精品解析：2025届北京市顺义区高三下学期一模（第二次统练）物理试卷

顺义区2025年高三统一测试试卷 物理 本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 光导纤维工作原理主要基于（　　） A. 偏振现象 B. 衍射现象 C. 干涉现象 D. 全反射现象 2. 下列说法正确的是（　　） A. 射线是能量很高的电磁波 B. 原子从高能级向低能级跃迁放出光子 C. 核裂变是两个轻核结合成质量较大的核 D. 只要有光照射到金属表面，就会有电子从金属表面逸出 3. 双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等，双层玻璃密闭的空间内会残留一些稀薄气体。与白天相比，夜晚双层玻璃间密闭的稀薄气体（　　） A. 分子平均动能变小 B. 单位体积内分子的个数变少 C. 分子间距离都变小 D. 所有分子的运动速率都变小 4. 如图所示，A、B两物体并排放在光滑水平面上，质量分别为1kg和2kg。在水平推力F的作用下一起向右运动，A、B之间作用力的大小为6N，则水平推力F的大小为（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的关系式为，副线圈接工作电压为36V的照明灯，照明灯正常工作，原线圈匝数为1100。下列说法正确的是（　　） A. 副线圈匝数为18 B. 原副线圈匝数比为 C. 交变电流的周期为0.01s D. 副线圈输出电压的峰值为 6. 如图所示，铝管竖直放置在水平桌面上，把一枚小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小磁体的机械能不变 B. 小磁体做自由落体运动 C. 铝管对桌面压力大于铝管的重力 D. 小磁体动能增加量大于重力势能的减少量 7. 利用如图所示装置做“用双缝干涉测量光波长”实验，下列说法正确的是（　　） A. 向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距变小 B. 减小双缝之间的距离，相邻两个亮条纹中心间距变大 C. 红色滤光片换成绿色滤光片，相邻两个亮条纹中心间距变大 D. 为了减小实验偶然误差，必须测量相邻两个亮条纹中心间距 8. 如图所示，真空中有两个等量异种点电荷、，分别固定在x轴坐标为0和6cm的位置上。一带正电的点电荷在处由静止释放后（　　） A. 做匀加速直线运动 B. 在处所受静电力最大 C. 由处到处的时间等于由处到处的时间 D. 由处到处的动能变化量等于由处到处的动能变化量 9. 某同学用电流传感器和电阻箱测量电源的电动势和内阻，电路如图甲所示。实验测得电阻R以及相对应的电流I的多组数据，得到如图乙所示的图线。该同学在处理实验数据时，误将电阻箱阻值作为外电路总电阻的阻值，漏算了，下列说法正确的是（　　） A. 该电源的电动势为1V B. 该电源的内阻为2Ω C. 内阻的测量值偏小 D. 电动势的测量值偏大 10. 空间站在距离地面高度为h的圆轨道上运行。航天员进行舱外巡检任务，此时航天员与空间站相对静止。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 此时航天员所受合力为零 B. 地球的质量为 C. 空间站的线速度大小为 D. 空间站的向心加速度大小为 11. 如图所示为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的关系为。下列说法正确的是（　　） A. 手机振动的周期 B. 时，弹簧弹力为0 C. 时，手机位于平衡位置上方 D. 从至，手机的动能减小 12. 某同学设计了如图甲所示电路研究电容器充放电过程中的能量转化问题，通过传感器得到的数据做出电容器两端电压U随电荷量Q变化的图像如图乙所示，电容器的电容为C，电源的电动势为E，R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A. 当电容器两端电压为U时，电容器存储的电能为 B. 充电过程电源非静电力做功为 C. 充电过程中，电压传感器的示数迅速增大后趋于稳定 D. 放电过程中，电流传感器的示数均匀减小至零 13. 