精品解析：北京市海淀区教师进修学校2024-2025学年高二下学期期中物理试题

2024-2025学年度第二学期期中练习 高二物理 考生须知： 1.本卷共8页，包括三个大题，18小题，满分为100分。练习时间90分钟。 2.考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。 3.考试结束后，将答题纸交回。 一、不定项选择题。本题共10小题，每小题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是符合题意的，有的题有多个选项是符合题意的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。 1. 如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知（　　） A. 在时，振子的动能最小 B. 在时，系统的势能最小 C. 在时，振子加速度方向沿轴正方向 D. 振子在内通过的路程为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图可知，在时，振子处于平衡位置，振子的速度最大，振子的动能最大，故A错误； B．由题图可知，在时，振子处于负向最大位移处，系统的势能最大，故B错误； C．由题图可知，在时，振动的位移沿轴负方向，则振子加速度方向沿轴正方向，故C正确； D．由题图可知，周期为，则振子在内通过的路程为 故D错误。 故选C。 2. 如图所示，、是两个周期为T的相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示波的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　） A. 图示时刻质点a的位移最大 B. 质点b和c振动都最强 C. 质点d振动最弱 D. 再过后b点振动减弱 【答案】B 【解析】 【详解】A．a点是波峰与波谷相遇处，位移为零，故A错误； B．b点是波峰与波峰相遇处，c点是波谷与波谷相遇处，均为振动加强点，均振动最强，故B正确； C．d点处于振动加强区，振动并不是最弱，故C错误； D．b点是波峰与波峰相遇处，振动始终加强，再过，b点振动仍加强，故D错误。 故选B。 3. 如图1所示，用手握住软绳的一端拉平，手在竖直方向振动，手握住的绳子端点的振动图像如图2所示，则时，绳子上形成的波形是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】由图2可知，时，手握住的绳子端点在平衡位置，且向下振动 A．图中手握住的绳子端点在平衡位置，且向下振动，故A符合题意； B．图中手握住的绳子端点在平衡位置，且向上振动，故B不符合题意； C．图中手握住的绳子端点在波谷，故C不符合题意； D．图中手握住的绳子端点在波峰，故D不符合题意。 故选A。 4. 下列说法正确的是（　　） A. 水中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 B. 阳光下肥皂膜上的彩色条纹这属于光的衍射现象 C. 太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是光的折射现象 D. 将佩戴的两副眼镜镜片紧贴在一起，能看到贴合位置周围有明暗相间的条纹，这属于光的干涉现象 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．水中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故A正确； B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹这属于光的干涉现象，故B错误； C．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是光的折射现象，故C正确； D．将佩戴的两副眼镜镜片紧贴在一起，能看到贴合位置周围有明暗相间的条纹，这属于光的干涉现象，故D正确。 故选ACD。 5. 如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A. 玻璃砖对光的折射率为 B. 光的频率比光的大 C. 光的波长比光的大 D. 光在玻璃中的传播速度比光的小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据折射率可得，玻璃砖对光的折射率为 故A错误； BC．由题图可知，光的偏折程度大于光的偏折程度，则玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，光的频率比光的大，根据可知，光的波长比光的小，故B正确，C错误； D．根据，由于玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，则光在玻璃中的传播速度比光的小，故D正确。 故选BD。 6. 实验观察到，静止在匀强磁场中某点的原子核发生了β衰变。若磁场方向垂直纸面向外，衰变产生的新核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动，则关于两者运动轨迹以及方向的示意图正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】原子核发生了β衰变，核内一个中子转变为一个质子同时释放一个电子，故衰变产生的新核带正电。根据动量守恒，新核与电子的动量大小相同，方向相反，初始时刻两者速度方向相反。根据洛伦兹力提供向心力有 新核的电荷量大，则新核的轨迹半径小。结合左手定则可判断A图正确。 故选A。 7. 