q的质子（不计重力）在匀强电场中运动，先后经过水平虚线上A、B两点时的速度大小分别为，方向分别与AB成斜向上、斜向下，已知，则（ ） A. 电场方向与虚线夹角为斜向左下 B. 场强大小为 C. 质子从A点运动到B点所用的时间为 D. 质子的最小速度为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．画出质子的速度变化量如图所示 根据几何关系可得与与虚线夹角为斜向左下，根据 可知电场方向与虚线夹角为斜向左下，故A正确； B．根据动能定理 解得 故B错误； C．根据结合关系可得 根据动量定理 解得 故C正确； D．在匀变速运动过程中，当速度与电场力垂直时，质子的速度最小，有 故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，在水平面内质量为0.2kg的导体棒置于AB、CD组成的宽为2m导轨上，导轨电阻不计，导体棒电阻r0=1Ω，轨道间充满垂直纸面向里的磁感应强度为0.4T的磁场，导轨BD端连接一原副线圈匝数比为2∶1的理想变压器，副线圈接有阻值为R=2Ω的电阻。某时刻开始，导体棒在外力的作用下以的速度开始运动，取向右为正方向，不计一切阻力，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒中产生的电动势 B. 原线圈两端的电压 C. 电阻R消耗功率为2W D. 0~0.025s内外力对导体棒做的功为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．导棒中产生的电动势为 故A正确； B．根据理想变压器的电压比和电流比可得， 对于导体棒和原线圈组成的回路，由闭合电路欧姆定律得 对于R，由欧姆定律得 导棒中产生的电动势有效值为 综合以上各式可得，，， 故B正确； C．电阻R的消耗功率为 故C错误； D．该正弦交流电的周期为 0~0.025s刚好是个周期，在这段时间内电动势有效值为E=4V 所以在本段时间内产生的热量为 0.025s时刻导体棒的速度为 由能量守恒定律得0~0.025s内外力对导棒做的功为 解得 故D正确。 故选ABD。 二、非选择题：本题共5小题，共54分 11. 在“测定金属丝的电阻率”实验中，待测电阻阻值约为15Ω。除开关、若干导线之外还提供下列器材： 电压表V（量程，内阻约3kΩ）； 电流表（量程，内阻约3Ω）； 电流表（量程，内阻约0.1Ω）； 滑动变阻器R（）； 电源E（3V，内阻约0.1Ω）。 （1）要求测量范围大，误差小，实验中电流表应选_______。（填器材的名称符号） （2）实验电路应选择_______。（填字母代号） A. B. C. D. （3）该实验。测量值_______真实值。（填“>”、“<”或“=”） 【答案】（1） （2）A （3）< 【解析】 【小问1详解】 电源电压为3V，流过电阻的最大电流 为了减小误差，实验中电流表应选。 【小问2详解】 要求测量范围大，所以滑动变阻器采用分压式连接，因为，所以电流表采用外接法。 故选A。 【小问3详解】 电流表采用外接法，则测量电流大于流过电阻的实际电流，根据可知电阻的测量值小于真实值。 12. 如图为“验证碰撞过程中的动量守恒”的实验装置示意图，入射球与靶球直径相同，测得质量分别为、图中P点是未放靶球时入射球的落点，放置靶球后，两球落点分别为M、N。M、P、N三个落点的位置距O点的长度分别为OM、OP、ON。 （1）为了减小实验误差，下列说法正确的是_______ A. 尽量减小斜面摩擦 B. 多次测量落点位置取平均值 C. 必须使用刚性球 （2）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过程中动量守恒。（用实验测得的物理量表示） （3）碰撞恢复系数的定义式为，其中和分别是碰撞前两小球的速度，和分别是碰撞后两小球的速度，该实验中碰撞恢复系数_______。（用实验测得的物理量表示）若测得_______。可以判定小球的碰撞为弹性碰撞。 【答案】（1）B （2） （3） ①. ②. 1 【解析】 【小问1详解】 A．只要小球从斜面的同一位置由静止释放，小球到达斜面末端时的速度就相等，斜面是否有摩擦、斜面的摩擦大小对实验没有影响，故A错误； B．为减小实验误差，应多次测量落点位置取平均值，故B正确； C．验证动量守恒定律碰撞不必是弹性碰撞，使用的球不必是刚性球，故C错误。 故选B。 【小问2详解】 小球离开斜面后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间t相等，碰撞前入射球的速度大小 碰撞后入射球的速度大小 碰撞后被碰球的速度大小 两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 整理得 【小问3详解】 [1]该实验中碰撞恢复系数 [2]弹性碰撞过程系统机械能守恒，由机械能守恒定律得 整理得 解得， 解得 则碰撞恢复系数 13. 