如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发出的光沿直线传播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态；当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光源发出的光，散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通断。当通过烟雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。电键S处于闭合状态，下列说法正确的是（　　） A. 干簧管是否导通与的电动势大小有关 B. 减小R₁的阻值可以提高该报警器的灵敏度 C. 增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度 D. 烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流 14. 量子隧穿效应是当电子或者其它微观粒子（例如质子和中子等）从势垒（可以理解为是一种能量壁障）的一边入射时，即使它们不具有足够的动能从势垒顶部翻越过势垒，它们仍然有一定概率能够在入射的一边消失而在势垒的另一边出现的现象。粒子的隧穿概率，，其中m为粒子质量，h为普朗克常量，为势垒的高度（单位是能量单位），E为粒子的能量，L为势垒的宽度（单位是长度单位）。扫描隧道显微镜是根据量子力学原理中的隧穿效应而设计成的，当原子尺度的探针针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，在针尖与样品之间加一大小为U的电压，针尖与样品之间产生隧穿效应而有电子逸出，形成隧穿电流。当探针沿样品表面按给定高度匀速扫描时，因样品表面原子的凹凸不平，使探针与样品表面间的距离不断发生改变，从而引起隧穿电流随时间不断发生改变，这种变化便反映了样品表面原子水平的凹凸形态。设电子的电荷量为e，下列说法正确的是（　　） A. 扫描隧道显微镜可以探测样品的深层信息 B. 量子隧穿效应是宏观物体也能表现出的常见现象 C. 改变探针和样品之间的电压U可以改变电子的能量E D. 扫描隧道显微镜系统中产生隧穿效应的电子应满足 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A放入线圈B中。开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。电路稳定后，将线圈A向上拔出，电流表指针向______偏转。 16. 利用如图所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。得到重锤下落速度的平方与下落高度h之间关系的图像，下列图像中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 17. 利用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验，在导轨上，小车A以初速度撞击静止的小车B。 碰撞前：小车A上的遮光条通过光电门1的时间为。 碰撞后：小车A与小车B粘在一起，小车B上的遮光条通过光电门2的时间为。 已知：小车A与遮光条的总质量为，小车B与遮光条的总质量为，遮光条的宽度为d。 则碰撞前小车A的速度______；碰撞后系统的总动量______。 18. 用单摆测量重力加速度的实验中 （1）在测量周期时，为了减小测量周期的误差，应在摆球经过最______（选填“高”或“低”）点的位置时开始计时。 （2）用秒表记录单摆n次全振动所用时间为t，则单摆的周期______。 （3）多次改变摆线长度，并测出相应的周期T，绘制摆长L随周期的平方变化的图像如图所示。由图像求______（用表示）。 （4）在摆球和细线相同的情况下，单摆小角度摆动的周期______（选填“大于”“小于”或“等于”）圆锥摆（摆球在水平面做匀速圆周运动）的周期。 （5）如图所示，单摆摆长为L，摆球质量为m。将摆球拉离平衡位置后释放，摆球沿圆弧做往复运动。摆线与竖直方向夹角（摆角）为，试说明单摆在“摆角很小”的情况下做简谐运动。 19. 如图所示，竖直面内的光滑轨道ABCD，AB段为曲面，BC段水平，CD段是半径的半圆形轨道，BC段与CD段在C点相切。在A点由静止释放一质量为的小球，小球沿轨道运动至D点后，沿水平方向飞出，最终落到水平轨道BC段上的E点，A点距水平面的高度，重力加速度g取，求： （1）小球运动到B点时的速度大小； （2）小球运动到D点时轨道对小球的弹力大小； （3）C、E两点的距离x。 