振荡电路某时刻的工作状态如图所示，电流方向为顺时针且电流正在增大，下列说法正确的是（　　） A. 该时刻电容器上极板带负电荷 B. 电容器两极板间电场强度正在变小，电场能减少 C. 该时刻线圈的自感电动势正在增大，电场能增大 D. 若线圈的自感系数增大，振荡电路的频率变小 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．电流方向为顺时针且电流正在增大，可知线圈中的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，电容器两极板间电场强度正在变小，电容器处于放电过程，所以上极板带正电荷，故A错误，B正确； C．该时刻电流正在增大，但电流的变化率在减小，所以该时刻线圈的自感电动势正在减小；线圈中的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，故C错误； D．根据可知，若线圈的自感系数增大，振荡电路的频率变小，故D正确。 故选BD。 8. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A. 处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子 B. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 C. 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大 D. 氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据 可知大量处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子，故A错误； B．处于能级的氢原子发生电离需要吸收的能量为，已知可见光光子的能量范围，由于紫外线的光子能量大于可见光的光子能量，所以处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离，故B正确； C．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能增大，原子的电势能减小，故C错误； D．氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子能量为 可知氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子不是可见光光子，故D错误。 故选B。 9. 如图所示，镅是一种半衰期长达年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为，在该烟雾探测器中装有大约微克的镅，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是（　　） A. 是粒子，有很强的贯穿本领 B. 镅衰变过程要放出能量，故的比结合能比的小 C. 微克的镅经过年剩余的质量为微克 D. 是光子，不具有能量 【答案】BC 【解析】 【详解】A．是粒子，有很强的电离本领，故A错误； B．比结合能越大，说明核子越稳定。镅衰变过程质量亏损，要放出能量，故比稳定，所以 的比结合能比的小，故B正确； C．根据 所以微克的镅经过年剩余的质量为微克，故C正确； D．是光子，具有能量，故D错误。 故选BC 10. 年诺贝尔物理学奖授予阿秒激光领域的阿戈斯蒂尼等三位科学家，以表彰他们在阿秒光脉冲产生和应用上做出的卓越贡献。阿秒光脉冲的产生，可以在亚原子尺度上研究光电效应。图甲为演示光电效应的实验装置，用光强度相同的红、绿光分别照射阴极，得到两条关于电流表与电压表读数的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 用光强很弱的紫光照射阴极，会发生光电效应 B. 截止电压与光的频率成正比 C. 由红光照射阴极得到图线为曲线 D. 向右移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数不断增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．是否能发生光电效应，只与入射光的频率有关，与光强无关，紫色光的频率大于绿色光，故用光强很弱的紫光照射阴极，会发生光电效应，A正确； B．由，， 得，可知截止电压与光的频率不成正比，B错误； C．如图所示，，而绿光频率大于红光频率，故由红光照射阴极得到图线为曲线，C正确； D．向右移动滑动变阻器的滑片，若光电流已经达到了最大值，电流表的示数不会增大，D错误。 故选AC 二、实验题（共16分，11题6分；12题10分，每空2分） 11. 用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示。将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，光源发的光经滤光片装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮，已知双缝间的距离。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，双缝到毛玻璃屏的距离通过目镜可以在屏上观察到干涉条纹。 （1）实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数x1=4.900mm；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n=6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数x2如图所示，则x2=_____mm，可得相邻的条纹之间距离为 ____； （2）本次实验中，这种光的波长表达式_____________（用，，，，表示）； （3）若实验中发现条纹间距太大，想减小条纹间距，可采取的办法是 _______至少写一条。 