如图所示，柱形绝热汽缸固定在倾角为θ的斜面上，一定质量的理想气体被重力为G、横截面积为S的绝热活塞封闭在汽缸内，此时活塞静止，距汽缸底部的距离为，汽缸内温度为。已知初态气体内能为且理想气体内能与温度成正比。现通过电热丝对汽缸内气体缓慢加热，使气体温度升高到。气压强为，塞可沿汽缸壁无摩擦滑动，设电热丝产生的热量全部被气体吸收。求汽缸内气体温度从升高到的过程中： （1）活塞移动的距离x； （2）电阻丝放出的热量Q。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 气缸静止时，气缸内气体压强满足 则 气缸缓慢移动时，仍受力平衡，则气体为等压变化，根据 解得 【小问2详解】 由题意可知 则升温过程中气体内能变化量为 升温过程中气体对外做功 由热力学第一定律有 则 14. 如图所示，内壁光滑的管道竖直放置在光滑桌面上，质量为3m、可向左右无摩擦滑动，其圆形轨道半径为R，圆心为O。一质量为m的物块以初速度向右运动，平滑进入管道后由管道右端滑出。物块尺寸及轨道内径可忽略，不计物块进出管道的能量损失，重力加速度为g。求： （1）物块到达O点等高位置时竖直方向速度的大小； （2）物块到达管道最高点时速度v的大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 规定向右为正方向，物块到达O点等高位置时，物块和管道水平速度相等，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 其中 代入数据解得 【小问2详解】 物块到达管道最高点时，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 代入数据解得， 或， 由于物块能够通过管道最高点，则应有 即物块到达管道最高点时速度v的大小为0。 15. 如图为研究光电效应的装置示意图，位于坐标原点O的光电效应发生器可产生大量在xOy平面内运动的光电子，并沿各个方向进入x轴上方区域。空间中存在垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。x轴上放置一长度足够的金属薄板M，其左端C点到O的距离为（大小未知）。长度足够的金属薄板N平行y轴放置，其上端D点同样位于x轴，到O的距离为。两极板间绝缘，电子打到金属板后经导线、微安表。后流入地面。已知光电效应截止频率为，普朗克常量为h，电子质量为m、电荷量为e。入射光频率逐渐增大至时，微安表开始出现示数。不计电子的重力及相互作用，不考虑电子间的碰撞，未能打到M、N板的其他电子被分析器的接地外罩屏蔽（图中没有画出）。 （1）求C点所处位置的坐标； （2）入射光频率超过时，微安表开始出现示数，求临界频率大小； （3）求入射光频率为时，打到N板的电子在磁场中运动时间的范围。 【答案】（1） （2） （3）运动时间最长为，最短为 【解析】 【小问1详解】 光电效应逸出功为 入射光频率为时，逸出光电子的最大初动能 对应电子速度为，满足 解得 ① 速度为、沿y轴正方向射出的电子经磁场偏转后垂直x轴打在C点，由洛伦兹力提供向心力，则有 ② 由几何关系可知，C到O的距离 ③ 联立解得 ④ 【小问2详解】 恰有电子打到N板时，光电效应产生的电子中，速度最大、半径最大的电子轨迹过C点且与N板相切。设该电子射入磁场时与速度与x轴正方向夹角为θ，圆周运动半径为，则由几何条件可知， 则 ⑦ 由洛伦兹力提供向心力，则有 ⑧ 结合②③⑦⑧式可得电子速度 则由 可知 【小问3详解】 由旋转圆知识可知，能够打到N板的电子在半径相同的情况下，轨道与N板相切时运动时间最长，轨道过C点时运动时间短。 ①对于轨道与N板相切的所有电子，随着电子半径减小，运动时间增长，则电子的轨迹过 C点且与N板相切时，运动时间最长。由（2）问中⑤式可知，该电子射入磁场时与速度与x轴正方向夹角为θ满足 可得 电子圆周运动周期为 可知所有电子圆周运动周期均相同。则打到N板的电子最长运动时间为 ②对于轨道过C点的所有电子，随着着电子半径增大，运动时间缩短，则电子的轨迹过C点且运动半径最大时，运动时间最短。对应电子速度最大，即为光子产生的动能最大的电子，该电子速度满足 解得 由 可知该电子运动半径为 设该电子射入磁场时与x轴正方向夹角为α，打到N板时速度与y轴负向的夹角为β，则， 由 可知，该电子圆周运动轨迹对应运动圆心角为。则打到N板的电子最短运动时间为 即打到N板的电子运动时间范围是 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$