20. 如图1所示，MN、PQ为两根水平放置相距平行且光滑的金属导轨，PM两点间接阻值的定值电阻，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。时刻给导体棒施加水平向右的恒力，导体棒从静止开始运动，时导体棒的速度。已知匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向上，导体棒的质量，不计导轨、导体棒的电阻，重力加速度g取。则在导体棒向右运动的过程中，求： （1）时导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小E； （2）时导体棒的加速度大小a，并在图2中定性画出导体棒运动过程的速度v随时间t变化的图像； （3）0至2.0s时间内导体棒通过的位移大小x。 21. 双星系统是指由两颗恒星组成引力束缚系统，它们在相互的引力作用下围绕共同的质心（质量中心）做轨道运动。 （1）如图所示为某双星系统，恒星A、B绕其连线的中点O做角速度相等的匀速圆周运动，A、B的质量均为，恒星A、B中心之间的距离为L，引力常量为G，求恒星A绕O点做圆周运动的角速度。 （2）宇宙中某双黑洞系统可以看成双星模型，随着时间推移，系统会通过引力波辐射能量，导致轨道逐渐收缩，最终合并成一个黑洞。假设该双黑洞系统中，两个黑洞的质量均为M，中心之间的距离为r，已知此时这个系统辐射引力波的功率，其中G为引力常量，c为光在真空中传播的速度。 a.该双黑洞系统到地球的距离为D（D远大于r），不计传播过程中引力波能量的损失，求地球表面接收到该系统此时刻辐射引力波的能流密度S（能流密度是指单位时间内通过垂直于能量传播方向上单位面积的能量，单位为）。 b.已知质量为和，距离为R两个质点间的引力势能。设黑洞合并过程中系统的机械能全部转化为引力波的能量，在t时间内该双黑洞之间的距离由r收缩为，求此过程中该双黑洞系统辐射引力波的平均功率。 22. 通过电场和磁场我们可以控制微观带电粒子的运动（不计重力影响）。 （1）控制带电粒子的轨迹 如图1所示，空间中存在方向指向圆心的径向电场，质量为m，电荷量为的粒子，垂直于电场方向射入电场，刚好做半径为R的匀速圆周运动，所经圆弧电场强度大小均为E。求该粒子的速度大小。 （2）约束带电粒子的运动范围 如图2所示，某粒子源通过小孔沿纸面向右侧各方向以速度射出带电粒子，射出的带电粒子进入宽度为H的有界匀强磁场区域，该区域内磁感应强度方向垂直纸面向里，若所有带电粒子均不能从磁场右边界射出。已知带电粒子的质量为m，带电量为q，不考虑粒子间的相互作用，求该匀强磁场磁感应强度的最小值。 （3）控制带电粒子运动位置 如图3所示，一束电子（电子的电荷量为e，质量为m）从水平放置的两极板中心轴线上的位置以水平向右的初速度射入两极板间电压为u的匀强电场，电子能全部通过极板，随后电子进入极板右侧的磁感应强度为方向水平向右的匀强磁场区域（磁场区域足够大），最终打到荧光屏上。当时，电子打在荧光屏上的点，以为坐标原点，沿水平方向和竖直方向建立x轴和y轴。已知两极板长度为L，两板间距离为d，极板右端到荧光屏的水平距离为。 a.当两极板间电压（为一定值），电场强度方向竖直向下时，求电子打在荧光屏上的位置坐标。 b.当两极板间电压（交变电压）时，电子在两极板间发生不同程度的偏转。初速度极大（可以认为电子穿过电场时，两极板间电压不变），随着电子不断打在荧光屏上，在图4中画出电子打在荧光屏上位置连线的大致形状，并简要说明理由。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 顺义区2025年高三统一测试试卷 物理 本试卷共10页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1 光导纤维工作原理主要基于（　　） A. 偏振现象 B. 衍射现象 C. 干涉现象 D. 全反射现象 【答案】D 【解析】 【详解】光导纤维工作原理主要基于光的全反射。 故选D。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 射线是能量很高的电磁波 B. 原子从高能级向低能级跃迁放出光子 C. 核裂变是两个轻核结合成质量较大的核 D. 只要有光照射到金属表面，就会有电子从金属表面逸出 【答案】B 【解析】 【详解】A．射线是高速运动的电子流（β粒子），属于实物粒子，而非电磁波。