【答案】（1） ①. 14.670 ②. 1.954 （2） （3）减小双缝到屏的距离、减小光波的波长或增大双缝的间距 【解析】 【小问1详解】 [1]螺旋测微器的精确值为，由图可知 [2]可得相邻的条纹之间距离为 【小问2详解】 相邻的条纹之间距离为 又 联立可得光的波长表达式为 【小问3详解】 若实验中发现条纹间距太大，想减小条纹间距，根据可知，可采取的办法是：减小双缝到屏的距离、减小光波的波长或增大双缝的间距。 12. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 （1）组装单摆时，应在下列器材中选用_________选填选项前的字母。 A. 长度为1m左右的细线 B. 长度为30cm左右的细线 C. 直径为1.8cm的塑料球 D. 直径为1.8cm的铁球 （2）某同学某次实验中用刻度尺测出摆线长l，球直径d如图所示，d=________cm；秒表记录下单摆的n次全振动的时间t，重力加速度的表达式为________用、d、、表示）。 （3）用多组实验数据作出图像，也可以求出重力加速度。已知三位同学作出的图线的示意图如图中的、、所示，其中和平行，和都过原点，图线对应的值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线，下列分析正确的是______选填选项前的字母。 A. 出现图线的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B. 出现图线的原因可能是误将次全振动记为次 C. 图线对应的值小于图线对应的值 （4）将单摆挂在力传感器的下端，通过力传感器测定摆动过程中摆线受到的拉力，由计算机记录拉力随时间的变化，图像如图所示。测得摆长为，则重力加速度的表达式为______________ 【答案】（1）AD （2） ①. 2.01 ②. （3）B （4） 【解析】 【小问1详解】 AB．为减小实验误差，应选择长度为1m左右细线，故A正确，B错误； CD．为了减小空气阻力的影响，应选择直径为1.8cm的铁球，故C错误，D正确。 故选AD。 小问2详解】 [1]10分度游标卡尺的精确值为，由图可知球的直径为 [2]秒表记录下单摆的n次全振动的时间t，则周期为 根据单摆周期公式可得 联立可得重力加速度为 【小问3详解】 A．由单摆周期公式 可得 可知图像的斜率为 当地的重力加速度为 若测量摆长时忘了加上摆球的半径，则摆长变成摆线的长度L，则有 可知图线与b线斜率相等，两图线应该平行，为纵轴截距，故出现图线的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L造成的，故A错误； B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率k偏小，故出现图线的原因可能是误将次全振动记为次，故B正确； C．由图可知，图线c对应的斜率k偏小，根据图像的斜率 可得当地的重力加速度 可知图线对应的值大于图线对应的值，故C错误。 故选B。 【小问4详解】 由题图可知周期为 根据 联立解得重力加速度的表达式为 三、计算题（共54分，13题8分；14题8分；15题8分；16题8分；17题10分；18题12分；解答过程要有必要的文字说明） 13. 玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知电子质量为，电荷量为，静电力常量为。氢原子处于基态时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零），普朗克常量为h，。 （1）氢原子处于基态时电子的动能； （2）氢原子处于基态时的总能量； （3）至少要用频率多大电磁波照射氢原子可使氢原子电离。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，设氢原子处于基态时电子绕原子核做圆周运动的速率为，由牛顿第二定律有 又有 联立可得氢原子处于基态时电子的动能为 【小问2详解】 氢原子的总能量为 【小问3详解】 要使氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从基态跳跃到无限远处，则有 即 解得 14. 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α衰变．放射出α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m、q分别表示α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Y表示，写出该α衰变的核反应方程． （2）α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为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m． 【答案】（1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为 ；（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为 ，环形电流大小为 ；（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损△m为损 ． 