电磁波中能量较高的是射线，由光子组成，故A错误； B．根据玻尔理论，原子从高能级跃迁到低能级时，会以光子形式释放能量，故B正确； C．核裂变是重核（如铀-235）分裂成中等质量原子核的过程；两个轻核结合成较大核属于核聚变，故C错误； D．光电效应发生需要入射光频率高于金属的截止频率，仅光照强度足够但频率不足时，不会逸出光电子，故D错误。 故选 B。 3. 双层玻璃广泛应用于住宅、办公楼、商业场所和公共建筑等，双层玻璃密闭的空间内会残留一些稀薄气体。与白天相比，夜晚双层玻璃间密闭的稀薄气体（　　） A. 分子平均动能变小 B. 单位体积内分子的个数变少 C. 分子间距离都变小 D. 所有分子的运动速率都变小 【答案】A 【解析】 【详解】A．双层玻璃间密闭气体的温度在夜晚低于白天。根据分子动理论，温度是分子平均动能的标志，温度降低时，分子的平均动能减小，故A正确； B．气体密闭，体积不变，分子总数不变，因此单位体积内分子数不变，故B错误； C．分子间距由体积决定，体积不变则平均间距不变，故C错误； D．温度降低仅使平均速率减小，而非所有分子速率都变小，故D错误。 故选 A。 4. 如图所示，A、B两物体并排放在光滑水平面上，质量分别为1kg和2kg。在水平推力F的作用下一起向右运动，A、B之间作用力的大小为6N，则水平推力F的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据题意，由牛顿第二定律，对整体有 对物体B有 联立解得 故选D。 5. 如图所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的关系式为，副线圈接工作电压为36V的照明灯，照明灯正常工作，原线圈匝数为1100。下列说法正确的是（　　） A. 副线圈匝数为18 B. 原副线圈匝数比为 C. 交变电流的周期为0.01s D. 副线圈输出电压的峰值为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．原线圈输入电压为 副线圈输出电压为 原副线圈匝数比为 解得 故AB错误； C．由输入电压u随时间t变化的关系式可得 则交变电流的周期为 故C错误； D．副线圈输出电压的峰值为 故D正确。 故选D。 6. 如图所示，铝管竖直放置在水平桌面上，把一枚小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小磁体的机械能不变 B. 小磁体做自由落体运动 C. 铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D. 小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁体在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁体的加速度小于重力加速度；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体运动的速度越快，则产生的感应电动势越大，所以受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故A错误； BD．磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故BD错误； C．根据题意可知，小磁体在铝管内下落的过程中，产生感应电流，则铝管阻碍小磁体下降，由牛顿第三定律可知，小磁体给铝管向下的作用力，对铝管受力分析，由平衡条件可知，桌面对铝管的支持力大于铝管的重力，由牛顿第三定律可知，铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故C正确。 故选C。 7. 利用如图所示装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，下列说法正确的是（　　） A. 向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距变小 B. 减小双缝之间的距离，相邻两个亮条纹中心间距变大 C. 红色滤光片换成绿色滤光片，相邻两个亮条纹中心间距变大 D. 为了减小实验偶然误差，必须测量相邻两个亮条纹中心间距 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据条纹间距表达式可知，向左移动光源，相邻两个亮条纹中心间距不变，选项A错误； B．