【解析】 【详解】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为 （2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有 根据圆周运动的参量关系有 得α粒子在磁场中运动的周期 根据电流强度定义式，可得环形电流大小为 （3）由，得 设衰变后新核Y的速度大小为v′，核反应前后系统动量守恒，有Mv′–mv=0 可得 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 解得 说明：若利用解答，亦可． 【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒． （2）α衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小． （3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损． 15. 如图所示为研究光电效应实验装置。发光功率为P的激光器，发出频率为的光全部照射在阴极K上，回路中形成光电流。当滑片B向左移至a时，微安表的示数恰好为零，电压表的示数为；当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为。光电子电量为e，普朗克常量为h。求： （1）阴极材料的逸出功； （2）当滑片B向右移至b时，光电子到达A极板时的最大动能； （3）若每入射N个光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达A，微安表的最大示数I。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）依题意，变阻器的滑片B左移至a时，加在光电管两端的电压为反向电压，此时电流表示数恰好变为零，可得电子从K极射出时的最大初动能为 得阴极材料的逸出功 （2）当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为，根据功能关系可得，此时电子到达A极时的最大初动能为 （3）根据 解得 16. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量E=hv，后者表明光子具有动量。 （1）功率为P的光源向四周发出光子，光速为c，光波的波长为λ，普朗克常量为h，求每秒发出的光子数N1； （2）在离光源d处有一挡板挡光，设挡板对光是完全吸收的，且挡板正对光源，求每秒在单位面积挡板上的光子数N2； （3）当光照射到物体表面时，也将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。有科学家设想利用太空中阻力很小的特点，可以在宇宙飞船上安装太阳帆，利用光压推动飞船前进，实现星际旅行。若将一个材质很轻、面积足够大的太阳帆完全展开，调整帆面方向，使其与太阳光照方向垂直。已知帆面处单位面积接收的太阳光辐射功率为P0，其中被太阳帆表面反射的光占入射光比例为K，其余的入射光均被太阳帆面吸收，不考虑光子被反射前后的能量变化。推导太阳帆受到的光压p光的表达式。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 单个光子能量为 光源每秒辐射的能量为P，故每秒发出的光子数为 【小问2详解】 光源发出的光子均匀分布在以光源为中心的球面上，以d为半径作一个球面，则单位时间内照到单位面积挡板上的光子数为 【小问3详解】 一小段时间Δt内，太阳帆接收的光子数为 根据动量定理得 光产生的压强为 解得 17. 简谐运动是最基本的机械振动，质量为m的物体在形如的回复力作用下，其位移—时间关系遵循的规律，其中称为角频率。采用不同的研究方法以及在不同的情境下分析简谐运动，可以使我们加深对相关知识的理解。 （1）弹簧振子和单摆是简谐运动的典型代表。“能量法”也是研究简谐运动的重要方法。对于弹簧振子，系统机械能守恒，即满足，E为定值。同样，单摆的运动也符合机械能守恒，也有类似的机械能守恒表达式。如图所示，以O为原点，以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系，摆球质量为m，摆线长为l，重力加速度取g，请基于“能量法”推导单摆对应的k的表达式；（当很小时，，这时摆球通过的圆弧与沿x轴的线段可以不加区分） （2）如图所示，以O为原点（此时弹簧处于原长状态），以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系，物体质量为m，弹簧劲度系数为k，物体初始位置为x=x0，（x0>0），试求： ①若地面光滑，求此弹簧振子的周期T； ②若地面粗糙，地面与物体间动摩擦因数为μ（），当物体向左运动时： a.试写出物体平衡位置的坐标； b.并以为新的坐标原点，水平向右为正方向建立坐标系，证明物体向左运动过程中所受合力符合方程 c.求物体从开始运动至停止所需的时间t。 【答案】（1） （2）①；②，见解析， 【解析】 【小问1详解】 令摆球在任意位置x时速度为v，摆角为，以O点为零势能点，根据机械能守恒有 当很小时有 上式可变为 又因为 代入上式，解得 对弹簧振子有 将上述表达式对比，解得 【小问2详解】 ①根据题意有 解得 ②a.若地面粗糙，物体向左运动时，对物体进行分析，如图所示 在平衡位置，根据平衡条件有 根据题意有 解得平衡位置坐标为 b. 当物体向左运动时，平衡位置坐标为 令为相对于上述平衡位置的位移，则物体所受合力为 结合上述有 解得 c.结合上述可知，物体向左运动时可看作平衡位置在处的简谐运动，由于 解得 根据简谐运动的对称性可知，物体将停在原点O处，因此物体运动时间为 解得 18. 1909年起，卢瑟福做了著名的α粒子散射实验。卢瑟福对实验结果进行了详尽的分析，指出了汤姆孙的“枣糕模型”与实验结果的矛盾之处，提出了新的“核式结构”模型，与此同时估算出了原子核的直径大约为原子直径的十万分之一。 （1）当α粒子撞向金箔时，会与金原子中的电子发生“碰撞”，由于α粒子质量远大于电子的质量，而彼此间的相互作用力是等大的，电子会被率先“撞离”原子，因此几乎不影响α粒子的运动。设某次“碰撞”过程中，α粒子与电子发生正碰（即碰撞前后速度均在同一直线上）的相互作用力恒为F，作用时间为，α粒子质量为M，电子质量为m，请通过计算说明，α粒子的速度改变量远小于电子的速度改变量； （2）卢瑟福按照“枣糕模型”计算结果显示α粒子发生大角度偏转的概率只有，几乎不可能发生，但实验结果显示大概有的α粒子偏转角度大于90°，其中有的甚至接近180°。这一实验结果直接否定了“枣糕模型”。通过（1）问的分析可知：α粒子在穿越金原子过程中，只需考虑带正电的部分对其运动的影响。如图所示为计算α粒子最大散射角的简化示意图。α粒子只有进入图中两条平行虚线内才考虑金原子中正电荷的库仑斥力，且该斥力可简化为恒力，方向始终垂直于α粒子初速度的方向，其最大值为，二者作用时间最大值可计为，这样α粒子在穿过虚线区域过程中受到库仑斥力的冲量最大值即为，该冲量最大值对应着α粒子的最大散射角。已知，金原子序数为79，元电荷电量为e=1.6×10-19C，原子半径取R=10-10m，α粒子初动能为Ek0=8×10-13J。请根据以上简化的模型及题给数据计算α粒子在穿越虚线区域过程中的最大散射角的正切值（结果保留一位有效数字） （3）1911年卢瑟福提出了新的原子结构猜想，即“核式结构”模型，并根据该模型估算了原子核半径的数量级。如图是估算原子核半径的简化示意图，设从相距原子核很远处（势能为零）入射的α粒子的动能为Ekα，电荷量为q，金原子核的电荷量为Q。假设两个粒子间只存在库仑力，二者相互作用势能为，原子核始终处于静止状态。在这个模型中，α粒子在运动过程中除了符合能量守恒以外，还满足方程：，其中b称为“瞄准距离”，rm为α粒子与原子核中心的最小距离，上述方程即给出了rm和瞄准距离b的关系。控制α粒子初始能量Eα不变，调整瞄准距离b，可以找到rm的极小值，此极小值即为原子核表现出来的“半径”。请根据以上信息推导原子核“半径”rm的表达式（用k、Q、q、Ekα、b表示）。 【答案】（1）见解析 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据动量定理：对α粒子有： 得到 对电子有： 得到 由于M>>m，因此 【小问2详解】 α粒子在穿越虚线区域过程中，根据动量定理有： 做出该运动过程中，α粒子速度矢量图： 联立得到： 将，代入式解得 【小问3详解】 粒子从初始位置运动至离原子核中心距离最近位置的过程，符合能量守恒 由题中 由于rm取正值，解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度第二学期期中练习 高二物理 考生须知： 1.本卷共8页，包括三个大题，18小题，满分为100分。练习时间90分钟。 2.考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。 3.考试结束后，将答题纸交回。 一、不定项选择题。本题共10小题，每小题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是符合题意的，有的题有多个选项是符合题意的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。 1. 如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知（　　） A. 在时，振子的动能最小 B. 在时，系统的势能最小 C. 在时，振子加速度方向沿轴正方向 D. 振子在内通过的路程为 2. 如图所示，、是两个周期为T的相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示波的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（　　） A. 图示时刻质点a的位移最大 B. 质点b和c振动都最强 C. 质点d振动最弱 D. 再过后b点振动减弱 3. 如图1所示，用手握住软绳的一端拉平，手在竖直方向振动，手握住的绳子端点的振动图像如图2所示，则时，绳子上形成的波形是（　　） A. B. C. D. 4. 下列说法正确的是（　　） A. 水中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 B. 阳光下肥皂膜上的彩色条纹这属于光的衍射现象 C. 太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是光的折射现象 D. 将佩戴的两副眼镜镜片紧贴在一起，能看到贴合位置周围有明暗相间的条纹，这属于光的干涉现象 5. 如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成、两束单色光。以下说法正确的是（　　） A. 玻璃砖对光的折射率为 B. 光的频率比光的大 C. 光的波长比光的大 D. 光在玻璃中的传播速度比光的小 6. 实验观察到，静止在匀强磁场中某点的原子核发生了β衰变。若磁场方向垂直纸面向外，衰变产生的新核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动，则关于两者运动轨迹以及方向的示意图正确的是（　　） A. B. C. D. 7. 振荡电路某时刻的工作状态如图所示，电流方向为顺时针且电流正在增大，下列说法正确的是（　　） A. 该时刻电容器上极板带负电荷 B. 电容器两极板间电场强度正在变小，电场能减少 C. 