根据条纹间距表达式可知，减小双缝之间距离，相邻两个亮条纹中心间距变大，选项B正确； C．根据条纹间距表达式可知，红色滤光片换成绿色滤光片，波长变小，则相邻两个亮条纹中心间距变小，选项C错误； D．为了减小实验偶然误差，应该测量多个亮条纹中心间距，然后取平均值，选项D错误。 故选B。 8. 如图所示，真空中有两个等量异种点电荷、，分别固定在x轴坐标为0和6cm的位置上。一带正电的点电荷在处由静止释放后（　　） A. 做匀加速直线运动 B. 在处所受静电力最大 C. 由处到处的时间等于由处到处的时间 D. 由处到处的动能变化量等于由处到处的动能变化量 【答案】D 【解析】 【详解】AB．由等量异种电荷电场线分布特点可知，电荷连线上的电场连线中点（处）场强最小，则带正电的点电荷在处由静止释放后，先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的加速运动，故AB错误； C．由上述分析可知，点电荷一直做加速运动，则由处到处的平均速度小于由处到处，可知由处到处的时间大于由处到处的时间，故C错误； D．由对称性可知，带正电的点电荷由处到处和由处到处电场力做功相等，由动能定理可知，由处到处的动能变化量等于由处到处的动能变化量，故D正确。 故选D。 9. 某同学用电流传感器和电阻箱测量电源的电动势和内阻，电路如图甲所示。实验测得电阻R以及相对应的电流I的多组数据，得到如图乙所示的图线。该同学在处理实验数据时，误将电阻箱阻值作为外电路总电阻的阻值，漏算了，下列说法正确的是（　　） A. 该电源的电动势为1V B. 该电源的内阻为2Ω C. 内阻的测量值偏小 D. 电动势的测量值偏大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据题意，由闭合回路欧姆定律有 整理可得 结合图像可得， 即该电源的内阻 故A正确，B错误； CD．结合上述分析可知，若漏算了图像斜率不变，则电动势的测量值和真实值相比是相同的，内阻的测量值偏大，故CD错误。 故选A。 10. 空间站在距离地面高度为h的圆轨道上运行。航天员进行舱外巡检任务，此时航天员与空间站相对静止。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A. 此时航天员所受合力为零 B. 地球的质量为 C. 空间站的线速度大小为 D. 空间站的向心加速度大小为 【答案】C 【解析】 【详解】A．航天员相对空间站静止，即航天员和空间站一起相对地球做圆周运动，所受合力不为零，A错误； B．设地表有一物体，质量为，忽略地球自转，有，解得地球的质量为，B错误； C．由，其中，得，代入地球质量，解得，C正确； D．由，其中，得，代入地球质量，解得，D错误。 故选C。 11. 如图所示为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的关系为。下列说法正确的是（　　） A. 手机振动的周期 B. 时，弹簧弹力为0 C. 时，手机位于平衡位置上方 D. 从至，手机的动能减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题意可知 可得 故A错误； B．时， 由牛顿第二定律可知 可知，此时弹簧弹力与重力二力平衡，弹簧弹力不为零，故B错误； C．时， 可知手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，故C错误； D．时， 可知，至时间内，手机从平衡位置向平衡位置上方移动，由于在平衡位置时手机速度最大，因此手机动能减小，故D正确。 故选D。 12. 某同学设计了如图甲所示电路研究电容器充放电过程中的能量转化问题，通过传感器得到的数据做出电容器两端电压U随电荷量Q变化的图像如图乙所示，电容器的电容为C，电源的电动势为E，R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A. 当电容器两端电压为U时，电容器存储的电能为 B. 充电过程电源非静电力做功为 C. 充电过程中，电压传感器的示数迅速增大后趋于稳定 D. 放电过程中，电流传感器的示数均匀减小至零 【答案】C 【解析】 【详解】A．当电容器两端电压为U时，电容器存储的电能为 选项A错误； B．充电过程电源非静电力做功为 选项B错误； C．充电过程中，电容器带电量迅速增加后趋于定值，则电压传感器的示数迅速增大后趋于稳定，选项C正确； D．放电过程中，电路中的电流开始时较大，后随着电容器带电量减小，放电电流逐渐减小，但是不是线性减小，即电流传感器的示数不是均匀减小至零，选项D错误。 故选C。 13. 如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发出的光沿直线传播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态；当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光源发出的光，散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通断。当通过烟雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。电键S处于闭合状态，下列说法正确的是（　　） A. 干簧管是否导通与的电动势大小有关 B. 减小R₁的阻值可以提高该报警器的灵敏度 C. 增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度 D. 烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流 【答案】B 【解析】 【详解】A．干簧管是否导通主要取决于其外绕线圈中电流产生的磁场，而该线圈又受光电管电路控制，与报警电路电源的电动势无直接关系，故A错误。 B．是光源所在回路的限流电阻，减小会增大光源发光强度，从而使散射到光电管的光更强、光电流更大，更易触发报警，灵敏度提高，故B正确。 C．增加干簧管外线圈匝数通常会增强线圈在给定电流下产生的磁场，有利于干簧管导通，提高灵敏度，故C错误； D．要使干簧管吸合、蜂鸣器报警，线圈中必须有足够的电流产生磁场，故D错误。 故选 B。 14. 量子隧穿效应是当电子或者其它微观粒子（例如质子和中子等）从势垒（可以理解为是一种能量壁障）的一边入射时，即使它们不具有足够的动能从势垒顶部翻越过势垒，它们仍然有一定概率能够在入射的一边消失而在势垒的另一边出现的现象。粒子的隧穿概率，，其中m为粒子质量，h为普朗克常量，为势垒的高度（单位是能量单位），E为粒子的能量，L为势垒的宽度（单位是长度单位）。扫描隧道显微镜是根据量子力学原理中的隧穿效应而设计成的，当原子尺度的探针针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，在针尖与样品之间加一大小为U的电压，针尖与样品之间产生隧穿效应而有电子逸出，形成隧穿电流。当探针沿样品表面按给定高度匀速扫描时，因样品表面原子的凹凸不平，使探针与样品表面间的距离不断发生改变，从而引起隧穿电流随时间不断发生改变，这种变化便反映了样品表面原子水平的凹凸形态。设电子的电荷量为e，下列说法正确的是（　　） A. 扫描隧道显微镜可以探测样品的深层信息 B. 量子隧穿效应是宏观物体也能表现出的常见现象 C. 改变探针和样品之间的电压U可以改变电子的能量E D. 扫描隧道显微镜系统中产生隧穿效应的电子应满足 【答案】C 【解析】 【详解】A．扫描隧道显微镜是根据量子隧穿效应，通过探针与样品表面间距离变化引起的隧穿电流变化来反映样品表面原子水平的凹凸形态，不能探测样品的深层信息，故A错误； B．量子隧穿效应是微观粒子表现出的现象，宏观物体的波动性不明显，不会表现出量子隧穿效应这种常见现象，故B错误； C．在针尖与样品之间加电压，电子在电场中加速，根据动能定理，可以改变电子的能量，故C正确； D．扫描隧道显微镜系统中产生隧穿效应时，电子要穿越势垒，电子的能量E小于势垒高度，而是电子在电场中获得的能量，与没有必然的这种关系，故D错误。 故选C 。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A放入线圈B中。开关闭合瞬间，电流表指针向左偏转。电路稳定后，将线圈A向上拔出，电流表指针向______偏转。 【答案】右 【解析】 【详解】根据题意可知，开关闭合，穿过线圈B的磁通量增大，产生感应电流，且电流表指针向左偏转；电路稳定后，将线圈A向上拔出，穿过线圈B的磁通量减小，产生感应电流，则电流表指针向右偏转。 16. 利用如图所示的装置完成“验证机械能守恒定律”的实验。得到重锤下落速度的平方与下落高度h之间关系的图像，下列图像中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】重锤下落过程中机械能守恒，则有 整理，可得 由此可知图像为过原点的直线。 故选B。 17. 利用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验，在导轨上，小车A以初速度撞击静止的小车B。 碰撞前：小车A上的遮光条通过光电门1的时间为。 碰撞后：小车A与小车B粘在一起，小车B上的遮光条通过光电门2的时间为。 已知：小车A与遮光条的总质量为，小车B与遮光条的总质量为，遮光条的宽度为d。 则碰撞前小车A的速度______；碰撞后系统的总动量______。 【答案】 ① ②. 【解析】 【详解】[1]碰撞前小车A的速度 [2]碰撞后系统的总动量 18. 用单摆测量重力加速度的实验中 （1）在测量周期时，为了减小测量周期的误差，应在摆球经过最______（选填“高”或“低”）点的位置时开始计时。 （2）用秒表记录单摆n次全振动所用时间为t，则单摆的周期______。 （3）多次改变摆线长度，并测出相应的周期T，绘制摆长L随周期的平方变化的图像如图所示。由图像求______（用表示）。 （4）在摆球和细线相同的情况下，单摆小角度摆动的周期______（选填“大于”“小于”或“等于”）圆锥摆（摆球在水平面做匀速圆周运动）的周期。 （5）如图所示，单摆摆长为L，摆球质量为m。将摆球拉离平衡位置后释放，摆球沿圆弧做往复运动。摆线与竖直方向夹角（摆角）为，试说明单摆在“摆角很小”的情况下做简谐运动。 【答案】（1）低 （2） （3） （4）大于 （5）见解析 【解析】 【小问1详解】 在测量周期时，为了减小测量周期误差，应在摆球经过最低点的位置时开始计时。 【小问2详解】 用秒表记录单摆n次全振动所用时间为t，则单摆的周期 【小问3详解】 根据 解得 即 解得 【小问4详解】 对圆锥摆根据 解得 即在摆球和细线相同的情况下，单摆小角度摆动的周期大于圆锥摆（摆球在水平面做匀速圆周运动）的周期。 【小问5详解】 重力沿圆弧切线方向的分力 当摆角很小时，摆球运动的圆弧可以看成直线，圆弧的长度可认为与摆球的位移大小相等，即 单摆振动的回复力可表示为 式中负号表示回复力与位移方向相反。摆球质量和摆长一定，可以用一个常量表示，于是上式可以写成 即单摆的振动为简谐振动。 19. 如图所示，竖直面内的光滑轨道ABCD，AB段为曲面，BC段水平，CD段是半径的半圆形轨道，BC段与CD段在C点相切。在A点由静止释放一质量为的小球，小球沿轨道运动至D点后，沿水平方向飞出，最终落到水平轨道BC段上的E点，A点距水平面的高度，重力加速度g取，求： （1）小球运动到B点时的速度大小； （2）小球运动到D点时轨道对小球的弹力大小； （3）C、E两点的距离x。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，小球从到的过程中，由机械能守恒定律有 解得 【小问2详解】 根据题意，小球从到的过程中，由机械能守恒定律有 解得 在点，由牛顿第二定律有 解得 【小问3详解】 小球从点飞出后做平抛运动，飞行时间为 C、E两点的距离 20. 如图1所示，MN、PQ为两根水平放置相距平行且光滑的金属导轨，PM两点间接阻值的定值电阻，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好。时刻给导体棒施加水平向右的恒力，导体棒从静止开始运动，时导体棒的速度。已知匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向上，导体棒的质量，不计导轨、导体棒的电阻，重力加速度g取。则在导体棒向右运动的过程中，求： （1）时导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小E； （2）时导体棒的加速度大小a，并在图2中定性画出导体棒运动过程的速度v随时间t变化的图像； （3）0至2.0s时间内导体棒通过的位移大小x。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，时导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小 【小问2详解】 根据题意可知，时，感应电流为 导体棒所受安培力为 由牛顿第二定律有 解得 由于导体棒做加速运动，速度越来越大，越来越大，则减小，当时，，导体棒速度最大，且开始做匀速直线运动，则导体棒运动过程的速度v随时间t变化的图像为 【小问3详解】 根据题意，0至2.0s时间内导体棒产生感应电动势的平均值为 由动量定理有 又有 联立解得 21. 双星系统是指由两颗恒星组成的引力束缚系统，它们在相互的引力作用下围绕共同的质心（质量中心）做轨道运动。 （1）如图所示为某双星系统，恒星A、B绕其连线的中点O做角速度相等的匀速圆周运动，A、B的质量均为，恒星A、B中心之间的距离为L，引力常量为G，求恒星A绕O点做圆周运动的角速度。 （2）宇宙中某双黑洞系统可以看成双星模型，随着时间推移，系统会通过引力波辐射能量，导致轨道逐渐收缩，最终合并成一个黑洞。假设该双黑洞系统中，两个黑洞的质量均为M，中心之间的距离为r，已知此时这个系统辐射引力波的功率，其中G为引力常量，c为光在真空中传播的速度。 a.该双黑洞系统到地球的距离为D（D远大于r），不计传播过程中引力波能量的损失，求地球表面接收到该系统此时刻辐射引力波的能流密度S（能流密度是指单位时间内通过垂直于能量传播方向上单位面积的能量，单位为）。 b.已知质量为和，距离为R的两个质点间的引力势能。设黑洞合并过程中系统的机械能全部转化为引力波的能量，在t时间内该双黑洞之间的距离由r收缩为，求此过程中该双黑洞系统辐射引力波的平均功率。 【答案】（1） （2）a.；b. 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，由于A、B的质量均为，则恒星A、B做圆周运动的半径为，由万有引力提供向心力有 解得 【小问2详解】 a.根据题意可知，时间内引力波辐射的能量为 形成的面积为 则能流密度 b.根据题意，由万有引力提供向心力有， 系统增加的动能 联立解得 系统减小的势能 系统减小的机械能 根据能量守恒定律有 解得 22. 通过电场和磁场我们可以控制微观带电粒子的运动（不计重力影响）。 （1）控制带电粒子的轨迹 如图1所示，空间中存在方向指向圆心的径向电场，质量为m，电荷量为的粒子，垂直于电场方向射入电场，刚好做半径为R的匀速圆周运动，所经圆弧电场强度大小均为E。求该粒子的速度大小。 （2）约束带电粒子的运动范围 如图2所示，某粒子源通过小孔沿纸面向右侧各方向以速度射出带电粒子，射出的带电粒子进入宽度为H的有界匀强磁场区域，该区域内磁感应强度方向垂直纸面向里，若所有带电粒子均不能从磁场右边界射出。已知带电粒子的质量为m，带电量为q，不考虑粒子间的相互作用，求该匀强磁场磁感应强度的最小值。 （3）控制带电粒子运动位置 如图3所示，一束电子（电子的电荷量为e，质量为m）从水平放置的两极板中心轴线上的位置以水平向右的初速度射入两极板间电压为u的匀强电场，电子能全部通过极板，随后电子进入极板右侧的磁感应强度为方向水平向右的匀强磁场区域（磁场区域足够大），最终打到荧光屏上。当时，电子打在荧光屏上的点，以为坐标原点，沿水平方向和竖直方向建立x轴和y轴。已知两极板长度为L，两板间距离为d，极板右端到荧光屏的水平距离为。 a.当两极板间电压（为一定值），电场强度方向竖直向下时，求电子打在荧光屏上的位置坐标。 b.当两极板间电压（交变电压）时，电子在两极板间发生不同程度的偏转。初速度极大（可以认为电子穿过电场时，两极板间电压不变），随着电子不断打在荧光屏上，在图4中画出电子打在荧光屏上位置连线的大致形状，并简要说明理由。 【答案】（1） （2） （3）a. ；b.见解析 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，电场力提供粒子做圆周运动的向心力，则有 解得 【小问2详解】 由题意可知，所有粒子在磁场中运动的半径相同，若沿左边界向下射入磁场的粒子不能从右边界射出，则所有粒子均不能从右边界射出，临界情况如图所示 由几何关系有 由牛顿第二定律 解得 【小问3详解】 a.根据题意可知，电子在两极板间运动时有，，， 射出电场时 在磁场中运动的时间 在垂直磁场平面上，做匀速圆周运动， 以上各式联立可得，， 所以位置坐标为 b.电子在磁场中沿方向做匀速运动；垂直方向以的速度做匀速圆周运动，所有电子到达屏幕所用的时间相同，转过的角度也相同，又如图所示 则有 可知为定值，即不同位置出射的电子的圆心在同一条线上，所以所有电子在屏幕上位置在一条直线上，图形如图所示 推导函数表达式为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$