该时刻线圈的自感电动势正在增大，电场能增大 D. 若线圈的自感系数增大，振荡电路的频率变小 8. 我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟具有体积小、重量轻等优点，氢原子钟通过氢原子能级跃迁而辐射的电磁波校准时钟，氢原子能级示意图如图所示，已知可见光光子的能量范围，则下列说法正确的是（　　） A. 处于第能级的氢原子向下跃迁时最多发出种不同频率的光子 B. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离 C. 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大 D. 氢原子从能级跃迁到能级辐射的光子是可见光光子 9. 如图所示，镅是一种半衰期长达年的放射性金属，通过衰变释放射线而被用于烟雾探测器，其衰变方程为，在该烟雾探测器中装有大约微克的镅，其释放的射线可以使腔内空气电离，从而在探测腔内加有低压的电极间形成微小电流。一旦烟雾进入探测器，就会阻挡部分射线而使电流减小引发警报。下列说法中正确的是（　　） A. 是粒子，有很强的贯穿本领 B. 镅衰变过程要放出能量，故的比结合能比的小 C. 微克的镅经过年剩余的质量为微克 D. 是光子，不具有能量 10. 年诺贝尔物理学奖授予阿秒激光领域的阿戈斯蒂尼等三位科学家，以表彰他们在阿秒光脉冲产生和应用上做出的卓越贡献。阿秒光脉冲的产生，可以在亚原子尺度上研究光电效应。图甲为演示光电效应的实验装置，用光强度相同的红、绿光分别照射阴极，得到两条关于电流表与电压表读数的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A. 用光强很弱紫光照射阴极，会发生光电效应 B. 截止电压与光的频率成正比 C. 由红光照射阴极得到图线为曲线 D. 向右移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数不断增大 二、实验题（共16分，11题6分；12题10分，每空2分） 11. 用双缝干涉测量光的波长实验装置如图所示。将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，光源发的光经滤光片装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮，已知双缝间的距离。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，双缝到毛玻璃屏的距离通过目镜可以在屏上观察到干涉条纹。 （1）实验中将测量头分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数x1=4.900mm；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n=6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数x2如图所示，则x2=_____mm，可得相邻的条纹之间距离为 ____； （2）本次实验中，这种光的波长表达式_____________（用，，，，表示）； （3）若实验中发现条纹间距太大，想减小条纹间距，可采取的办法是 _______至少写一条。 12. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 （1）组装单摆时，应在下列器材中选用_________选填选项前的字母。 A. 长度为1m左右的细线 B. 长度为30cm左右的细线 C. 直径为1.8cm的塑料球 D. 直径为1.8cm的铁球 （2）某同学某次实验中用刻度尺测出摆线长l，球直径d如图所示，d=________cm；秒表记录下单摆的n次全振动的时间t，重力加速度的表达式为________用、d、、表示）。 （3）用多组实验数据作出图像，也可以求出重力加速度。已知三位同学作出图线的示意图如图中的、、所示，其中和平行，和都过原点，图线对应的值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线，下列分析正确的是______选填选项前的字母。 A. 出现图线的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B. 出现图线的原因可能是误将次全振动记为次 C. 图线对应的值小于图线对应的值 （4）将单摆挂在力传感器的下端，通过力传感器测定摆动过程中摆线受到的拉力，由计算机记录拉力随时间的变化，图像如图所示。测得摆长为，则重力加速度的表达式为______________ 三、计算题（共54分，13题8分；14题8分；15题8分；16题8分；17题10分；18题12分；解答过程要有必要的文字说明） 13. 玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知电子质量为，电荷量为，静电力常量为。氢原子处于基态时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零），普朗克常量为h，。 （1）氢原子处于基态时电子的动能； （2）氢原子处于基态时的总能量； （3）至少要用频率多大的电磁波照射氢原子可使氢原子电离。 14. 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α衰变．放射出α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m、q分别表示α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Y表示，写出该α衰变的核反应方程． （2）α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为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m． 15. 如图所示为研究光电效应实验装置。发光功率为P的激光器，发出频率为的光全部照射在阴极K上，回路中形成光电流。当滑片B向左移至a时，微安表的示数恰好为零，电压表的示数为；当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为。光电子电量为e，普朗克常量为h。求： （1）阴极材料的逸出功； （2）当滑片B向右移至b时，光电子到达A极板时的最大动能； （3）若每入射N个光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达A，微安表的最大示数I。 16. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量E=hv，后者表明光子具有动量。 （1）功率为P的光源向四周发出光子，光速为c，光波的波长为λ，普朗克常量为h，求每秒发出的光子数N1； （2）在离光源d处有一挡板挡光，设挡板对光是完全吸收的，且挡板正对光源，求每秒在单位面积挡板上的光子数N2； （3）当光照射到物体表面时，也将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。有科学家设想利用太空中阻力很小的特点，可以在宇宙飞船上安装太阳帆，利用光压推动飞船前进，实现星际旅行。若将一个材质很轻、面积足够大的太阳帆完全展开，调整帆面方向，使其与太阳光照方向垂直。已知帆面处单位面积接收的太阳光辐射功率为P0，其中被太阳帆表面反射的光占入射光比例为K，其余的入射光均被太阳帆面吸收，不考虑光子被反射前后的能量变化。推导太阳帆受到的光压p光的表达式。 17. 简谐运动是最基本的机械振动，质量为m的物体在形如的回复力作用下，其位移—时间关系遵循的规律，其中称为角频率。采用不同的研究方法以及在不同的情境下分析简谐运动，可以使我们加深对相关知识的理解。 （1）弹簧振子和单摆是简谐运动的典型代表。“能量法”也是研究简谐运动的重要方法。对于弹簧振子，系统机械能守恒，即满足，E为定值。同样，单摆的运动也符合机械能守恒，也有类似的机械能守恒表达式。如图所示，以O为原点，以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系，摆球质量为m，摆线长为l，重力加速度取g，请基于“能量法”推导单摆对应的k的表达式；（当很小时，，这时摆球通过的圆弧与沿x轴的线段可以不加区分） （2）如图所示，以O为原点（此时弹簧处于原长状态），以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系，物体质量为m，弹簧劲度系数为k，物体初始位置为x=x0，（x0>0），试求： ①若地面光滑，求此弹簧振子的周期T； ②若地面粗糙，地面与物体间动摩擦因数为μ（），当物体向左运动时： a.试写出物体平衡位置的坐标； b.并以为新的坐标原点，水平向右为正方向建立坐标系，证明物体向左运动过程中所受合力符合方程 c.求物体从开始运动至停止所需时间t。 18. 1909年起，卢瑟福做了著名的α粒子散射实验。卢瑟福对实验结果进行了详尽的分析，指出了汤姆孙的“枣糕模型”与实验结果的矛盾之处，提出了新的“核式结构”模型，与此同时估算出了原子核的直径大约为原子直径的十万分之一。 （1）当α粒子撞向金箔时，会与金原子中的电子发生“碰撞”，由于α粒子质量远大于电子的质量，而彼此间的相互作用力是等大的，电子会被率先“撞离”原子，因此几乎不影响α粒子的运动。设某次“碰撞”过程中，α粒子与电子发生正碰（即碰撞前后速度均在同一直线上）的相互作用力恒为F，作用时间为，α粒子质量为M，电子质量为m，请通过计算说明，α粒子的速度改变量远小于电子的速度改变量； （2）卢瑟福按照“枣糕模型”计算结果显示α粒子发生大角度偏转的概率只有，几乎不可能发生，但实验结果显示大概有的α粒子偏转角度大于90°，其中有的甚至接近180°。这一实验结果直接否定了“枣糕模型”。通过（1）问的分析可知：α粒子在穿越金原子过程中，只需考虑带正电的部分对其运动的影响。如图所示为计算α粒子最大散射角的简化示意图。α粒子只有进入图中两条平行虚线内才考虑金原子中正电荷的库仑斥力，且该斥力可简化为恒力，方向始终垂直于α粒子初速度的方向，其最大值为，二者作用时间最大值可计为，这样α粒子在穿过虚线区域过程中受到库仑斥力的冲量最大值即为，该冲量最大值对应着α粒子的最大散射角。已知，金原子序数为79，元电荷电量为e=1.6×10-19C，原子半径取R=10-10m，α粒子初动能为Ek0=8×10-13J。请根据以上简化的模型及题给数据计算α粒子在穿越虚线区域过程中的最大散射角的正切值（结果保留一位有效数字） （3）1911年卢瑟福提出了新的原子结构猜想，即“核式结构”模型，并根据该模型估算了原子核半径的数量级。如图是估算原子核半径的简化示意图，设从相距原子核很远处（势能为零）入射的α粒子的动能为Ekα，电荷量为q，金原子核的电荷量为Q。假设两个粒子间只存在库仑力，二者相互作用势能为，原子核始终处于静止状态。在这个模型中，α粒子在运动过程中除了符合能量守恒以外，还满足方程：，其中b称为“瞄准距离”，rm为α粒子与原子核中心的最小距离，上述方程即给出了rm和瞄准距离b的关系。控制α粒子初始能量Eα不变，调整瞄准距离b，可以找到rm的极小值，此极小值即为原子核表现出来的“半径”。请根据以上信息推导原子核“半径”rm的表达式（用k、Q、q、Ekα、b表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $